炸藥發展趨勢

第二次世界大戰後至今,作爲混合炸藥的主體炸藥變化不大,除部分國家的部分彈種直接裝填單體TNT炸藥外,世界各大軍事強國主要還是以TNT、RDX、HMX、PETN 及Tetryl爲主,加上少量的TATB、DATB、HNS及NQ等製成的混合炸藥裝備部隊的武器彈藥。只是由於裝藥技術的發展,高能單體炸藥在混合炸藥中所佔的比例大大增加了,如以TNT爲載體混合炸藥,其高能炸藥的比例可達80%~85%;高聚物粘結炸藥中,高能單體炸藥所佔比例可達98.5%,因此大大增加了彈藥爆炸的威力。當前,大部分軍事強國裝備了高能混合炸藥,其裝備現狀大體如下。

1. 1 以TNT爲載體的混合炸藥

這類炸藥使用最多的是TNT 與RDX 的混合炸藥,世界各國幾乎全部採用這種炸藥裝填炮彈、航彈、火箭彈及導彈戰鬥部,只是各國所用配方略有差異,如美國用B 炸藥裝填榴彈、多用途破甲彈、坦克炮曳光破甲彈等幾十種榴彈和破甲彈。還用B 炸藥裝填反步兵地雷、路旁反坦克雷等各種地雷;用cyclotol裝填空心裝藥航彈、殺傷航彈、跑道炸彈、迫擊炮榴彈和子母彈、殺傷手榴彈等各種殺傷彈和深水炸彈。有些國家也利用B 炸藥裝備部分彈藥,如比利時用B 炸藥裝填88. 9mm 多用途火箭彈;意大利用B 炸藥裝填弗格里反坦克破甲彈; 南非用B 炸藥裝填子母炸彈; 瑞典用B 炸藥裝填威爾格減速炸彈; 奧地利用B 炸藥裝填反坦克地雷及巨型“獵槍”定向破片地雷;日本用B 炸藥裝填反坦克地雷等。法國利用RDX/TNT 裝填 4000kg 航彈及空心裝藥破甲彈、76mm 預製破片榴彈、反坦克導彈和某些空2空導彈戰鬥部,以及坦克炮用空心裝藥破甲彈、迫擊炮彈、輔助推進炮彈、空心裝藥破甲彈等。前蘇聯採用RDX/TNT 混合炸藥裝填大部分榴彈、火箭彈、航彈、地雷和部分導彈戰鬥部,如薩姆22、薩姆23 導彈戰鬥部、戰術火箭彈、反坦克導彈、坦克炮破甲彈、反坦克手雷及反坦克地雷等。

隨着科學技術的發展和對彈藥高爆炸性能的要求,裝填TNT 與HMX 混合炸藥的彈藥越來越多,大部分國家用這種炸藥裝填那些對付活動目標的高精度、低過載的彈藥,如美國、瑞典、西班牙、法國等採用HMX/TNT混合炸藥裝填反坦克火箭彈,此外,德國還採用特屈兒/TNT裝填各種炮彈和航彈;美國和德國都採用PET/TNT裝填破甲彈戰鬥部; 奧地利利用PETN/TNT裝填阿杰斯反步兵地雷;智利用同樣的炸藥裝填反坦克地雷及減速航彈。這類炸藥可變換載體,採用可聚合的單體作粘結劑加上少量的其它助劑與主體炸藥製成可澆注的混合炸藥。如採用RDX 或HMX (粘結劑、固化劑、催化劑及引發劑) ,常溫常壓下固化,裝填大型炮彈、航彈、火箭彈及導彈戰鬥部。

炸藥發展趨勢

1. 2 高聚物粘結炸藥

這類混合炸藥是 40 年代中期發展起來的,60 年代以前其主體炸藥絕大部分是RDX,70 年代後能量比RDX 更高的HMX 也加入了主體炸藥行列,形成了一種比以RDX 爲主的高聚物粘結炸藥能量更高的混合炸藥。目前,高精度打擊活動目標、發射過載小的導彈及火箭彈戰鬥部大多都裝填這類炸藥。例如美國用HMX? 尼龍裝填空2空導彈戰鬥部,HMX? 18L am inac 裝填“百舌鳥”反雷達空2地導彈和標準反輻射導彈戰鬥部,用TA TB? 尼龍? 鄰苯二胺裝填導彈戰鬥部,用HMX? Estane5702F1 裝填反坦克導彈戰鬥部,用HMX? V itonA 裝填空2空導彈戰鬥部,用RDX? 添加劑製成的塑性炸藥裝填碎甲彈及反步兵地雷; 德國用塑性炸藥裝填手榴彈; 南斯拉夫用塑性炸藥裝填反步兵地雷; 英國用塑性炸藥裝填戰區定向防禦地雷; 各國差不多都用這種塑性炸藥作爲特工爆破裝藥; 英國還用高聚物粘結炸藥裝填“灰背隼”末制導迫擊炮彈。

1. 3 蠟鈍感炸藥

這類混合炸藥也是在第二次世界大戰後期開始裝備部隊並沿用至今的,許多國家都用這類炸藥裝填反坦克武器彈藥。例如前蘇聯用RDX? 蠟裝填反坦克導彈戰鬥部、反坦克火箭增程破甲彈戰鬥部、坦克火箭彈戰鬥部、反坦克破甲彈戰鬥部等。波蘭、保加利亞、匈牙利及前東德也用這類炸藥裝填反坦克破甲彈戰鬥部; 英國用RDX? 蠟裝填反步兵地雷及部分反坦克火箭彈戰鬥部; 德國用這類炸藥裝填反坦火箭彈戰鬥部; 美國用RDX? 蠟裝填反坦克破甲彈,用RDX? SA 裝填雙用途子母彈的子彈藥及反步兵地雷; 希臘用蠟鈍感炸藥裝填迫擊炮子母彈的反裝甲子彈藥。但由於其力學性能較差,故在某些彈種上逐漸被高聚物粘結炸藥代替。

1. 4 含鋁炸藥

當前世界各國採用的含鋁炸藥分爲注裝型和壓裝型兩類。注裝型含鋁炸藥大多以TNT 爲載體,再加入其他高能炸藥RDX、HMX 等製成; 壓裝型含鋁炸藥大多是高聚物粘結炸藥或蠟鈍感炸藥中加鋁粉製成。前蘇聯用注裝型含鋁炸藥TNT? RDX? A 1? 蠟裝填地2空導彈戰鬥部、空2空導彈戰鬥部、感應沉底水雷和各種魚雷、火箭彈戰鬥部、艦2艦導彈戰鬥部。德國用RDX/TNT? A 1 裝填各種深水炸彈、水雷和魚雷,用TNT? A 1 裝填空投水雷及航彈。美國用RDX/TNT? A 1? CaC12? D2 鈍感劑裝填導彈戰鬥部、深水炸彈、魚雷、減速炸彈、低阻爆破炸彈、殺傷小炸彈及激光制導炸彈等,用TNT? A 1 裝填制導滑翔炸彈、通用爆破炸彈。英國用這類炸藥裝填曳光榴彈。比利時用這類炸藥裝填反坦克地雷等。總之,由於含鋁炸藥釋放能量的特點,使之在水中爆炸後的毀傷效應優於其它類型炸藥,所以是世界各國水中兵器彈藥首選的炸藥。

1. 5 燃料2空氣炸藥

這是一類新的爆炸能源。它是以揮發性的液體化合物或液體與固體粉狀混合可燃物作爲燃料,以當地空氣中的氧作爲氧化劑組成的不均勻爆炸混合物。使用時,將裝有燃料的彈體發射到目標,在一次引信點火和中心拋散炸藥爆炸作用下,把燃料拋散到周圍空氣中,迅速與空氣混合形成爆炸性雲霧,然後由二次引信引爆這種雲霧,發生雲霧爆轟,對大面積軍事目標產生破壞效應。目前,有些國家已裝備了以環氧乙烷爲燃料的第一代燃料空氣炸藥,如美國用該燃料裝填CBU 255? B 式油氣子母彈及CBU 227? B 式油氣子母彈等。前蘇聯用硝酸異丙酯加鎂粉裝填“什米爾”單兵雲爆彈,而且實現了一次引爆。當前世界各大軍事強國都在致力於研究第二代及第三代燃料空氣炸藥,美國已用第二代燃料——環氧丙烷裝填炸彈和火箭彈。現在燃料空氣炸藥不僅在航彈、掃雷、空地導彈、反艦導彈和水中

兵器中獲得應用和發展,而且還用於煙幕彈藥裝藥等。

炸藥發展趨勢

1. 6 低易損性炸藥

各國爲了提高武器彈藥的生存能力,減少彈藥因意外撞擊、烤燃而發生爆炸事故,在載彈武器系統攜帶的彈種上裝備了低易損性炸藥。如美國採用HMX、RDX、TA TB 及DA TB 等爲主體炸藥研製了PBXN 系列炸藥用於裝填反輻射導彈、導彈戰鬥部、魚雷、水雷和地雷等; 用PBXC 系列、PBXW 系列及A FX 系列低易損性炸藥裝填航彈、炮彈及部分導彈戰鬥部;美國海軍預計在 90 年代中期後,對艦2艦導彈戰鬥部全部換裝這類炸藥。法國用RDX、HMX 製成的低易損性炸藥裝備空2空導彈及艦2艦導彈戰鬥部。德國用TNT、NQ 及鋁粉製成低易損性炸藥裝填航彈、炮彈及大口徑火箭彈戰鬥部。

2 21 世紀發展趨勢

隨着科學技術的進步,彈藥面臨被直接擊中的可能性越來越大,在戰場上所處的環境越來越惡化。由於越南、中東與馬島戰爭中載彈武器系統的彈藥被擊中發生爆炸和殉爆,平時某些意外點火或火災而引起彈藥自身的爆炸事故,致使人員和載彈武器系統遭到嚴重損失。鑑於這種戰場內外意外爆炸事故的教訓,自70 年代後期,世界各國把提高武器彈藥在戰場上的生存能力和彈藥貯存、運輸及勤務處理的安全,減少彈藥因撞擊、烤燃而發生的意外爆炸事故作爲彈藥發展的重點。因此混合炸藥發展的基本特點就是將研製工作的重點由大幅度提高能量,向包括適當提高能量在內的改進綜合性能爲主的方向轉變,使混合炸藥的研製工作服從於提高武器彈約的生存能力。所以21 世紀混合炸藥的發展要全面滿足使用性能、安全性能及經濟性要求。

2. 1 繼續發展RDX、HMX 爲主體的高能混合炸藥

目前,世界各國雖然都在致力於高能量密度材料的合成工作,但這部分工作是相當複雜和艱辛的,從當前現實考慮,要合成出性能優於HMX 的化合物並達到市場化,近期內很難取得突破性進展。因此今後相當時期內,RDX、HMX 仍然是裝備部隊的能量最高的炸藥,還有相當一部分地面壓制武器彈藥還要用RDX 與TNT 的混合炸藥去換裝單一TNT 裝藥。爲了提高彈藥的破壞效應,很多使用RDX、HMX 的混合炸藥中還要增加RDX 和HMX 的含量。但由於RDX 及HMX 的生產成本均比TNT 高很多,尤其HMX 價格昂貴,打起仗來這兩種炸藥很難像TNT一樣大量使用,因此各國都在研究新的合成技術,提高HMX 的得率,降低成本,以便擴大HMX 的應用範圍。當前各國在應用以RDX、HMX 爲主體的混合炸藥的同時,也在不斷地改造原有 TNT 及RDX 的混合炸藥,如美國在40TNT? 60RDX 的基礎上發展了鈍感B 炸藥,降低了原B 炸藥的機械感度,用於裝填炮彈和航彈。在高聚物粘結炸藥的發展中,湧現出了很多性能良好的粘結劑與增塑劑,經過不斷篩選逐步趨向於三類聚合物; 纖維素衍生物和氟碳聚合物的塑性粘結劑,聚氨酯類的彈性粘結劑及塑料與彈性體結合起來的嵌段共聚物。由於聚氨酯鍵具有較好的抗老化性能,所以端羥基預聚體獲得了廣泛的應用。使用惰性粘結劑與含能增塑劑組合、含能粘結劑與含能增塑劑組合的粘結體系,可使高聚物粘結炸藥既具有適宜的能量特性,又具有優良的力學性能。以RDX、HMX爲主體炸藥,以上述類型的粘結劑與增塑劑發展起來的澆鑄型高聚物粘結炸藥,已經用來裝填空2地導彈、空2空導彈戰鬥部。當前發展起來的以HMX爲主體炸藥的RX208系列擠注型高聚物粘結炸藥,具有一般軍用混合炸藥所不及的特點,既有高能量和平滑爆轟波,又兼有低感度和容易製造的優點,已用於反坦克導彈戰鬥部裝藥和自鍛破片戰鬥部裝藥。

2. 2 加強研製低易損性炸藥

鑑於當前戰場內外發生的炸藥裝藥意外爆炸事故的教訓,21 世紀世界各國還將加強致力於研究一種性能滿足武器彈藥作用要求,適當的爆轟感度,但在衝(撞)擊作用下不容易引起意外爆炸事故,在高溫及火焰中不易烤燃,不殉爆,一旦發生意外點火,只燃燒而不爆轟的安全性炸藥。通常稱這類炸藥爲低易損性炸藥(不敏感炸藥)。低易損性炸藥的出現是炸藥發展史上的一次重大改革,爲提高武器彈藥系統在戰場上的生存能力和生產、運輸及勤務處理的安全開闢了新紀元。美國已定型的這類炸藥已有部分裝備了地2空、空2空及空2地導彈戰鬥部、炮彈和航彈,有的準備替代原有部分高聚物粘結炸藥。美國、法國及德國也在採用RDX、HMX、NQ、TATB、DATB、DINGU及活性粘結劑加強研製低易損性炸藥。目前在研製的配方有DINGU+TNT、DIN GU + HMX+粘結劑、DINGU + TNT + RDX+粘結劑、HMX+TATB+粘結劑等,有的配方已用於裝填炮彈、航彈和導彈戰鬥部。

2. 3 積極發展燃料空氣炸藥

由於燃料空氣炸藥作用面積大,對目標的作用衝量大,對有生力量和軟目標具有很大的毀傷效應,所以引起了世界各國的普遍重視,21 世紀將會積極發展這類炸藥。自第一代燃料環氧乙烷後,各國也都在研製和發展性能更全面的燃料和更簡捷的起爆方式。美國三軍研究了各具特色的燃料空氣炸藥,海軍對CBU255B 炸彈進行了改進,可供高速噴氣式飛機使用; 空軍研製的BLU276E 燃料空氣炸藥子母炸彈,帶有4s延滯期起爆器,成功地實現了裝填含有丙烷、丙炔、丙二烯和丁烷等混合物的雲霧爆轟;陸軍研製的燃料空氣炸藥多管火箭彈,採用新的爆轟方法和延時裝置,用於掃雷,使掃雷效果提高4. 5倍。

21 世紀,各國發展燃料空氣炸藥的重點是高能化,用烴類燃料代替環氧乙烷,擴大沖擊波作用範圍。據報道,空氣衝擊波超壓達到 42.5kPa 時,可摧毀艦艇停機坪上的飛機,也可使艦艇受到中等程度的毀傷。若用裝有500kg 甲烷燃料的導彈戰鬥部,則爆轟後在雲霧界面之外100~130m 的距離上,衝擊波超壓可以達到42.5kPa,如果採用同等質量的乙烯和丙烯代替甲烷,則同一壓力的作用距離可增大一倍多; 如果採用乙烯加鋁粉作爲燃料,則爆轟後在相同距離上的超壓會更高。所以21 世紀積極開發新燃料是提高燃料空氣炸藥毀傷效果的重點。對燃料空氣炸藥的研究已擴展到很多方面,如進一步改善低溫條件下的可爆性,增強燃料空氣炸藥對惡劣環境的適應能力,儘可能達到全天候和水中的使用要求,進一步開展燃料空氣炸藥對起爆技術的研究,達到破壞目標的最佳效果和提高綜合性能研究等。燃料空氣炸藥不僅在航彈、大口徑火箭彈、地地導彈、防空導彈、反艦導彈和水中兵器中能獲得應用和發展,而且還可以用於煙幕彈藥、核爆炸模擬和地探研究,具有廣闊的發展前景。

炸藥發展趨勢

2. 4 努力研製分子間炸藥

氧化劑和可燃劑各爲單獨的分子混合在一起後形成的炸藥稱分子間炸藥。按分類它屬於低易損性炸藥。其特點是爆轟反應速度低,反應區寬度大,感度低,適用於爆破及水中作用時間長的彈藥裝藥。研究人員認爲,這是現在和未來炸藥中使能量、安全和成本三個最重要的參數獲得最佳狀態的一類複合炸藥。當前研製較多的是以乙二胺二硝酸鹽/硝酸銨/硝酸鉀作爲基本澆鑄材料,加入其他組分以達到所需的安全性能和能量要求,還可通過加入RDX 調正能量。這類炸藥對意外點火只燃燒,很難轉變成爆轟。這類炸藥可利用原有TNT 生產廠生產,容易在普通的熔融澆鑄—裝配—包裝設備中進行裝藥,生產成本很低。還有許多銨鹽能與硝酸銨形成低共熔混合物。根據需要,在這些低共熔物中加入RDX、HMX、NQ 及A l粉等組分,可製備適應各種戰鬥部能量和性能要求的分子間炸藥。美國正在爲裝填航彈、炮彈、地雷及魚雷研製這類炸藥,並已使用乙二胺+ 少量高能炸藥+ 鋁粉製備安全鈍感炸藥裝填航彈及大口徑炮彈,準備取代原裝的TNT、Tritonal和B 炸藥。隨着科學技術的發展,如果能製出納米鋁粉,並控制和改變炸藥釋放能量的速率,優選出爆熱和爆壓等性能參數之間的最佳匹配,就可使這類炸藥的能量得到充分利用,可大幅度提高彈藥的毀傷效果。

21 世紀是武器彈藥國際協作、走聯合研製道路的大發展時期,也是我國武器彈藥迅速發展的有利時機,但是不管是引進,還是聯合設計一種武器彈藥系統,火炸藥部分均屬一個國家的祕中之祕,不會輕易向外透露。因此,我們應該抓住國際聯合研製的機遇,增加滲透,廣泛獲取信息,靠我們自己的力量使現有彈藥的炸藥裝藥有較大發展,將我國的彈藥威力推上一個新的臺階。

相關文章