孔東明

（海軍裝備部，北京 100036）

引言

目前，維護(hù)國家海洋權(quán)益日益受到重視。就我國而言，執(zhí)行維權(quán)任務(wù)的海上力量除了海軍艦艇外還有海事、海警以及武警邊防等部門的公務(wù)船只。有效利用現(xiàn)有條件，為海上艦船合理配置武器與技術(shù)裝備，可以使我國艦船在執(zhí)行維權(quán)任務(wù)時與敵方艦艇對峙過程中占據(jù)一定的技術(shù)優(yōu)勢。由于非致命類武器裝備，對使用對象的傷害程度以及作用范圍可以有效控制，在低烈度的沖突對抗中有很好的應(yīng)用前景。而且海上艦船在安裝平臺方面有一系列特殊的便利條件，能有針對性地研制艦載型非致命武器，發(fā)展能夠遠(yuǎn)程、高效作業(yè)的技術(shù)裝備，在海上維權(quán)、護(hù)漁執(zhí)法等非傳統(tǒng)作戰(zhàn)活動中發(fā)揮效力。

1 應(yīng)用背景與典型應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 發(fā)射裝置與特種彈藥

執(zhí)行海上維權(quán)任務(wù)，有時需要攔截、驅(qū)離對方船只，有時則需要直接捕獲目標(biāo)船只或進(jìn)行登船檢查，主要是針對在我國海域進(jìn)行海洋調(diào)查、水下測量或在雙方爭議海域進(jìn)行惡意停留的他國船只。驅(qū)離目標(biāo)船只可以采用艦載武器警告射擊或通過本艦的機(jī)動攔截方法來實施；而俘獲敵方船只，則要在不硬性毀傷對方船只或擊傷人員的前提下，使目標(biāo)船只失去動力或失去控制。就目前的技術(shù)條件需要解決兩個方面的問題：特種彈藥，裝填何種藥劑或何種器材；發(fā)射裝置，采取何種手段將彈藥布放到目標(biāo)船只的有效距離內(nèi)。

對于特種彈藥，通過拋射裝填有特種藥劑的彈藥，散布形成能夠改變?nèi)剂先紵匦缘臍馊苣z，可以使目標(biāo)艦船發(fā)動機(jī)吸入后停車或損毀；借鑒反魚雷攔截網(wǎng)技術(shù)，將高強(qiáng)度的阿拉米奧纖維編織的攔截網(wǎng)投射入目標(biāo)艦船附近的水中，由于船舶螺旋槳前部負(fù)壓區(qū)的存在，攔截網(wǎng)會被吸入并纏繞在螺旋槳或船艉軸，造成船艉密封結(jié)構(gòu)的損壞甚至整船動力的喪失。

對于布放手段，目前我國公務(wù)船或海軍艦艇執(zhí)行船只驅(qū)離任務(wù)時，一般采取高壓水炮或船體直接碰撞。高壓水炮與船體沖撞直接有效，但作用距離有限或威脅船只自身安全，而常規(guī)的小口徑警用防暴武器（如37mm催淚彈、震爆彈、閃光彈等）在開闊水域使用威力稍顯不足。根據(jù)有關(guān)報道，中國兵器工業(yè)部某研究所在一種車載多聯(lián)裝64mm防暴發(fā)射器（如下頁圖1）的基礎(chǔ)上研發(fā)出艦載衍生型號［1］，能夠發(fā)射大口徑催淚彈、發(fā)煙彈等彈種，作用距離200～370m；此外，國產(chǎn)驅(qū)逐艦與護(hù)衛(wèi)艦上裝備的多管火箭干擾彈發(fā)射器（如圖2），重量較輕且使用維護(hù)簡便，口徑通常在130 mm以上，射程大于4km，具有空爆功能。

圖1 船用64mm防暴發(fā)射器

圖2 火箭干擾彈發(fā)射器

以上的大口徑拋射裝置，配備特種彈藥，可以裝填燃料催化劑（正、負(fù)催化劑）或含能材料，通過空爆的方式布放到目標(biāo)船只上方，目標(biāo)船只發(fā)動機(jī)吸入后，燃料燃燒特性發(fā)生改變就會造成動力系統(tǒng)的故障或損壞；或者向目標(biāo)水域拋射攔截網(wǎng)，喪失機(jī)動能力。

1.2 定向強(qiáng)聲發(fā)射裝置

定向強(qiáng)聲發(fā)射裝置能以較窄的波束發(fā)射強(qiáng)噪聲。據(jù)生理聲學(xué)可知：一般聲音超過85dB就是有害噪聲，聲音強(qiáng)度超過135dB，就會造成人耳疼痛難忍，聽覺器官受損；而定向強(qiáng)聲發(fā)射裝置在波束開角內(nèi)的聲壓級可以達(dá)到150dB，作用范圍內(nèi)，常人根本無法停留。美國圣迭戈市的（Acoustic Device）聲壓級可以達(dá)到151dB［2］，國內(nèi)有多家單位開展類似的研究，也有相似的產(chǎn)品研制出來。A－merican Technology Corp公司與的外型對比（如圖3）。

圖3 American Technology Corp公司與國內(nèi)某研究所產(chǎn)品的外型對比

采用多個這種強(qiáng)聲裝置組成發(fā)射陣列，通過聲場疊加使得發(fā)射聲波的強(qiáng)度進(jìn)一步提高，發(fā)射能量更加集中，作用距離更遠(yuǎn)。采用脈沖方式發(fā)射強(qiáng)噪聲信號，對于目標(biāo)船只暴露在外的甲板人員有良好的作用效果，可以有效驅(qū)離小型目標(biāo)船只。

2 技術(shù)可行性分析

2.1 改變?nèi)紵阅芗夹g(shù)

燃料催化劑技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)對目標(biāo)船只發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的干預(yù)提供了解決途徑：通過改變發(fā)動機(jī)燃料的粘度或燃燒性能，使發(fā)動機(jī)熄火失效或損毀。有兩種截然相反的方法——負(fù)催化與正催化。負(fù)催化劑工作原理是：發(fā)動機(jī)中燃料的燃燒是一個復(fù)雜的連鎖反應(yīng)過程，燃料分子在燃燒的高溫高壓和形成的能量作用被活化，在氧的作用下產(chǎn)生自由基或活性基團(tuán)，傳播反應(yīng)維持燃燒的持續(xù)進(jìn)行。在燃燒過程中產(chǎn)生的大量OH·、H·等活性游離基，具有很高的能量，非?；顫姡珘勖浅６?。如一旦生成，就立即生成更多的自由基或活性基團(tuán)，以維持燃燒過程的繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)超細(xì)阻燃劑粉粒與發(fā)動機(jī)燃燒室高溫燃?xì)庵械幕钚曰鶊F(tuán)接觸時，在高溫下離解產(chǎn)生的離子可以同時吸附多個游離基，并產(chǎn)生不活潑物質(zhì)——水，這樣使發(fā)動機(jī)燃燒室中的OH·、H·被消耗的速度大于產(chǎn)生的速度，當(dāng)OH·、H·被很快耗盡后，就中斷了燃燒連鎖反應(yīng)的進(jìn)行，使發(fā)動機(jī)出現(xiàn)怠速或熄火現(xiàn)象，機(jī)動能力大幅度降低。某種組分的超細(xì)阻燃劑電子掃描圖（如圖4）。

圖4 某種組分的超細(xì)阻燃劑電子掃描圖

另一種截然不同的方法是通過助燃技術(shù)破壞敵方艦船的動力系統(tǒng)：通過填加含能材料或燃速推進(jìn)劑提高發(fā)動機(jī)燃燒室中燃料的燃燒速度，使發(fā)動機(jī)工作在非穩(wěn)定狀態(tài)，造成輸出功率下降、艦船整體機(jī)動性能降低，甚至使發(fā)動機(jī)內(nèi)燃料的穩(wěn)定燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z，發(fā)動機(jī)溫度迅速上升造成動力系統(tǒng)停車或者損毀。目前，納米技術(shù)的發(fā)展加速了這一可能性的轉(zhuǎn)變：納米級鋁粉作為一種新型含能材料被應(yīng)用在火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑中，能夠大幅度提高推進(jìn)劑的燃速［3］，或者添加到高爆速炸藥中，由于壓力指數(shù)偏大，在正常情況下添加的極低含量比例是被嚴(yán)格控制的。還可以提高燃料燃燒效率的強(qiáng)力催化劑——鈰的氧化物［4］，通過超細(xì)粉末加工技術(shù)制備的鈰氧化物顆粒，具有超大的比表面（表面積相對于質(zhì)量的量綱），能夠大幅度提高燃料的燃燒速度。正常情況下在燃料中填加的濃度不超過5×10－6［5］，否則就可能給發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行造成危險。當(dāng)這兩種材料以非正常方式進(jìn)入船只發(fā)動機(jī)燃燒室中時，可以使目標(biāo)船只動力喪失或動力系統(tǒng)的損毀，為捕捉、俘獲這些船只創(chuàng)造條件。

海軍艦艇上裝備的大口徑火箭干擾彈發(fā)射器，裝藥量大、射程遠(yuǎn)，適宜于完成此類特種彈藥的布放，某艦艇發(fā)射干擾彈的散布效果（如圖5）。我國艦船可以在數(shù)公里外的安全距離上，向目標(biāo)船只的上空或上風(fēng)位置發(fā)射裝填燃燒催化劑或含能材料（納米鋁粉需要保護(hù)劑）的火箭彈，火箭彈內(nèi)的低燃速火藥或壓縮氣體，將藥劑微粒拋射到空氣中形成長時間懸浮的氣溶膠。多發(fā)火箭彈齊射可以造成高濃度的懸浮物微粒，目標(biāo)船只的發(fā)動機(jī)吸入后，燃料的燃燒特性發(fā)生劇烈變化，造成動力系統(tǒng)故障或損毀。

圖5 某艦艇發(fā)射干擾彈的散布效果

2.2 攔截網(wǎng)技術(shù)

運(yùn)動過程中的船舶，螺旋槳高速切割水流推動自身前進(jìn)，根據(jù)流體動力學(xué)原理，螺旋槳前部會形成一個負(fù)壓區(qū)，將附近懸浮物吸入該區(qū)域并被槳葉攪動纏繞，這在目前螺旋槳推動的船只中是一個難以克服的技術(shù)問題。而懸浮的網(wǎng)狀物，由于自身的形態(tài)，增大了被纏入螺旋槳的概率。

二次世界大戰(zhàn)出現(xiàn)的反魚雷攔截網(wǎng)技術(shù)，發(fā)展至今已經(jīng)非常成熟：采用高強(qiáng)度阿拉米奧或尼龍纖維編織的攔截網(wǎng)，折疊安裝在浮體上，在展開前外形非常緊湊。通過艦首或艦艉的火箭深彈發(fā)射器投放，當(dāng)投射到目標(biāo)水域時，浮體接觸到海水后，氣體發(fā)生器自動充氣，便能懸浮在海水中，同時可展開支柱伸出，使整個網(wǎng)在水中張開［6］。攔截網(wǎng)帶有定時自沉裝置，在水中懸浮一定時間后，浮體自動開孔沉入水底。

此時，一旦大型目標(biāo)船只進(jìn)入攔截網(wǎng)所在區(qū)域，進(jìn)入負(fù)壓區(qū)的攔截網(wǎng)會因螺旋槳的轉(zhuǎn)動而纏繞于槳葉與船體之間，并隨螺旋槳一同旋轉(zhuǎn)，越纏越緊，處在底層的網(wǎng)繩由于與艉軸密封殼體及艉軸轂的高速摩擦產(chǎn)生高溫高壓，導(dǎo)致發(fā)熱融化，加上來自上層纏繞網(wǎng)繩的強(qiáng)力擠壓，融化的網(wǎng)繩材料便被擠入艉軸的密封結(jié)構(gòu)中［7］。由于艉軸密封是一種動密封，對于來自軸向的擠壓力密封效果有限，當(dāng)網(wǎng)繩大量纏繞、摩擦，呈半融化狀態(tài)后沿密封護(hù)套中的動、靜結(jié)合間隙擠入，會造成高壓潤滑油的快速泄漏，導(dǎo)致艉軸和合金密封套因潤滑不良出現(xiàn)表面損傷，同時，由于阿拉米奧或尼龍纖維網(wǎng)繩材料的熔點(diǎn)與固化點(diǎn)不固定，網(wǎng)繩材料固化時同樣磨損艉軸與合金套之間的密封面，嚴(yán)重時造成艉軸和合金套報廢。

小型目標(biāo)船只則一般采用轉(zhuǎn)速相對較高的發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)扭矩較小，當(dāng)螺旋槳與攔截網(wǎng)糾纏到一起時，極短時間內(nèi)就會越纏越緊而無法擺脫，造成發(fā)動機(jī)失去機(jī)動能力。而且在海上無法進(jìn)行現(xiàn)場處理，必須由其他船只拖帶回干船塢，使船艉螺旋槳抬升出水面才能開展維修。目標(biāo)船只失去機(jī)動能力后進(jìn)行捕捉的難度大幅降低，可以俘獲或登船檢查。

2.3 定向強(qiáng)聲發(fā)射技術(shù)

定向強(qiáng)聲發(fā)射技術(shù)是通過聲場疊加原理實現(xiàn)的，聲能量轉(zhuǎn)換裝置是個大規(guī)模的揚(yáng)聲器陣列，陣列由數(shù)百個電動揚(yáng)聲器構(gòu)成，揚(yáng)聲器單元采用相控技術(shù)驅(qū)動，通過控制每路功率放大器輸出信號的相位，使每個單元發(fā)射的聲波幅度在一定的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生疊加，這樣就在特定方向上形成疊加聲場，基本原理示意圖（如圖6）。

圖6 揚(yáng)聲器陣列發(fā)射信號疊加示意圖

電動揚(yáng)聲器單元數(shù)目越多、陣列規(guī)模越大，發(fā)射信號強(qiáng)度就越高，同時信號能量就越集中，波束寬度越窄（定向效果越好）。目前，一般的強(qiáng)聲定向發(fā)射裝置可以使波束寬度開角控制在15°左右（如圖7）。

圖7 國內(nèi)某研究所強(qiáng)聲定向發(fā)射裝置波束圖

3 發(fā)展和應(yīng)用展望

隨著石油化工技術(shù)的發(fā)展，新型燃油催化劑的效能越來越強(qiáng)，負(fù)催化劑能夠迅速終止燃油燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使動力系統(tǒng)效率下降甚至停車。而正催化劑能夠短時間內(nèi)將發(fā)動機(jī)內(nèi)燃油的燃燒轉(zhuǎn)化為爆轟，對動力系統(tǒng)造成破壞；新型含能材料與納米技術(shù)相結(jié)合，使材料微粒的比表面積大幅度增加，在特定條件下參與化學(xué)反應(yīng)的速度呈數(shù)量級地增加，而同時提高常規(guī)條件下的化學(xué)穩(wěn)定性，使用更安全、效果更明顯?？梢酝茰y，在未來短時間內(nèi)將會出現(xiàn)超級燃料催化劑，很小的劑量就能使大型船只的動力系統(tǒng)癱瘓。

結(jié)合生理聲學(xué)的最新研究成果可以推斷，采用強(qiáng)聲定向發(fā)射裝置向目標(biāo)船只人員發(fā)射特定頻率與調(diào)制規(guī)律的噪聲信號，使對方陷入心神不寧、煩躁、判斷錯誤甚至行為失常的狀態(tài)，達(dá)到不戰(zhàn)使敵自亂的效果。

其他種類的能量波束發(fā)射武器（如艦載大功率激光器、高功率微波武器等），對目標(biāo)的毀傷效果可以根據(jù)需要進(jìn)行控制，隨著技術(shù)成熟度的發(fā)展，可靠性進(jìn)一步提高，使用維護(hù)將更加方便，未來可能會在艦船上得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語

現(xiàn)有的艦載武器或發(fā)射裝置，適宜于遠(yuǎn)距離發(fā)射大口徑非致命特種彈藥，能夠改變?nèi)加腿紵匦缘男滦痛呋瘎┖透咝Ш懿牧?，使目?biāo)艦船的機(jī)動性能下降甚至動力裝置發(fā)生損毀；水下阻攔網(wǎng)可以用于捕捉小型目標(biāo)船只或限制大型船只的活動區(qū)域。艦載武器發(fā)射布放技術(shù)、改變?nèi)紵阅芗夹g(shù)、阻攔網(wǎng)技術(shù)，可以結(jié)合發(fā)展出新型非致命武器。這類武器裝備可以有效削弱目標(biāo)船只作戰(zhàn)性能，或者通過此類武器開展襲擾、破壞等活動，可以給敵方造成極大的損失與困擾。

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