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[摘 要]进入和平年代以来，许多国家为战备存储的弹药逐步进入报废期，废旧弹药的数量越来越多、品种也逐渐增多，管理难度成倍增加。如何安全、环保、经济高效地处理这些废旧弹药成为各国关注的热点问题。废旧弹药拆分作为弹药销毁后续工艺的基础工序，如烧毁、炸毁、含能化回收等处理前都需要拆分，在整个废旧弹药销毁处理流程中起着重要作用，越来越受到各国的重视。
[关键词]废旧弹药；弹药拆分；现状；发展
中图分类号：TJ410.89 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0088-01
1废旧弹药概述
废旧弹药是一种极大的污染源，不经处理或处理不当会严重危及人的生命和污染环境。为了开发替代废旧弹药开放燃烧和开放爆炸处理的新技术，早在1998年，美国陆军国防弹药中心在制定弹药物品处置行动系统（MIDAS）计划时，首次提出了对废旧弹药进行回收、再利用和资源化的R3技术，并着手进行相关技术的研究。在国内，李成国在2002年首次提出了“弹药非军事化”的概念，揭示了弹药非军事化的基本规律，改变了我军废旧弹药以烧、炸毁为主的基本模式，创立了废旧弹药变“毁”为“生”的环保新模式。随着国内外废旧弹药绿色回收利用技术研究的不断深入，一些具有环境友好、处理安全和主要成分可以回收利用特点的新技术不断出现。而废旧弹药的装药倒空实现了战斗部中火炸药与壳体的分离，是废旧弹药回收利用技术的非常重要的前期处理过程，具有很高的军事、经济和社会效益，也存在较大的危险性。目前，国内外对废旧弹药的研究主要集中在弹药拆解技术、绿色销毁技术、资源/循环/再利用技术，以及处理过程的危险性评价及安全性分析等方面，对装药倒空技术的专门报道较少，且不系统。
2弹药拆卸信息
2.1弹药拆卸基本信息
弹药拆卸安全性评估信息来自弹药各组成零件的基本属性信息，弹体上的每一个零件的固有安全性直接影响着弹药分解拆卸过程中的安全。对弹药组成部件进行安全性评估，分析判断弹药各组成部件的危险度，并对这些部件的危险度排序，以此确定弹药分解拆卸的先后顺序、分解拆卸深度、分解拆卸方法和安全防护方法等内容，将有益于弹药分解拆卸销毁工作。弹药分解拆卸过程信息是指采用分解拆卸手段解除弹药零件结构间的约束时，对弹药结构零件施加影响的信息；分解拆卸过程可能影响弹药安全，其过程信息包括：剧烈摩擦、高速转速、超过规定高度、超过规定强度和超过规定温度等。
2.2拆卸风险及可行性信息
根据弹药分解拆卸的难易度，可将弹药拆卸分为易于分解拆卸和不易分解拆卸两种类型。易于分解拆卸是指约束关联度小或无约束，拆卸安全性高，无风险，可直接分离组件；不易分解拆卸是指零件间约束关联度较高，常温常压条件下，一般工具无法将其结构组件分离或分离存在燃爆、毒物泄漏危险，如混合炸药的螺旋压装药、发烟燃烧弹装填物拆卸倒药。弹药拆卸中存在较高事故苗头的拆卸称高风险拆卸，如药柱压出、弹底引信拆卸、手榴弹拔弹、黄磷发烟弹倒空、燃烧弹拆卸倒空以及子母弹分解拆卸等。
3弹药拆卸技术现状与发展
3.1自动拆卸技术
美国政府从2002年起资助武器弹药去军事化联合技术方案（JDTP）计划，通过加强军队与企业间的合作实现废旧弹药的安全处理。比较典型的是麦卡莱斯特陆军弹药厂和桑迪亚实验室联合研制的弹药拆分装置，可拆解30-120mm口径的定装弹药、地雷等。该装置采用机器人技术，计算机远程控制拆卸，智能传感器在线采集机器人的相关操作数据。当弹药表面出现凹痕或者损伤时，机械手根据传感器采集反馈回来的不同摩擦力，选择适当的拆卸方式与力度。采用该拆卸装置后，操作人员减少了80%，工作效率大幅提高，同时也降低了成本。此外，瑞典的博福斯AB公司在20世纪90年代初将其他弹药销毁公司兼并后，负责弹药销毁设备的研制和生产，承揽他国的弹药销毁，成为世界弹药销毁行业比较有影响的公司。该公司研制的炮彈拆卸机采用模块化的设计思想，包括固定弹药、引信旋缷、拔出弹丸和拆卸底火等，主要销毁120-280mm口径的炮弹和导弹等，自动化程度较高。
3.2超高压水切割
超高压水射流切割工艺与装备在我国发展已经整整20年了，从笔者研制的第一台水切割机（压力250MPa，流量2.5L/min，采用超高压泵主机）到当今的普及产品水平（压力400MPa，流量3L/min，采用增压器或超高压往复泵主机），中国已成为世界上超高压水切割机最大制造基地和市场。然而，我国与发达国家在超高压综合创新能力、大型化专用装备研发能力和整机智能化应用水平方面还是存在差异。水射流加工的优势：对不同材料和结构的适应能力；不同特征的可加工性（多功能用途）；没有加工的热效应；由于射流打击力的限制，不会使被加工材料产生变形；不会对复材产生分层、劈裂、边缘擦伤或其它完整性问题；对一般应用无需再加工；减少了工具和夹具；清洁、绿色、无粉尘；高效潜能。水射流加工对切割材料的无选择性是其它工艺无法做到的，因此，它的应用范围就更加宽泛。同时，由于它的体量小，微细射流流量小，形成的运动惯性和反作用力就小，所以容易实现机器人自动化作业，从而有利于提高切割速度和精度，并且程序简单、维护容易和操作安全。当然，水射流加工的突出缺点就是噪声较大和磨料成本较高。高压水切割技术在世界弹药销毁系统中得到广泛应用，尤其在美国高速发展并领先于各国。美国自1992年开发出第一个高压水射流去军事化系统，就利用该系统切割了17万枚炮弹，之后持续得到陆军的研发资助，2012年开发出由1个100hp的KMT泵和2个200hp的KMT泵组成的新系统，能够提供4个高达55000psi压力的磨料水射单元同时运行，可以安全可靠的切割弹药。
3.3激光飞秒切割
在采用传统切割方法时，切割过程产生的热量会不断地传递到接触的炸药中，正在加工的炸药吸收的热量达到一定范围后，其热感度和机械感度随之升高，安定性降低，容易发生反应甚至爆轰。基于安全因素，高能炸药的切割受到诸多限制。激光飞秒切割技术是废旧弹药在极短的时间内吸收超短的激光脉冲，飞秒量级的激光脉冲能量远远超出金属壳体的阈值，材料得以瞬间气化，因为作用于工件的时间极短，所以气化过程中的热量来不及传导到含能材料周边造成热影响，形成一个“冷”切割过程。美国21世纪初期采用100～150fs数量级的激光脉冲切割时，形成多光子的离子化和等离子体。该过程发生在含能材料晶格振动周期数量级的时间内，因为时间太短，激光脉冲切割产生的能量无法耦合进含能材料的晶格内，而是通过等离子体的冷却和流体膨胀将能量带到含能材料的表面，从而使得弹药壳体分离，达到分解拆卸的目的。由于造价相当昂贵，使用环境复杂，该技术目前还未大量工程化使用，但拆卸过程安全、无废液废渣等优点，将会是未来弹药拆卸技术发展的重点技术之一。
4结束语
废旧弹药拆分作为回收全流程中重要的工序，欧美军事发达国家不仅发展了多种先进技术，实现了弹药拆卸、装药倒空过程的连续化、自动化，很好地解决了处理需求，而且建立健全了军方与科研院所之间的合作机制，在研究经费上与制度上予以保障，为废旧弹药处理发展做了长远规划。借鉴和吸收发达国家先进成熟的处理技术，对改善我国废旧弹药处理现状，实现安全、绿色、高效处理具有重要意义。
参考文献
[1]王高宏，蔺庆元，任流润，郭新春，刘大维.废弹药再利用制造起爆具[J].爆破器材，2013，42（01）：32-34.
[2]黄鹏波，张怀智，谢全民，龙源，郭涛.废弃常规弹药销毁技术综述[J].工程爆破，2013，19（06）：53-56.
[3]孔淼，雷林，岳显，史慧芳.一种含能炸药壳体的安全自动拆分技术[J].兵工自动化，2018，37（01）：89-92.
[关键词]废旧弹药；弹药拆分；现状；发展
中图分类号：TJ410.89 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0088-01
1废旧弹药概述
废旧弹药是一种极大的污染源，不经处理或处理不当会严重危及人的生命和污染环境。为了开发替代废旧弹药开放燃烧和开放爆炸处理的新技术，早在1998年，美国陆军国防弹药中心在制定弹药物品处置行动系统（MIDAS）计划时，首次提出了对废旧弹药进行回收、再利用和资源化的R3技术，并着手进行相关技术的研究。在国内，李成国在2002年首次提出了“弹药非军事化”的概念，揭示了弹药非军事化的基本规律，改变了我军废旧弹药以烧、炸毁为主的基本模式，创立了废旧弹药变“毁”为“生”的环保新模式。随着国内外废旧弹药绿色回收利用技术研究的不断深入，一些具有环境友好、处理安全和主要成分可以回收利用特点的新技术不断出现。而废旧弹药的装药倒空实现了战斗部中火炸药与壳体的分离，是废旧弹药回收利用技术的非常重要的前期处理过程，具有很高的军事、经济和社会效益，也存在较大的危险性。目前，国内外对废旧弹药的研究主要集中在弹药拆解技术、绿色销毁技术、资源/循环/再利用技术，以及处理过程的危险性评价及安全性分析等方面，对装药倒空技术的专门报道较少，且不系统。
2弹药拆卸信息
2.1弹药拆卸基本信息
弹药拆卸安全性评估信息来自弹药各组成零件的基本属性信息，弹体上的每一个零件的固有安全性直接影响着弹药分解拆卸过程中的安全。对弹药组成部件进行安全性评估，分析判断弹药各组成部件的危险度，并对这些部件的危险度排序，以此确定弹药分解拆卸的先后顺序、分解拆卸深度、分解拆卸方法和安全防护方法等内容，将有益于弹药分解拆卸销毁工作。弹药分解拆卸过程信息是指采用分解拆卸手段解除弹药零件结构间的约束时，对弹药结构零件施加影响的信息；分解拆卸过程可能影响弹药安全，其过程信息包括：剧烈摩擦、高速转速、超过规定高度、超过规定强度和超过规定温度等。
2.2拆卸风险及可行性信息
根据弹药分解拆卸的难易度，可将弹药拆卸分为易于分解拆卸和不易分解拆卸两种类型。易于分解拆卸是指约束关联度小或无约束，拆卸安全性高，无风险，可直接分离组件；不易分解拆卸是指零件间约束关联度较高，常温常压条件下，一般工具无法将其结构组件分离或分离存在燃爆、毒物泄漏危险，如混合炸药的螺旋压装药、发烟燃烧弹装填物拆卸倒药。弹药拆卸中存在较高事故苗头的拆卸称高风险拆卸，如药柱压出、弹底引信拆卸、手榴弹拔弹、黄磷发烟弹倒空、燃烧弹拆卸倒空以及子母弹分解拆卸等。
3弹药拆卸技术现状与发展
3.1自动拆卸技术
美国政府从2002年起资助武器弹药去军事化联合技术方案（JDTP）计划，通过加强军队与企业间的合作实现废旧弹药的安全处理。比较典型的是麦卡莱斯特陆军弹药厂和桑迪亚实验室联合研制的弹药拆分装置，可拆解30-120mm口径的定装弹药、地雷等。该装置采用机器人技术，计算机远程控制拆卸，智能传感器在线采集机器人的相关操作数据。当弹药表面出现凹痕或者损伤时，机械手根据传感器采集反馈回来的不同摩擦力，选择适当的拆卸方式与力度。采用该拆卸装置后，操作人员减少了80%，工作效率大幅提高，同时也降低了成本。此外，瑞典的博福斯AB公司在20世纪90年代初将其他弹药销毁公司兼并后，负责弹药销毁设备的研制和生产，承揽他国的弹药销毁，成为世界弹药销毁行业比较有影响的公司。该公司研制的炮彈拆卸机采用模块化的设计思想，包括固定弹药、引信旋缷、拔出弹丸和拆卸底火等，主要销毁120-280mm口径的炮弹和导弹等，自动化程度较高。
3.2超高压水切割
超高压水射流切割工艺与装备在我国发展已经整整20年了，从笔者研制的第一台水切割机（压力250MPa，流量2.5L/min，采用超高压泵主机）到当今的普及产品水平（压力400MPa，流量3L/min，采用增压器或超高压往复泵主机），中国已成为世界上超高压水切割机最大制造基地和市场。然而，我国与发达国家在超高压综合创新能力、大型化专用装备研发能力和整机智能化应用水平方面还是存在差异。水射流加工的优势：对不同材料和结构的适应能力；不同特征的可加工性（多功能用途）；没有加工的热效应；由于射流打击力的限制，不会使被加工材料产生变形；不会对复材产生分层、劈裂、边缘擦伤或其它完整性问题；对一般应用无需再加工；减少了工具和夹具；清洁、绿色、无粉尘；高效潜能。水射流加工对切割材料的无选择性是其它工艺无法做到的，因此，它的应用范围就更加宽泛。同时，由于它的体量小，微细射流流量小，形成的运动惯性和反作用力就小，所以容易实现机器人自动化作业，从而有利于提高切割速度和精度，并且程序简单、维护容易和操作安全。当然，水射流加工的突出缺点就是噪声较大和磨料成本较高。高压水切割技术在世界弹药销毁系统中得到广泛应用，尤其在美国高速发展并领先于各国。美国自1992年开发出第一个高压水射流去军事化系统，就利用该系统切割了17万枚炮弹，之后持续得到陆军的研发资助，2012年开发出由1个100hp的KMT泵和2个200hp的KMT泵组成的新系统，能够提供4个高达55000psi压力的磨料水射单元同时运行，可以安全可靠的切割弹药。
3.3激光飞秒切割
在采用传统切割方法时，切割过程产生的热量会不断地传递到接触的炸药中，正在加工的炸药吸收的热量达到一定范围后，其热感度和机械感度随之升高，安定性降低，容易发生反应甚至爆轰。基于安全因素，高能炸药的切割受到诸多限制。激光飞秒切割技术是废旧弹药在极短的时间内吸收超短的激光脉冲，飞秒量级的激光脉冲能量远远超出金属壳体的阈值，材料得以瞬间气化，因为作用于工件的时间极短，所以气化过程中的热量来不及传导到含能材料周边造成热影响，形成一个“冷”切割过程。美国21世纪初期采用100～150fs数量级的激光脉冲切割时，形成多光子的离子化和等离子体。该过程发生在含能材料晶格振动周期数量级的时间内，因为时间太短，激光脉冲切割产生的能量无法耦合进含能材料的晶格内，而是通过等离子体的冷却和流体膨胀将能量带到含能材料的表面，从而使得弹药壳体分离，达到分解拆卸的目的。由于造价相当昂贵，使用环境复杂，该技术目前还未大量工程化使用，但拆卸过程安全、无废液废渣等优点，将会是未来弹药拆卸技术发展的重点技术之一。
4结束语
废旧弹药拆分作为回收全流程中重要的工序，欧美军事发达国家不仅发展了多种先进技术，实现了弹药拆卸、装药倒空过程的连续化、自动化，很好地解决了处理需求，而且建立健全了军方与科研院所之间的合作机制，在研究经费上与制度上予以保障，为废旧弹药处理发展做了长远规划。借鉴和吸收发达国家先进成熟的处理技术，对改善我国废旧弹药处理现状，实现安全、绿色、高效处理具有重要意义。
参考文献
[1]王高宏，蔺庆元，任流润，郭新春，刘大维.废弹药再利用制造起爆具[J].爆破器材，2013，42（01）：32-34.
[2]黄鹏波，张怀智，谢全民，龙源，郭涛.废弃常规弹药销毁技术综述[J].工程爆破，2013，19（06）：53-56.
[3]孔淼，雷林，岳显，史慧芳.一种含能炸药壳体的安全自动拆分技术[J].兵工自动化，2018，37（01）：89-92.