孫映斌，汪送

(1.武警工程大學(xué) 研究生大隊(duì)，陜西 西安 710086；2.武警工程大學(xué) 裝備管理與保障學(xué)院，陜西 西安 710086)

防暴動(dòng)能彈作為一種能夠使人員暫時(shí)失去抵抗能力而又不產(chǎn)生致命性、永久性傷害的武器裝備，在武警部隊(duì)和公安機(jī)關(guān)處置群體性事件及個(gè)人極端行為等任務(wù)場(chǎng)景中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的變化，為防止授人以柄導(dǎo)致沖突升級(jí)，各國(guó)都很重視在小規(guī)模沖突中使用非致命武器尤其是非致命動(dòng)能武器，以達(dá)到拒止的目的。我國(guó)列裝的非致命動(dòng)能武器主要由10 mm轉(zhuǎn)輪防暴手槍和18.4 mm防暴槍組成,國(guó)外目前多使用40 mm口徑的防暴動(dòng)能彈發(fā)射器,如德國(guó)使用的H&K69滑膛手持發(fā)射器[1]和美國(guó)生產(chǎn)的FN 303發(fā)射器[2]。

然而，近幾十年里，防暴動(dòng)能彈的相關(guān)致傷數(shù)據(jù)[3-8]證明了防暴動(dòng)能彈在某些特定的能量值、作用距離和沖擊位置的致命性。防暴動(dòng)能彈的沖擊能量如果超過(guò)人體組織的耐受閾值，過(guò)度損傷便不可避免，這使人們對(duì)防暴動(dòng)能彈的非致命特性產(chǎn)生了質(zhì)疑。

軀干是人體橫向面積最大的區(qū)域，通常被當(dāng)做瞄準(zhǔn)部位，所以了解和把握防暴動(dòng)能彈對(duì)人體軀干的沖擊致傷機(jī)理，明確產(chǎn)生嚴(yán)重傷害的標(biāo)準(zhǔn)成為了人們的關(guān)注焦點(diǎn)。粘性標(biāo)準(zhǔn)相較于其他致傷標(biāo)準(zhǔn)而言，能夠較為準(zhǔn)確地評(píng)估未發(fā)生穿透的沖擊對(duì)人體產(chǎn)生的傷害，國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究仍比較滯后。筆者從防暴動(dòng)能彈沖擊損傷評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展、粘性標(biāo)準(zhǔn)的定義和國(guó)外學(xué)者的研究應(yīng)用，分析總結(jié)了粘性標(biāo)準(zhǔn)的研究現(xiàn)狀、主要不足和發(fā)展趨勢(shì)，在一定程度上為下一步國(guó)內(nèi)開(kāi)展相關(guān)研究指明了方向。

1 防暴動(dòng)能彈沖擊損傷評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

非致命動(dòng)能武器的作用機(jī)理是以彈丸的沖擊動(dòng)能打擊有生目標(biāo)，并產(chǎn)生強(qiáng)烈痛感，從而使其失去抵抗能力或行動(dòng)受到抑制。其彈丸多采用密度較小的柔性材料制成，如木材、橡膠、塑料等材料，特點(diǎn)是飛行速度低、衰減快，與目標(biāo)接觸面積大，不易產(chǎn)生穿透，通常不產(chǎn)生致命傷害[9]。結(jié)合《全球槍發(fā)非致命彈藥圖鑒》[10]所收錄的彈藥信息，顯示了幾種常見(jiàn)類(lèi)型的防暴動(dòng)能彈，如圖1所示。

了解和掌握非致命動(dòng)能武器的沖擊損傷標(biāo)準(zhǔn)，就使得科學(xué)預(yù)測(cè)所造成的損傷嚴(yán)重程度成為了可能，進(jìn)而指導(dǎo)防暴動(dòng)能彈的開(kāi)發(fā)和科學(xué)使用。自防暴動(dòng)能彈誕生以來(lái)，各國(guó)研究人員對(duì)其沖擊損傷評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的研究就從未停止過(guò)。表1描述了不同致傷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)度量參數(shù)、度量方法、適用場(chǎng)合的要求和相關(guān)學(xué)者所定義的非致命指標(biāo)及其主要缺陷。

表1 防暴動(dòng)能彈沖擊損傷評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)對(duì)比

1.1 動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)

在使用非致命動(dòng)能武器過(guò)程中，研究人員發(fā)現(xiàn)防暴動(dòng)能彈擁有的動(dòng)能與被作用目標(biāo)產(chǎn)生的傷害成正比，即速度和彈丸質(zhì)量的大小決定了目標(biāo)受到何種傷害。此時(shí)用動(dòng)能來(lái)表達(dá)目標(biāo)被沖擊后的狀態(tài)成為標(biāo)準(zhǔn)：動(dòng)能存在一個(gè)臨界點(diǎn)，大于該臨界點(diǎn)，目標(biāo)可能致死，小于則不然。各國(guó)對(duì)動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)并不統(tǒng)一，如法國(guó)定為39 J；德國(guó)和美國(guó)定為78 J；我國(guó)沿用蘇聯(lián)規(guī)定的98 J[11]，在實(shí)際試驗(yàn)中，為與其他國(guó)家做統(tǒng)一比較，我國(guó)也常用78 J作為動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 比動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)

隨著防暴動(dòng)能彈的迭代發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)彈丸的形狀發(fā)生改變后，較小的動(dòng)能配合比較尖銳的彈丸時(shí)，依然產(chǎn)生了穿透，所以動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)并不能描述所有沖擊損傷問(wèn)題。比動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)取代了動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)成為判斷目標(biāo)皮膚是否被穿透的依據(jù)。比動(dòng)能表達(dá)了某一動(dòng)能在某一空間上耗散的條件，即彈丸所具有的動(dòng)能與擊打面積的比值。有研究表明[12]，高達(dá)10 J/cm2的比動(dòng)能值會(huì)造成皮膚穿透。我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)[13]明確指出，防暴動(dòng)能彈的威力要求比動(dòng)能小于12 J/cm2。

1.3 鈍性標(biāo)準(zhǔn)

由于動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)和比動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)未考慮沖擊目標(biāo)的特性,并且無(wú)法描述未產(chǎn)生穿透的人體軀干內(nèi)部的損傷情況，鈍性標(biāo)準(zhǔn)(BC)作為一種基于能量的模型，被用于對(duì)人體軀干彈道鈍性沖擊的損傷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，能夠更加準(zhǔn)確地表達(dá)損傷程度，其對(duì)彈丸的物理參數(shù)十分敏感，使研究人員能夠更加方便地了解參數(shù)變化對(duì)損傷的影響。鈍性標(biāo)準(zhǔn)最早由美軍在1970年制定，歷來(lái)被用作彈藥設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。BC=0.37作為參考值，對(duì)應(yīng)于AIS>1(適用于胸部的簡(jiǎn)明損傷量級(jí)[14])的胸部損傷(肋骨骨折)50%的概率[15]。

1.4 粘性標(biāo)準(zhǔn)

Lau等[16]在1981年提出了粘性響應(yīng)(VC)，它是胸腔壓縮速度和胸腔即時(shí)壓縮率乘積的時(shí)間函數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中，尸體胸部受到模擬車(chē)輛碰撞中的橫向沖擊載荷，發(fā)現(xiàn)基于最大胸部壓縮速度和胸部壓縮率的VC值(VCmax)是優(yōu)于其他損傷標(biāo)準(zhǔn)的損傷預(yù)測(cè)因子。21世紀(jì)初，一些學(xué)者將其引入防暴動(dòng)能彈人體軀干鈍擊損傷評(píng)估中，取得了很好的效果。粘性標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已成為歐美國(guó)家檢驗(yàn)防暴動(dòng)能彈非致命性的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。由于鈍性標(biāo)準(zhǔn)(BC)沒(méi)有考慮防暴彈的材料屬性，當(dāng)剛性防暴彈和可變形的復(fù)合型防暴彈擁有相同的初始能量和相同的直徑時(shí)，利用鈍性標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)沖擊損傷將會(huì)得出相似的結(jié)果。然而，Nsiampa等[17]在相關(guān)研究中表明，擁有同樣能量的兩種防暴彈，復(fù)合型防暴彈所造成的目標(biāo)傷害程度始終小于剛性防暴彈，這是因?yàn)閺?fù)合型防暴彈的可變形部分能夠吸收一部分沖擊能量，并在沖擊過(guò)程中產(chǎn)生形變，從而減少了沖擊力。因此，粘性標(biāo)準(zhǔn)更加適用于可變形的柔性和復(fù)合型防暴動(dòng)能彈的沖擊損傷評(píng)估。Bir[18]在尸體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，VCmax=0.8 m/s時(shí)，對(duì)應(yīng)人體受到彈丸沖擊后的中度損傷。

2 粘性標(biāo)準(zhǔn)的定義及其數(shù)學(xué)表達(dá)

2.1 粘性標(biāo)準(zhǔn)的定義

粘性標(biāo)準(zhǔn)是為評(píng)估人體軀干彈道沖擊損傷風(fēng)險(xiǎn)而制定的標(biāo)準(zhǔn)之一，基于胸腔的動(dòng)態(tài)壓縮，并由粘性響應(yīng)所確定。粘性響應(yīng)是胸腔壓縮速度和胸壁厚度歸一化的胸腔壓縮率的乘積，將粘性標(biāo)準(zhǔn)定義為胸腔粘性響應(yīng)的最大值。該標(biāo)準(zhǔn)旨在預(yù)測(cè)由彈道沖擊引起的軟組織損傷和心肺呼吸功能障礙的嚴(yán)重程度。已有研究證明[19]，粘性標(biāo)準(zhǔn)與對(duì)尸體進(jìn)行的測(cè)試沖擊損傷評(píng)估有很好的相關(guān)性。作為時(shí)間函數(shù)的胸腔壓縮曲線允許計(jì)算每個(gè)測(cè)試條件的VCmax，所獲得的VCmax值與損傷數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。

2.2 粘性標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)表達(dá)

VC=V(t)×C(t),

(1)

VCmax=max[V(t)×C(t)],

(2)

式中：VC是粘性響應(yīng)；VCmax是峰值粘性響應(yīng)；V(t)是胸腔壓縮的瞬時(shí)速度(m/s)；C(t)是胸腔壓縮率。

圖2顯示了胸腔壓縮速度V與胸腔壓縮率C的關(guān)系，D0是胸腔的初始外部厚度，Y(t)是胸腔的瞬時(shí)厚度。

結(jié)合圖2對(duì)粘性標(biāo)準(zhǔn)的基本性質(zhì)進(jìn)行了分析，得到3個(gè)性質(zhì)：

1)第1個(gè)性質(zhì)：可以通過(guò)圖2得出粘性響應(yīng)是一個(gè)量的變化率，這個(gè)量是胸腔的瞬時(shí)厚度數(shù)值的平方與兩倍胸腔的初始外部厚度的比值：

(3)

2)第2個(gè)性質(zhì)：從圖2中還可以觀察到粘性響應(yīng)是一個(gè)量的積分：

(4)

3)第3個(gè)性質(zhì)：通過(guò)尋找峰值粘性響應(yīng)得到峰值粘性響應(yīng)的必要條件為

(5)

如果將Y(t)表示為時(shí)間t的顯式解析函數(shù)，則可通過(guò)求解式(5)得到粘性響應(yīng)的臨界時(shí)間。

通過(guò)討論粘性標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)重要性質(zhì)，可以發(fā)現(xiàn)粘性響應(yīng)實(shí)際上可以用方程(3)和(4)中定義的兩個(gè)量來(lái)表示。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，不僅壓縮量是相關(guān)的，而且壓縮速率也是相關(guān)的。

3 粘性標(biāo)準(zhǔn)在沖擊損傷評(píng)估中的應(yīng)用

越來(lái)越多的研究人員傾向于使用粘性標(biāo)準(zhǔn)來(lái)研究防暴動(dòng)能彈對(duì)人體軀干沖擊的致傷原理，探求人體內(nèi)部組織和器官所受到的傷害。國(guó)外一些學(xué)者通過(guò)不同的靶標(biāo)材料使用粘性標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證了防暴動(dòng)能彈沖擊所造成的損傷程度。

3.1 以生物體為靶標(biāo)的沖擊損傷研究

生物體靶標(biāo)包括人類(lèi)尸體和活的或死的動(dòng)物。雖然尸體和人體相比缺乏張力，但用未經(jīng)防腐處理的尸體代替人體試驗(yàn)已經(jīng)是最接近于實(shí)際情況的實(shí)驗(yàn)對(duì)象[20]。動(dòng)物中，豬和羊被較多地用于防暴動(dòng)能彈沖擊試驗(yàn)，這是因?yàn)樨i和羊的表皮組織和內(nèi)臟結(jié)構(gòu)與人類(lèi)最為相似。Lau等[16]在1981年將用于汽車(chē)碰撞領(lǐng)域的人體軀干沖擊損傷評(píng)估的粘性響應(yīng)引入鈍性彈道沖擊中，開(kāi)發(fā)出了適用于防暴動(dòng)能彈鈍性彈道沖擊損傷評(píng)估的粘性標(biāo)準(zhǔn)。2004年，Bir 等[21]對(duì)尸體進(jìn)行了大量彈道沖擊實(shí)驗(yàn)，通過(guò)繪制力-時(shí)間、壓縮-時(shí)間和力-壓縮曲線建立人體胸部對(duì)鈍性彈道沖擊的反應(yīng)走廊，確定了粘性標(biāo)準(zhǔn)的閾值，為評(píng)估防暴動(dòng)能彈沖擊損傷和人體替代物的生物保真性以及開(kāi)發(fā)新的評(píng)估方法做出了開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。Prata 等[22]在一項(xiàng)對(duì)比相同鈍性彈道沖擊下大型動(dòng)物和人類(lèi)尸體胸壁行為的研究中，利用粘性標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算了被防暴動(dòng)能彈沖擊的兩種生物靶標(biāo)胸壁上的峰值速度和最大壓縮，結(jié)合鈍性標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明了兩種生物靶標(biāo)的被沖擊特性，得出了人類(lèi)的胸壁比豬的胸壁更堅(jiān)硬、更具抵抗力的結(jié)果，為評(píng)估防暴動(dòng)能彈胸部鈍性沖擊風(fēng)險(xiǎn)提供了指導(dǎo)。

3.2 以生物替代品模型為靶標(biāo)的沖擊損傷研究

生物替代品模型主要由仿生模型和機(jī)械模型組成。肥皂和明膠作為比較理想的仿生材料，其密度和物理響應(yīng)與肌肉組織類(lèi)似[23]，且能夠方便地觀察到彈丸沖擊形成的位移和空腔。剛性壁和假人(如Hybrid III假人[24])是比較常用的機(jī)械靶標(biāo)，通過(guò)內(nèi)置的傳感器能夠比較準(zhǔn)確地表征沖擊響應(yīng)，從而為研究人員提供了評(píng)估沖擊損傷的依據(jù)。在40 mm防暴動(dòng)能彈沖擊人體效應(yīng)評(píng)估的研究中，Kapeles等[25]使用兩種不同彈頭結(jié)構(gòu)的防暴動(dòng)能彈進(jìn)行了終點(diǎn)效應(yīng)研究，對(duì)3肋骨彈道沖擊假人(3RBID)進(jìn)行多次不同能量的沖擊，從而得出用于損傷評(píng)估的粘性標(biāo)準(zhǔn)值，數(shù)據(jù)表明，根據(jù)最大粘性標(biāo)準(zhǔn)(VCmax≤0.8 m/s)，兩種彈藥都在損傷量級(jí)的可接受值范圍內(nèi)。這項(xiàng)研究還表明，當(dāng)對(duì)具有柔軟性或能量耗散特性的彈丸進(jìn)行評(píng)估時(shí)，鈍性標(biāo)準(zhǔn)具有局限性。Bracq等[26-27]在一項(xiàng)關(guān)于預(yù)測(cè)動(dòng)能彈丸沖擊下肋骨斷裂的研究中，采用聚合物凝膠塊作為彈道沖擊靶標(biāo)，基于粘性標(biāo)準(zhǔn)的峰值(VCmax)和AIS損傷分級(jí)的關(guān)系，對(duì)比了不同沖擊條件下的數(shù)據(jù)，得到了預(yù)測(cè)肋骨斷裂的有效參數(shù)。在一項(xiàng)關(guān)于審查用于評(píng)估胸部損傷的擬人模型研究中，Thota等[28]使用粘性標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證了多個(gè)不同類(lèi)型用于模擬汽車(chē)碰撞的擬人模型(ATD)是否可用于鈍性彈道胸部創(chuàng)傷的評(píng)估，并且給出了用于胸部鈍擊損傷評(píng)估模型的開(kāi)發(fā)方案。

3.3 以數(shù)值仿真模型為靶標(biāo)的沖擊損傷研究

由于人類(lèi)尸體的稀缺和倫理的約束，動(dòng)物與人體的不同比例以及各種機(jī)械模型內(nèi)臟的缺失等問(wèn)題，加之實(shí)驗(yàn)成本高，可重復(fù)性差、數(shù)據(jù)收集困難等原因，研究人員更加傾向于使用數(shù)字化人體模型(如HUBYX人體有限元模型[10])。通過(guò)數(shù)值仿真的方式構(gòu)建人體有限元模型，利用相關(guān)軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，通過(guò)與尸體試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)比進(jìn)而驗(yàn)證模型的有效性，是以數(shù)值仿真模型為靶標(biāo)的防暴動(dòng)能彈沖擊損傷研究的一般程序和方法。使用數(shù)值仿真模型進(jìn)行彈道沖擊試驗(yàn)具有成本低、用時(shí)短、可重復(fù)性好、安全性高以及數(shù)據(jù)易得的顯著優(yōu)勢(shì)。Bodo等[29]對(duì)比Bir的人體彈道沖擊反應(yīng)走廊，驗(yàn)證了人體軀干有限元模型HUBYX的生物保真性，通過(guò)比較AIS損傷風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與VCmax的關(guān)系來(lái)評(píng)估傷害AIS≤2的概率，從而預(yù)測(cè)了擁有不同參數(shù)的防暴動(dòng)能彈沖擊人體所造成肺損傷和骨折的風(fēng)險(xiǎn)。Thota的研究團(tuán)隊(duì)[30]為了驗(yàn)證一種用于評(píng)估高速鈍性沖擊的胸部替代品有限元模型MTHOTA，通過(guò)仿真計(jì)算得出沖擊MTHOTA的VCmax,對(duì)比尸體沖擊測(cè)試得出的數(shù)據(jù)顯示出高度一致性，從而成功證明了MTHOTA作為人體軀干替代品的可行性；并通過(guò)另一項(xiàng)旨在評(píng)估能量吸收機(jī)制對(duì)鈍性彈道沖擊致胸部損傷影響的研究中[31]，使用了3種不同類(lèi)型的彈丸沖擊不同厚度的MTHOTA模型，分別計(jì)算VCmax并進(jìn)行比較，證明了適當(dāng)改變復(fù)合型防暴彈的可變形部分的設(shè)計(jì)和材料，能夠有效改變彈丸所造成傷害的嚴(yán)重程度。Nsiampa等[32]在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，由于人體軀干的材料和幾何特性分布并不均勻，胸骨和肋骨以及內(nèi)臟和肌肉等的分布導(dǎo)致了這種不均勻，軀干的局部剛度將受到不同器官的材料和幾何特征的影響，VCmax的數(shù)值往往取決于不同的沖擊位置，胸部最低部分顯示出VCmax的較高值。沖擊的角度也是一個(gè)關(guān)鍵因素，沖擊方向往往不是垂直的，但VCmax的最高值通常在垂直位置給出，這就說(shuō)明了來(lái)自不同沖擊方向的沖擊，受?chē)?yán)重傷害的風(fēng)險(xiǎn)可能更高。

4 粘性標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估的不足及研究趨勢(shì)

4.1 粘性標(biāo)準(zhǔn)沖擊損傷評(píng)估的缺陷

雖然粘性標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在防暴動(dòng)能彈沖擊損傷評(píng)估中得到廣泛應(yīng)用，但使用粘性標(biāo)準(zhǔn)作為防暴動(dòng)能彈損傷判據(jù)也存在一些問(wèn)題。

1)粘性標(biāo)準(zhǔn)用于評(píng)估防暴動(dòng)能彈人體軀干沖擊損傷必須在能夠表征粘性響應(yīng)的復(fù)雜模型上進(jìn)行。而目前所有的對(duì)模擬汽車(chē)碰撞應(yīng)用有用的擬人化試驗(yàn)假人的胸腔模型都不能用于評(píng)估鈍性彈道沖擊造成的胸部創(chuàng)傷，因?yàn)樗鼈冎械拿恳粋€(gè)都與為汽車(chē)相關(guān)的碰撞而開(kāi)發(fā)的生物力學(xué)響應(yīng)走廊相關(guān)聯(lián)[28]?，F(xiàn)在學(xué)者們所進(jìn)行的基于粘性標(biāo)準(zhǔn)的研究主要通過(guò)數(shù)理仿真模型進(jìn)行，想要開(kāi)發(fā)一款適用于評(píng)估鈍性彈道沖擊造成的胸部創(chuàng)傷的機(jī)械模型似乎困難重重，因?yàn)楹茈y找到適合的材料替代物，并且制造和測(cè)試都很不容易。

2)粘性標(biāo)準(zhǔn)需要提供胸腔壓縮量和胸腔壓縮的瞬時(shí)速度,然而在沖擊事件發(fā)生的過(guò)程中，對(duì)于可變形彈丸和人體軀干替代品，都會(huì)發(fā)生形變，測(cè)量這些形變數(shù)據(jù)需要借助高速攝像機(jī)等昂貴設(shè)備，有時(shí)測(cè)量結(jié)果也并不能使人滿意。

3)粘性標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)對(duì)生物胸腔替代品(人類(lèi)尸體和動(dòng)物)、仿生替代品(擬人試驗(yàn)假人)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析而發(fā)展起來(lái)的，其物理意義并不明確[33]。粘性標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于可變形防暴動(dòng)能彈沖擊損傷評(píng)估的適用性，目前還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)[14]。

4.2 粘性標(biāo)準(zhǔn)沖擊損傷評(píng)估發(fā)展趨勢(shì)

基于粘性標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比其他標(biāo)準(zhǔn)在評(píng)估防暴動(dòng)能彈對(duì)人體軀干沖擊損傷的優(yōu)勢(shì)及該標(biāo)準(zhǔn)固有的局限性，結(jié)合防暴動(dòng)能彈的迭代發(fā)展，考慮以下兩個(gè)方向?qū)?huì)成為粘性標(biāo)準(zhǔn)沖擊損傷評(píng)估的發(fā)展趨勢(shì)：

1)以粘性標(biāo)準(zhǔn)為核心，耦合多維防暴動(dòng)能彈沖擊損傷評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，從而形成一套科學(xué)評(píng)估防暴動(dòng)能彈沖擊損傷的組合判據(jù)[34]。在確保評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提下使其廣泛適用于研究不同材料、不同結(jié)構(gòu)的防暴動(dòng)能彈和沖擊目標(biāo)的不同部位，從而指導(dǎo)適應(yīng)任務(wù)需求的防暴動(dòng)能彈的開(kāi)發(fā)。

2)構(gòu)建基于深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)卷積網(wǎng)絡(luò)模型[35,36]。通過(guò)大量的仿真試驗(yàn)，獲得VCmax仿真數(shù)據(jù)集，并進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證，得到一種仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的有預(yù)知功能的防止過(guò)度傷害的預(yù)警算法，結(jié)合智能傷勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，使非致命動(dòng)能武器的操作人員在預(yù)知損傷等級(jí)后，提前做出射擊調(diào)整，決策適當(dāng)?shù)拇驌粑恢没蛘咄Ｖ股鋼?，杜絕過(guò)度損傷情況的發(fā)生。

5 城市戰(zhàn)環(huán)境下低附帶人員損傷標(biāo)準(zhǔn)

在戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行到中后階段，城市作戰(zhàn)成為了戰(zhàn)爭(zhēng)不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。城市中，往往平民集中，建筑密集，想達(dá)到既能有效毀傷敵防御工事、殺傷敵作戰(zhàn)部隊(duì)，又能最大限度地降低對(duì)周邊人員和建筑的低附帶損傷，是非常困難的[37]。然而，無(wú)論是從人道主義角度出發(fā)，還是為避免輿論攻擊，如何降低城市戰(zhàn)中人員遠(yuǎn)場(chǎng)低附帶損傷也是不得不面對(duì)的問(wèn)題。

戰(zhàn)斗部爆炸所產(chǎn)生的動(dòng)能破片飛濺是炮彈造成遠(yuǎn)場(chǎng)低附帶人員損傷的主要機(jī)理[38]，在這一點(diǎn)上，與其他動(dòng)能武器彈藥毀傷機(jī)理有共通之處。通過(guò)筆者對(duì)非致命動(dòng)能武器對(duì)人員致傷標(biāo)準(zhǔn)的研究總結(jié)，對(duì)人員的損傷主要有兩個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。比動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)主要描述動(dòng)能彈丸對(duì)人體一般皮膚是否造成穿透，如果產(chǎn)生穿透，人員勢(shì)必面臨著臟器破裂、失血、感染等危及生命的重大風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)[13]，遠(yuǎn)場(chǎng)低附帶人員損傷的標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)定為比動(dòng)能小于12 J/cm2。但不產(chǎn)生穿透的動(dòng)能沖擊也有可能造成臟器破損或嚴(yán)重骨折從而危及生命，故應(yīng)將粘性標(biāo)準(zhǔn)引入遠(yuǎn)場(chǎng)低附帶人員損傷評(píng)估范疇，即VCmax≤0.8 m/s[18]，對(duì)應(yīng)不產(chǎn)生人體中度損傷及以上風(fēng)險(xiǎn)50%的概率。比動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)和粘性標(biāo)準(zhǔn)的組合判據(jù)能夠很好地預(yù)測(cè)遠(yuǎn)場(chǎng)低附帶人員損傷的程度。

根據(jù)這一組合判據(jù)，為有效降低遠(yuǎn)場(chǎng)低附帶人員損傷，采用輕質(zhì)易碎或可變形的破片材料、預(yù)制球狀破片從而使之不產(chǎn)生尖銳破片、尋找速度衰減劇烈的新型材料，成為城市戰(zhàn)中適合使用的炮彈選擇，科研人員應(yīng)重點(diǎn)考慮。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)防暴動(dòng)能彈沖擊損傷粘性標(biāo)準(zhǔn)的梳理和研究，發(fā)現(xiàn)：

1)防暴動(dòng)能彈的沖擊損傷評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)、比動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)、鈍性標(biāo)準(zhǔn)、粘性標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過(guò)程，致傷標(biāo)準(zhǔn)的變化伴隨著防暴動(dòng)能彈的迭代和沖擊靶標(biāo)的拓展。

2)利用粘性標(biāo)準(zhǔn)能夠更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)各種類(lèi)型防暴動(dòng)能彈對(duì)人體胸部的沖擊損傷，已經(jīng)被認(rèn)可是一種更可靠的預(yù)測(cè)方法。除粘性標(biāo)準(zhǔn)外的其他致傷標(biāo)準(zhǔn)在柔性防暴動(dòng)能彈和復(fù)合型防暴動(dòng)能彈的沖擊損傷評(píng)估領(lǐng)域研究中存在一定局限性。

3)使用粘性標(biāo)準(zhǔn)存在著收集參數(shù)困難、測(cè)試設(shè)備昂貴、測(cè)試程序復(fù)雜的缺陷。開(kāi)發(fā)一款性價(jià)比高、方便數(shù)據(jù)采集的人體軀干機(jī)械模型十分緊迫。

4)耦合多維致傷標(biāo)準(zhǔn)形成組合致傷判據(jù)、開(kāi)發(fā)具有預(yù)知功能的預(yù)警算法是防暴動(dòng)能彈沖擊損傷評(píng)估的發(fā)展趨勢(shì)。

5)國(guó)內(nèi)關(guān)于城市戰(zhàn)環(huán)境下對(duì)人員低附帶損傷動(dòng)能彈以及其損傷標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)和研究比較滯后，為應(yīng)對(duì)未來(lái)可能的應(yīng)用環(huán)境，急需科研人員聚焦目光。