惰性氣體強閃光彈威力性能試驗研究

任秀娟，金青君，張興高，師宏心，李紅欣

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惰性氣體強閃光彈威力性能試驗研究

任秀娟，金青君，張興高，師宏心，李紅欣

（軍事科學(xué)院防化研究院功能材料研究所，北京，102205）

針對不同裝藥結(jié)構(gòu)的惰性氣體閃光彈，采用多波段輻射強度測試系統(tǒng)對其閃光強度及持續(xù)時間進(jìn)行測試，并開展其對微光夜視儀的干擾研究。結(jié)果顯示：當(dāng)內(nèi)裝高能炸藥直徑為102mm，外部氣瓶直徑為38mm，氣體壓力為1.6MPa時，惰性氣體閃光彈的可見光閃光強度可達(dá)到108cd數(shù)量級，并且對夜視儀干擾效果明顯。研究表明惰性氣體在炸藥沖擊波激勵下可得到較強的閃光，預(yù)計在民用和軍事上具有廣泛應(yīng)用。

閃光彈；惰性氣體；閃光強度；測試；夜視儀

惰性氣體閃光彈藥具有很高的能量，它通過中心炸藥爆炸激發(fā)外部惰性氣體，使其電離產(chǎn)生極強的光能，然后以強輻射光的形式釋放，達(dá)到毀傷敵人儀器目的，具有致人眩暈失明、失去抵抗能力和使光電探測器材“致盲”不能正常工作的特點。因其效費比高、光譜范圍寬、多向輻射，便于裝入多種彈體等優(yōu)點，一直是世界各國研究的熱點。美法國早在20世紀(jì)80年代初開展彈載式強光彈藥的概念研究，據(jù)報道目前只有美國閃光彈正式用于裝備[1-4]。因此，研究惰性氣體強閃光技術(shù)對于豐富我軍裝備，為我軍進(jìn)攻爭取寶貴時間具有十分重要的意義。本文通過試驗的方法研究惰性氣體強閃光彈藥不同的裝填結(jié)構(gòu)對閃光強度的影響，為強閃光彈藥的進(jìn)一步研制奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 試驗部分

惰性氣體閃光彈藥的設(shè)計包含合理的裝藥結(jié)構(gòu)及施放技術(shù)，應(yīng)使中心高能炸藥爆炸后產(chǎn)生的沖擊波均勻到達(dá)惰性氣體裝置，并能可靠引爆激發(fā)外部惰性氣體，使其電離產(chǎn)生強光，實現(xiàn)對人員及儀器的有效致盲干擾效果。針對以上思路本文設(shè)計了兩種結(jié)構(gòu)的模彈進(jìn)行試驗研究，7發(fā)強閃光模彈采用石英玻璃殼體，其結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計見表1。

表1 強閃光模彈結(jié)構(gòu)參數(shù)

模彈試驗件裝配示意圖如圖1所示，組裝完成的閃光彈模彈如圖2所示。

圖1 試驗件裝配示意圖

圖2 組裝完成的閃光彈

試驗中模彈置于距地面1m高度處，采用圖3所示的多波段輻射強度測試系統(tǒng)進(jìn)行閃光強度測試，系統(tǒng)精度：1.2%；采樣率：40MHz，帶寬：5M，測試距離為50m。采用圖4所示W(wǎng)DJ78-1型二代半夜視儀進(jìn)行干擾試驗，夜視儀距爆心300m。為引爆方便，試驗彈采用電點火方式。

圖3 多波段輻射強度測試系統(tǒng)

圖4 微光夜視儀外形圖

2 試驗數(shù)據(jù)及分析

2.1 樣彈輻射強度分析

可見光閃光強度試驗測試結(jié)果如表2所示。

表2 可見光閃光強度試驗結(jié)果

Tab.2 The test result of flash intensity of visible light

從表2數(shù)據(jù)可以看出：1號、2號兩發(fā)標(biāo)定用的裸藥柱質(zhì)量不同，光強值有所差別，分別是2.6×106cd和 9.5×106cd。圖5為兩發(fā)標(biāo)定藥柱的光強測試曲線圖，從圖5可以看出普通炸藥從開始觸發(fā)到光強達(dá)到最大值，所用時間為30μs左右，可見光可以持續(xù)到幾百個微秒，且上升和衰減速度較慢。1#~4#模彈的光強測試曲線見圖6。1#彈內(nèi)裝炸藥柱直徑80mm，外面氣瓶直徑尺寸為30mm，爆炸后惰性氣體激發(fā)產(chǎn)生的光強值可以達(dá)到1.2×108cd。從圖6（a）可以看出，從觸發(fā)開始到光強達(dá)到最大值所用時間為20μs左右，可見光可以持續(xù)到幾十個微秒，且上升和衰減速度較快。

圖5 裸藥拄光強測試曲線

圖6 模彈光強測試曲線圖

2#彈與1#彈結(jié)構(gòu)相同，不同的是氣瓶壓力從1.0MPa增加到1.6MPa，光強測試曲線形狀比較接近，從觸發(fā)開始到光強達(dá)到最大值，所用時間為20μs，可見光可以持續(xù)到幾十個微秒，且上升和衰減速度較快。2#彈強閃光測試值比1#有所提高，從1.2×108cd提高到1.5×108cd，所以，通過增加氣瓶內(nèi)氣體壓力可以提高模彈的閃光強度，但增幅不大。3#~7#彈均為內(nèi)裝炸藥柱直徑102mm，外面氣瓶尺寸為38mm的模彈，爆炸后閃光強度比1#~4#彈有明顯提高，從圖6（c）~（d）可以看出，4#彈與3#彈爆炸后光強測試曲線形狀比較接近，但曲線形狀與圖5完全不同，前面有1個迅速增大的峰，峰值較大，可以達(dá)到6.7×108cd，且從觸發(fā)開始到光強達(dá)到最大值，所用時間僅有9μs，強光持續(xù)時間不到1μs，上升和衰減速度特別快，衰減到一定程度后，又有所增大但增速較緩慢，最高值可達(dá)到106cd，隨后再緩慢降低。從圖6（c）~（d）測試曲線可以看出，模彈起爆后，先是高能炸藥爆炸，發(fā)出閃光，閃光強度增加較緩慢，幾微秒以后激發(fā)外部氣體，在不到1μs的時間內(nèi)迅速增大到峰值強度，然后迅速衰減，說明氣體分子發(fā)光結(jié)束，后又有所增大，再緩慢降低。很明顯前面是惰性氣體發(fā)出的光，后面是炸藥發(fā)出的光。經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)：惰性氣體閃光彈藥通過中心高能炸藥爆炸激發(fā)外部惰性氣體，中心高能炸藥爆炸時也會發(fā)光，但閃光強度較低，只能達(dá)到106cd數(shù)量級，外部惰性氣體被激發(fā)后電離產(chǎn)生的強光可以達(dá)到108~109cd數(shù)量級，當(dāng)內(nèi)裝高能炸藥直徑為102mm，外部氣瓶直徑為38mm，高度為240mm，氣體壓力為1.6MPa時，閃光強度可達(dá)6.7×108cd。

2.2 對夜視器材的干擾

對WDJ78-1型二代半微光夜視儀進(jìn)行了干擾研究，試驗前夜視儀觀察現(xiàn)場情況見圖7，試驗結(jié)果見圖8。

圖7 試驗前夜視儀觀察視場情況

由圖7可見，正常的半月夜無法探測到遠(yuǎn)處的靶架，需借助一定的照明才可探測目標(biāo)，由圖8（a）可見當(dāng)沒有任何光源時，夜視儀出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象；由圖8（b）~8（c）可見當(dāng)光源輻射強度瞬時變得很大時，二代半夜視儀的光陰極達(dá)到飽和，成像滿屏泛白，遮蔽整個夜視儀的視場；強光過后，夜視儀受干擾處出現(xiàn)的亮光持續(xù)20s左右才能稍稍恢復(fù)。

圖8 閃光彈爆炸瞬間

通過試驗可以看出，試驗前夜視儀能夠清楚看到試驗場景，閃光彈爆炸夜視儀先是變黑然后變白，最后隱約看到一點亮光，到完全恢復(fù)初始狀態(tài)要幾十秒之久，說明惰性氣體閃光彈對二代半微光夜視儀干擾效果顯著。

3 結(jié)論

（1）普通炸藥閃光強度為106cd數(shù)量級，惰性氣體閃光強度明顯高于普通高能炸藥閃光強度，可以達(dá)到108~109cd之間，最高可以達(dá)到6.7×108cd。（2）惰性氣瓶結(jié)構(gòu)相同時，增加氣瓶內(nèi)氣體壓力可以提高模彈的閃光強度，但增幅不大，炸藥直徑大、氣瓶直徑大的模彈的氣體閃光強度明顯高于炸藥直徑小、氣瓶直徑小的模彈的閃光強度。（3）內(nèi)裝高能炸藥直徑為102mm，外部氣瓶直徑為38mm，高度為240mm，氣體壓力為1.6MPa時，閃光強度可達(dá)6.7×108cd，對二代半微光夜視儀干擾效果顯著。

[1] 郭佳.炸藥爆炸激勵惰性氣體產(chǎn)生可見光的輻射機理研究[D].南京:南京理工大學(xué),2013.

[2] 常非.煙火藥爆燃閃光輻射研究[D].北京:北京理工大學(xué), 2002.

[3] 焦清介,馬威,許又文.閃光煙火劑強光輻射實驗研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報,2000,20(1):129-132.

[4] 霸書紅,焦清介,杜志明.強光致盲彈藥技術(shù)的研究[J].含能材料,2006(4):118-122.

The Measurement Investigation of the Intensity of Strong Flash Bomb Composed of Inert Gas

REN Xiu-juan，JIN Qing-jun，ZHANG Xing-gao，SHI Hong-xin，LI Hong-xin

*（Research of Chemical Defense Academy of Military Science，Beijing，102205）

Aimed at flash bombs composed of inert gas, which have different structure and charge, the flash intensity and time of duration were measured through multi-band radiation intensity testing system, and the interference test of the flash bomb to low-light level night vision device was carried out. The study results show that under the conditions of R102mm explosive, R38mm gas cylinder(1.6MPa), the flash intensity of visible light can reach magnitude order of 108cd, and the interference effect on low-light level night vision device is obvious. The flash bomb with inert gas can give off flash of considerable intensity, and is expected to be widely used in civilian and military areas.

Flash bomb；Inert gas；Flash intensity；Test；Night vision device

1003-1480（2018）06-0022-03

TJ53+5

A

10.3969/j.issn.1003-1480.2018.06.006

2018-10-28

任秀娟（1979 -），女，助理研究員，主要從事火工煙火專業(yè)方向研究。