現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日趨復(fù)雜,從以前的單一途徑對(duì)抗發(fā)展到艦船、戰(zhàn)機(jī)、導(dǎo)彈、電磁干擾、網(wǎng)絡(luò)攻擊、定向能武器等相結(jié)合的復(fù)雜體系對(duì)抗,既有各類導(dǎo)彈的相互攻擊,也有各類艦機(jī)的直接對(duì)抗,還有復(fù)雜電磁環(huán)境和電子攻擊等信息對(duì)抗,甚至面臨激光、高功率微波等定向能武器的非對(duì)稱打擊。戰(zhàn)斗模式更加多維化,從以前的海、陸、空獨(dú)立作戰(zhàn)的低維模式到海、陸、空、天立體交叉打擊多維模式發(fā)展,許多大型的高價(jià)值作戰(zhàn)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí),彈藥毀傷巨能化、高效化,打擊精準(zhǔn)化、復(fù)合化等特點(diǎn)也更加突出。因此,武器彈藥既面臨日益嚴(yán)酷的敵對(duì)攻擊下的生存與安全問題,也面臨復(fù)雜電磁環(huán)境下引信等電子系統(tǒng)的安全與可靠問題,以及由此可能引發(fā)的尤其是大型作戰(zhàn)平臺(tái)的安全與生存問題。如何應(yīng)對(duì)實(shí)戰(zhàn)化條件下敵我雙方激烈的對(duì)抗態(tài)勢(shì),自然成為一個(gè)重大的問題或挑戰(zhàn),這無(wú)疑給武器彈藥的安全性提出了更高要求。
低易損彈藥(Low Vulnerability Ammunition,LOVA)是美國(guó)于20世紀(jì)70年代,鑒于彈藥早炸、膛炸等安全事故頻發(fā)而提出的相對(duì)傳統(tǒng)普通彈藥的概念。LOVA主要關(guān)注炮彈類彈藥易損性。主要依據(jù)WR-50規(guī)定的快速烤燃、慢速烤燃和子彈撞擊三種試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。后來(lái)又產(chǎn)生了低易損發(fā)射藥、低易損推進(jìn)劑、低易損炸藥等概念。
鈍感彈藥(Insensitive Munitions,IM)是美國(guó)海軍在經(jīng)歷了一系列重大的彈藥安全事故后,于20世紀(jì)80年代在低易損性彈藥概念的基礎(chǔ)上正式提出的。這些重大事故中,典型的如1967年在美國(guó)福萊斯特號(hào)(Forrestal)航母上發(fā)生的彈藥爆炸事故,導(dǎo)致134人死亡,64人受傷,21架飛機(jī)完全毀壞,43架飛機(jī)受損嚴(yán)重。概念上,鈍感彈藥是指能可靠滿足性能、戰(zhàn)備、儲(chǔ)存及使用要求,并對(duì)加熱、撞擊、彈藥攻擊等意外刺激表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,不容易發(fā)生殉爆、燃燒轉(zhuǎn)爆轟、爆轟等猛烈反應(yīng)的彈藥。按照美國(guó)MIL-STD-2105D《非核彈藥危險(xiǎn)性評(píng)估試驗(yàn)》和北約STANG 4439《鈍感彈藥政策說明,評(píng)估和試驗(yàn)》等標(biāo)準(zhǔn),鈍感彈藥須通過快速烤燃、慢速烤燃、槍擊、破片撞擊、射流撞擊、殉爆等試驗(yàn)的考核,其中前四種試驗(yàn)均為只允許發(fā)生不高于燃燒等級(jí)的反應(yīng),后兩種試驗(yàn)由于條件苛刻允許發(fā)生不高于爆炸等級(jí)的反應(yīng)。(董海山. 鈍感彈藥的由來(lái)及重要意義[J]. 含能材料, 2006, 14(5): 321-322.)由于鈍感彈藥可顯著提升彈藥的安全性,美國(guó)從20世紀(jì)80年代就開始實(shí)施了鈍感彈藥計(jì)劃,要求新研彈藥滿足鈍感彈藥標(biāo)準(zhǔn);2013年4月,美國(guó)進(jìn)一步明確要求武器裝備全面換裝鈍感彈藥。隨著鈍感彈藥計(jì)劃的系統(tǒng)實(shí)施,美國(guó)因彈藥意外爆炸而發(fā)生的災(zāi)難性事故顯著減少。至此,美歐武器彈藥經(jīng)歷了從普通彈藥到低易損彈藥再到鈍感彈藥的發(fā)展過程。
安全彈藥(Robust Munitions,RM)是中國(guó)工程物理研究院在分析國(guó)內(nèi)外彈藥發(fā)展趨勢(shì),充分借鑒鈍感彈藥的研究成果,結(jié)合實(shí)戰(zhàn)環(huán)境特點(diǎn)及發(fā)展需求的基礎(chǔ)上,于2013年正式提出的。同年掛靠中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所成立了院安全彈藥研發(fā)中心。安全彈藥是指毀傷威力滿足使用要求,在實(shí)戰(zhàn)化各種意外刺激(熱、力、熱力耦合、電磁等)作用下不易發(fā)生反應(yīng),綜合性能好,能更好地適應(yīng)運(yùn)輸、貯存、勤務(wù)、訓(xùn)練、作戰(zhàn)等全壽命任務(wù)剖面的彈藥。安全彈藥更好結(jié)合了實(shí)戰(zhàn)化環(huán)境條件和更高的安全理念及要求,系統(tǒng)考慮了彈藥的本質(zhì)安全與使用安全,它兼具高效毀傷與安全可靠,更加注重可用、耐用、好用。安全彈藥是鈍感彈藥在新時(shí)期新需求、新的環(huán)境和物質(zhì)條件下的再發(fā)展和再創(chuàng)新,使彈藥安全發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段,對(duì)彈藥安全技術(shù)提出了更加全面和更高層次的要求,將對(duì)武器彈藥的安全發(fā)展產(chǎn)生重要的引領(lǐng)作用和深遠(yuǎn)的影響。經(jīng)過幾年來(lái)的深入研討和持續(xù)完善,安全彈藥的概念已經(jīng)被越來(lái)越多的裝備部門、研究機(jī)構(gòu)和專家學(xué)者所認(rèn)可。根據(jù)安全彈藥的安全特性,考慮不同的發(fā)展階段和應(yīng)用場(chǎng)景,安全彈藥可分為三個(gè)等級(jí),一星級(jí)(基本型)、二星級(jí)(發(fā)展型)、三星級(jí)(加強(qiáng)型),其中一星級(jí)安全彈藥相當(dāng)于美國(guó)和北約的鈍感彈藥,二星級(jí)和三星級(jí)安全彈藥重點(diǎn)強(qiáng)化將彈藥對(duì)射流、殉爆等強(qiáng)刺激的反應(yīng)等級(jí)從爆炸降低到爆燃甚至燃燒以進(jìn)一步減小事故的直接威脅危害,進(jìn)而從根本上消除爆炸事故可能產(chǎn)生射流和引發(fā)殉爆導(dǎo)致次生或連鎖災(zāi)害的可能性,以及使彈藥更好地適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境下實(shí)戰(zhàn)化和對(duì)抗的要求。安全彈藥各等級(jí)的安全特性對(duì)比如表1所示。
表1 安全彈藥的分級(jí)特性
安全彈藥研制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及諸多科學(xué)技術(shù)問題與難題,需要體系布局、深入研究,需從以下幾個(gè)層面進(jìn)行系統(tǒng)推進(jìn):基礎(chǔ)層面,應(yīng)深入認(rèn)識(shí)彈藥在各種異常刺激條件下的安全響應(yīng)與機(jī)制、點(diǎn)火閾值和反應(yīng)判據(jù)、能量釋放與傳遞衰減規(guī)律等問題,這需要從微觀、細(xì)觀、宏觀等不同尺度,針對(duì)熱、力、熱力耦合、射流、超壓、電磁等多種刺激方式,系統(tǒng)開展含能材料與裝藥、火工品與引信器件、彈藥結(jié)構(gòu)等的安全性研究;工程層面,應(yīng)解決影響彈藥安全性提升的關(guān)鍵瓶頸問題,如主炸藥與裝藥的深鈍感問題、爆炸序列的安全匹配問題、引信在復(fù)雜電磁環(huán)境下的誤動(dòng)作問題、彈體結(jié)構(gòu)的力熱緩釋與高效防護(hù)問題、安全彈藥的集成設(shè)計(jì)問題等;應(yīng)用層面,必須建立起系統(tǒng)完善的安全彈藥評(píng)估方法與標(biāo)準(zhǔn)、安全彈藥的管理規(guī)范與應(yīng)用準(zhǔn)則,并得到工業(yè)部門與軍方的廣泛認(rèn)可,才能有效推進(jìn)安全彈藥的發(fā)展。