国外手榴弹与地爆器材关键技术发展与专利分析

祁恒 柏席峰 张子鹏 辛海明 王立东 刘瑞东 常菲

摘要：手榴弹与地爆器材在作战中主要用于遂行杀伤敌方人员、破坏军事设施和装备、设置障碍物、开辟通路等任务，历来受到军事技术强国的重视。近年，国外在技术创新方面形成一系列成果，并申请了一批值得学习与借鉴的相关专利。

关键词：手榴弹；地爆器材；专利分析

手榴弹与地爆器材在作战中主要用于遂行杀伤敌方人员、破坏军事设施和装备、设置障碍物、开辟通路等任务，以美国为代表的军事技术强国较为重视手榴弹与地爆器材装备的发展。首先，从装备采购经费看，美国2010～2016年仅在M67延时破片手榴弹上的采购费用就达7500万美元。其次，美国政府对手榴弹与地爆器材研发和改进工作也给予相应支持，在M-7“蜘蛛”和XM1100“蝎子”网络化智能地雷项目上的研发投入分别达到1.35亿美元和1.15亿美元。美国等军事技术强国的手榴弹与地爆器材技术能够持续发展和更新换代，与国家层面的重视与支持不无关系。

本文主要针对国外手榴弹、地雷、火箭爆破器和模块化爆破装药近20年装备与技术发展现状和关键专利技术进行分析，研究结果表明，为满足单兵、工兵、反恐和特种部队作战任务需要，此类装备总体呈现智能化、信息化、高效化、多样化和模块化发展趋势。其中，美、德、法、英等军事技术强国及其大型军工企业技术不断推陈出新，在相关领域的专利优势相对突出，尤其是美国陆军、海军等军方机构，将从伊拉克、阿富汗战场获取的丰富实战经验和任务部队反馈的作战信息与工业部门基础性、前沿性研究成果相结合，获得显著成果。

国外列装的典型手榴弹主要包括美国M67延时破片手榴弹、俄罗斯RG-60TB温压手榴弹、欧洲DM51A3进攻/防御手榴弹等。典型地雷装备主要包括美国M-7“蜘蛛”反步兵地雷和“斯拉姆”路旁地雷，俄罗斯TM-89反坦克地雷、欧洲“阿杰斯”路旁反坦克地雷等。典型火箭爆破器主要包括美国M58/M59线性扫雷装药、俄罗斯UR-83P式车载扫雷系统，欧洲轻型便携式雷场开辟系统、以色列“魔毯”扫雷系统等。典型模块化爆破装药主要包括美国M112、M757，俄罗斯PVV-5A，欧洲DM12、PE7柔性装药等。总体上，手榴弹与地爆器材装备与技术发展呈现如下特点：

（1）为增强目标毁伤效果，基本实现地雷智能化，并探索手榴弹智能化

目前，国外已经将智能化技术广泛应用于地雷装备，极大提高了此類装备的目标毁伤效果和准确性。与此同时，手榴弹智能化也在积极探索中。

近20年，国外研制和装备了大量具备目标探测和识别能力的反坦克和反直升机智能地雷，可通过声音、磁、震动、红外、多普勒等信号自动跟踪和摧毁目标，典型的如美国M93广域地雷、“斯拉姆”路旁地雷和目前处于原型样机并可小批量生产的保加利亚AHM-200-2反直升机地雷等。为提高目标识别准确率，智能地雷引信通常可以结合上述两种甚至三种以上信号进行判断，且多配有自毁或自失效装置。反坦克和反直升机地雷的战斗部通常为爆炸成型弹丸（EFP）战斗部，或者EFP战斗部与破片战斗部相结合。EFP战斗部的装甲侵彻深度为50～150毫米。某些路旁地雷还可能采用破甲战斗部，主要攻击坦克侧甲和履带，装甲侵彻深度达300～600毫米。这些地雷装备的工作温度大都在-35℃～+65℃之间，基本能够满足高寒作战需求。

智能化技术目前还没有正式应用于手榴弹装备上，但国外已经在积极探索这一方向并为相关成果申请专利。其中，美国专利申请US2015/0292848A1和英国专利申请GB2266135A分别提出在手榴弹中安装加速度计和速度传感器，从而实现最优起爆时机控制；美国专利US7874252B2提出为反蛙人手榴弹安装引爆条件选择装置，能够根据深度、压力或时间等条件起爆；英国专利申请GB2387644A提出一种非杀伤型智能手榴弹，其内安装电池和控制装置，通过指令控制表面发光二极管，进而根据需要发出可见光或红外光，用于照明或迷惑目标。

（2）积极推进信息化、网络化，将手榴弹与地爆器材装备融入网络中心战体系

在网络中心战条件下，各作战单元利用信息技术实现态势共享和远程控制，提高反应能力和协同能力。作为传统装备的手榴弹与地爆器材在与信息化技术相结合后也融入到网络中心战体系中，以发挥更重要的作用。

受《渥太华禁雷公约》的影响，国外近年积极将信息化技术引入地雷装备，使其具备“人在回路”控制能力，由人工控制地雷是否起爆，避免对平民造成误伤。典型的如美国2013年8月正式列装的M-7“蜘蛛”地雷和保加利亚MN-150/250地雷等。

当前，信息化技术在手榴弹与地爆器材中最重要的应用是网络化智能地雷场。美国在研的“蝎子”智能化雷场是其中典型代表，已经装备的“蜘蛛”反步兵地雷也具备组网能力，可以相互协同作战，还可以通过遥控网络控制其他反步兵地雷和非致命弹药。

国外已有多项专利技术将信息化技术运用到手榴弹装备中。德国专利DE102005015906B3提出一种安装起爆信号接收器的手榴弹，能够根据接收到的起爆信号起爆，防止近距离爆炸；欧洲专利申请EP2053343A2提出一种安装摄像头的手榴弹，能够根据采集的图像控制引爆时机。在地雷信息化方面，法国专利FR2727756B1、日本专利申请JP2010071617A和韩国专利KR101269585B1等都提出使用电子标签对地雷身份进行识别。

（3）应用模块化设计，提高任务灵活性并减轻携载负担

模块化设计使作战人员在面对不同目标或作战任务时无需更换不同类型装备，只需更换任务载荷，能够灵活应对多变的战场环境，减轻携载负担。

德国DM51式进攻/防御手榴弹采用模块化设计，配有预制破片套筒时为防御型手榴弹，取下即为进攻型手榴弹，必要时可将数个弹体连接构成集束手榴弹，或首尾相接构成串接式爆破筒。俄罗斯RGN进攻/防御手榴弹和RGO杀伤手榴弹采用可拆卸式引信，运输时弹体和引信分别包装，能够提高安全性，使用时根据任务需要将引信与不同弹体组合能够满足不同作战需求。

采用模块化设计的典型地雷装备为美国“斯拉姆”地雷，该地雷既可用作反坦克地雷，也可用作爆破装药和阻击用反步兵地雷。作为反坦克地雷时，使用磁或其它感应引信；用于爆破时，可由定时器或标准雷管起爆；作为反步兵地雷时，可利用绊线触发。此外，美军“蜘蛛”地雷不仅可以发射小型杀伤榴弹，还可加装弹药适配模块，从而控制M18A1杀伤地雷或非致命弹药。

在反恐和特种作战中，通常需要利用爆破装药突破建筑物墙体、钢板等障碍进入目标区域。不同强度、厚度的障碍结构对突破要求不同，所以此类爆破装药往往采用模块化设计，运用不同模块的组合实现不同突破能力。如美国M757型爆破装置由16个M112型爆破装药、4个雷管和M85弹药箱构成。另外，许多模块化爆破装药采用的塑性炸药可徒手捏成或挤压成所需形状（如英国现役Demex 200为纸片状，厚度可选），甚至可以按照一定形状进行切割，在目标障碍结构上迅速开辟出足够大的入口。

某些专利申请中提出模块化设计方案。其中，美国专利US8365670B2、US9593923B1分别提出通过安装/卸下手榴弹破片外壳，以对破片区域面积进行控制，从而切换杀伤与非杀伤状态。

（4）产品类型多样化，适应不同任务需求

在反恐、特种作战条件下，单兵常需要功能各异的弹药装备。为此，国外研制出杀伤型、燃烧型、烟幕型、闪光型、眩晕型、震撼型、催泪型、拦阻型及反蛙人型等多种手榴弹，在作战中发挥不同作用。

同时，国外近年正在推进杀伤型手榴弹杀伤模式和效应的创新与多样化发展。除对付人员外，手榴弹还可用于摧毁建筑物等其他目标。如德国莱茵金属公司研制的空爆手榴弹，在掷出后落至地面，可再向上弹起至距地面1.5～2米处起爆，且大多数破片向下散布，从而提高对人员目标的杀伤效果；俄罗斯研制出RG-60TB温压手榴弹，投放后其装药迅速吸收周围氧气从而形成高压冲击波，杀伤半径7米，除杀伤人员外，还可摧毁车辆目标。

国外专利申请中已提出手榴弹和地雷装备的新方案，以进一步丰富装备类型。如PCT专利申请WO9952771提出一种电击地雷，能够对人员进行非杀伤性攻击；俄罗斯专利RU2206864C1提出一种通过调整爆炸物含量切换杀伤与非杀伤状态的地雷。

（5）为提高作业效率，尽可能采用高效化方案

不断探索更高效作业方式是地爆器材发展的特点，主要体现在对火箭爆破器研制和改进上。火箭爆破器利用火箭弹展开直列排雷装药，高效而迅速引爆雷场中的地雷，通道开辟速度通常达到每分钟百米以上，比排雷车、排雷机器人等方式更为安全且高效。

火箭爆破器多为车载型，装药主要为C4等塑性炸药，少量采用新颖的燃料空气炸药，如以色列“魔毯”扫雷系统，该系统发射携带温压装药的火箭弹飞至目标区域上空后，将温压装药推出。温压装药随后形成燃料空气混合物，起爆后可引爆反坦克地雷和简易爆炸装置，如果压力持续时间更长还可引爆压力敏感地雷以及抗压地雷。该系统可在一分钟内能开辟出长度100米的通道，适应任何地形和气候条件。为满足城区作战和特种作战要求，美国和以色列还研制出适合单兵使用的火箭爆破器。此类装备的装药类型与车载的相同，重量在数十千克以内，操作簡便灵活，通常在数十秒至一百余秒内完成部署，可开辟出供士兵穿行的宽度为0.3～0.5米，长数十米的通道。

为进一步提高排雷效率，国外正积极探索更高效的地雷引爆方式，活性破片是重要方向。如美国洛克希德·马丁公司提出发展“海德拉”-7扫雷子母弹，其内装大量由活性材料制成的小型杆式动能弹，大面积密集布撒后可摧毁埋藏在沙滩或浅水区的地雷/水雷，其作用过程与活性材料弹芯穿甲弹摧毁薄壁目标类似。

除布撒直列装药引爆地雷外，国外专利申请中还提出其他形式的布撒方案，加拿大专利CA2197508C和CA2244604A1、德国专利DE19716512B4、日本专利申请JP2015124937A都提出利用火箭布撒大面积引爆网的通路开辟器，从而显著提升排雷效率。

国外在手榴弹与地爆器材方面积极探索和运用新技术，形成了许多值得借鉴的成果和经验启示。

（1）注重作战需求研究

在技术和需求双重驱动下，手榴弹与地爆器材总体上朝着智能化、信息化、模块化、多样化和高效化发展。军事技术强国在运用各种新技术实现智能化、信息化等升级时，并未在一种装备上一味求新求全，而是结合实际作战需求，综合考虑成本、实用性等问题，根据特战、空突、两栖作战等不同需求，论证不同作战行动、作战环境下，手榴弹与地爆器材的基本功能要求、配备、作战消耗等问题，为新一代装备的研发、装备和运用提供指导。

（2）注重先进装备技术信息挖掘分析

国外在手榴弹与地爆器材研制与装备过程中，会公布一些装备技术信息并形成大量专利成果。对这些技术信息和专利进行深入检索与分析，有助于掌握其技术方案和设计经验。专利文献中包含的技术细节可以为研究人员提供技术启发，利用专利分析可以对不同技术方案进行比较寻优，合理利用相关专利方案，解决技术攻关难题，从而缩短研制周期，节约经费。

第一作者简介：祁恒（1980-），男，汉族，北京人，北方科技信息研究所，专利分析师、专利代理师，工程师，工学博士，主要从事专利分析、专利代理与知识产权研究工作，北京市海淀区车道沟十号，100089。联系电话：010-68963262，Email：qiheng1313@126.com。

（作者单位：北方科技信息研究所）

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