军用炸药的发展趋势

1.炸药研究现状

目前世界各国，除某些弹种直接装填TNT炸药外，大部分是以TNT、RDX、HMX、PETN为主，加上少量的TATB、HNS（六硝基芪）等制成的混合炸药装填武器的战斗部。从20世纪40年代至今，作为混合炸药的主体炸药变化不大，但随着装药技术的不断发展，高能单体炸药在混合炸药中所占的比例不断增加，战斗部对目标的毁伤能力也不断提高。例如，以TNT为载体的混合炸药中，其高能炸药的比例可达到80%～85%，某些高聚物黏结炸药中更是达到98%。

应用最多的是TNT与RDX混合炸药。世界各国采用这种炸药装填炮弹、航弹、火箭弹及导弹战斗部，只是所用配比略有差异。例如，美国用B炸药装填榴弹、多用途破甲弹、反步兵地雷等，法国用以装填航弹、预制破片榴弹、导弹等。

随着对弹药高爆炸性能的要求，装TNT与HMX混合炸药的弹药越来越多，大部分国家用这种炸药装填对付活动目标的高精度、低过载的弹药，如反坦克火箭弹等。此外，PETN/TNT、CE/TNT、高聚物黏结炸药、钝感炸药、含铝炸药等也得到了广泛应用。

2.炸药发展趋势

炸药科学与技术发展的总目标是提高能量、降低易损性、提高对战争环境的适应能力、优化工艺、降低生产成本、减少对环境的污染等。

（1）单质炸药。TNT、RDX、HMX仍然是21世纪战术武器应用的三大单质炸药，是未来武器装备的基础。据统计，以TNT、RDX、HMX为基的炸药品种占混合炸药品种的95%，改性B炸药、RDX和HMX的应用也日趋广泛，它们仍然是21世纪战术武器应用的主炸药。

（2）第三代燃料空气炸药。由于燃料空气炸药作用面积大，对目标的作用冲击量大，对有生力量和软目标有很大的毁伤效应，引起了普遍重视。这一类炸药是一种液—气或固—气悬浮爆炸物，由燃料（如环氧乙烷、环氧丙烷、丙炔、丙二烯、甲烷等）与空气混合而成，二者达到一定比例时成为炸药，是有效利用外界空气能量的典型炸药。其关键技术是燃料分散浓度的控制、云雾形状以及云雾内在质量的控制等技术，在航弹、各种导弹、水中兵器以及烟幕弹药上有广阔的应用前景。其发展趋势集中在两点：一是高能化，用烃类燃料代替环氧乙烷，扩大冲击波作用范围；二是提高综合性能，改善低温条件下的可爆性，增强对恶劣环境的适应能力。

（3）高能量密度材料（HEDM）。高能量密度材料的技术发展应是21世纪的主攻方向。因为高能量密度材料直接影响炸药技术的发展。例如20世纪80年代末合成的六硝基六氮杂异伍尔兹烷（HNIW）能量比HMX高6%～9%，作为组分加入混合炸药中可显著提高产品的能量密度，提高弹丸初速、火箭导弹射程和战斗部的威力。高能量密度材料的应用具有四个特点：提高武器的射程和杀伤威力；减少危险性，提高安全性；减少目标特性；提高弹药的可使用性和可靠性。合成的高能量密度材料将主要集中于：多硝基脂肪族化合物；多硝基含氟化合物；多硝基芳香族化合物（主攻方向是合成低感度、高热安定性的耐热炸药）；多硝基杂环化合物和多硝基多环笼形化合物。其中，多硝基多环笼形化合物具有紧密封闭的立体笼形结构，张力能高、结晶密度大、安全性好，在高能量密度材料的合成研究中具有十分诱人的发展前景。21世纪人类在探索同质异能化合物C60、N60等高能量密度材料合成和应用方面将会有新的发展。(www.xing528.com)

（4）军用混合炸药。

①大力发展硝铵混合炸药是21世纪炸药发展的主要方向。为了提高武器的威力，必然要求提高炸药的能量。第二次世界大战以来，炸药装药不断更新换代，在需要高能的武器战斗部中逐渐用以RDX为基的炸药代替以TNT为基的炸药，而且越来越多地采用以HMX为基的炸药。例如，20世纪80年代以来，美国改陶、陶Ⅱ反坦克导弹和蝮蛇反坦克火箭筒等战斗部采用了LX-14塑料黏结炸药，含HMX95%，爆速8 837 m/s（密度1.833 g/cm3），爆压37 GPa。挪威开始生产和销售奥克塔斯梯Ⅷ新炸药，含HMX高达96%，爆速8 630 m/s（密度1.81 g/cm3）。但是，硝铵单组分炸药，尤其是HMX，成本是RDX的10倍以上，因而限制了它的广泛应用。国外正在采取各种途径提高产量、降低成本，早日实现HMX的广泛应用。

②研制不敏感炸药将是今后较长时期炸药发展的重要方向。不敏感炸药主要用于机载、舰载、车载武器弹药的战斗部装药，要求它在高温和火焰中不易烤燃、不殉爆，且一旦发生意外点火，只燃烧而不易转为爆轰；在破片冲击、枪弹冲击或其他机械冲击作用下，不易引起事故性的意外爆炸。炸药的高能量和低敏感度是一对矛盾，如何使矛盾得到统一，选择最佳性能匹配是研究的重点，也是今后较长时期的发展方向。

武器的发展，特别是战术核武器和机载及舰载常规武器的发展，不仅要求炸药具有较高的能量，而且要求炸药相当钝感。因此，研制既高能又钝感的炸药是武器发展的需求，也是炸药领域崭新的革命性发展。发展不敏感炸药不仅可提高武器系统的安全可靠性和生存能力，而且对今后武器的发展产生深远的影响。以三氨基三硝基苯为基的混合炸药是尖端武器和常规武器较好的不敏感炸药，美国已用于B77、B43航弹及其他型号的航弹、榴弹、反坦克炮弹、导弹、鱼雷等，美国海军计划在舰—舰武器上换装不敏感炸药；法国也已部分装备于空—空导弹、舰—舰导弹；英国准备用于新设计的核战斗部和常规武器的导弹战斗部。其他国家也都在研制与发展不敏感炸药。

③加速非理想炸药应用研究是炸药应用研究的重要趋势。非理想炸药的研究是提高炸药能量利用率和安全性的重要途径，具有深远的理论意义和现实意义。由于非理想炸药的大部分能量不在C-J面上释放出来，所以按理想炸药爆轰理论设计的武器就不能充分发挥和利用这类炸药的能量。如果能提出适合非理想炸药的新理论，并设法控制和改变非理想炸药释放能量的速率，就可充分利用非理想炸药的能量，从而会大幅度提高武器的威力。特别是在现代武器必须使用钝感高能炸药的情况下，更加显示出发展非理想炸药的重要性。因此，发展非理想炸药是提高炸药能量和安全性的重要途径。

④研制分子间炸药可满足炸药能量—安全—成本的最佳状态。氧化剂、可燃剂为单独的分子，混合在一起后形成的炸药称分子间炸药，该炸药爆轰反应速度低，反应区宽度大、感度低，适用于爆破和水中作用时间长的弹药。当前研制较多的是以乙二胺二硝酸盐/硝酸铵/硝酸钾作为基本浇注材料，加入其他组分以达到所需的能量要求（可以通过加入RDX等进行能量调整）和安全性能，这类炸药对意外点火只燃烧，很难转变成爆轰，是现在和未来炸药中使能量—安全—成本获得最佳状态的复合炸药。

⑤高能量密度材料的研究和发展将直接影响火炸药技术的发展。高能量密度材料是指用作炸药、火药或装填于火工品的高能组合物，一般是由氧化剂、可燃剂、黏结剂及其他添加剂构成的复合系统，而不是某一种化合物。HEDM的应用可显著提高炸药、推进剂及发射药的能量指标，降低它们的使用危险性，增强使用可靠性。发展HEDM的关键是它的主要组分即高能量密度化合物（HEDC）的研发。