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概述
气压脉冲喷雾技术源于消防灭火技术，是1990年代出现并发展起来的。德国IFEX公司是这一领域的“领头羊”，其开发的IFEX-3000气压脉冲喷射灭火装备及相关产品发展很快，不仅有轻便的个人灭火枪，也有背负式、推车式和可与消防车相接的轻便灭火系统；还可安装在摩托车、小型卡车、直升飞机上，以适应不同任务的需要。实践证明，气压脉冲喷雾技术是一种高效、安全的灭火技术，其通常只使用压缩空气和水。由于水被雾化，而且是间歇发射，因此消耗量极少。使用干粉时，仅需要常用量的6%；使用泡沫添加剂时，仅需要常用量的1%。
气压脉冲喷雾技术的灭火原理就是利用压缩空气为动力，在极短时间内由超快开启的排气阀喷出，推动储水筒中的灭火剂并将其以极高的速度发射出去，空气与液体分子摩擦碰撞产生雾化的液体颗粒，它们具有很大的动能，可以穿透火焰及上升的气流，直接射入火灶，液体颗粒气化后使火焰温度迅速下降，达到灭火目的。
许多国家都配备了这种装备，国内近年也研制开发了背负式轻型气压脉冲喷雾水枪及其配套装备，广泛用于消防部门及煤矿救护。
西安武警工程学院将气压脉冲技术原理引入研究领域，推出了新型车载式防暴水炮，将气压脉冲喷雾技术应用于大型车载防暴水炮，其技术复杂、集成程度高，尚属国内首例。
威力解析
车载式防暴水炮利用压缩空气为动力，在极短的时间内由排气阀排出，推动身管中的刺激剂液体以较高的速度喷出，空气与液体分子摩擦碰撞产生粒度大约为2～200微米的雾化颗粒，从空中落到地面约用时3～5秒，在目标区域会形成一个刺激剂雾团。内装的刺激剂对人的眼睛、皮肤及上呼吸道神经末稍的痛觉感受器有强烈的刺激作用，使人产生不可耐受的疼痛、闭眼流泪及喷嚏等反应。刺激剂的浓度愈大，刺激效果愈强，同时刺激效果在很大程度上取决于颗粒的状态。相关研究表明：刺激剂固体颗粒粒度大于100微米时，沉降快且易被鼻毛挡住，不能进入体内。对干燥皮肤而言，大的固体刺激剂颗粒与神经感受器之间充满了空气介质，不易直接作用，效果也不强烈；颗粒小时，又容易随着空气流动从皮肤表面划过，不易沉降在皮肤上，效果也不好。只有当粒度在5～40微米范围内时，才容易进入人的呼吸道和支气管，从而对人体的作用效果最强烈。如果刺激剂呈液态微粒状态，将对眼睛、皮肤、上呼吸道有强烈的综合作用，因为液体都有较大的表面张力，易附在物体表面且有最大的接触面积。小微粒能被吸入呼吸道，刺激粘膜。落到眼睛和皮肤上时，能产生强酸烧灼般的疼痛。在相同的质量、浓度条件下，小的刺激剂颗粒比大颗粒有更大的比面积，这样刺激剂的利用率最高。所以刺激剂以雾态使用时，一旦人处于雾团中，将受到全方位的刺激作用，躲得了呼吸道，躲不了眼睛和皮肤受到刺激剂的攻击。
水炮组成
车载脉冲防暴水炮由炮身；供气系统、供液系统、反后座装置、随动系统、监视瞄准系统、控制系统、载炮车辆及附属设备组成。
水炮炮身主要由炮口、身管、气压控制室等部分组成。其工作原理是：以高压压缩空气作为动力源，气压控制室的额定压力为30MPa，容积20升，出口处有减压阀，可输出2．5MPa压缩空气进入气控室，当其中的压力达到2．5MPa后充气停止，储水箱中的水在水泵的作用下，连续向炮膛内补充，同时加入刺激剂，充满后即可发射。按压发射按钮，控制阀在电磁阀的作用下快速开启，气控室内的压缩空气快速喷出，推动空气与水分子摩擦碰撞并经炮口产生雾化，形成水与刺激剂的雾化流，完成一次发射。此时打开进水阀，可自动进行补水补气，准备下一次发射。
水炮实现刺激剂液体的可控射击，关键在于控制阀。水炮采用了阀芯控制腔压力平衡设计，使得阀门具有排气快、控制力小、没有空耗的优点。在密封形式上，采用了金属与非金属复合的形式，使密封更加可靠。
在阀芯的设计上，采用了低摩擦材料，使阀芯及阀体间没有金属接触，大大降低了摩擦，提高了阀的快速性并实现了无油润滑，使流道的局部能量损失降低了20％。
炮口挡板的材料寿命也是一个关键问题，它既要有较好的弹性和合适的弹性系数，以便于炮口打开，又要能够防止多次发射出现的变形，使其控制在允许的范围内，同时，还要耐刺激剂的腐蚀。普通橡胶材料寿命短，达不到要求。通过多次摸索和实验，综合了橡胶和塑料的优点，配制了一种新型橡塑材料，满足了寿命要求。
与连续喷射水流的水炮不同，喷雾水炮的一个脉冲发射时间极短，属毫秒级，同样的水量用射流水炮需要1～2秒，因此喷雾水炮发射时后坐力较大，虽然比不上大口径火炮，但较轻武器大得多。为了缓冲后坐力，保证发射时的稳定，降低对炮架的冲击，设计了反后坐装置。
对于后坐能量较小的轻武器，一般采用弹簧式复进机。由于弹簧为储能元件，在整个后坐过程中只储存能量而不消耗能量，但喷雾水炮后坐力较大，如果只采用弹簧缓冲装置，则在复进到位时炮身仍具有较大的动能，将产生较为剧烈的刚性碰撞，严重影响水炮的稳定性和寿命，因此，必须加装液压缓冲装置，用以消耗大部分后坐与复进的能量，使发射与复进时动作平稳。
该水炮采用弹簧式复进机，定孔活塞式液压缓冲装置，两者合二为一，大大减轻了质量和体积。发射时，弹簧压缩吸收一定的能量，活塞向后运动压缩缓冲液，迫使其从活塞小孔流向前方，复进时，弹簧伸张，缓冲液又从前方经小孔流向后方，在流动过程中，产生较大的阻力，使后坐能量转变为热能散失掉。弹簧吸收的能量仅保证在最恶劣的情况下能使水炮及时、快速、稳定到位。
供液系统的任务是向炮身及时加注需要的液体，根据不同的使用场合和处置对象，变换液体的性质为纯水或刺激剂。
供液系统由带水位显示的贮水箱、刺激剂箱、低压直流驱动水泵及电磁阀、单向阀、注水时间控制继电器组成。注水时间预先设定。如果仅需要充水，则关闭刺激剂箱阀门，启动注水开关，水泵运转同时水箱电磁阀打开，液体通过炮身进水口单向阀向炮身内注水，按预先设置的时间注入水后，电磁阀、水泵自动停止工作，此时为待击状态。如果需要刺激剂，则打开刺激剂箱阀门，主管中的水流经过刺激剂箱管口时，刺激剂在重力及流动压差作用下流入主管，随水流向炮身。
水位检测器分别检测两水箱水位并将数量信息显示在操作面板上。
在控制系统作用下，随动系统赋予水炮规定的射向与射角。由电源提供低压直流电流，采用直流伺服电机、减速器、减速机及正齿齿轮驱动。水炮正确的射向由云台上的监视摄像机及操作板上的手柄控制，其转动的水平角度与监视 器同步；转动极限位置利用磁电自动控制，运转到极限位置时停止，此时只能向相反方向运转。炮口的俯仰由面板上的手柄控制，俯仰角度由置于俯仰驱动伺服电机内的旋转编码器传出的旋转角度脉冲信号经换算成对应的炮口角度，在数字显示器上直接观测。水炮使用完毕后按动复位开关，水炮自动复位。
监视瞄准系统中的监视器用来监视车外情况并用于水炮的瞄准，由监视摄像机、面板上的荧光屏组成。监视摄像机为全天候防水、自冷却、加热型CCD摄像机。其固定在炮架一侧，与炮身同步水平运转。监视器为彩色液晶显示器，安装在操作面板上，可供操作者观察车外情况，监视系统采用直流电源供电。
控制系统由操作面板、机箱、执行机构、电源等组成，操作面板各按钮依操作者意图控制机箱内相应的功率元件，功率元件输出的电信号控制相应的执行机构。
性能特点
机动性高，震慑力强
水炮为车载式，可快速抵达作战区域投入战斗，为迅速控制骚乱局面赢得时间。如果车辆底盘采用警用装甲车，其防护性、越野性、威慑性会有质的提高。配合其他车载防暴武器的使用，可形成一个综合作战平台，极大增强震慑力和作战效能。
作战效能多样，使用范围广
除了可应用于防暴目的外，其本身就是一台较好的灭火装备，可在多种复杂情况下处置较大的火情。对于水源缺乏或离火场较远的情况，其优越性将得以充分体现。
刺激剂可以根据警方执行任务性质的不同进行更换，如为驱散骚乱人群可采用催泪剂、臭味剂、染色剂；为防止恐怖分子利用车辆袭击重要目标或逃跑，可采用超级防滑剂等。
刺激剂高效雾化，刺激效果好
水炮采用目前国际上流行的CS、OC刺激剂，两种刺激剂混合使用，经水炮高效雾化以后，以2～200微米的粒度水雾射出，较单一的刺激剂而言明显增强了刺激效果。同时水炮瞬间喷出高速、雾化的水流，形成一个大面积的雾化带，覆盖面广，刺激剂使用效率较射流水炮得到极大提高。脉冲水炮间歇发射，刺激剂消耗量少，经济性好，也方便了战场的清洁。
结语
气压脉冲喷雾技术应用于防暴控暴是一个全新的概念。脉冲喷雾水炮的研制与应用，将为警方处置各类群体性骚乱事件，应对各种复杂情况提供一种有效的作战手段。
编辑／孙丽
气压脉冲喷雾技术源于消防灭火技术，是1990年代出现并发展起来的。德国IFEX公司是这一领域的“领头羊”，其开发的IFEX-3000气压脉冲喷射灭火装备及相关产品发展很快，不仅有轻便的个人灭火枪，也有背负式、推车式和可与消防车相接的轻便灭火系统；还可安装在摩托车、小型卡车、直升飞机上，以适应不同任务的需要。实践证明，气压脉冲喷雾技术是一种高效、安全的灭火技术，其通常只使用压缩空气和水。由于水被雾化，而且是间歇发射，因此消耗量极少。使用干粉时，仅需要常用量的6%；使用泡沫添加剂时，仅需要常用量的1%。
气压脉冲喷雾技术的灭火原理就是利用压缩空气为动力，在极短时间内由超快开启的排气阀喷出，推动储水筒中的灭火剂并将其以极高的速度发射出去，空气与液体分子摩擦碰撞产生雾化的液体颗粒，它们具有很大的动能，可以穿透火焰及上升的气流，直接射入火灶，液体颗粒气化后使火焰温度迅速下降，达到灭火目的。
许多国家都配备了这种装备，国内近年也研制开发了背负式轻型气压脉冲喷雾水枪及其配套装备，广泛用于消防部门及煤矿救护。
西安武警工程学院将气压脉冲技术原理引入研究领域，推出了新型车载式防暴水炮，将气压脉冲喷雾技术应用于大型车载防暴水炮，其技术复杂、集成程度高，尚属国内首例。
威力解析
车载式防暴水炮利用压缩空气为动力，在极短的时间内由排气阀排出，推动身管中的刺激剂液体以较高的速度喷出，空气与液体分子摩擦碰撞产生粒度大约为2～200微米的雾化颗粒，从空中落到地面约用时3～5秒，在目标区域会形成一个刺激剂雾团。内装的刺激剂对人的眼睛、皮肤及上呼吸道神经末稍的痛觉感受器有强烈的刺激作用，使人产生不可耐受的疼痛、闭眼流泪及喷嚏等反应。刺激剂的浓度愈大，刺激效果愈强，同时刺激效果在很大程度上取决于颗粒的状态。相关研究表明：刺激剂固体颗粒粒度大于100微米时，沉降快且易被鼻毛挡住，不能进入体内。对干燥皮肤而言，大的固体刺激剂颗粒与神经感受器之间充满了空气介质，不易直接作用，效果也不强烈；颗粒小时，又容易随着空气流动从皮肤表面划过，不易沉降在皮肤上，效果也不好。只有当粒度在5～40微米范围内时，才容易进入人的呼吸道和支气管，从而对人体的作用效果最强烈。如果刺激剂呈液态微粒状态，将对眼睛、皮肤、上呼吸道有强烈的综合作用，因为液体都有较大的表面张力，易附在物体表面且有最大的接触面积。小微粒能被吸入呼吸道，刺激粘膜。落到眼睛和皮肤上时，能产生强酸烧灼般的疼痛。在相同的质量、浓度条件下，小的刺激剂颗粒比大颗粒有更大的比面积，这样刺激剂的利用率最高。所以刺激剂以雾态使用时，一旦人处于雾团中，将受到全方位的刺激作用，躲得了呼吸道，躲不了眼睛和皮肤受到刺激剂的攻击。
水炮组成
车载脉冲防暴水炮由炮身；供气系统、供液系统、反后座装置、随动系统、监视瞄准系统、控制系统、载炮车辆及附属设备组成。
水炮炮身主要由炮口、身管、气压控制室等部分组成。其工作原理是：以高压压缩空气作为动力源，气压控制室的额定压力为30MPa，容积20升，出口处有减压阀，可输出2．5MPa压缩空气进入气控室，当其中的压力达到2．5MPa后充气停止，储水箱中的水在水泵的作用下，连续向炮膛内补充，同时加入刺激剂，充满后即可发射。按压发射按钮，控制阀在电磁阀的作用下快速开启，气控室内的压缩空气快速喷出，推动空气与水分子摩擦碰撞并经炮口产生雾化，形成水与刺激剂的雾化流，完成一次发射。此时打开进水阀，可自动进行补水补气，准备下一次发射。
水炮实现刺激剂液体的可控射击，关键在于控制阀。水炮采用了阀芯控制腔压力平衡设计，使得阀门具有排气快、控制力小、没有空耗的优点。在密封形式上，采用了金属与非金属复合的形式，使密封更加可靠。
在阀芯的设计上，采用了低摩擦材料，使阀芯及阀体间没有金属接触，大大降低了摩擦，提高了阀的快速性并实现了无油润滑，使流道的局部能量损失降低了20％。
炮口挡板的材料寿命也是一个关键问题，它既要有较好的弹性和合适的弹性系数，以便于炮口打开，又要能够防止多次发射出现的变形，使其控制在允许的范围内，同时，还要耐刺激剂的腐蚀。普通橡胶材料寿命短，达不到要求。通过多次摸索和实验，综合了橡胶和塑料的优点，配制了一种新型橡塑材料，满足了寿命要求。
与连续喷射水流的水炮不同，喷雾水炮的一个脉冲发射时间极短，属毫秒级，同样的水量用射流水炮需要1～2秒，因此喷雾水炮发射时后坐力较大，虽然比不上大口径火炮，但较轻武器大得多。为了缓冲后坐力，保证发射时的稳定，降低对炮架的冲击，设计了反后坐装置。
对于后坐能量较小的轻武器，一般采用弹簧式复进机。由于弹簧为储能元件，在整个后坐过程中只储存能量而不消耗能量，但喷雾水炮后坐力较大，如果只采用弹簧缓冲装置，则在复进到位时炮身仍具有较大的动能，将产生较为剧烈的刚性碰撞，严重影响水炮的稳定性和寿命，因此，必须加装液压缓冲装置，用以消耗大部分后坐与复进的能量，使发射与复进时动作平稳。
该水炮采用弹簧式复进机，定孔活塞式液压缓冲装置，两者合二为一，大大减轻了质量和体积。发射时，弹簧压缩吸收一定的能量，活塞向后运动压缩缓冲液，迫使其从活塞小孔流向前方，复进时，弹簧伸张，缓冲液又从前方经小孔流向后方，在流动过程中，产生较大的阻力，使后坐能量转变为热能散失掉。弹簧吸收的能量仅保证在最恶劣的情况下能使水炮及时、快速、稳定到位。
供液系统的任务是向炮身及时加注需要的液体，根据不同的使用场合和处置对象，变换液体的性质为纯水或刺激剂。
供液系统由带水位显示的贮水箱、刺激剂箱、低压直流驱动水泵及电磁阀、单向阀、注水时间控制继电器组成。注水时间预先设定。如果仅需要充水，则关闭刺激剂箱阀门，启动注水开关，水泵运转同时水箱电磁阀打开，液体通过炮身进水口单向阀向炮身内注水，按预先设置的时间注入水后，电磁阀、水泵自动停止工作，此时为待击状态。如果需要刺激剂，则打开刺激剂箱阀门，主管中的水流经过刺激剂箱管口时，刺激剂在重力及流动压差作用下流入主管，随水流向炮身。
水位检测器分别检测两水箱水位并将数量信息显示在操作面板上。
在控制系统作用下，随动系统赋予水炮规定的射向与射角。由电源提供低压直流电流，采用直流伺服电机、减速器、减速机及正齿齿轮驱动。水炮正确的射向由云台上的监视摄像机及操作板上的手柄控制，其转动的水平角度与监视 器同步；转动极限位置利用磁电自动控制，运转到极限位置时停止，此时只能向相反方向运转。炮口的俯仰由面板上的手柄控制，俯仰角度由置于俯仰驱动伺服电机内的旋转编码器传出的旋转角度脉冲信号经换算成对应的炮口角度，在数字显示器上直接观测。水炮使用完毕后按动复位开关，水炮自动复位。
监视瞄准系统中的监视器用来监视车外情况并用于水炮的瞄准，由监视摄像机、面板上的荧光屏组成。监视摄像机为全天候防水、自冷却、加热型CCD摄像机。其固定在炮架一侧，与炮身同步水平运转。监视器为彩色液晶显示器，安装在操作面板上，可供操作者观察车外情况，监视系统采用直流电源供电。
控制系统由操作面板、机箱、执行机构、电源等组成，操作面板各按钮依操作者意图控制机箱内相应的功率元件，功率元件输出的电信号控制相应的执行机构。
性能特点
机动性高，震慑力强
水炮为车载式，可快速抵达作战区域投入战斗，为迅速控制骚乱局面赢得时间。如果车辆底盘采用警用装甲车，其防护性、越野性、威慑性会有质的提高。配合其他车载防暴武器的使用，可形成一个综合作战平台，极大增强震慑力和作战效能。
作战效能多样，使用范围广
除了可应用于防暴目的外，其本身就是一台较好的灭火装备，可在多种复杂情况下处置较大的火情。对于水源缺乏或离火场较远的情况，其优越性将得以充分体现。
刺激剂可以根据警方执行任务性质的不同进行更换，如为驱散骚乱人群可采用催泪剂、臭味剂、染色剂；为防止恐怖分子利用车辆袭击重要目标或逃跑，可采用超级防滑剂等。
刺激剂高效雾化，刺激效果好
水炮采用目前国际上流行的CS、OC刺激剂，两种刺激剂混合使用，经水炮高效雾化以后，以2～200微米的粒度水雾射出，较单一的刺激剂而言明显增强了刺激效果。同时水炮瞬间喷出高速、雾化的水流，形成一个大面积的雾化带，覆盖面广，刺激剂使用效率较射流水炮得到极大提高。脉冲水炮间歇发射，刺激剂消耗量少，经济性好，也方便了战场的清洁。
结语
气压脉冲喷雾技术应用于防暴控暴是一个全新的概念。脉冲喷雾水炮的研制与应用，将为警方处置各类群体性骚乱事件，应对各种复杂情况提供一种有效的作战手段。
编辑／孙丽