破片动能对人体躯干损伤程度的影响

根据破片动能杀伤判据(国际标准为78 J、中国标准为98 J),当破片质量(3 g)、密度(17.56 g/cm3)、形状(球形)、尺寸(直径0.69 cm)和命中部位(有骨骼)一定时,研究破片动能(速度)对人体躯干损伤的影响,即68 J(213 m/s)、78 J(228 m/s)、88 J(242 m/s)、98 J(256 m/s)、108 J(268 m/s)条件时,数值模拟结果如图7.4、图7.5和表7.3所示。

表7.3　破片动能(速度)对人体躯干损伤的影响

图7.4显示了不同破片动能(速度)下,破片正向运动速度衰减为0后停留在人体躯干中的位置或击穿心脏后的位置。对于所有动能(速度)的破片,其在人体躯干中的运动均比较平稳。当破片动能(速度)为68 J(213 m/s)时,可以击穿胸骨,但不会击入心脏,破片最终于946μs停留在肌肉中;破片动能(速度)为78 J(228 m/s)时,可以击入心脏但不会击穿,击入心脏的深度为0.63 cm,破片最终于1 594μs停留在肌肉和心脏接触面处;破片动能(速度)为88 J(242 m/s)时,心脏刚好被击穿,破片最终于2 126μs停留在心脏后壁;破片动能(速度)为98 J(256 m/s)和108 J(268 m/s)时,心脏分别于1 470μs和1 314μs被击穿。因此,高速破片更容易击穿人体躯干而造成贯通伤,低速破片则更容易造成盲管伤。

图7.4　不同动能(速度)的破片在人体躯干中的运动状态

(a)S-68-213-3-0.69;(b)S-78-228-3-0.69;(c)S-88-242-3-0.69;(d)S-98-256-3-0.69;(e)S-108-268-3-0.69

图7.5显示了不同破片动能(速度)下,破片在人体躯干中的运动规律。动能(速度)为68 J(213 m/s)和78 J(228 m/s)的破片均不能击穿心脏,其剩余速度和剩余动能均为0,空腔长度(或击入深度)分别为5.53 cm和9.27 cm。然而,动能(速度)为88 J(242 m/s)、98 J(256 m/s)和108 J(268 m/s)的破片均能击穿心脏,破片击穿心脏后的剩余速度分别为72.51 m/s和84.11m/s,剩余动能分别8.01 J和10.76 J。胸骨对破片能量的衰减较大,而肌肉等软组织对破片能量的衰减很小,这是由于骨骼的硬度和刚度要比软组织大得多,承受了大部分的破片能量。因此,破片初始动能(初始速度)越大,则破片击穿心脏后的剩余动能和剩余速度越大,空腔长度也越大。(www.xing528.com)

图7.5　破片动能(速度)对破片运动规律的影响

(a)破片动能变化曲线;(b)破片速度变化曲线

图7.5　破片动能(速度)对破片运动规律的影响(续)

(c)破片位移变化曲线

数值模拟结果表明:当破片质量、形状、尺寸和命中部位一定时,破片动能(速度)会显著影响人体躯干的损伤程度,破片动能(速度)越高,破片的击入深度越大,故破片的杀伤效果越强。如果以破片击入心脏为人体躯干致命损伤的条件,由破片动能(速度)对人体躯干损伤研究,得到质量为3 g、密度为17.56 g/cm3、直径为0.69 cm的球形破片对人体躯干造成致命杀伤的临界动能为78 J、临界速度为228 m/s。