10.1.2 Проблема защиты кожных покровов от теплового излучения горящих зажигательных веществ

Масштабы действия поражающих факторов зажигательного оружия ниже, чем при применении ядерных боеприпасов или заражении территории биологическими средствами, однако общие площади поражения могут быть соизмеримы с площадями поражения от ядерных боеприпасов небольшой мощности и превышать (из-за большого количества средств доставки) площади поражения химическим оружием. Например, площадь сплошного поражения кожных покровов открыто расположенного личного состава при применении зажигательных бомб одним истребителем бомбардировщиком типа «Фантом» может достигать 35 - 40 тыс. м².

Основу современного зажигательного оружия составляют зажигательные вещества, которыми снаряжаются авиационные бомбы, баки, артиллерийские боеприпасы и огнеметные средства. Зажигательные вещества делятся на три основные группы: зажигательные составы на основе нефтепродуктов, металлизированные зажигательные смеси, термиты и составы на их основе.

Наибольшую опасность для личного состава представляют зажигательные составы на основе нефтепродуктов, так называемые напалмы. Они представляют собой желеобразные вязкие смеси, обладающие способностью прилипать к поверхностям и высокой температурой горения (до 1200 °С). Продолжительность горения напалмов в боевом состоянии может достигать 5...10 минут. Они трудно поддаются тушению, более того желеобразная смесь легко размазывается по поверхности, увеличивая тем самым площадь горения, а значит и поражения.

По средствам применения современное зажигательное оружие подразделяется на напалмовые и зажигательные бомбы, зажигательные кассеты и кассетные установки, струйные и ампульные огнеметы, огневые снаряды и фугасы. Наиболее широко распространены напалмовые бомбы, предназначенные для поражения личного состава, техники и других объектов. В настоящее время на вооружении вероятного противника находятся напалмовые бомбы калибра от 250 до 1000 фунтов (100…400 кг). Площадь поражения боеприпасами калибра 750 фунтов (300 кг) открыто расположенного личного состава составляет около 4000 м². При этом, один тактический истребитель-бомбардировщик типа «Фантом» может нести одновременно 8...11 напалмовых бомб. Также эффективным средством применения зажигательных боеприпасов являются многоствольные реактивные установки, способные поражать цели на больших площадях.

При разрыве (срабатывании) авиационных бомб (баков) и боеприпасов капсульных огнеметов формируются следующие зоны (см. рисунок 10.3):

- зона высокотемпературного пламени (ВТП);

- зона очагового горения (ОГ);

- зона поражения лучистой энергией (ПЛЭ).

При воздействии зажигательного оружия открыто расположенный личный состав получает поражения во всех трех зонах.

Рисунок 10.3 – Радиусы зон поражения при подрыве авиационных напалмовых бомб и боеприпасов капсульных огнемётов

Поражающими факторами зажигательного оружия являются высокотемпературное пламя, тепловая энергия и продукты сгорания, на которые примерно поровну расходуется энергия, высвобождаемая при горении зажигательных веществ. При этом, тепловая энергия характеризуется плотностью теплового потока, продолжительностью действия и тепловым импульсом. Продуктами сгорания, в зависимости от состава огнесмеси, могут являться С, СО, СО₂ и Н₂О.

Высокотемпературное пламя (ВТП) представляет собой сплошную объемную зону, которая образуется при интенсивном сгорании мелко-раздробленного зажигательного состава в приземном слое воздуха или при смыкании пламени наземных очагов горения. Основным поражающим фактором при действии ВТП является тепловое воздействие радиационных и конвективных тепловых потоков от зоны сплошного пламени.

Высокотемпературное пламя характеризуется следующими параметрами:

- пространственными (линейные размеры, объем зоны горения);

- временными (время существования);

- энергетическими (суммарный импульс тепловой энергии, тепловой поток).

Причём, вследствие динамичности протекающих в ВТП процессов, пространственные и энергетические характеристики являются функциями времени.

Количество попавшей на человека огнесмеси в зоне очагового горения зависит от плотности потока разлетающихся кусков, поверхности элементарной цели и ее возможной ориентации относительно потока.

Огнесмесь, как правило, попадает только на обращенную к точке срабатывания боеприпаса поверхность цели. Площадь этой поверхности для положений человека: стоя, полусогнувшись и лежа составляет соответственно 0,364, 0,242 и 0,494 м². Общая площадь кожных покровов человека составляет примерно 1,5...1,8 м².

Температурный предел терпимости кожи человека при t = 45 °С составляет 3...4 часа, при t = 55 °С – 20...35 мин, а при t = 100 °С – доли секунды.

Количество тепловой энергий, необходимое для образования ожогов кожи различной степени тяжести с вероятностью 0,5, применительно к падающему тепловому потоку за время 1 с определяется из уравнений:

- при ожогах 1-ой степени Q = U_{0,5-1 СТ} = 8 Дж/см²;

- при ожогах 2-ой степени Q = U_{0,5-2 СТ} = 13,5 Дж/см²; (10.1)

- при ожогах 3-ей степени Q = U_{0,5-3 СТ} = 21 Дж/см².

На основании проведенных исследований была установлена вероятность термического ожога кожи Р (вероятность поражения личного состава различной степени тяжести, вывод из строя на определенные сроки), учитывающая как величину импульса тепловой энергии, так и время воздействия тепловых потоков

, (10.2)

где U_Н – воздействующий на кожу импульс тепловой энергии, Дж/см²;

U_0,5 – импульс тепловой энергии, вызывающий ожог кожи различной

степени тяжести с вероятностью 0,5, Дж/см²;

t – время воздействия на кожу импульса тепловой энергии, с.

Данная функция поражения справедлива для продолжительности воздействия тепловых потоков от 1 до 10 с.

Величина теплового импульса Q (кДж/м²), вызывающего ожоги кожи открытым пламенем, в зависимости от продолжительности импульса  (с), определяется по формуле

, (10.3)

где Т_СР – средняя температура пламени за время воздействия, С.

Зависимость степени тяжести поражения и времени выхода из строя личного состава от степени ожога кожных покровов (глубины термического поражения кожи) представлена в таблице 10.4.

Таблица 10.4 – Зависимость степени тяжести поражения от степени ожога и площади обожженной поверхности тела

Степень поражения	Обожженная площадь тела, %, в том числе		Состояние боеспособности и мероприятия по ее восстановлению
	Ожог II степени	Ожог III степени
Легкая	до 10	до 3	Немедленный выход из строя. Медицинская помощь в полевых условиях
Средняя	10 - 20	3 - 10	Длительная потеря боеспособности, лечение в медицинских подразделениях
Тяжелая	20 - 30	10 - 20	Госпитализация, безвозвратные потери (смертность) до 5 %
Крайне тяжелая	более 30	более 20	Смертность 20 - 30 % в течение 5 суток

Выход из строя личного состава будет наблюдаться при ожогах открытых участков кожи второй и третьей степени или при ожогах второй степени под обмундированием (не менее 3 % поверхности тела).

Тяжесть поражения личного состава световым излучением ядерного взрыва или пламенем и тепловым излучением зажигательных веществ определяется не только степенью ожога, но и размерами обожженных участков кожи.

В реальных условиях воздействия зажигательного оружия ожогов кожи только одной, какой-либо, степени тяжести не бывает. Поэтому для оценки поражающего действия ЗО обычно используется приведенная площадь ожога S_ПР, учитывающая суммарный вклад всех степеней ожога, которая приблизительно может быть вычислена по формуле

, (10.4)

Величины среднепоражающих значений приведенной площади ожогов кожи с учетом их локализации приведены в таблице 10.5.

Таблица 10.5 – Величины среднепоражающих значений приведенной площади ожога, см²

Поражаемые части тела	Срок выхода из строя, не менее
	0,5 ч	2,0 ч	1 сутки	7суток
Лицо, кисти рук, шея	30	40	60	80
Другие части тела	80	140	350	730

С учетом того, что суммарная площадь кожных покровов взрослого человека составляет 1,5...1,8 м², при этом на площадь кожи лица приходится примерно 3 %, шеи – 3 % и кистей рук – 2 %, зависимость количества безвозвратных потерь личного состава от приведенной площади поражения тела человека по опыту предыдущих войн и военных конфликтов могут составить следующие величины (таблица 10.6).

Таблица 10.6 – Безвозвратные потери от ожоговых поражений

Приведенная площадь ожога кожных покровов SПР, %	11...20	21...30	31...50	51...75	76 и более
Количество летальных исходов, %	≤ 5	≤ 31	≤ 64	≤ 87	≈ 100

Очевидно, что в первую очередь будут поражены открытые участки тела – лицо, шея и кисти рук. Степень поражения кожных покровов под обмундированием, при прочих равных условиях, зависит от его термозащитных свойств.

Для снижения потерь личного состава от воздействия зажигательного оружия, очевидно, надо уменьшить тепловой поток от горящего зажигательного вещества или высокотемпературного пламени к поверхности кожи. Выполнение этой функции возлагается, в том числе и на средства индивидуальной защиты кожи.

В некоторых случаях, особенно при массированном применении зажигательного оружия необходимо учитывать влияние на личный состав токсичных продуктов горения, что наиболее опасно при горении хлор- и фторсодержащих полимерных материалов. Большую опасность для человека представляют также окислы углерода, особенно СО. При значительных количествах горящих огнесмесей или больших площадях горения, например лесных пожарах, возможно снижение содержания кислорода в воздухе до величины менее 18 %, вызывающее кислородное голодание.