[科普中国]-专家开讲｜未来战场如何防护爆炸冲击波

　　战场上，硝烟弥漫、炮声隆隆，爆炸冲击震动无所不在。尤其是进入核武时代，巨大爆炸产生的强烈冲击震动，可使深达数百米的地下工程遭受严重破坏。为保存有生力量，采取各类隔冲耗能措施，转动为势、化大为小、确保安全，就成了战时工程防护必须坚守的最后底牌。12月29日出版的《解放军报》邀请军委后勤保障部某研究所总工程师董宏晓，为您讲述未来战场如何防护爆炸冲击波。

　　钢弹簧隔震器可有效耗散外界冲击能量

　　□爆炸震动，给战场工程和设备造成严重毁伤

　　□隔冲耗能，消弭爆炸冲击波危害的不二选择

　　未来战场，如何防护爆炸冲击波

　　核心提示

　　老子《道德经》云：“反者道之动，弱者道之用”，深刻阐述了天下万物相生相克的辩证规律。为保存有生力量，保障战斗力发挥，采取各类隔冲耗能措施，削峰弥谷、转动为势、化大为小、确保安全，就成了战时工程防护必须坚守的最后底牌。

　　冲击隔离——

　　以时间换安全

　　上世纪40年代核武器应用于实战以来，其巨大杀伤威力和破坏效应立即引起世人高度关注。除了大家较为熟悉的光辐射、早期核辐射、放射性核沾染等破坏效应外，爆炸所致严重的冲击震动毁伤，同样是各国科研人员高度重视的研究领域。

　　爆炸冲击震动是武器爆炸时在介质中产生的一种强烈波动传播现象，其实质是一种能量释放与介质的相互作用。核武器爆炸时，其能量的很大一部分，将耦合进爆心附近的岩土介质之中，产生剧烈的应力波向外传播，使原本处于静态的物体在极短时间内急剧转换到运动状态，造成工程结构的破裂、损坏，甚至整体垮塌。

　　众所周知，爆炸冲击震动具有高峰值、短持时、宽频带等显著特点，以首个高峰波迅速衰减震荡为主要特征。因此，对其进行防护，主要针对冲击作用最大的首个波峰进行。简而言之，削峰弥谷、化大为小，采用延长作用时间以减弱瞬时冲击幅值，从而保护目标不受爆炸冲击震动危害，也就是太极拳中“以柔克刚、四两拨千斤”的道理。

　　由此，研究使用各类爆炸冲击震动隔离器材就极为重要。如美国夏延山地下指挥中心工程中，就使用了1300多只大型螺旋钢弹簧，对15幢离壁式钢结构房屋进行了整体隔震防护。

　　能量耗散——

　　以转换求生存

　　爆炸冲击震动表面上虽然是一种强烈波动传播现象，但其减震措施的本质则是通过一定措施进行的能量转换和耗散。

　　以各行业广泛采用的钢弹簧隔震器为例，此类隔震器是一种典型的隔冲耗能器材。在外界冲击作用下，它首先将冲击动能吸收，转换成内部弹性势能，随后以相对缓慢的速率，将此势能释放重新转换成动能。同时，伴随阻尼作用使部分动能转化为热能而耗散，如此往复，一般在有限几个循环后，就可将外界冲击能量大幅耗散掉。

　　随着对震动防护要求的不断提高，人们又开发出各类新型隔冲器材，如当前方兴未艾的磁流变液阻尼器等。此类主动型隔冲器材的最大特点，是可以根据外界冲击输入的变化，自我调节输出阻尼力和系统刚度，也就是“因势利导、能量转换”从而达到最优震动防护效果。

　　多层设防——

　　以体系获效能

　　在大当量武器的近距爆炸甚至直接命中情况下，若防护目标仅靠单一的隔冲耗能器材本身，难以达到所要求的隔离冲击效果时，则可充分利用自然环境条件，构筑立体综合防护体系，采取多层设防、层层耗散才是最佳的抗冲击震动防护策略。

　　当前，深钻地、大当量、精确制导成为进攻武器打击的突出特点，由此带来的爆炸冲击震动威胁越发严峻。人们发展出近程拦截、表面遮弹、深挖深藏等各类对策，目的都是使武器爆炸点尽可能远离受保护的目标。就爆炸冲击震动防护结构来说，也相应提出了将工程防护措施和隔冲耗能措施相结合，以最大限度地降低武器爆炸造成的冲击震动危害。

　　专家简介：董宏晓，某研究所总工程师、震动防护专家，先后主持完成多项重大课题，4项成果获国家科技进步二等奖和军队科技进步一等奖，3项成果获国家发明专利。

　　谢清粮　梁振亚