爆炸技术在军事领域的应用

炸药的发展与战争有着密切的关系，火药的产生结束了长矛、大刀的冷兵器时代，作战威力和作战距离得到很大提高。近代随着雷管起爆药、猛炸药的出现，枪、炮武器广泛应用于各种军事用途，作战规模大大增大。现代战争高科技武器在追求“快”“准”的同时仍然离不开“狠”，爆炸技术仍显得十分重要。

爆炸技术在国防建设中占有非常重要的地位，炸药是实现火箭、导弹、炮弹等终点毁伤效应，直接杀伤敌方有生力量和破坏敌方各种设施的工具，是决定武器威力的核心组成要素。在军事上，炸药用于装药装填火箭和导弹弹头、炮弹、炸弹、手榴弹、雷管、聚能装药弹、核武器等，对这类军用炸药的基本要求是高威力、高爆速、苛刻存储条件下的高热安定性，且对冲击、摩擦和撞击钝感。炸药在军事上也用于推进剂、发射药和火工剂。

炸药在武器装备中的应用可以分为以下几种。

1.直接利用炸药爆炸效应形成冲击波

炸药爆炸形成的爆轰产物和冲击波（或应力波）可以直接对目标造成破坏作用，其破坏机制包括爆轰产物的破坏作用和冲击波的破坏作用。

弹丸爆炸时，形成高温高压气体，以极高的速度向四周膨胀，强烈作用于周围邻近的目标上，使之破坏或燃烧。由于作用于目标的压力随距离的增大而下降很快，因此它对目标的破坏区域很小。

更大区域内的破坏效应是依靠爆炸冲击波造成的，冲击波的破坏作用是指炸药在空气、水等介质中爆炸时所形成的强压缩波对目标的破坏作用。冲击波是一种状态参数有突跃的强扰动传播，它是由爆炸时产生的高温高压的爆轰产物，以极高的速度向周围膨胀飞散，强烈压缩邻层介质，使之密度、压力和温度突跃升高并高速传播而形成的。

炸药在空气中爆炸时，压缩空气形成空气冲击波，冲击波波阵面上有很高的压力，通常以超过环境大气压的压力值表征，称为超压。当冲击波在一定距离内遇到目标时，将以很高的压力或冲量作用于目标上，使其遭到破坏。破坏不同的目标，需要的超压或冲量也不同。一般对于各种建筑物或技术装备，常以破坏半径来衡量冲击波的破坏作用；而对于有生目标，则以致命杀伤半径表征冲击波的作用范围。

炸药在水中爆炸时，不但会产生冲击波，而且水中冲击波脱离爆轰产物后，爆轰产物还会出现多次膨胀、压缩的气泡脉动，并形成稀疏波与压缩波。气泡第一次脉动形成的压缩波，称为二次压力波，对目标也具有实际破坏作用。

炸药在岩土中爆炸时，是以爆炸为波源形成应力波在岩土中传播，根据炸药埋设深度的不同，炸药在岩土中爆炸呈现不同的爆破现象：当炸药埋设很深时，高温高压爆轰产物使得岩土中瞬间形成一个空腔，即爆腔；当埋设有一定深度时，爆炸冲击波只引起周围介质的松动，而不发生土石向外抛掷现象，即松动爆破；当埋设深度较浅接近地表时，炸药爆炸的能量超过炸药上方介质的阻碍时，土石就被抛掷，在爆炸中心与地面之间形成一个抛掷漏斗坑，称为抛掷爆破。

2.利用炸药爆炸加载驱动破片

利用战斗部内部装填的高能炸药爆炸，使战斗部金属外壳碎裂形成大量高速破片。这种爆炸加载驱动技术是炸药在弹药、导弹战斗部应用的重要形式。高能炸药爆炸后，壳体在爆轰波和爆轰产物的高压作用下发生膨胀、变形、破裂，乃至破碎。壳体破碎后形成分散的破片，爆轰产物溢出，并包围破片。破片在爆轰产物作用下一直被加速，直到爆轰产物膨胀速度相对破片运动可以忽略为止。

根据外壳的不同结构设计，破片产生的途径也不同，主要分为三类：自然破片、半预制破片（包括刻槽式破片、聚能衬套式破片和叠环式破片）和预制破片，其中连续杆和离散杆也可近似认为是预制破片的一种形式。

3.利用炸药聚能效应形成射流、杆式侵彻体或爆炸成型弹丸

柱形装药一端具有空穴而在另一端起爆的结构称为空穴装药或聚能装药，空穴的几何形状通常是半球形、锥形等。当药柱在另一端起爆时，在空穴端将造成爆轰产物的能量聚集，形成聚能气流。这种爆轰产物的聚集，可大大提高局部作用力，与没有空穴装药相比，它可以在金属板上造成一个较深的空穴，这种现象称为聚能效应。(www.xing528.com)

为增强破坏效应，空穴内衬会有一薄层金属、陶瓷、活性材料或其他固体材料，称为药型罩。当炸药起爆后，在炸药内将产生一球面爆轰波并从起爆点向外传播，其波速与炸药性能相关，可达到9 000 m/s。空穴内的药型罩在高压爆轰产物作用下将加速运动，并向装药轴线压合，发生碰撞、挤压。根据不同药型罩锥角，在压垮作用下可形成：高速聚能射流（JET，头部速度一般为6 000～8 000 m/s）、杆式侵彻体（JPC，头部速度一般为3 000～5 000 m/s）和爆炸成型弹丸（速度一般在1 000～2 000 m/s）三种不同特征的聚能侵彻体类型。爆炸成型弹丸成形及杀伤效果示意图如图1-18所示。

图1-18　爆炸成型弹丸成形及杀伤效果示意图

4.利用爆炸膨胀作用抛撒子弹药

子弹药抛射系统利用火药或炸药能量，使子弹获得必要的速度。在此过程中，还必须保证子弹及其引信的全部功能不被破坏。这样，抛射速度将受到很大的限制。在一般情况下，保证子弹不受破坏的实际安全抛射速度不超过200 m/s。子弹抛射系统的类型有很多种，而在常规弹药中适用的子弹抛射系统，如离心抛射、导向抛射等，从总体上说不适用于防空导弹战斗部系统。常用的子弹抛射系统主要有三种：整体式中心装药子弹抛射系统、枪管式抛射系统和膨胀式抛射系统。

5.利用炸药产物云雾爆轰

燃料空气炸药（FAE）是一种新型爆炸能源，其显著特征在于：燃料空气炸药爆轰过程所需要的氧气取自爆炸现场的空气中，因而可大大提高装药效率；燃料空气炸药实施分布爆炸，因而其云雾区爆轰压力较低，但超压作用范围和比冲量较大。从空间上看，燃料空气炸药的爆炸破坏作用形式，涉及空中、地面和地下；从物理现象看，燃料空气弹药的爆炸作用形式有云雾爆轰直接作用、空气冲击波作用、窒息作用、爆炸地震作用、热传导燃烧作用、电磁燃烧作用、电磁辐射作用和噪声等。云雾爆轰现象如图1-19所示。

图1-19　云雾爆轰现象

按照其充填物的不同，燃料空气炸药的弹药应用分为云爆弹和温压弹两种。

（1）云爆弹。云爆弹是一种以气化燃料在空气中爆炸产生的冲击波超压获得大面积杀伤和破坏效果的弹药，其战斗部由装填可燃物质的容器和定时起爆装置构成。通常云爆弹装填的可燃物质为环氧乙烷、环氧丙烷、甲基乙炔、丙二烯或其混合物等。由于这种弹药被投放到目标区后会先形成云雾，然后再次起爆，形成巨大热浪，爆炸过程中又会消耗大量氧气并造成局部空间缺氧而使之窒息，故又称“气浪弹”和“窒息弹”。

（2）温压弹。温压弹是利用高温和高压造成杀伤效果的弹药，也称为“热压”武器。温压弹与云爆弹采用同样的燃料空气爆炸原理，都是通过药剂和空气混合生成能够爆炸的云雾；爆炸时都形成冲击波，对人员、工事、装备可造成严重杀伤；都能将空气中的氧气燃烧掉，造成爆点区暂时缺氧。二者不同之处在于温压弹采用固体炸药，而且爆炸物中含有氧化剂。当固体药剂呈颗粒状在空气中散开后，形成的爆炸杀伤力比云爆弹更强。在有限的空间里，温压弹可瞬间产生高温、高压和气流冲击波，对藏匿于地下的设备和系统可造成严重的损毁。温压弹一般采用一次起爆，实现了燃料抛撒、点燃、云雾爆轰一次完成。温压弹爆炸如图1-20所示。

图1-20　温压弹爆炸