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槍彈和彈片在擊中人體後會怎樣?絕非港片中那麼輕鬆

喜愛看槍戰片的朋友,大多熱衷於火拚的熱鬧場面和強烈的視覺衝擊,但並不清楚槍彈在人體內的運動規律和人體中彈後的致傷機理。實際上,早在槍彈和榴彈誕生的初期,很多人就想了解槍彈為什麼能將人打死、致傷。於是,一門研究彈頭、破片等物體侵徹人體規律的學科——創傷彈道學誕生了。

創傷彈道研究曾是二十世紀世界軍事研究領域的重要課題之一,目前已經取得許多突破性成果。我國的創傷彈道研究始於二十世紀六七十年代,由於其特殊性,實驗研究時只能採用模擬實驗和生物實驗,90年代初已取得許多世界領先的科研成果,為武器設計和傷員救治提供了豐富的經驗和有力的理論支持。

槍彈和破片在空氣中如何運動

彈丸和破片在空氣中運動時,受到重力、空氣阻力和風力的作用,就像拋擲石子的飛行軌跡一樣是拋物線。由於受到空氣阻力和風力作用,方形破片在運動中會出現不規則的偏轉或翻轉。球形破片則是滾動,類似將玻璃球在光滑的地面滑動時的情景。

由於彈頭質量分布存在一定程度的非對稱性,加上受到風偏影響,彈頭在飛行中會出現圍繞彈頭長軸的偏轉和擺動,這種明顯偏離軸心的運動也稱為偏航,一般會出現斜彈、橫彈或偏彈。當彈頭質量偏向一側,產生過大偏轉運動時,彈頭還會出現翻轉,彈尖向後的情況。

圖為子彈射擊牛肉所留下的彈痕

章動本來是一個天文學名詞,在彈道學裡是由於彈丸質量分布、膛內火藥氣體推力不均和膛線倒轉側力引起的,運動軌跡為玫瑰花結形。

槍彈、破片在肌體中的運動

彈丸和破片在人體組織內運動的環境,與在空氣中有很大區別,因為人體肌肉組織的密度比空氣大許多倍,加上還有骨頭、內臟等密度相差很大的組織和器官。那麼,彈頭和破片等侵徹人體後的運動規律是什麼樣?它們對人體的致傷機理又會怎樣呢?為摸清這些規律,人們進行了一系列模擬實驗和生物實驗,是設計師在創傷彈道學研究中至關重要的一個環節。

研究發現,在現代戰爭中使用的常規武器中,最終形成殺傷效果的是彈頭和破片。彈頭又有旋轉彈頭和非旋轉彈頭,破片有高速破片和低速破片。

小口徑旋轉槍彈在肥皂靶中的侵徹效果

非旋轉彈頭侵徹肥皂後形成的喇叭形空腔

旋轉運動的高速彈頭進入人體後,由於飛行介質的密度急劇增加,彈頭和破片便失去了原有的穩定性,速度高時一般發生側翻,小口徑旋轉彈頭還會出現翻滾。旋轉彈頭在產生軸向振動的同時形成側向攪動,使肌體產生出口大於入口的喇叭形創傷,甚至會使傷道的神經受損,或產生負壓區,把細菌吸入傷道,造成嚴重感染。因為彈頭翻滾產生的殺傷效果大,所以許多國家都在研究通過改進彈頭結構、選擇合適的彈頭長徑比(如發展小口徑槍及彈),以及將彈頭設計成不對稱形狀等途徑,來實現彈頭在肌體中的翻滾,提高殺傷效果。

在侵徹過程中,彈頭在旋轉和翻滾過程中還會出現破碎,並將與其接近的肌體攪碎,形成的小破片和碎肉在肌肉中四處飛濺,對肌體造成嚴重的二次損傷。這些效果主要是由子彈旋轉與翻滾造成的,我國小口徑槍彈的創傷效果與此基本相同。

我們在試驗中,發現非旋轉彈頭和破片侵徹肌體的效果和形成的傷道空腔形狀,與其侵徹時的初始速度有關:高速效果好,低速效果差。低速非旋轉彈頭和破片進入肌體後,儘管因飛行介質的密度急劇增加,運動形式也出現變化,如速度劇減等,但發生側旋的幾率很小,因而形成的傷道是管狀。

國產DAP92式5.8mm手槍彈擊中肥皂後的彈道孔

高速非旋轉彈頭和破片侵徹肌體後,由於在高速段彈頭能量迅速向肌體傳遞,傷道入口比彈頭和破片大許多,呈喇叭狀。我們在模擬試驗中,用0.3克的高速(500米/秒)小破片侵徹肥皂後,形成的空腔就是喇叭狀,用彈道槍射擊高速(700 米/秒)非旋轉彈頭也是這樣。這說明球形破片的侵徹效果和空腔形狀與方形破片相差不大。我們在生物試驗的解剖中發現,重0.3克、長寬2毫米、厚2.5毫米的高速(1 800米/秒)小破片,形成的傷道皮下入口在40毫米以上,傷口面積是破片面積的300多倍,但傷道比較淺,不到30毫米。可見比米粒還小的破片,能形成杯口大的傷口。高速(500米/秒)球形破片侵徹肥皂後形成喇叭形空腔,深度也很淺。

方形小破片以5000米/秒(上)和200米/秒速度侵徹後形成的空腔

損傷類型及致傷機理

旋轉彈頭形成的傷道一般是管狀,貫穿傷的空腔大多為喇叭管狀,盲道傷的空腔為不規則葫蘆狀。非旋轉彈頭形成的傷道一般也是管狀,貫穿傷的空腔大多為直管狀,盲道傷的空腔為盲管狀。還有一種侵徹性致傷的子彈,它在擊中目標後會產生極大的衝擊力,作用於人體所產生的傷害常常是致命的。這種傷害不呈現貫穿性,但會造成內傷,重者危及生命。

肌肉組織內形成的傷道示意圖

破片對人體的致傷機理與子彈單體相同,但破片有球形、橢球形、方形、三角形和不規則形等形狀,其中不規則形破片大多都是自然形成的破片。球形和橢球形破片形成的傷道空腔與子彈形成的空腔大體相同,其餘破片形成的傷道空腔都是不規則的。

可見,破片傷、槍彈損傷的傷情五花八門,歸納起來有三種損傷類型。

撕裂與擠壓當子彈或破片以音速(340米/秒)傳入組織時,組織被擠壓與推開,形成傷道或撕裂。如果沒有直接損傷重要器官或血管,創傷與手持動能武器(如小刀)造成的損傷相似。

暫時傷腔當子彈或破片以超過2.3倍音速(782米/秒)傳入組織時,在肌肉組織內可形成明顯的暫時空腔。

衝擊波傳播拋射體進入肌肉組織後,壓迫其前面及周圍的組織,在被壓的組織內形成球形波,以水下音速(1 500米/秒)的速度向四周或沿血管傳播,使遠離傷道的器官受到損傷。

7.62毫米槍彈射擊肥皂靶後形成的入口、出口侵徹效果

旋轉彈頭的旋轉效應高速自旋轉將增加子彈頭在人體內的能量釋放,彈頭經過的通道將形成比彈頭直徑大許多的空腔。

翻轉效應高速的輕質旋轉彈頭在侵徹人體時,遇到人體組織的阻力後,會在組織內出現連續翻轉,在人體內形成直徑是彈徑幾倍、十幾倍甚至幾十倍的不規則空腔。高速小口徑步槍就依靠彈丸的翻轉在人體內形成巨大空腔,從而形成更大的殺傷力。旋轉和空腔效應也稱為侵徹和空腔效應。

子彈擊中人體後所留下的創傷

感染效應速度較低的彈丸不能在人體形成貫通傷,子彈就留在人體內,如果不及時清除會帶來感染等問題,增加救護難度,提高傷殘和死亡率。

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