爆炸是某種物質系統在發生迅速的物理或化學變化時，系統本身的能量借助于氣體的急劇膨脹而轉化為對周圍介質做機械功，同時伴隨有強烈的放熱、發光和聲響等效應。爆炸是一種常見的現象，比如鍋爐爆炸，汽車或自行車的輪胎爆炸，燃放鞭炮，原子彈、氫彈的爆炸等。就爆炸的性質而言，可分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸，這三種情況都可引起沖擊傷。

是指物質形態發生變化，而化學成分和性質沒有改變的爆炸。常見的蒸汽鍋爐或高壓氣瓶的爆炸屬于此類。前一種是因過熱的水迅速轉變為過熱的蒸汽，造成高壓后沖破容器的阻力引起爆炸。后一種是因充氣的壓力過高，超過了氣瓶所能耐受的程度，致使氣瓶發生破裂而爆炸。其他如地震、強火花放電（閃電）或高壓電流通過金屬能所引起的爆炸等，也屬于此類。

是指物質發生極迅速的化學反應，產生高溫、高壓而引起的爆炸。化學爆炸不僅使物質的形態發生變化，而且使物質的成分和性質也發生了變化。炸藥爆炸是最為典型的化學爆炸。此外，細煤粉懸浮于空氣中的爆炸，甲烷、乙炔以一定的比例與空氣混合所產生的爆炸，也屬于此類。

化學爆炸按爆炸時所產生的化學變化，可分三類：①簡單分解爆炸：引起簡單分解爆炸的爆炸物在爆炸時并不一定發生燃燒反應，爆炸所需的熱量，是由于爆炸物質本身分解時產生的。屬于這一類的有疊氮鉛、乙炔銀、乙炔銅、碘化氮、氯化氮等。這類物質是非常危險的，受輕微震動即引起爆炸。②復雜分解爆炸：這類爆炸性物質的危險性較簡單分解爆炸物低，所有炸藥均屬之。這類物質爆炸時伴有燃燒現象。燃燒所需的氧由本身分解時供給。各種氮及氯的氧化物、苦味酸等都是屬于這一類。③爆炸性混合物爆炸：所有可燃氣體、蒸氣及粉塵與空氣混合所形成的混合物的爆炸均屬于此類。這類物質爆炸需要一定條件，如爆炸性物質的含量、氧氣含量及激發能源等。因此其危險性雖較前二類為低，但極普遍，造成的危害性也較大。

核爆炸是指核裂變（如原子彈爆炸）或核聚變（如氫彈爆炸）時突然釋放出極其巨大能量的過程。便于和普通炸藥比較，核武器的爆炸威力，即爆炸釋放的能量，用釋放相當能量的TNT炸藥的重量表示，稱為TNT當量。

原子彈爆炸時，其核裝料 ²³⁵鈾或 ²³⁹钚在中子作用下，在不到1μs內，發生連鎖裂變反應，釋放出巨大的能量。1kg鈾或钚完全裂變時所釋放出的能量約等于2萬噸TNT炸藥爆炸時所釋放出的能量。氫彈爆炸時，在用原子彈引爆所產生的極高溫度和中子的共同作用下，其核裝料氘、氚、鋰等輕原子核聚變成為較重的原子核，同時釋放出巨大的能量。1kg氘完全聚變時所放出的能量，約等于6萬噸TNT炸藥爆炸時所產生的能量。或者說，1kg氘的爆炸當量為6萬噸。

核爆炸時，彈體內可產生幾千萬度的高熱和幾百億個大氣壓，由此形成的高溫高壓氣體，迅速向四周膨脹，就形成了核爆炸沖擊波。

爆炸產生的沖擊波是立體沖擊波，它以爆炸點為中心，以球面或半球面向外擴展傳播。隨著半徑增大，波陣面表面積增大，超壓逐漸減弱。

炸藥爆炸時，瞬間產生大量的爆炸產物，即高壓氣體，同時釋放出大量的熱。高熱、高壓氣體迅速向四周膨脹，并將其能量傳給周圍的空氣介質，由此使得爆炸產物周圍形成了初始沖擊波（圖3-1）。這時，初始沖擊波尚未形成完整的球形。緊接著，因爆炸產物不斷高速膨脹而將能量進一步傳給周圍的介質，此時初始沖擊波才基本上形成了完整的球形。在這段距離內（即爆點附近），爆炸產物的前端和沖擊波重合在一起，形成一個整體，以相同的速度同時運動，共同對周圍起破壞作用。但在此范圍內，爆炸產物的密度比沖擊波波陣面空氣的密度大20倍，故此時破壞效應主要由爆炸產物所致。爆炸產物在膨脹過程中，不斷將能量傳給沖擊波，因而本身的壓力和能量不斷減少，膨脹的速度也相應地減慢，最后停止膨脹。根據爆炸產物的壓力 P與其膨脹半徑的關系（ P≈1/ r ⁹）計算，當爆炸產物的半徑因膨脹增大1倍時，其壓力下降到原來壓力的1/512。由此推算，爆炸產物膨脹到最大體積時的半徑，只能達到裝藥半徑的10～15倍。爆炸產物停止膨脹后，沖擊波就脫離出來，單獨在空氣中傳播。由于沖擊波從爆炸產物中得到大約75%的能量，故在向四周傳播的過程中仍有很大的能量和殺傷破壞作用。

核爆炸時，由于突然釋放出極其巨大的能量，因而使得爆心周圍所有的物質都化為熾熱的高壓氣體，并形成一個內部溫度均勻的高溫火球。高溫高壓氣體迅速向周圍膨脹時，形成一個壓縮波，此波很快就變成了波陣面非常陡峭的沖擊波。起初沖擊波波陣面落在火球的后面。不久其波陣面就超過了火球的表面。在向四周傳播的過程中，波陣面處的超壓不斷下降。經一定距離后，開始在超壓之后出現負壓。從而形成典型的核爆炸沖擊波。

激波管是一種特制的沖擊波發生器，用于滿足實驗室內開展爆炸沖擊波的相關研究。通常激波管是由幾節鋼管連接起來的一個長管，用1個膜片將長管分為兩段：一段充以高壓氣體，叫“高壓段”；另一段與大氣相通，氣壓較低，故稱“低壓段”。低壓段又可分為過渡段（經此段后形成穩定的激波）、量測段（作壓力測試或標定）和管尾部試驗段（常作生物實驗用）。當膜片承受不了高壓段內的氣體壓力而發生破裂時，管腔內立即發生氣體的高速流動，高壓段中形成稀疏波，其運動方向是背離膜片側。低壓段中形成激波，其運動方向與稀疏波相反，朝向管尾側。激波與核爆炸或炸藥爆炸時產生的沖擊波相比，雖然有時在波形上有所不同，但性質上是相同的。

激波管的高壓段與低壓段長度之比一般為1∶（5～10），量測段距膜片的距離需大于激波管直徑的30倍以上，以保證所測的激波穩定而均勻。高壓段的長度決定著激波作用時間的長短。例如，模擬核爆炸沖擊波時，需要長的高壓段。通常，每米高壓段可產生5毫秒的平臺作用時間（指處于平穩峰值狀態所持續的時間）。低壓段的長度要適當，才能保證形成穩定的激波波形。如過長，不僅激波會不斷衰減，而且平臺作用時間將縮短，總的作用時間將延長，甚至激波變成三角形波形。因此，根據一般的設計要求，高壓段長2.4～6m，低壓段長15～30m。生物實驗時所用的膜片多為A00純鋁，此種膜片被擊破后不會產生飛散的碎片，故碰壞傳感器或使動物造成破片傷的機會極少。多數情況下，在高壓段內充以壓縮空氣作為驅動源。

沖擊波在空氣中運行的過程中，形成了好似雙層球形的兩個區域。外層為壓縮區，內層為稀疏區（圖3-2）。壓縮區內，因空氣受到壓縮，故壓力超過正常大氣壓，同時空氣向前流動。超過正常大氣壓的那部分壓力稱為超壓，空氣流動所產生的沖擊壓力稱為動壓。波陣面上的超壓和動壓均最大，分別稱為超壓峰值和動壓峰值，一般所說的超壓值和動壓值就是指超壓峰值和動壓峰值，單位為kg/cm ²。

在稀疏區內，由于空氣被壓縮后所產生的真空作用，使該區域內空氣高度稀疏，低于正常的大氣壓，空氣向相反的方向（朝向爆心一側）流動。低于正常大氣壓的那部分壓力稱為沖擊波負壓，最大的負壓稱為負壓峰值，通常所說的負壓，就是負壓峰值。稀疏區內，因空氣流速較小，故動壓很小。一般地說，負壓的破壞作用較超壓和動壓輕。

沖擊波到達某一地點時，該地的空氣因突然受到壓縮而于瞬間達到最大值，同時空氣向前迅速運動。波陣面通過該地后，空氣壓力和流速均逐漸減低，當壓縮區尾部經過該地時，空氣壓力已降至正常大氣壓，空氣停止流動。緊接著是稀疏區通過該地，空氣壓力此時降至正常大氣壓之下，形成負壓，同時空氣向爆心側流動。當稀疏區通過該地后，該地的空氣又恢復正常。最初，沖擊波以極高的速度（每秒數千米）向四周傳播。隨著傳播距離的增加，波陣面的壓力值迅速下降，傳播速度也迅速降低。當其速度減至聲速（在1個標準大氣壓、15℃的條件下約為340m/s）時，沖擊波就變為聲波。

核爆炸和炸藥爆炸都是在有限的空間內急劇釋放大量能量的結果。由于能量的突然釋放，使得溫度和壓力迅速上升，從而使所有爆炸物成為熾熱的高壓氣體，并向周圍膨脹，這些能量傳給周圍的介質（如空氣、水）就可產生沖擊波。

不論核爆炸還是炸藥爆炸性，兩者產生的沖擊波都具有相似的基本物理特性和變化規律，其致傷因素（如動壓、超壓和負壓）和致傷原理都是相同的。此外，不論核武器或普通炸彈，其破壞作用（指對建筑物、工事、橋梁、車輛、兵器等的破壞）都主要是沖擊波引起的。

炸藥爆炸時產生的沖擊波，是爆炸物中原子（如TNT中的氫、碳、氧、氮原子）之間重新排列而釋放出能量的結果。核爆炸沖擊波的能量，產生于原子核內質子與中子的重新分配或重新結合。也就是說，這種能量是由于特定的核子之間相互作用而產生的。

核爆炸比常規炸彈爆炸時釋放出的能量大幾千倍至幾百萬倍，由此產生的沖擊波，自然要比常規炸彈爆炸時大得多。就直接殺傷區而言，核爆炸時沖擊波殺傷范圍可達數平方千米至一千平方千米。而普通炸彈沖擊波的殺傷范圍一般不會超過0.1～0.2平方千米。

就能量比例而言，兩者有很大的不同。通常，核爆炸時，約50%的能量變為沖擊波，35%變為光輻射，5%變為早期核輻射，10%變為放射性沾染（或稱剩余核輻射）；而普通炸藥爆炸時，全部或幾乎全部的能量均變為沖擊波。

核爆炸時，爆心附近的沖擊波壓力值非常高。以一百萬噸當量核武器觸地爆炸為例，距爆心0.4km以內的地區，沖擊波的超壓值和動壓值均在100kg/cm ²以上。而普通炸彈爆炸時，爆區附近的壓力值卻小得多。例如，1 000kg TNT炸藥地面爆炸時，距爆心10m處的超壓值為10.54kg/cm ²，100m處為0.118kg/cm ²。對于破壞淺地下或地面的目標（如一般的工事、建筑物、集群坦克等）來說，通常超壓值達3～6kg/cm ²就可達到目的。至于造成人員的殺傷，所需的壓力值更低。通常超壓值達1～2kg/cm ²，動壓值超過0.5kg/cm ²，就可使人員致死。由此看來，核爆炸時，有相當一部分沖擊波能量是無作用的。若與相同當量的炸藥爆炸相比，其有效的殺傷破壞作用反而小得多。

從理論上說，在開闊的空間爆炸時，兩種爆炸都在1微秒（1微秒=10 ^-6秒）內使大氣壓增大至最大值。但實測表明，40kg TNT炸藥爆炸時，壓力上升時間約在0.5毫秒，而核爆炸時，約在幾毫秒或十幾毫秒之間。就正壓作用時間而言，兩者的差異更為顯著。炸藥爆炸時，其正壓作用時間約為十分之幾毫秒至幾十毫秒，普通炸彈、魚雷等為3～15毫秒；而核爆炸時卻長達十分之幾秒至十幾秒（1秒=1 000毫秒）。正因為如此，在核爆炸時，造成一定傷情所需的壓力值要比炸藥爆炸時小。

炸藥爆炸后，壓力隨距離而衰減的幅度較核爆炸時為大，以1 000kg TNT炸藥地面上空爆炸為例，距爆心10m處的超壓值高達 10.54kg/cm ²，而 20m處就迅速衰減至1.97kg/cm ²，70m 處已降至 0.20kg/cm ²（安全閾值）以下。相比之下，核爆炸時壓力值的衰減則緩慢得多（表3-1）。

沖擊波對人員的殺傷主要是在正壓作用時間內超壓和動壓作用的結果，負壓也有明顯的致傷作用。影響沖擊波致傷的物理參數包括壓力峰值、壓力作用時間、壓力上升時間、負壓、沖量、土中壓縮波和地震波等。沖擊波的致傷作用常用壓力峰值、壓力作用時間和沖量三個特征參數衡量。

指沖擊波壓力（超壓或動壓）的最高值，單位是 kg/cm ²，或千帕（kilopascal，kPa），1kg/cm ²約等于 97.98kPa。 在多數情況下，壓力峰值是決定傷情的主要因素，壓力峰值越高，傷情越重。一般認為，造成人員輕度沖擊傷（如鼓膜破裂或內臟輕度出血），所需的最小壓力峰值為0.14～0.351kg/cm ²，造成人員死亡的最小壓力峰值為1.0～2.6kg/cm ²。

壓力作用時間包括正壓作用時間和負壓作用時間。正壓作用時間是指沖擊波壓縮區通過某一作用點（如人體）的時間，負壓作用時間則是指沖擊波稀疏區通過某一作用點的時間，單位都是毫秒或秒。壓力作用的時間愈長，傷情愈重。普通炸彈或炸藥爆炸時，正壓作用時間僅有數毫秒至數十毫秒；而核爆炸時，可達數百毫秒至十幾秒。因此，普通炸彈爆炸時，造成一定傷情所需的壓力峰值，一般都比核爆炸時高。

表3-2顯示不同正壓作用時間下造成6種動物50%死亡（LD ₅₀）所需要的超壓值。根據6種動物的實驗結果，依體重推算出，在正壓作用時間為400毫秒的條件下，造成70kg體重的人員24小時內50%死亡（LD ₅₀）所需的壓力值為3.7kg/cm ²。在此基礎上，可進一步算出在不同正壓作用時間條件下，造成70kg體重的人員傷后24小時內1%、10%、50%、90%和99%死亡所需的超壓峰值（即 LD _{1、10、50、90、99}，表3-3）。 據文獻報告，正壓作用時間較長（如大當量核爆核爆炸）時，造成同樣傷情所需的超壓值常比正壓作用時間短（如小當量核爆炸）。

不論是空爆還是地爆，地面沖擊波的正壓作用時間，均遵守以下規律：在距離相同時，當量越大，正壓作用時間越長。在比高相同的條件下，在同一超壓值和動壓值的距離上，其正壓作用時間和當量的立方根成正比。例如，1千噸當量的核武器地面爆炸，在超壓值為0.45kg/cm ²和動壓值為0.066kg/cm ²處，正壓作用時間為0.296秒。而100萬當量核武器地爆時，同一超壓值和動壓值處的正壓作用時間為2.98秒，即當量增大1 000倍，正壓作用時間增加10倍。

指某作用點從開始受沖擊波作用至達到壓力峰值所經歷的時間，單位是毫秒或秒。一般說，壓力上升時間愈短，傷情愈重。在開闊空間，壓力上升的時間極短（炸藥爆炸時約在1毫秒以內，核爆炸時約在數毫秒至十幾毫秒之間）。但在密閉空間，如建筑物或坦克內，壓力上升時間則大為延長（可達100毫秒以上）。在后一種情況下，即使壓力峰值較同距離的開闊空間為高，正壓作用時間也長，其中人員的傷情卻因壓力上升時間的延長而明顯減輕。

據文獻報道，在超壓峰值為1.52～1.64kg/cm ²、正壓作用時間為1.04～1.10秒的條件下，由于壓力上升時較長（200～237毫秒），6只狗無1例發生沖擊傷。用激波管進行的動物實驗中也可看到，在瞬間達到壓力峰值，正壓作用時間為400毫秒時，狗的LD ₅₀為3.5kg/cm ²。但壓力上升時間延緩至30～150毫秒的條件時，即使正壓作用時間持續5～10秒，壓力峰值達到10.6～12.0kg/cm ²，也不致造成動物死亡，且傷情很輕。因此，壓力上升時間的長短對于沖擊波的致傷作用有重要影響。

負壓是指沖擊波稀疏區內低于正常大氣壓的那部分壓力，最大的負壓稱為負壓峰值。負壓作用時間約為正壓作用時間的數倍至十倍。曾經人們認為，沖擊波致傷發生在最大壓力值或壓力上升時期而不是在負壓期。20世紀90年代，作者實驗室首次發現，一定程度的負壓也可以造成嚴重的肺損傷。

沖量包括壓力峰值和壓力作用時間兩個因素，是指壓力作用下各個瞬間壓力值的總和。雖然沖量是確切反映沖擊波物理量與生物致傷關系的指標，但由于測量上較為困難，應用不便，一般都用壓力峰值和壓力作用時間參數來代替沖量。

空氣中傳播的沖擊波傳至地面時，會壓縮土壤，并產生向下傳播的土中壓縮波。觸地爆炸時，還產生直接傳入地下的地震波，使爆心附近的地下產生強烈的震動。壓縮波在土中傳播時，比沖擊波在空氣中傳播衰減要快得多。例如，在礫質砂土中傳播，當地面超壓為2.7kg/cm ²時，經3m厚的土層，超壓被削弱到1.12kg/cm ²，經4.5m厚的土層時，超壓降至0.4kg/cm ²。因此，工事如構筑于上層很深的地下，則可減輕或避免沖擊波造成的破壞，工事內的人員也可減輕或避免發生沖擊傷。

土中壓縮波作用于淺埋工事或坑道頂部時，會發生反射，反射后的超壓可比入射超壓增大2倍以上，由此會使工事遭到不同程度的震動和破壞。觸地爆炸時產生的地震波，則可使爆心附近的地下建筑產生較嚴重的破壞。有時工事雖完好無損，但工事內的人員可能會發生損傷，工事內構設備也可能受到損壞。

核爆炸和炸藥爆炸雖在產生沖擊波和造成沖擊傷方面有許多共同點，但也有一些不同之處。一個重要的差別就在于正壓作用時間的長短。核爆炸時，沖擊波正壓作用的時間為十分之幾秒至十幾秒，持續時間長，相當于炸藥爆炸時的數十倍至數百倍，因此，同樣的壓力峰值，核爆炸造成的損傷明顯大于炸藥爆炸。

炸藥的重量或當量不同，所產生的沖擊波壓力峰值和正壓作用時間也不同，由此造成的傷情也會有所差異。不言而喻，炸藥量愈多，或核武器的當量愈大，在同一距離上的壓力峰值愈高，所致損傷也愈重。另一方面，在造成同樣壓力峰值的條件下，炸藥量或核武器當量愈大，則正壓作用時間愈長。例如，壓力峰值為0.07kg/cm ²，22.7kg TNT炸藥爆炸，正壓作用時間為2毫秒；1 816kg炸藥，正壓作用時間10毫秒；1千噸當量核爆炸時為400毫秒；1萬噸當量時為900毫秒；10萬噸當量時為2秒；100萬噸當量時為2.4秒。因此，在壓力值相等的情況下，大當量核爆炸或大量炸藥爆炸造成傷情要明顯重于小當量核爆炸或小量炸藥水爆炸所造成的損傷。

不同的爆炸方式也要影響沖擊波的致傷作用。空爆形成合成波，超壓在爆心投影點處最大，向遠處逐漸隨距離增大而減小；而地面動壓，在爆心投影點處為零向遠處逐漸增大，到馬赫點處最高，再向遠處，又逐漸減小。因此，超壓所致的損傷以爆心處最重，動壓所致的損傷以馬赫點處最重。由于地面暴露人員沖擊傷的傷情主要取決于動壓的作用，所以整個說來，沖擊傷傷情在爆心投影點處稍輕，至馬赫點處最重，再往遠處，又逐漸減輕，傷情呈峰形分布（圖3-3）。地爆不形成合成波，超壓和動壓都是以爆心處最高，向四周隨距離增大而逐漸減低。因此，整個傷情，也是由重到輕，呈階梯形分布（圖3-4）。因此，空爆時沖擊波的殺傷范圍要比地爆大。

爆炸時的比例爆高，簡稱比高，是確定爆炸方式的主要因素（表3-4）。比高為實際爆炸高度（m）與爆炸當量（kg）立方根的比值。即使同樣都是空爆，由于比高不同，其殺傷效應也有所不同。當量不同而比高相同時，爆心投影點處的超壓值都是一樣的。距爆心投影點接近1倍爆高處最高動壓也相等，因此對該地區目標的殺傷破壞作用也大致相等。例如，比高同為120時，1千噸和100萬噸兩種核爆炸，在爆心投影點處的超壓均為10.2kg/cm ²；比高同為60時，在爆心投影點處的超壓值均為128kg/cm ²。這是因為，在比高相同的條件下，當量如果增大，實際爆炸高度也相應地增大，故爆心投影點實際所受的壓力值是一樣的。當量相同而比高降低時，近爆心區沖擊波的殺傷破壞作用會顯著加強，但總的殺傷范圍卻有所縮小。例如：1顆當量為100萬噸的核武器在比高為120（實際爆炸高度為1 200m）的條件下爆炸時，地面的最高動壓值可達5kg/cm ²以上（距爆心投影點1 054m處的地面動壓值最高，為5.15kg/cm ²），約有1km的地段（距爆心投影點600～1 600m），地面動壓值在1.50kg/cm ²以上。在此地段內的地面暴露人員，可因強大的動壓作用而造成肢體離散，并可被拋擲數百米遠。將近2km的地段（距爆心投影點300～2 200m），地面動壓值在0.6kg/cm ²以上，在此地段內的地面暴露人員，可發生體腔破裂和內臟外露，并可被拋擲數十米以上。可是，同是100萬噸當量的核武器，若在比高為200（實際爆炸高度為2 000m）的條件下爆炸，地面的最高動壓值尚不足0.6kg/cm ²（距爆心投影點2 240m處的動壓值最高，為0.57kg/cm ²），地面暴露人員一般不會或極少發生嚴重的損傷，而只可能發生內臟（如肝脾）破裂或骨折，人員被拋擲的概率和距離也要小得多。

從超壓方面說，比高為120時，地面最高超壓值（爆心投影點處）為3.55kg/cm ²，而比高為200時，地面最高超壓值為2.66kg/cm ²。由此可以推斷，比高降低時，超壓造成的損傷也會有所加重。

就殺傷半徑而言，比高為120的條件下，100萬噸當量核爆炸時，沖擊波的最遠直接殺傷邊界為8.2km；而比高為200時，最遠邊界則為9.4km。

核爆炸時，在爆心投影點附近的地域內，因強烈光輻射的作用，可形成一個超過常溫的空氣層，即“熱層”。在比高低于300的條件下，地面上的空氣會形成熱層。如熱層在沖擊波到達之前形成，當沖擊波進入熱層后會發生熱效應，表現為：沖擊波的超壓降低，動壓增加，正壓作用時間也略有增加。在熱層影響下，地面沖擊波超壓最大可降低30%左右；地面的動壓，空爆時在規則反射區內可增加3～4倍。在非規則反射區，因熱層溫度不很高，故對動壓的影響不大。在大面積冰層、雪層覆蓋的地面上核爆炸或超高空核爆炸時，地面上不會形成熱層。

在爆炸沖擊波作用下，人員有無準備和防護，損傷情況會大不相同。處在不同工事內的人員，可減輕或避免沖擊波損傷。

爆炸時，殺傷區內人員的體位對傷情有一定的影響。面向爆心時，迎風面大，被拋擲的距離遠；側向爆心時，迎風面小，被拋擲的距離小；臥位時迎風面最小（約為直立時的1/5），一般不會產生位移，基本上可以避免動壓所致的損傷。

體質不同對沖擊波的耐受性差異也很大，年輕力壯與年老體弱者，在受到同樣沖擊波的作用后，傷情可能大不相同。如原先有心肺或其他內臟疾病時，傷情勢必更加嚴重。動物實驗中也曾看到，同一地段的狗，瘦弱者傷情更重些，死亡率也較高。但是，如發生被拋擲的情況，則體重大者損傷常更重。就動物種類而言，一般來說，小動物對沖擊波的耐受性比大動物差，壓力作用時間的差異對小動物傷情的影響不明顯。

沖擊波在沿地面傳播的過程中，當遇到高地、土丘、山峰時，在朝向爆心側的正斜面上，沖擊波因受阻而發生反射，致使超壓增加（圖3-5A）。沖擊波沿高地、土丘或山峰的兩側和頂部繞過時，其背面的超壓和動壓都有所降低，從而形成了一個減壓區（圖3-5C），在減壓區以外的地域，沖擊波匯合在一起時，超壓又有所增加，形成一個增壓區（圖3-5D）。一般來說，高地的正斜面坡度愈大（即愈陡峭），超壓增加愈大；反斜面坡度愈大，減壓區內超壓和動壓減低得也愈多。利用地形的這一特點，人員或武器裝備等可進入高地反斜面的減壓區內，以減輕或停止沖擊波的殺傷和破壞。

谷地對沖擊波的傳播也有一定影響。谷地與沖擊波傳播方向垂直時，超壓和動壓均有所降低。若沖擊波順著谷地傳播時，由于谷地側面對沖擊波的反射作用，會使沖擊波超壓和動壓都有所增加。

在城鎮居民點或建筑物比較密集的地區，人員發生間接沖擊傷的比例要大得多；開闊地面上暴露的人員，發生直接沖擊傷的比例會明顯增加。森林、山地、土丘、凹地等能不同程度地削弱沖擊波的作用，從而可減輕該地段內人員的傷情。

沖擊波的致傷作用與當時的環境壓力也有很大關系。有人用小鼠做實驗，爆前分別置于爆室內，使之保持在 0.49、0.85、1.27、1.69和2.96kg/cm ²的環境壓力下，爆后迅速調至爆前的壓力值，爆后1小時再置于平時的大氣壓環境中，結果表明，爆后1小時死亡50%所需的壓力值分別為 1.43、2.20、3.13、3.89 和6.46kg/cm ²，這就表明，隨著環境壓力的增高，動物對沖擊波的耐受性也相應增加。對于人員來說，在受到爆炸沖擊波作用前，多半均處于約1個大氣壓的環境中，此時環境壓力的因素可不予考慮。但對處在大氣壓力較低的高原地區人員，有可能因爆前環境壓力較低而使爆后的傷情加重。

風速隨高度的增加而增大。核爆炸時，在上風向處壓力減弱，在下風向處壓力增強。由于風速總是小于沖擊波的傳播速度，所以風對沖擊波壓力的影響很小。在超壓值大于0.1kg/cm ²的地域，風力對沖擊傷的傷情影響很小，故可不予考慮。

空氣溫度以地面上最高，隨著高度的增加而逐漸降低。夏天中午，這種關系尤為明顯，此時，遠距離上沖擊波作用會有所減弱；在嚴寒的冬季和夏天的夜間，常出現相反的情況，即地面空氣層的溫度隨高度增加而增加，此時，遠距離上沖擊波的作用會有所增強。一般情況下，空氣溫度的變化對殺傷區內人員沖擊傷傷情無明顯影響。

雨天沖擊波的傳播范圍有所減小，殺傷區內人員的傷情也可能略有減輕。

核爆炸后，離爆心數十千米甚至數百千米遠的地方，有時可以聽到巨大的爆炸響聲，甚至可打碎門窗的玻璃。這種現象是因弱沖擊波“聚焦”所造成的，即由于沖擊波受到大氣層的反射后折回地面所致。由此可見，是否產生聚焦現象、聚焦的位置和輕重程度，取決于爆炸時數十千米高度內的氣象條件。

沖擊波破壞傷害準則主要有超壓準則、沖量準則和超壓-沖量準則等，其中最常用的是超壓準則。定量分析爆炸沖擊波的傷害破壞作用，先要確定爆炸產生的沖擊波超壓與爆炸能量間的關系，進而分析不同爆炸情形下產生的能量及傷害破壞作用。

該準則認為，當沖擊波超壓大于或等于某一臨界值時，就會對目標（建筑物、設備設施以及人員等）造成一定程度的破壞或傷害（表3-5）。 它的適應范圍為：ωT+>40，式中。 ω為目標響應角頻率（1/s），T+為正相持續時間（s）。超壓準則只適用于凝聚炸藥點源爆炸的特定情況。由于爆炸源不同，即使同樣的超壓所具有的破壞效應也是不相同的。例如，和炸藥相比，蒸汽云爆炸產生的同樣超壓具有更大的破壞作用。超壓準則的一個致命弱點是只考慮超壓，未考慮超壓持續時間。理論分析和實驗研究均表明，同樣的超壓值，如果持續時間不同，破壞效應也不相同，而持續時間與爆炸量有關。

破壞效應不但取決于沖擊波超壓，而且與超壓持續時間直接相關，于是有人建議以沖量 I（P _a，s）作為衡量沖擊波破壞效應的參數，這就是沖量準則。沖量的定義為 ，式中Δ P（ t）為超壓。該準則認為，當作用于目標的沖擊波沖量達到某一臨界值時，就會引起該目標相應等級的破壞。由于該準則同時考慮了超壓與超壓作用持續時間以及波形，因此比超壓準則更全面。但該準則也忽略了一種情況，即超壓低于某個最小臨界值，即使作用時間再長，沖量再大，目標也不會遭受破壞。事實上，沖量準則的適應范圍為： ωT+<0.4。此外，不同的爆炸波形，同樣沖量值產生的破壞作用也可能會顯著不同。

20世紀70年代，美國海軍武器實驗室和彈道研究實驗室經過大量實驗和理論研究，逐步形成了一套壓力-沖量破壞模型。該模型認為破壞效應由超壓ΔP與沖量I共同決定。它們的不同組合如滿足如下條件，就可以產生相同的破壞效應。圖中P _cr、I _cr分別為目標破壞的臨界超壓與臨界沖量。ΔP<P _cr或I<I _cr，代表安全區，其余區域為破壞區。越靠近平面的右上方，所產生沖擊波的破壞作用越大（圖3-6）。通常認為，超壓-沖量準則對凝聚炸藥爆炸產生的沖擊波適用，對蒸汽云爆炸、粉塵爆炸等也適用。

爆炸沖擊波對人的傷害作用，包括直接傷害效應、位移傷害效應、爆炸火球的熱輻射效應、房屋倒塌的傷害效應、高速飛行的爆炸碎片對人體的傷害效應等。根據其致傷因素，爆炸沖擊傷一般分為四類損傷（表3-6），即由沖擊波直接傷害引起的原發（或一級）沖擊傷，爆炸碎片等投射物引起的二級沖擊傷，沖擊波拋擲人體引起的三級沖擊傷，以及燒傷、窒息、中毒引起的四級沖擊傷。爆炸沖擊波的損傷類型與爆炸發生的環境密切相關。

是指爆炸產生的沖擊波直接作用于人體而引起的傷亡效應。含氣器官，如肺、聽器、胃腸道，是沖擊波致傷的主要靶器官。超壓還可以造成內臟破裂和骨折等。沖擊波直接作用引起的損傷又稱為爆震傷。單純沖擊傷致傷時，體表多完好無損，但常有不同程度的內臟損傷，表現為外輕內重的特點。當沖擊傷合并其他損傷時，體表損傷常較顯著，而內臟損傷卻容易被掩蓋，易造成漏診、誤診。肺是最易遭受直接傷害的致命器官，耳是最易遭受直接傷害的非致命器官。因此，分析直接傷害應從對肺和耳的傷害入手。

肺是人體最容易遭受爆炸波直接傷害的致命器官。爆炸時胸腔和肺泡在超壓作用下受到壓縮，正壓作用后，因負壓的作用，一方面使肺過度擴張，撞擊胸廓，使肺表面出現典型的平行性出血條帶。另一方面，肺泡內壓縮氣體急速膨脹，引起肺內血液動力發生急劇變化，肺泡壁破裂，肺實質出血。據此，作者課題組提出沖擊波致肺損傷的“過牽效應”理論。

沖擊波對人體的傷害程度除和沖擊波特性（波形、超壓、沖量等）有關外，還和環境氣壓、人體與爆炸波的幾何方位、人的體重和年齡以及人體附近有無障礙物等因素相關。實際情況下，人通常呈站立姿勢，沖擊波與人體的相對方位大體上分為兩種：①人體站在地面上，沖擊波的傳播方向與身高方向垂直，周圍無障礙物。這種情形最常見。此時作用于人體的總超壓 P為： P= P _a+5 P _a ²/（2 P _a+14×10 ⁶）。 P _a為入射沖擊波的峰值超壓。②人體站在地面上，沖擊波的傳播方向與身高方向垂直，身體靠近一垂直障礙物（相當于一反射墻面）。這種暴露情形最危險。此時作用于人體的總超壓 P為： P=（8 P _a ²+14 P _a×10 ⁶） /（ P _a+7×10 ⁶）。

肺沖擊傷的病理改變包括肺泡和肺實質的出血、肺泡內積血或間質水腫、胸膜下氣腫、肺破裂等，可導致氣胸、血胸和肺不張。臨床表現：傷后有胸痛、胸悶、咳嗽、咯血等，嚴重者有明顯呼吸困難、發紺、咯血性泡沫痰等，并在24～48小時后發展為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory dysfunction syndrome，ARDS）。 胸部聽診可發現呼吸音減弱、濕性啰音、捻發音等。X線胸部攝片可有肺紋增強、點狀或片狀陰影等。超聲波檢查可幫助診斷胸腔積液。

人耳是最易遭受沖擊波傷害的非致命性器官，人耳對極小的壓力變動都能感覺到，沖擊波對耳的嚴重傷害表現為耳鼓膜破裂、鼓室積血、聽骨鏈離斷等。內耳也可能有滲血、出血、耳蝸結構紊亂等。臨床表現有耳聾、耳鳴、耳痛、眩暈、頭痛等。耳聾多為傳導性，也可為混合性。外耳道可流出漿液或血性液體等。人們對沖擊波傷害耳的研究遠不如對肺研究深入，不同研究人員得出的結果相差較大。有人認為，入射超壓只需44kPa即可造成50%耳鼓膜破裂。有研究則認為，入射超壓必須達到103kPa才能造成50%耳鼓膜破裂。鼓膜破裂百分率和峰值超壓之間的關系式：P _r=-12.6+1.524InP _a。該方程式可計算得到爆源附近某一距離處人的耳鼓膜破裂百分率。例如，當P _a=400kPa時，人的耳鼓膜破裂百分率為98%。

沖擊波的超壓作用于腹部時，腸胃或膀胱可發生破裂。巨大的超壓和動壓還可使肝、脾等實質臟器或腸系膜血管發生破裂出血。臨床上腹痛為主要癥狀，伴有惡心、嘔吐等。腹部檢查有觸痛、反跳痛和肌緊張等腹膜炎體征。嚴重的腹膜炎和出血可能引起休克。X線腹部透視可發現胃腸穿孔后的腹腔游離氣體。腹腔穿刺可吸出胃腸內容物、尿液或血液等。

沖擊波可經顱骨傳入顱內，引起顱壓改變，還可以使軀干血液從頸靜脈、椎靜脈涌向腦部。主要病理改變是腦和軟腦膜的充血、點狀出血和水腫。合并肺沖擊傷時，能發生腦血管氣栓。合并機械性損傷時，可能有顱骨骨折、顱內血腫、腦挫傷等。臨床表現為：意識喪失，持續時間數分鐘至數日。清醒后還可出現表情淡漠、抑郁、激怒、失眠、記憶力減退等。嚴重時發生顱內壓增高癥、局灶性癥狀等。腦電圖可呈現異常波形。

在較大型的常規武器爆炸或核爆炸時，人員受到的創傷中，絕大部分是由沖擊波的間接作用引起的。沖擊波的間接致傷作用包括兩個方面：一是在沖擊波動壓的作用下，使某些物體（如碎玻片、砂石等）具有動能，或爆炸物的碎片，以投射物的形式擊中人體而致傷；二是沖擊波使建筑物、工事等遇到破壞，其中的人員受到壓砸而致傷。

多次大型爆炸事故的調查和日本受核襲擊后的統計資料表明，各種開放性損傷主要是由繼發性投射物的作用所致。在城鎮工廠或居民區，繼發投射物多為飛散的門窗碎玻片，在開闊地面，則多為“飛沙走石”。據 1次4 462kg硝酸銨爆炸后的現場調查所見，距爆點20m內的簡易木屋完全破壞，屋內的木制家具和衣物等均變成碎片，死者的尸體因炸成碎塊而無法辨認。距爆點185m處三層大樓的職工宿舍，門窗玻璃全部破碎，部分門窗被沖至數米以外，樓內的部分人員發生多處玻片傷或其他外傷。距爆點300m處的另一職工宿舍，部分門窗玻璃被打碎，少數人員也發生了玻片傷。距爆點1 000m處的辦公大樓，也有部分門窗玻璃被沖碎，因室內無人（夜間爆炸）故未造成損傷。在核試驗場常看到，布放在爆后動壓較高的開闊地面上的動物，因被多個飛石擊中而有多處外傷，有時傷口密集呈篩孔狀或麻點狀。動能較大的飛石可穿入動物體腔內。

一定強度的動壓可表現為一種沖擊力或拋射力，作用于人體后，可使人員發生位移（不離開地面），或被拋擲（離開地面）至空中再摔向地面，由此而造成各種損傷，國外文獻常將此稱為第三級沖擊傷或沖擊波的第三效應。

機體在被拋擲的過程中，起初是加速，落地或撞擊到物體上時則突然減速。高速攝影所得的資料顯示，人員開始被拋擲時受到的是加速度的影響，表現為機體和內臟各部分相互間明顯的移位。當觸地時，則受到極大的減速作用。此時所發生的損傷，其嚴重程度取決于拋擲的軌道、沖擊速度和一系列偶然因素，如撞擊的部位、角度和相撞的表面特性、減速的時間等。被拋擲的人體在加速期和減速期均可發生損傷，但主要是在減速期受傷。因拋擲或位移而引起的損傷，主要表現為皮膚擦傷、皮下軟組織挫傷、內臟出血和破裂、骨折等，類似于自然跌落或交通事故時所發生的損傷。

為什么機體在動壓作用下會被拋擲呢？這是因為，機體在受到沖擊波作用時，朝向爆心側的體表承受的壓力相當于超壓和動壓的總和，兩側所受到的壓力相當于波陣面的超壓，而反向一側所受到的壓力就更小了。由于機體四周出現這種壓力差，因而產生了與地面平行而背離爆心的位移力。在機體被“吹動”的過程中，其上方空氣的稀散性較下方高，因此形成了一種向上舉起的力量。向上和向前方的力復合作用后，就使人體被拋擲。如在2噸硝胺炸藥爆炸后曾看到，近爆炸點的人員，部分被拋至數十米至1百余米以外。有的尸體被拋至70m遠的屋頂上，并將屋頂砸了1個大洞，尸體經此洞口而落入大門鎖著的房間內；有的斷離肢體被拋至120m遠的辦公大樓樓頂上。

核爆炸時，動壓引起的沖擊風更大。眾所周知，12級強颶風可使房屋倒塌和人員致傷，此時的風速一般僅40～50m/s。但在核爆炸條件下，當動壓峰值達到0.1kg/cm ²時氣流速度就達到100m/s左右，動壓值為1kg/cm ²時，氣流速度竟達到300m/s以上。在這種情況下，暴露人員很容易被拋擲或發生位移而致傷。

據理論推算，1個 72kg體重的人，以每秒3.048m的速度發生位移時就可致傷。一般而言，在其他條件（如著落地面的堅硬度和平滑程度等）相似的情況下，拋擲距離愈遠，致傷率愈高，傷情也愈重。體重不同，拋擲后的傷情可能有所不同。體重重者多損傷較重，體重輕者多損傷較輕。

動壓較小時，機體可不被拋擲或發生位移，但卻可能被就地“吹”倒而致傷。多數情況下，“吹”倒所造成的損傷較拋擲或位移所致的損傷要輕得多，但發生的機會卻多得多。

距爆心較近的地面建筑物或地下簡易工事，常因強大沖擊波的作用而造成部分或完全倒塌，從而使其中的人員受到壓砸，由此引起體表軟組織和內臟挫傷及骨折等損傷。重者可發生擠壓綜合征。覆有厚土層的工事倒塌后，可使其中的人員被掩埋，并因呼吸道內塞有大量泥土而造成窒息。在城鎮遭受核襲擊時，通過物體間接致傷作用所造成的繼發損傷，受害地域很大，傷員數量很多，成為核武器損傷中的突出問題。據日本長崎和廣島的調查資料，在所有沖擊傷傷員中，室內損傷者占80.3%，其中絕大部分都是屬于這類繼發損傷。

為了預測爆炸所造成的人員傷亡情況，可將爆炸危險源周圍由里向外依次劃分為4個區域，距爆源不同水平距離超壓Δ P可按下式計算：

式中 Z= R/（ E/ P ₀） ^1/3， R 目標到爆源的水平距離（m）， E 為爆源總能量（J）， P ₀為環境壓力。

該區內的人員如缺少防護，則被認為將無例外地遭受嚴重傷害或死亡，其內徑為零，外徑記為 R _0.5，表示外圓周處人員因沖擊波作用導致肺出血而死亡的概率為50%，它與爆炸量間的關系由下式確定： ，式中 W _TNT為爆源的TNT當量（kg）。

該區內的人員如缺少防護，則絕大多數人員將遭受嚴重傷害，極少數人可能死亡或受輕傷。其內徑就是死亡半徑 R _0.5，外徑記為 Re _0.5，代表該處人員因沖擊波作用而耳膜破裂的概率為50%，它要求的沖擊波峰值超壓為44kPa。

該區內的人員如缺少防護，則絕大多數人員將遭受輕微傷害，少數人將受重傷或平安無事，死亡的可能性極小。該區內徑為 Re _0.5，外徑記為 Re _0.01，表示外邊界處耳膜因沖擊波作用而破裂的概率為1%，它要求的沖擊波峰值超壓為17kPa。

該區內人員即使無防護，絕大多數人也不會受傷，死亡的概率幾乎為零。該區內徑為 Re _0.01，外徑為無窮大。

假定環境壓力為101.3kPa，利用前述方法對幾種常見炸藥爆炸的傷害破壞半徑進行模擬計算，結果如表3-7所示。相同質量的TNT、硝化棉和發射藥爆炸時，TNT的傷害/破壞半徑最大，硝化棉的傷害/破壞半徑次之，發射藥的傷害/破壞半徑最小。例如，藥量為10t時，TNT、硝化棉和發射藥的死亡半徑分別為39.6m、38.0m和34.9m，財產損失半徑分別為144.4m、138.6m和126.8m。隨著藥量的增加，傷害/破壞半徑顯著增大。例如，10t、20t和30t TNT爆炸時，死亡半徑分別為39.6m、51.2m和59.5m，財產損失半徑分別為144.4m、184.1m和211.3m。

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