國外手榴彈與地爆器材關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展與專利分析

祁恒 柏席峰 張子鵬 辛海明 王立東 劉瑞東 常菲

摘要：手榴彈與地爆器材在作戰(zhàn)中主要用于遂行殺傷敵方人員、破壞軍事設(shè)施和裝備、設(shè)置障礙物、開辟通路等任務(wù)，歷來受到軍事技術(shù)強(qiáng)國的重視。近年，國外在技術(shù)創(chuàng)新方面形成一系列成果，并申請了一批值得學(xué)習(xí)與借鑒的相關(guān)專利。

關(guān)鍵詞：手榴彈；地爆器材；專利分析

手榴彈與地爆器材在作戰(zhàn)中主要用于遂行殺傷敵方人員、破壞軍事設(shè)施和裝備、設(shè)置障礙物、開辟通路等任務(wù)，以美國為代表的軍事技術(shù)強(qiáng)國較為重視手榴彈與地爆器材裝備的發(fā)展。首先，從裝備采購經(jīng)費(fèi)看，美國2010～2016年僅在M67延時破片手榴彈上的采購費(fèi)用就達(dá)7500萬美元。其次，美國政府對手榴彈與地爆器材研發(fā)和改進(jìn)工作也給予相應(yīng)支持，在M-7“蜘蛛”和XM1100“蝎子”網(wǎng)絡(luò)化智能地雷項(xiàng)目上的研發(fā)投入分別達(dá)到1.35億美元和1.15億美元。美國等軍事技術(shù)強(qiáng)國的手榴彈與地爆器材技術(shù)能夠持續(xù)發(fā)展和更新?lián)Q代，與國家層面的重視與支持不無關(guān)系。

本文主要針對國外手榴彈、地雷、火箭爆破器和模塊化爆破裝藥近20年裝備與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵專利技術(shù)進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明，為滿足單兵、工兵、反恐和特種部隊(duì)作戰(zhàn)任務(wù)需要，此類裝備總體呈現(xiàn)智能化、信息化、高效化、多樣化和模塊化發(fā)展趨勢。其中，美、德、法、英等軍事技術(shù)強(qiáng)國及其大型軍工企業(yè)技術(shù)不斷推陳出新，在相關(guān)領(lǐng)域的專利優(yōu)勢相對突出，尤其是美國陸軍、海軍等軍方機(jī)構(gòu)，將從伊拉克、阿富汗戰(zhàn)場獲取的豐富實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和任務(wù)部隊(duì)反饋的作戰(zhàn)信息與工業(yè)部門基礎(chǔ)性、前沿性研究成果相結(jié)合，獲得顯著成果。

國外列裝的典型手榴彈主要包括美國M67延時破片手榴彈、俄羅斯RG-60TB溫壓手榴彈、歐洲D(zhuǎn)M51A3進(jìn)攻/防御手榴彈等。典型地雷裝備主要包括美國M-7“蜘蛛”反步兵地雷和“斯拉姆”路旁地雷，俄羅斯TM-89反坦克地雷、歐洲“阿杰斯”路旁反坦克地雷等。典型火箭爆破器主要包括美國M58/M59線性掃雷裝藥、俄羅斯UR-83P式車載掃雷系統(tǒng)，歐洲輕型便攜式雷場開辟系統(tǒng)、以色列“魔毯”掃雷系統(tǒng)等。典型模塊化爆破裝藥主要包括美國M112、M757，俄羅斯PVV-5A，歐洲D(zhuǎn)M12、PE7柔性裝藥等?？傮w上，手榴彈與地爆器材裝備與技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

（1）為增強(qiáng)目標(biāo)毀傷效果，基本實(shí)現(xiàn)地雷智能化，并探索手榴彈智能化

目前，國外已經(jīng)將智能化技術(shù)廣泛應(yīng)用于地雷裝備，極大提高了此類裝備的目標(biāo)毀傷效果和準(zhǔn)確性。與此同時，手榴彈智能化也在積極探索中。

近20年，國外研制和裝備了大量具備目標(biāo)探測和識別能力的反坦克和反直升機(jī)智能地雷，可通過聲音、磁、震動、紅外、多普勒等信號自動跟蹤和摧毀目標(biāo)，典型的如美國M93廣域地雷、“斯拉姆”路旁地雷和目前處于原型樣機(jī)并可小批量生產(chǎn)的保加利亞AHM-200-2反直升機(jī)地雷等。為提高目標(biāo)識別準(zhǔn)確率，智能地雷引信通?？梢越Y(jié)合上述兩種甚至三種以上信號進(jìn)行判斷，且多配有自毀或自失效裝置。反坦克和反直升機(jī)地雷的戰(zhàn)斗部通常為爆炸成型彈丸（EFP）戰(zhàn)斗部，或者EFP戰(zhàn)斗部與破片戰(zhàn)斗部相結(jié)合。EFP戰(zhàn)斗部的裝甲侵徹深度為50～150毫米。某些路旁地雷還可能采用破甲戰(zhàn)斗部，主要攻擊坦克側(cè)甲和履帶，裝甲侵徹深度達(dá)300～600毫米。這些地雷裝備的工作溫度大都在-35℃～+65℃之間，基本能夠滿足高寒作戰(zhàn)需求。

智能化技術(shù)目前還沒有正式應(yīng)用于手榴彈裝備上，但國外已經(jīng)在積極探索這一方向并為相關(guān)成果申請專利。其中，美國專利申請US2015/0292848A1和英國專利申請GB2266135A分別提出在手榴彈中安裝加速度計(jì)和速度傳感器，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)起爆時機(jī)控制；美國專利US7874252B2提出為反蛙人手榴彈安裝引爆條件選擇裝置，能夠根據(jù)深度、壓力或時間等條件起爆；英國專利申請GB2387644A提出一種非殺傷型智能手榴彈，其內(nèi)安裝電池和控制裝置，通過指令控制表面發(fā)光二極管，進(jìn)而根據(jù)需要發(fā)出可見光或紅外光，用于照明或迷惑目標(biāo)。

（2）積極推進(jìn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化，將手榴彈與地爆器材裝備融入網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系

在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)條件下，各作戰(zhàn)單元利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)態(tài)勢共享和遠(yuǎn)程控制，提高反應(yīng)能力和協(xié)同能力。作為傳統(tǒng)裝備的手榴彈與地爆器材在與信息化技術(shù)相結(jié)合后也融入到網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系中，以發(fā)揮更重要的作用。

受《渥太華禁雷公約》的影響，國外近年積極將信息化技術(shù)引入地雷裝備，使其具備“人在回路”控制能力，由人工控制地雷是否起爆，避免對平民造成誤傷。典型的如美國2013年8月正式列裝的M-7“蜘蛛”地雷和保加利亞MN-150/250地雷等。

當(dāng)前，信息化技術(shù)在手榴彈與地爆器材中最重要的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)化智能地雷場。美國在研的“蝎子”智能化雷場是其中典型代表，已經(jīng)裝備的“蜘蛛”反步兵地雷也具備組網(wǎng)能力，可以相互協(xié)同作戰(zhàn)，還可以通過遙控網(wǎng)絡(luò)控制其他反步兵地雷和非致命彈藥。

國外已有多項(xiàng)專利技術(shù)將信息化技術(shù)運(yùn)用到手榴彈裝備中。德國專利DE102005015906B3提出一種安裝起爆信號接收器的手榴彈，能夠根據(jù)接收到的起爆信號起爆，防止近距離爆炸；歐洲專利申請EP2053343A2提出一種安裝攝像頭的手榴彈，能夠根據(jù)采集的圖像控制引爆時機(jī)。在地雷信息化方面，法國專利FR2727756B1、日本專利申請JP2010071617A和韓國專利KR101269585B1等都提出使用電子標(biāo)簽對地雷身份進(jìn)行識別。

（3）應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)，提高任務(wù)靈活性并減輕攜載負(fù)擔(dān)

模塊化設(shè)計(jì)使作戰(zhàn)人員在面對不同目標(biāo)或作戰(zhàn)任務(wù)時無需更換不同類型裝備，只需更換任務(wù)載荷，能夠靈活應(yīng)對多變的戰(zhàn)場環(huán)境，減輕攜載負(fù)擔(dān)。

德國DM51式進(jìn)攻/防御手榴彈采用模塊化設(shè)計(jì)，配有預(yù)制破片套筒時為防御型手榴彈，取下即為進(jìn)攻型手榴彈，必要時可將數(shù)個彈體連接構(gòu)成集束手榴彈，或首尾相接構(gòu)成串接式爆破筒。俄羅斯RGN進(jìn)攻/防御手榴彈和RGO殺傷手榴彈采用可拆卸式引信，運(yùn)輸時彈體和引信分別包裝，能夠提高安全性，使用時根據(jù)任務(wù)需要將引信與不同彈體組合能夠滿足不同作戰(zhàn)需求。

采用模塊化設(shè)計(jì)的典型地雷裝備為美國“斯拉姆”地雷，該地雷既可用作反坦克地雷，也可用作爆破裝藥和阻擊用反步兵地雷。作為反坦克地雷時，使用磁或其它感應(yīng)引信；用于爆破時，可由定時器或標(biāo)準(zhǔn)雷管起爆；作為反步兵地雷時，可利用絆線觸發(fā)。此外，美軍“蜘蛛”地雷不僅可以發(fā)射小型殺傷榴彈，還可加裝彈藥適配模塊，從而控制M18A1殺傷地雷或非致命彈藥。

在反恐和特種作戰(zhàn)中，通常需要利用爆破裝藥突破建筑物墻體、鋼板等障礙進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域。不同強(qiáng)度、厚度的障礙結(jié)構(gòu)對突破要求不同，所以此類爆破裝藥往往采用模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)用不同模塊的組合實(shí)現(xiàn)不同突破能力。如美國M757型爆破裝置由16個M112型爆破裝藥、4個雷管和M85彈藥箱構(gòu)成。另外，許多模塊化爆破裝藥采用的塑性炸藥可徒手捏成或擠壓成所需形狀（如英國現(xiàn)役Demex 200為紙片狀，厚度可選），甚至可以按照一定形狀進(jìn)行切割，在目標(biāo)障礙結(jié)構(gòu)上迅速開辟出足夠大的入口。

某些專利申請中提出模塊化設(shè)計(jì)方案。其中，美國專利US8365670B2、US9593923B1分別提出通過安裝/卸下手榴彈破片外殼，以對破片區(qū)域面積進(jìn)行控制，從而切換殺傷與非殺傷狀態(tài)。

（4）產(chǎn)品類型多樣化，適應(yīng)不同任務(wù)需求

在反恐、特種作戰(zhàn)條件下，單兵常需要功能各異的彈藥裝備。為此，國外研制出殺傷型、燃燒型、煙幕型、閃光型、眩暈型、震撼型、催淚型、攔阻型及反蛙人型等多種手榴彈，在作戰(zhàn)中發(fā)揮不同作用。

同時，國外近年正在推進(jìn)殺傷型手榴彈殺傷模式和效應(yīng)的創(chuàng)新與多樣化發(fā)展。除對付人員外，手榴彈還可用于摧毀建筑物等其他目標(biāo)。如德國萊茵金屬公司研制的空爆手榴彈，在擲出后落至地面，可再向上彈起至距地面1.5～2米處起爆，且大多數(shù)破片向下散布，從而提高對人員目標(biāo)的殺傷效果；俄羅斯研制出RG-60TB溫壓手榴彈，投放后其裝藥迅速吸收周圍氧氣從而形成高壓沖擊波，殺傷半徑7米，除殺傷人員外，還可摧毀車輛目標(biāo)。

國外專利申請中已提出手榴彈和地雷裝備的新方案，以進(jìn)一步豐富裝備類型。如PCT專利申請WO9952771提出一種電擊地雷，能夠?qū)θ藛T進(jìn)行非殺傷性攻擊；俄羅斯專利RU2206864C1提出一種通過調(diào)整爆炸物含量切換殺傷與非殺傷狀態(tài)的地雷。

（5）為提高作業(yè)效率，盡可能采用高效化方案

不斷探索更高效作業(yè)方式是地爆器材發(fā)展的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在對火箭爆破器研制和改進(jìn)上。火箭爆破器利用火箭彈展開直列排雷裝藥，高效而迅速引爆雷場中的地雷，通道開辟速度通常達(dá)到每分鐘百米以上，比排雷車、排雷機(jī)器人等方式更為安全且高效。

火箭爆破器多為車載型，裝藥主要為C4等塑性炸藥，少量采用新穎的燃料空氣炸藥，如以色列“魔毯”掃雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)發(fā)射攜帶溫壓裝藥的火箭彈飛至目標(biāo)區(qū)域上空后，將溫壓裝藥推出。溫壓裝藥隨后形成燃料空氣混合物，起爆后可引爆反坦克地雷和簡易爆炸裝置，如果壓力持續(xù)時間更長還可引爆壓力敏感地雷以及抗壓地雷。該系統(tǒng)可在一分鐘內(nèi)能開辟出長度100米的通道，適應(yīng)任何地形和氣候條件。為滿足城區(qū)作戰(zhàn)和特種作戰(zhàn)要求，美國和以色列還研制出適合單兵使用的火箭爆破器。此類裝備的裝藥類型與車載的相同，重量在數(shù)十千克以內(nèi)，操作簡便靈活，通常在數(shù)十秒至一百余秒內(nèi)完成部署，可開辟出供士兵穿行的寬度為0.3～0.5米，長數(shù)十米的通道。

為進(jìn)一步提高排雷效率，國外正積極探索更高效的地雷引爆方式，活性破片是重要方向。如美國洛克希德·馬丁公司提出發(fā)展“海德拉”-7掃雷子母彈，其內(nèi)裝大量由活性材料制成的小型桿式動能彈，大面積密集布撒后可摧毀埋藏在沙灘或淺水區(qū)的地雷/水雷，其作用過程與活性材料彈芯穿甲彈摧毀薄壁目標(biāo)類似。

除布撒直列裝藥引爆地雷外，國外專利申請中還提出其他形式的布撒方案，加拿大專利CA2197508C和CA2244604A1、德國專利DE19716512B4、日本專利申請JP2015124937A都提出利用火箭布撒大面積引爆網(wǎng)的通路開辟器，從而顯著提升排雷效率。

國外在手榴彈與地爆器材方面積極探索和運(yùn)用新技術(shù)，形成了許多值得借鑒的成果和經(jīng)驗(yàn)啟示。

（1）注重作戰(zhàn)需求研究

在技術(shù)和需求雙重驅(qū)動下，手榴彈與地爆器材總體上朝著智能化、信息化、模塊化、多樣化和高效化發(fā)展。軍事技術(shù)強(qiáng)國在運(yùn)用各種新技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化、信息化等升級時，并未在一種裝備上一味求新求全，而是結(jié)合實(shí)際作戰(zhàn)需求，綜合考慮成本、實(shí)用性等問題，根據(jù)特戰(zhàn)、空突、兩棲作戰(zhàn)等不同需求，論證不同作戰(zhàn)行動、作戰(zhàn)環(huán)境下，手榴彈與地爆器材的基本功能要求、配備、作戰(zhàn)消耗等問題，為新一代裝備的研發(fā)、裝備和運(yùn)用提供指導(dǎo)。

（2）注重先進(jìn)裝備技術(shù)信息挖掘分析

國外在手榴彈與地爆器材研制與裝備過程中，會公布一些裝備技術(shù)信息并形成大量專利成果。對這些技術(shù)信息和專利進(jìn)行深入檢索與分析，有助于掌握其技術(shù)方案和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。專利文獻(xiàn)中包含的技術(shù)細(xì)節(jié)可以為研究人員提供技術(shù)啟發(fā)，利用專利分析可以對不同技術(shù)方案進(jìn)行比較尋優(yōu)，合理利用相關(guān)專利方案，解決技術(shù)攻關(guān)難題，從而縮短研制周期，節(jié)約經(jīng)費(fèi)。

第一作者簡介：祁恒（1980-），男，漢族，北京人，北方科技信息研究所，專利分析師、專利代理師，工程師，工學(xué)博士，主要從事專利分析、專利代理與知識產(chǎn)權(quán)研究工作，北京市海淀區(qū)車道溝十號，100089。聯(lián)系電話：010-68963262，Email：qiheng1313@126.com。

（作者單位：北方科技信息研究所）

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