董超 王方

摘 要：為彌補現(xiàn)役防暴驅(qū)散裝備的不足，提升防暴驅(qū)散裝備的作戰(zhàn)效能，提高武警部隊處置大規(guī)模群體性暴亂事件的效率，本文從多個方面對爆炸式催淚彈武器發(fā)射系統(tǒng)進行設計。可行性分析結果表明本文設計研究的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)可實現(xiàn)在較短的時間內(nèi)發(fā)射大量的催淚彈至目標區(qū)域，且具有結構簡單、操作方便、成本低廉、可靠性好等優(yōu)點，可為武警部隊處置群體性暴亂事件提供一種高效的防暴驅(qū)散裝備，具有一定的理論意義和實用價值。

關鍵詞：催淚劑；發(fā)射系統(tǒng)；群體性暴亂事件

目前裝備武警部隊的38mm多管防暴發(fā)射器主要用來驅(qū)散150m范圍內(nèi)的大面積群體性有生目標，該系列發(fā)射器具有結構緊湊、操作方便、機動性強、發(fā)射控制可靠等特點，但是其在處置大規(guī)模群體性暴亂事件時驅(qū)散能力有所不足。為彌補現(xiàn)役防暴驅(qū)散裝備的不足，提升防暴驅(qū)散裝備的作戰(zhàn)效能，在“金屬風暴”概念的基礎之上，本文設計的催淚風暴武器發(fā)射系統(tǒng)各項性能指標滿足預期設計的要求，達到了預期設計的目標。

1總體結構

爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)是將超高射頻彈幕武器發(fā)射原理應用于防暴彈發(fā)射，基于金屬風暴發(fā)射技術設計的催淚彈藥發(fā)射裝置，與金屬風暴武器相比，爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的彈藥發(fā)射初速小，口徑較一般武器的彈丸大，因此，其結構形式與超高射頻武器系統(tǒng)相比要簡單。參考金屬風暴武器系統(tǒng)的結構組成，采用模塊化設計的思想，本設計的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)主要由預裝填多發(fā)催淚彈的發(fā)射管模塊、點火節(jié)點模塊、發(fā)射平臺、電子控制電路模塊等模塊組成。

2功能布局

根據(jù)爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的結構，其主要功能布局設計如下：為了實現(xiàn)快速連續(xù)發(fā)射大量催淚彈至目標區(qū)域，需要將多發(fā)專用催淚彈串聯(lián)排列預先裝填在發(fā)射管中，構成預裝填催淚彈藥的發(fā)射管模塊，由電子控制電路模塊連接點火節(jié)點模塊，實現(xiàn)彈藥的點火擊發(fā)。多個發(fā)射管按照需要，排列放置在發(fā)射平臺的定向器中。擊發(fā)過后，可更換新的發(fā)射管，繼續(xù)使用；為了完成每發(fā)彈的可靠擊發(fā)，發(fā)射管內(nèi)串聯(lián)裝填的每發(fā)彈需對應一組點火節(jié)點模塊。點火節(jié)點模塊和預裝填多發(fā)專用催淚彈的發(fā)射管模塊是本設計的核心模塊；為了確保彈丸按序列發(fā)射，并且實現(xiàn)多種模式的發(fā)射，需要設計專用的電子控制電路模塊。發(fā)射時，確保前一發(fā)彈已發(fā)射或空倉，才能進行擊發(fā)。發(fā)射前，通過預先設定，即可實現(xiàn)單管單發(fā)彈發(fā)射、單管連續(xù)發(fā)射、多管齊射等模式的射擊；為了承載裝有彈藥的發(fā)射管，確保發(fā)射的彈藥能到達目標區(qū)域，且具有良好的散布，需要由定向器、支架和方向機構組成的發(fā)射平臺配合。

3點火方式的確定

串聯(lián)預裝填多發(fā)催淚彈的發(fā)射管模塊和點火節(jié)點模塊是本設計的核心，彈藥的點火方式直接決定專用催淚彈、發(fā)射管以及點火節(jié)點模塊等的結構。根據(jù)總體結構設計，多發(fā)專用催淚彈以串聯(lián)排列的形式預裝填在發(fā)射管中，每發(fā)彈之間通過彈體結構實現(xiàn)在發(fā)射管內(nèi)的定位，且彼此相互獨立，彈藥擊發(fā)時的點火由該發(fā)彈對應的點火節(jié)點模塊完成，同時，發(fā)射時上一發(fā)彈的發(fā)射藥燃燒產(chǎn)生的高溫高壓火藥燃氣不能引燃后續(xù)彈藥。要實現(xiàn)這些目的，本文提出了以下幾種點火方式的設計方案。

方案一：采用電磁感應中的渦流加熱現(xiàn)象實現(xiàn)發(fā)射藥的引燃，在金屬導體上纏繞的線圈中通以交變電流時，導體將處于交變磁場中，在交變磁場的激發(fā)下，導體會產(chǎn)生交變的感生電動勢（或渦旋電場），導體中的載流子在渦旋電場的作用下，形成環(huán)形感應電流，即渦流，如果金屬導體的電阻非常小，產(chǎn)生的渦流會很大，能產(chǎn)生大量的焦耳熱。當產(chǎn)生的熱量通過金屬導體作用于熱感度低的發(fā)射藥，可在很短的時間內(nèi)，將其引燃，實現(xiàn)彈藥的發(fā)射。

方案二：采用激光點火（起爆）技術，利用藥劑在光能作用下的熱起爆機理：當激光照射到含能材料上以后，一部分被反射和散射，剩余部分被一定深度的藥劑吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生熱擊穿或形成熱點引爆含能材料。選取符合要求的發(fā)射藥作為含能材料，用激光引燃發(fā)射藥實現(xiàn)彈藥的發(fā)射。

方案三：在發(fā)射管上開孔，設置接觸電極，彈藥使用電底火發(fā)火，將彈藥電底火的兩極與發(fā)射管上的接觸電極可靠連接，通過外加電流，直接擊發(fā)電底火，由電底火引燃發(fā)射藥實現(xiàn)彈藥發(fā)射。接觸式點火方式如圖1所示。

圖1接觸式點火方式示意圖

方案一的設計同丁吳斌提出的點火方式類似，都運用電磁感應這一物理原理，其優(yōu)點在于：發(fā)射管上無多余零部件的設置，結構簡便；彈體與發(fā)射管之間相互獨立，彈體發(fā)射時，在管內(nèi)運動無干擾。同時，也存在一些弊端：一是電磁感應產(chǎn)生的電流微弱且不穩(wěn)定，可靠性無法得到保證；二是臨近排列的感應線圈在工作時相互干擾，無法有效控制，這是采用電磁感應存在的最大不足；三是產(chǎn)生電磁感應需要交變磁場，前提要有閉合線圈回路以及交變電流的輸入，產(chǎn)生交變電流的裝置復雜，使得制作成本高昂，不宜大量制造與應用。

方案二的設計在理論和技術上已經(jīng)比較成熟，已經(jīng)實際用運于宇宙航行及導彈技術上。然而用于激光點火的含能材料以及激光器、光纖耦合器、激光點火器等部件成本較高，系統(tǒng)設計結構復雜，本設計不予考慮。

方案三的設計思路簡單自然，點火可靠，易于實現(xiàn)。其優(yōu)點如下：結構簡單，易于制作；互相獨立，互不干擾；零部件少，成本低廉。

對比以上方案，方案一的設計存在電磁感應的相互干擾現(xiàn)象，可靠性不足。方案二的設計系統(tǒng)結構復雜，成本高昂。方案三的設計簡單可靠，生產(chǎn)制作成本低。因此綜合考慮，采用方案三作為爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的點火方式。

4設計的技術難點

超高射頻武器系統(tǒng)發(fā)射的彈藥多為初速較高的槍彈或炮彈，采用多發(fā)彈丸用發(fā)射藥隔開排列在發(fā)射管內(nèi)的結構，其結構形式相對簡單且技術成熟。本設計的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的彈藥是催淚彈，是近距離作戰(zhàn)使用的防暴彈彈種。一般防暴彈的射程較近，發(fā)射初速低，口徑大，對射擊精度的要求不高。由于爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)采用的是在發(fā)射管內(nèi)串聯(lián)預裝填多發(fā)催淚彈的結構，目前尚無實際可參考的設計結構。因此，其技術難點表現(xiàn)在：需設計一種安全可靠的彈藥擊發(fā)方式以及控制裝置，確保彈藥擊發(fā)過程按照預定設計進行；需設計一種結構簡單、裝藥合理的專用彈藥以及與之配合使用的發(fā)射管等部件；需設計合理的排列組合形式，使設計的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)能發(fā)揮出最佳的驅(qū)散能力。

5 結語

本文結合超高射頻武器系統(tǒng)的結構組成，提出適合低速防暴彈發(fā)射的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)結構，主要有串聯(lián)預裝填多發(fā)彈藥的發(fā)射管模塊、點火節(jié)點模塊、發(fā)射平臺和電子控制電路模塊組成。結合武警部隊的現(xiàn)實需求，提出爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)預期的戰(zhàn)術技術指標。通過分析彈藥的點火方式，得出點火方式?jīng)Q定了專用催淚彈的結構，進而影響著整體的結構設計，并選擇確立了簡單可靠、易于實現(xiàn)的接觸式點火方式，為爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的各部件的設計提供了前提和約束條件。

參考文獻：

[1] 李三群，張朝偉，鄧啟斌，等.多級同步感應線圈炮的動態(tài)特性仿真[J].高電壓技術.2009（12）：3065-3070.

[2] 曹延杰，劉文彪，鄒本貴，等.三級同步感應線圈炮內(nèi)彈道過程仿真[J].彈道學報.2008（04）：92-95.

[3] 曹延杰，劉文彪，張媛，等.單級感應線圈炮最佳初始位置仿真研究[J].計算機仿真.2006（12）：9-11.