野战条件下弹药储运防热技术分析

严俊恒*，赵阳

（1.72478部队，山东泰安，271000；2.72465部队，山东泰安，271000）

野战条件下弹药储运防热技术分析

严俊恒1*，赵阳2

（1.72478部队，山东泰安，271000；2.72465部队，山东泰安，271000）

环境是造成武器装备性能下降或失效的重要因素。美国国防部在20世纪60年代进行的一项专门调查表明：由于环境因素造成的武器装备损坏，占整个损坏的50%以上，超过了作战损坏。因此，要使弹药在储存过程中，保持性能稳定、可靠、满足作战要求，就必需对其进行有效的环境防护。野外复杂多变的温度环境，使野战条件下弹药的防热问题成为了长期困扰我军弹药综合保障的难题。本文从系统工程理论的观点出发，针对当前我军野战弹药防热现状，从野战弹药储存环境条件及热源性分析角度出发，对野战条件下弹药的储存防热问题进行了系统地研究。

野战弹药；储运；防热；技术分析

1 野战条件下弹药储运背景及现状

1.1 研究背景及意义

弹药是现代战争最大的战时消耗品，能对目标实施有效毁伤的有效载荷，是完成作战使命或作战任务的核心。弹药是一次性使用的武器装备,其质量及性能状况直接关系到作战人员的安全,并在一定程度上影响战争的成败,因此,战时合理、足量、性能完好的的弹药保障，对战争的进程和结局有着直接的影响。弹药从储存条件优越的后方弹药仓库进入到恶劣的野战自然环境，其质量的可靠性必然受到多方面威胁和挑战。储运安全问题解决不好，将造成大量弹药非战斗损耗、增大弹药供应保障的压力。野战条件下影响弹药安全的环境因素很多，主要有：温度、湿度、盐雾、腐蚀性气体、微生物、冲击、振动及电磁辐射等。其中，温度是最重要的因素之一,也是野战弹药必然要经受考验的外界环境之一。温度可以导致弹药装药的变质、高分子材料的老化以及电子元器件的失效等。由于野战环境温度及其影响因素的复杂多变性，多年来，野战弹药的防热问题一直未能得到很好的解决，因此，进行野战弹药储存防热技术研究，不但十分必要，而且对于完善我军野战弹药防护体系，提高野战弹药防护技术水平，也具有重大的现实意义。

1.2 国内外野战弹药储存防热现状

美军根据自身情况，对储存在野外不同环境温度下的包装弹药进行了一系列测试 ，对受外界环境因素和温度变化规律影响下的弹药进行了研究，并根据研究结果提出了一些简单的防热措施，如：涂防热涂层、对弹药进行遮挡掩盖等。我军野战弹药的防热一直采用在弹药垛底垫枕木、垛顶盖盖布等方法。弹药堆垛虽方便储存及使用，但盖布吸收阳光辐射较高，极易引起堆垛顶部温度升高；伪装网防热效果非常有限，经试验，用伪装网封套封存弹药时，内部温度降低2℃左右。因此进行野战情况下弹药的储运安全技术研究，综合国内外野战弹药储存放热现状，应注重从材料包装方面做好野战弹药的防热储运。

2 野战弹药储存防热系统分析

野战阵地环境下储存的弹药，由于受到周围恶劣环境影响，性能往往变化较快，经过一段时间储存以后，弹药能否有效地投入使用，一直是国防比较关注的问题。野战弹药储存防热研究的目的就是进行系统分析，确定系统的防护需求和存在的薄弱环节，提出解决方案，尽可能减少野外温度环境对弹药储存质量可靠性影响，以使弹药达到预定的安全目标。

2.1 失效树分析

失效树分析（Fault Tree Analysis，简称FTA）是安全系统工程中常用的一种分析方法，这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为失效树的树形图表示，通过对失效树的定性与定量分析，可找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防事故发生的目的。

图1 野战弹药储存的失效树

通过对各种失效模式的具体分析，建立了如图1所示的野战弹药储存的失效树。导致野战弹药失效的因素主要分别是温度、湿度、昆虫、静电、雷电和射频。其中电磁环境因素和昆虫对野战弹药失效的影响有一定概率，而温湿度因素的影响概率是必然的。因此，对温度、湿度的控制才是野战弹药防护的重中之重。目前野战弹药的防潮研究进行的较多，对于其防热方面却重视不够，防热问题较为突出。

2.2 防热系统温度指标

野战弹药在储存过程中由于外部环境温度变化等原因最容易出现质量变化的单元是装药，在确定防热温度指标时，应以弹药装药安全储存性为依据，一般情况下，环境温度越低、环境变化俞小越有利于装药的安全储存，在野外条件下弹药储存的环境温度很大程度取决于外界气温，因此，在确定防热系统温度指标时需考虑温度变化及天气气候影响两个因素。《弹药储运及安全》一书中，估算炸药在某一环境温度下的安全储存期，可以以其分解延滞期作为指标。根据阿累尼乌斯公式可以得到如下的延滞期计算公式：

实验研究表明，一般炸药分解约1～2%就进入加速分解期，把炸药的分解动力学数据代入公式，便可计算出炸药在不同温度下的热分解延滞期，表1所示随着环境温度的升高，各种炸药的分解延滞期均变短。但在40℃时，即使热安定性较差的硝化甘油和硝化棉的延滞期也都在一年以上，因此在40℃时，炸药实际的安全储存期将更长，完全可以满足野战弹药储存几个月以上的要求。表2所示当环境温度由30℃变为40℃时，各种发射药储存50年后的剩余能量并未出现明显的减少。通过分析表1、表2数据可知，当环境温度控制在40℃以下时，弹药经长期储存其装药能量未出现明显减少，并且也可满足野战弹药储存期限的要求限制。

表1 不同温度下炸药热分解延滞期

表2 发射药在不同环境温度下储存50年后的剩余能量

3 野战条件下热源特性分析

太阳辐射是地面的主要能量来源，也是地面热量平衡的重要组成部分，它对气候的形成和温度分布起着至关重要的作用。弹药在野外储存过程中，无论是其直接受到的热辐射，还是环境温度的升高，这些热量都来源于太阳辐射，太阳辐射构成了野战弹药储存条件下的热源。

3.1 光热作用效应

物体吸收太阳的辐射能后就会将其转化为热能，从而促使自身温度升高。野战条件下，由于太阳辐射的直接作用或是通过外界大气的热传导和热对流作用，弹药的环境温度也会不断升高。有测试表明：在未采取遮盖措施的情况下，当外界气温为30℃时，弹药箱内温度可达43.4℃，可见这对弹药的储存非常不利。分析以往弹药失效案例发现，环境高温是造成弹药故障的一个主要原因。

温度对弹药的作用效应主要表现为以下几个方面：

1、直接作用。高温环境(大于30℃)、低温环境(小于-12℃)以及温度剧烈变化(变化幅度一般超过10℃)等直接对弹药各种材料造成影响。如对于弹药装药来说，当温度升时，TNT炸药内低熔点物质易熔化形成TNT油，降低装药的爆速和爆炸作用，严重时可能使装药松动并出现空隙，降低装药强度；射击过程中在振动和惯性力的作用下，引起装药破碎，使装药与弹壳间或装药之间产生剧烈摩擦、撞击，可能会产生早炸现象。又如温度的变化还会引起硝铵炸药中硝酸铵晶型的改变而发生体积变化，使硝酸铵结块。通常，弹药长期处于高温条件储存，可直接导致部分装药加速挥发、分解、老化、锈蚀以及熔化、燃爆等。

2、间接作用。温度对弹药的间接影响主要表现在温度的变化会引起周围环境的变化，如风、气压等，尤其是湿度的变化。如在密封状态下，温度降低时，相对湿度会升高，有研究表明，相对湿度在65%～ 70%，气温下降至6℃时，就会出现结露现象。当温度变化造成局部环境空气饱和而结露时，可促使装备出现生霉、生雾及老化，加速发射药的水解过程，炸药受潮等。

3、差异作用。弹药无论库内储存，还是露天存放，温度环境在水平及垂直方向都有可能出现差异，通常弹药堆垛下部偏低、上部偏热，堆垛中间及背风处温度变化较慢，堆四周及顺风处温度变化较快，而且这一温度差异现象同样也包括其它气象指标。

3.2 光化学作用效应

我军的弹药品种繁多，且广泛地使用着塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等有机材料。在光波的作用下，有机材料分子会吸收光子和其能量，引发材料内一系列反应。有机材料受光的照射，是否会引起分子链的断裂，取决于光能与离解能的相对大小及高分子化学结构对光波的敏感性。表3列出了各波段光的能量值和一些常见的化学键的键能。从表中数据可见，除了C=C外大多数组成有机材料的分子键能和200～420nm波长范围内的光波能量相当，特别是小于300nm紫外波段能量高于构成常见有机材料分子的键能。

表3 各波段光的能量值和键能值

事实上，由于不同波长光的作用效果不同，将会造成不同的分子降解类型。通常的有机材料都会有一个或几个敏感波段。表4是几种有机材料的敏感波长，由表4可见敏感波段大都落在400nm以内。

发生化学反应的情况可由反应有机材料分子和被吸收光子数的比值(称为量子产率)衡量。通常有机材料发生断链的量子产率值为10-2～10-5。光老化的结果是由表及里地造成有机材料物理力学性能劣化。但需要说明的是，有机材料的光老化不仅和分子键能有关，材料的状态和合成方法及含有的杂质、环境条件等都会加速或减缓作用过程。而且有机材料制品中的一些填料、助剂、改性剂等也会受到光的作用。

表4 常见有机材料的敏感波长（nm）

4 结论

弹药是武器装备的重要组成部分，亦是战时消耗的重点物资之一，可以说，弹药质量的可靠与否直接影响着战争的成败。野外复杂多变的温度环境，使野战条件下弹药的防热问题成为了长期困扰我军弹药综合保障的难题。本文针对当前我军野战弹药的储存防热现状，对野战条件下弹药的储存防热问题进行了较为系统的研究。所作的工作和结论主要有：

（1）对野战弹药的储存防热技术研究进行了系统的分析。建立了野战弹药储存的失效树模型并进行了定性分析，指出对温湿度的控制才是野战弹药防护的重中之重。确定了野战弹药的储存防热指标为环境温度应控制在40℃以下。

（2）重点分析了太阳辐射对野战弹药的作用效应以及太阳辐射的主要影响因素。

[1]易建政,宣兆龙,等.野战弹药防护技术[M].北京:国防工业出版社,2004.

[2]苗勤书,沈晓军,孙韬.炮射杀爆弹装药安全失效的影响因素[J].火炸药学报,2006,29(6):50.

[3]张素宁.太阳辐射逐时模型的建立[J].太阳能学报,1997,18(3):273-277.

[4]孙贵之,张余清,祁立雷,等.野战条件下弹药微环境温湿度控制技术研究[J].装备环境工程,2005,2(04):46-50.

[5]员日,张景林.野战条件下弹药系统贮存可靠性评估[J].图书情报导刊,2005,15(03):184-185.

Technical Analysis of Ammunition Storage and Transportation in Field Conditions

YAN Junheng1*,ZHAO Yang2
(1.72478 force,Shandong Tai'an,271000,China; 2.72465 force,Shandong,Tai'an 271000,China)

the environment is an important factor of weapon equipment performance degradation or failure.The us department of defense in a special survey showed that:in the 1960 s due to environmental factors,the damage of weapons and equipment accounted for more than 50% of all damage,more than combat damage.Therefore,to make ammunition in the process of storage,keep stable performance,reliable,and meets the demand of combat,must carry on the effective environmental protection.The complex temperature field environment,the conditions of field ammunition against the thermal dissipation has become a long-term problem in the ammunition comprehensive support.From the viewpoint of system engineering theory,this paper aimed at the current status of our field ammunition heat,from the field ammunition storage environment conditions and the heat source sex analysis perspective,the field under the condition of ammunition storage and thermal dissipation were studied systematically.

field ammunition storage and transportation thermal protection technology analysis

TP410

A

1672-9129(2017)04-0026-04

严俊恒,赵阳.野战条件下弹药储运防热技术分析[J].数码设计,2017,6(4):26-29.

Cite：YAN Junheng,ZHAO Yang.Technical Analysis of Ammunition Storage and Transportation in Field Conditions[J].Peak Data Science,2017,6(4):26-29.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.008

2016-12-26；

2017-01-17。

严俊恒（1985-），陕西西安，石油大学（华东）在职研究生，研究方向：机械设计及理论。E-mail:376514749@qq.com