弹弓（6~12 mm钢珠、石子）、6 mm弓弩（5 mm/6 mm钢珠）、8 mm弓弩（5 mm/6 mm/8 mm钢珠）、钢珠枪（6 mm钢珠）、气枪（5.5 mm平头铅弹）、54式7.62 mm手枪、77式7.62 mm式手枪、05式9 mm转轮枪, 实验室中对平板玻璃作模拟射击实验, 以各发射器可能发射的最大速度区间设计发射速度, 制作痕迹样本。

根据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009规定, 当玻璃尺寸大于60 cm× 60 cm面积时一般就会采用钢化玻璃, 小于这一尺寸的一般采用厚度在4 mm左右的平板玻璃。

本文中的客体是平板浮法玻璃, 由于现场的玻璃质量参差不齐, 厚度一般在3.5~5.0 mm之间变化, 故实验中使用的玻璃也随机选择在这一范围内, 而其尺寸约为30 cm× 30 cm。

实验中采用危险枪支射击架固定弓弩、气枪、钢珠枪和制式枪支, 并保证射击角度准确。国产FDX-IV危险枪支射击架（帆鹰科技, 江苏无锡）和FLGM-V枪弹激光测速仪（帆鹰科技, 江苏无锡）用于获取弹丸射击玻璃瞬间的速度, BC-IIA筒式纤维抓弹器（帆鹰科技, 江苏无锡）用于收集撞击玻璃后的弹丸。实验中模拟生活中浮法玻璃的使用环境, 用木框夹持玻璃有效防止玻璃受力不均对实验结果分析的影响。

表1中列出了本实验样本的取样情况, 由于直径8 mm的钢珠其稳定性和速度较为理想, 为弹弓和弓弩爱好者最常用, 所以本文对8 mm钢珠的破坏样本数制作较多。各类发射器的发射速度和留痕情况统计于表1。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 各种射击器具的速度及样本统计 Table 1 Statistics of velocity and sample of selected shooting weapon 发射器种类 弹丸类型 弹丸直径（mm） 弹丸质量（g） 发射速度范围 （m/s) 实测击发最高速度（m/s） 最低留痕速度（m/s) 样本数（个） 样本射击取样速度（m/s) 弹弓 钢珠 5 0.5 正常臂力0~60 55 17 6 33~55 弹弓 钢珠 6 0.88 正常臂力0~60 55 13 10 13~55 弹弓 钢珠 8 2.1 正常臂力0~60 54 8 13 24~54 弹弓 钢珠 10 4.1 正常臂力0~45 44 6 3 26~44 弹弓 钢珠 12 7.05 正常臂力0~45 45 4.5 4 26~45 弹弓 石子 6~12 约0.9 正常臂力0~45 40 10 12 12~40 弓弩 钢珠 5 0.5 稳定在90 92 17 8 17~92 弓弩 钢珠 6 0.88 稳定在80~90 85 13 17 13~85 弓弩 钢珠 8 2.1 稳定在70~80 72 8 93 8~72 气枪 铅弹 5.5 1.42 稳定在220~250 251 90 19 90~251 钢珠枪 钢珠 6 0.88 稳定在60~65 63 13 3 53~63 54式手枪 51式制式手枪弹 7.62 5.5~6.3 稳定在300~320 313 * 1 313 77式手枪 64式制式手枪弹 7.62 4.5~5.0 稳定在280~300 301 * 1 301 05式左轮手枪 转轮手枪弹 9 4.5 稳定在200~210 211 * 1 211 注：最低留痕速度是指实验中低于此速度, 弹丸就不能对玻璃产生破坏而留下破损痕迹。

表1 各种射击器具的速度及样本统计 Table 1 Statistics of velocity and sample of selected shooting weapon

图 1

Fig.1

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图 1 玻璃上射击痕迹的几种类型。 a：弹弓-6mm钢珠形成的射击痕迹呈现球窝状光滑剥裂; b：钢珠枪-6mm钢珠的射击痕迹中心呈现白色环状的放射纹; c：弓弩-8mm钢珠的射击痕迹呈现凹凸不平的剥裂状痕迹; d：弹弓-10mm钢珠形成的射击痕迹; e：气枪-5.5mm铅弹的射击痕迹贯穿放射纹呈弯曲状; f：77式手枪的射击痕迹。Fig.1 Mark patterns from shooting at plat glass (a: mark pattern formed by 6mm steel ball of slingshot; b: mark pattern formed by 6mm steel ball of ballgun; c: mark pattern formed by 8mm steel ball of crossbow. d: mark pattern formed by 10mm steel ball of slingshot; e: mark pattern formed by 5.5mm plumb of air gun; f: mark pattern formed by type-77 pistol.

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 射击痕迹类型统计 Table 2 Statistics of mark patterns from shooting at the flat glass 发射器 弹丸种类 速度 （m/s） 弹孔直径范围（mm） 光滑球 裂区 第一放 射区 第二层裂区 （mm） 贯穿放射纹 （条） 环形纹 弹弓 5mm钢珠 33~35 1.1~2.5 83%有 有 19~24 无 无 弹弓 6mm钢珠 13~55 0~6.5 90%有 90%有 18~27(速度低于24无） 无 无 弹弓 8mm钢珠 24~54 1~6.5 77%无 85%有 21~29(速度低于35无） 2~5（速度低于30无） 无 弹弓 10mm钢珠 26~44 5.3~7.5 无 有 24~30 6~7 有 弹弓 12mm钢珠 26~45 8.9~12 无 有 20~29 6~9 有 弹弓 石子 不规则 1.2~11.3 58%无 75%无 58%有不规则 4~8 无 弓弩 5mm钢珠 90~92 2.0~2.3 无 有 18~22 无 无 弓弩 6mm钢珠 60~85 4~7.2 无 50%有 16~24 无 无 弓弩 8mm钢珠 50~72 6.1~11.8 无 无 15~29 4~8 部分有 钢珠枪 6mm钢珠 53~63 3.9~4.0 无 有 18~31 无 无 气枪 5.5mm铅弹 76~251 7.2~12.4 无 79%无 31~49 3~13弯曲严重 部分有 54式手枪 51式7.62mm 制式手枪弹 313 一例17.7 无 有 46 有, 弯曲严重 有 77式手枪 64式7.62mm 制式手枪弹 301 一例16.78 无 有 47 有, 弯曲严重 有 05式转轮手枪 9mm转轮 手枪弹 211 一例11.4 无 有 49 有, 弯曲严重 有

表2 射击痕迹类型统计 Table 2 Statistics of mark patterns from shooting at the flat glass

观察玻璃上的孔洞痕迹形态, 根据破坏程度的不同, 将痕迹区划分成以下几种类型的组合, 以便于统计和分析, 见图1所示。

1.5.1 光滑球裂区

弹丸低速侵彻时, 玻璃上中心孔洞区出现光滑的类似球窝状的整体剥裂痕迹, 如图1a所示。这种类似球窝状光滑区定义为光滑球裂区。

1.5.2 第一放射纹区

部分低能量弹丸侵彻玻璃时不以光滑的球裂区表现, 而是在中心孔洞周围出现紧密均匀的放射状细小裂纹并呈规则的环形排布（如图1b）, 对光观察, 细碎的放射纹聚成发白的环状, 定义为第一放射纹区。弹丸在高速集中破坏时也出现第一放射纹区。

1.5.3 第二层裂区

射击痕迹的孔洞周围一般都会出现图1c呈现的大直径环形凹坑, 其表面呈凹凸不平的层层剥裂状痕迹, 有细小环形纹夹杂放射纹, 定义为第二层裂区。

1.5.4 放射纹和环形纹（伴生裂纹）

贯穿放射纹和环形纹是钢珠弹丸侵彻玻璃过程时, 中心孔洞形成后持续的能量释放形成的。能量在后期由中心向周边放射状传播中, 强度超过抗拉极限而形成贯穿放射纹; 能量传播过程中遇到玻璃中存在的缺陷, 导致传播方向发生改变, 形成环形纹, 如图1e所示。一般能量较高的弹丸侵彻玻璃, 都会出现这两种伴生裂纹。

1.5.5 洞形破坏（大直径弹丸高能量侵切）

大直径弹丸侵切玻璃时, 玻璃承受大面积负荷强度而超过其抗拉极限, 玻璃破损严重, 形成洞形破坏。因实验中难以对玻璃碎片进行拼凑复原, 不予讨论。现场痕迹一般会出现上述类型中2~3种类型的组合, 也有可能只出现一种。根据统计样本中各种类型出现的概率和痕迹大小, 研究不同发射器的痕迹特征, 得出判断发射器的依据。

在对191例样本测量分析后 , 将各类弹丸速度与痕迹形态数据统计于表2, 包括痕迹类型、各类型尺寸以及玻璃上射击痕迹的种类特征。

2.1.1 弹弓-石子留痕特征

由于石子外形轮廓不规则, 孔洞形态呈明显不规则形状。接近圆球形的石子部分会出现椭圆形的孔洞, 与钢珠的倾斜射击形成的椭圆形光滑孔洞较难区分, 但是大部分石子打击后形成的孔洞呈明显的不规则状, 并且部分石子在射击玻璃后会出现破裂粉碎, 容易有残留物遗留, 较易区分。

2.1.2 弹弓弓弩-钢珠留痕特征

弹弓发射钢珠的速度一般低于60 m/s, 钢珠枪发射速度一般在60 m/s上下, 弓弩发射钢珠的速度在70~100 m/s之间。表2中, 钢珠形成的痕迹第二层裂区直径范围一般在30 mm以下, 与其他射击器具形成的痕迹有明显区别。钢珠的弹孔碎片复原后边缘光滑呈规则圆形。5 mm或6 mm直径的钢珠形成的痕迹中均无贯穿放射纹和环形纹出现, 这和其他直径钢珠形成的痕迹有明显区别。弹弓射击的5~6 mm钢珠痕迹, 大多同时出现光滑球裂区和第一放射纹区（图1a）。钢珠枪和弓弩射击的5~6 mm钢珠没有出现光滑球裂区, 但基本都有第一放射纹区（图1b）。10 mm或12 mm直径的钢珠一般由弹弓发射, 形成的痕迹没有光滑球裂区, 但都出现第一放射纹区, 同时都有贯穿放射纹和环形纹出现, 与其他直径的钢珠有明显区别（图1d）。8 mm直径的钢珠是弹弓和弓弩使用最多的弹丸。弓弩高速射击均没出现痕迹光滑球裂区和第一放射纹区, 比较特殊, 孔径在6 mm以上。射击速度低于30 m/s的8 mm钢珠与弓弩或钢珠枪高速射击的6 mm钢珠形成的痕迹类似, 速度在30~50 m/s之间的钢珠射击会同时出现第一放射纹和贯穿放射纹痕迹, 与10 mm钢珠痕迹类似; 但弹孔直径小于6.5 mm, 则没有环形纹出现, 第二层裂区直径均小于30 mm（图1c）。出现的贯穿放射纹一般均在4~9条之间, 没有规律性。

2.1.3 5.5 mm气枪-铅弹留痕特征

铅弹速度取决于气枪所用气罐的压力, 留痕速度在76~251 m/s之间。5.5 mm铅弹的留痕特征最明显的是孔洞周围的贯穿放射纹呈现严重弯曲的现象。当铅弹弹丸速度大于140 m/s时贯穿放射纹几乎都呈现较严重的弯曲状, 弹孔直径一般大于7 mm, 与直径8 mm以上钢珠形成的孔洞没有什么区别, 但是第二层裂区的直径比钢珠形成的要大, 在30 mm以上（图1e）。

2.1.4 制式枪弹留痕特征

实验选取3种制式枪支射击玻璃, 射击速度达到200 m/s以上, 弹孔直径大于弹丸直径并且弹孔呈规则圆形, 边缘光滑, 弹孔周围无光滑球裂区, 均出现明显白色的细小裂纹（第一放射纹区）, 密度紧蹙并且分布范围较大, 第二层裂区分布均匀稳定, 直径在45 mm以上, 特征明显。贯穿放射纹数量较多, 环形纹在第二层裂区外围边缘出现（图1f）。

本文基于对实验样本的统计分析, 通过确定痕迹的形态类型和尺寸判断射击器具种类, 在实践中可能会有误差, 现讨论其相关影响因素。

2.2.1 玻璃大小对痕迹形状的影响

本实验制作了8组条件（弹丸种类, 大小, 速度）相同的射击样本用于获得玻璃大小对痕迹的影响。客体分别为50 cm× 50 cm和30 cm× 30 cm的平板玻璃, 8组实验结果接近, 选取一组列于表3。

相同射击条件下, 孔径随尺寸呈现增大趋势, 但痕迹的形态一致, 因此在现场痕迹分析中, 由痕迹形态判断发射器种类时可以不考虑玻璃尺寸变化, 但是在分析弹孔直径时, 要考虑玻璃尺寸的影响。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 玻璃大小对射击痕迹的影响 Table 3 Effect of glass size on shooting marks 速度 （m/s） 玻璃大小 （cm× cm） 弹丸直径 (mm) 玻璃厚度 （mm） 弹孔 直径 （mm） 光滑球裂区 第一放射纹区 第二层裂区 贯穿放射纹数 环形纹 59 30× 30 8 3.94 8.3 无 无 28 4 有 59 50× 50 8 4 8.5 无 无 26 6 有

表3 玻璃大小对射击痕迹的影响 Table 3 Effect of glass size on shooting marks

2.2.2 玻璃厚度对痕迹的影响

从191例实验样本中选取23组相同射击条件下（弹丸种类、大小、速度相同）不同厚度玻璃上的痕迹, 23组实验结果接近（见表4）。 在射击条件相同时, 玻璃厚度增大, 痕迹形态类型基本一致。由于现场常见的玻璃厚度在3.5~5 mm范围内, 同一批次的玻璃也存在零点几毫米的厚度偏差, 若将厚度按照区间划分, 各区间之间的痕迹类型和尺寸没有明显的规律性, 使得分析判断变得复杂。本实验统计中将这一范围内厚度的玻璃放在一起统计其痕迹形态类型, 玻璃厚度变化产生的部分差异已在表2作分析统计。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 玻璃厚度对射击痕迹的影响 Table 4 Effect of glass thickness on shooting marks 速度 （m/s） 弹丸直径 (mm) 玻璃 厚度 （mm） 弹孔 直径 （mm） 光滑球裂区 第一放射纹区 第二层裂区 贯穿放射纹数 环形纹 50 8 3.7 6.5 无 无 19 4 有 50 8 3.88 6.9 无 无 21.3 6 无 50 8 3.94 6.5 无 无 24 5 无 50 8 4 6.9 无 无 28 8 无 50 8 4.1 6.1 无 无 19.2 4 无 50 8 4.32 6.4 无 无 17.8 4 有 50 8 4.8 5.2 无 有 26 5 无

表4 玻璃厚度对射击痕迹的影响 Table 4 Effect of glass thickness on shooting marks

2.2.3 痕迹的稳定性分析

虽然玻璃的非晶体特性和内部缺陷呈现很多不稳定因素, 但实验中弹丸以相同的射击条件击发产生的痕迹类型和尺寸均呈现良好的稳定性, 见表4。

2.2.4 倾斜射击的影响

本实验进行了28组角度射击的测量分析, 结果显示, 倾斜角度在45 ° 以内, 痕迹与垂直射击形成的痕迹在尺寸和形态上没有太大的区别, 倾斜角度过大, 在60 ° 以上时, 孔洞形态呈椭圆、菱形或者不规则形态, 第二环形纹也呈不规则的圆环状, 与石子射击的痕迹容易混淆。

2.2.5 弹丸空中飞行速度减弱的影响

钢珠和石子基本属于低速发射状态, 在弓弩正常50 m有效射程之内（弹弓约在15 m）, 不考虑风力风向影响时速度削减10 %~15 %左右（由Chairgun软件估算）, 本实验中弹丸速度取样区间较广, 因空气阻力而降低的着弹速度已包含在实验数据中。同样的, 气枪弹的实验数据也涵盖空中速度减弱的影响。由于住宅区射击距离一般不会超过100 m, 而制式枪的空中速度递减在100 m内并不显著, 因此制式枪弹丸空中飞行速度减弱的影响可以忽略。