榴彈工作原理(組圖+互動模型)

榴彈工作原理

作者：Tom Harris

幾百年來，榴彈在戰爭中一直發揮著重要作用。榴彈最早是由中國人在公元1000年左右製造的，當時的榴彈隻是將中國人的革命性技術——火藥加以應用。到了15和16世紀，歐洲人也學會了製造榴彈，並極大地提高了榴彈的威力。

美國海軍陸戰隊供圖，Lain A. Schnaible攝影 一名美國海軍陸戰隊隊員正在操演訓練中投擲榴彈。

早期榴彈的典型設計是在一個中空的金屬容器中填滿火藥。士兵隻需點燃油繩，然後盡快將榴彈投擲出去。到了18世紀，這種武器逐漸被人們摒棄：在當時的戰鬥模式中，榴彈並不十分有用，其簡易設計又使得它異常危險。

到了20世紀，隨著新型戰鬥模式的出現，這種武器又逐漸複蘇。在一戰的塹壕戰中，士兵不用暴露自己的位置，即可用榴彈端掉敵方的機槍手。榴彈的機械點火係統使它變得相對安全實用。正是有了這種係統，榴彈才逐漸變成現代戰爭中一個不可或缺的部分。

在本文中，我們將考察一些典型榴彈的內部結構，來了解它們的引爆裝置和爆炸發生機製。此外，我們還將了解一下榴彈中能夠延遲爆炸的重要組件。






榴彈基礎知識

從廣義上講，榴彈就是一種專供近距離使用的小型炸彈。炸彈的原理十分簡單：通過點燃易燃材料來製造爆炸——氣體體積急劇膨脹，從而產生強大的張力。因此，榴彈的重要組件就是易燃材料和點火係統。

名稱的含義 美國國防部供圖 榴彈一詞源自石榴的法語表達。在16世紀，法國士兵（以及其他歐洲軍隊）曾使用一種石榴大小的圓形炸彈，這種炸彈裝有大顆粒火藥，就類似於石榴的籽。法國軍方組建了擲彈兵，這些士兵經過嚴格訓練，專門向敵方陣營遠距離投擲榴彈。 20世紀早期，這種武器被重新采用，“榴彈”一詞便被傳承下來。然而，在一戰和二戰期間，士兵們還為這種武器起了其他一些名字，例如菠蘿，此名字源於榴彈的外型和粗糙的外殼。

榴彈中使用的易燃材料種類各異，產生的爆炸類型也不相同。有些爆炸會傳播火焰，有些則隻是釋放大量煙霧。有些爆炸僅僅發出一聲巨響，並伴有閃光。另外還有一些會釋放有毒氣體。

榴彈的點火係統也有很多種，但它們一般可分為兩類：延時點火裝置和碰撞引爆型點火裝置。這兩種係統的功能都是讓榴彈在遠離投擲者後發生爆炸。正如您想像的那樣，碰撞引爆型榴彈中的點火裝置是靠榴彈著地時的撞擊力激活的。對於延時榴彈，投擲者需要引爆引信，這種裝置可在經過一定的時間（一般為幾秒）後引燃榴彈。

一個裝滿硝化甘油或其他受震易燃材料的容器便是一個簡易的碰撞引爆型榴彈。此時，易燃液體本身就是碰撞引爆型點火裝置。莫洛托夫雞尾酒就是一個簡易而有效的延時榴彈。這種易燃的液體裝在瓶子中，瓶子外麵還記著一個袋子。這個帶子可充當天然的引信，投擲者可點燃帶子，然後將酒瓶投擲出去。當酒瓶撞碎後，易燃液體將從瓶內流出並被燃燒的帶子點燃。

這兩種榴彈的問題在於，榴彈在被扔出之前很容易發生爆炸。士兵和警察配備的是特製榴彈，這些榴彈的點火係統更加安全精密。在下麵的部分中，我們將對此進行詳細介紹。








延時榴彈

戰場上最常見的一種榴彈是延時碎片殺傷式榴彈。這種榴彈的主要功能是殺傷附近的敵軍。為了保證獲得最大殺傷力，這種榴彈在爆炸時會向四麵八方射出很多小金屬碎片。

在一戰、二戰、越南戰爭以及20世紀的很多其他衝突中，這種榴彈都發揮了重要作用。它非常耐用，使用和製造也很簡單。其傳統設計使用簡單的化學延時裝置。下圖顯示了這種係統的典型結構，這種結構可追溯至第一次世界大戰。

這種榴彈的外殼由鋸齒狀鑄鐵製成，它含有一個化學引信裝置，周圍則是一個炸藥存儲體。此榴彈有一個裝藥孔，用於填充炸藥。

美國國防部供圖 投擲榴彈的正確方法：壓下撞針杆，拉出保險銷，然後投擲榴彈。

榴彈的引爆裝置是由內部用彈簧加壓的撞針觸發的。在平時，撞針被榴彈頂部的撞針杆固定，而後者又由保險銷固定。士兵需要緊握榴彈，以使撞針杆從彈體中翹起，接著應拉出保險銷，然後再投擲榴彈。下麵介紹榴彈在被投擲出去後的內部發生機製：

• 由於保險銷已被拉出，撞針杆將處於自由狀態，那麽彈簧加壓的撞針也就失去了撞針杆的束縛。這樣，撞針將被彈出並撞擊火帽。這種撞擊會點燃火帽，從而產生少量的火花。

• 火花將點燃引信中的緩燃材料。在大約四秒鍾後，延時材料將全部燒盡。

• 延時材料的末端與引爆器相連，這是一個填充了更多易燃材料的管子。延時材料燒完後，將點燃引爆器中的材料，這樣就在榴彈內部進行了一次引爆。

• 此爆炸會點燃榴彈四周的炸藥，進而產生規模更大的爆炸並將榴彈炸碎。

• 外殼的金屬碎片將以高速飛向四麵八方，附近的任何人和物體都難逃一劫。這種榴彈還可以包含其他鋸齒狀金屬線或金屬小球，以提高碎片的殺傷力。

互動模型

延時榴彈具有很大的殺傷力，但它們也有一些重大缺陷。一個問題就是它們的不可預知性：對於某些化學引信，其延遲時間可能會從2秒到6秒不等。延時榴彈的最大問題就在於此，敵人將有機會利用延遲時間進行反擊。如果士兵投擲榴彈過早，敵人可能會在榴彈爆炸前將其撿起並重新扔回去。

因此在某些情況下，士兵必須使用碰撞引爆型榴彈。碰撞引爆型榴彈一旦觸地，就會發生爆炸，這樣敵人便沒有機會實施反擊。在下一部分中，我們將介紹這種榴彈的工作原理。




碰撞引爆型榴彈

碰撞引爆型榴彈與從飛機上投擲的炸彈的原理相同——一旦碰到目標，就會發生爆炸。通常，士兵們並不是用手投擲碰撞引爆型榴彈和延時榴彈，而是使用榴彈發射器將它們以高速發射出去。

美國陸軍使用的榴彈發射器一般裝在突擊步槍上。在傳統的槍攜式（附著在機槍上麵的）發射器設計中，榴彈是由引爆空彈而產生的氣壓發射出去的。一些發射器型榴彈（自帶發射功能的榴彈）還擁有自己內置的底火和發射藥。

美國國防部供圖 一名士兵正準備引爆裝在M-16突擊步槍上的M-203榴彈發射器。美軍通常使用與此類似的步槍攜帶式榴彈發射器。

阿富汗士兵以及世界上的很多其他軍隊都使用火箭助飛式榴彈發射器，這種發射器曾一度由前蘇聯批量生產。與導彈一樣，這種榴彈也有內置的火箭推進係統。

在真正發射碰撞引爆型榴彈之前，必須讓它們處於保險狀態，因為任何意外觸碰都可能引爆它們。由於它們通常是通過發射器發射的，因此它必須配備一套自動保險解除係統。在一些設計中，保險解除係統是由將榴彈射出發射器的發射藥觸發的。而在其他設計中，榴彈在飛行過程中將利用它的加速或旋轉來解除引爆器的保險。

下圖顯示了一個簡易碰撞引爆型榴彈內的各個組件，它帶有一個旋轉式保險解除裝置。

該榴彈采用流線型設計，具有前端、尾部和兩個飛行翼。碰撞啟動裝置位於榴彈的前端，它包含一個可移動的嵌板，上麵裝有彈簧以及一個朝向內部的擊針。與延時榴彈相同，其引信裝置也包括一個火帽以及用於引燃主體炸藥的引爆炸藥。但是，它並不包括化學延時組件。

美國國防部供圖 一名庫爾德難民正在手握一個前蘇聯RPG-7榴彈發射器，這是小型部隊和抵抗力量常用的一種武器。

當榴彈處於保險狀態時，引信裝置將處於靠近尾端的位置，但有一個彈簧會對其施加向前的推力。引信裝置由一些帶彈簧的平衡銷固定於此。當引信處於這一位置時，擊針的長度將不足以接觸到火帽。如果意外撞到了觸發板，擊針將在空氣中來回滑動，而不會引爆榴彈。

榴彈在被發射出去後將開始旋轉（就像一個有技巧的投球）。這種運動是由飛行翼的形狀和位置導致的。此外，榴彈發射器的筒內螺旋槽也是產生這種運動的一個因素。

榴彈的旋轉運動會產生一個很大的離心力，進而向外推擠平衡銷。當平衡銷向外移開一定的距離後，引信裝置將被釋放並彈到榴彈的前端。當榴彈撞到地麵上時，前端的嵌板將被擠入，從而推動擊針撞擊火帽。這樣火帽將爆炸，進而引燃引爆炸藥，後者又進一步引燃主體炸藥。

這方麵有很多不同的設計，某些保險解除和點火係統的設計要比此處描述的精密得多。但是，這種武器的基本原理大都是相同的。

互動模型

在未來，榴彈裝置還將得到不斷改進。目前，一些現代榴彈已經使用電子引信係統代替機械或化學引信。在延時電子榴彈中，引信由一個數字時鍾和一個電動擊針組成。在按下發射按鈕或扣動扳機時，電子係統將開始精確計時。計時終止後，引信裝置將釋放擊針。由於它使用真正的時鍾代替化學物質的組合，因此這種計時係統要比傳統引信精確得多。

美國國防部供圖 這挺馬克19型3機槍連續發射榴彈而不是普通的子彈。

一些尖端的發射器型榴彈也采用電子引信和保險解除係統。目前，美國軍方正在研製一種帶電子位置傳感器的微型榴彈。利用高級榴彈發射器，士兵可以設定一個距離，讓榴彈在走完該距離時就會發生爆炸。通過這種方式，士兵將能夠以極高的精度對特定目標進行定點爆破，即使目標位於屏障之後也不成問題。