激动人心的烟火技术探秘

1.烟火技术概述

1）烟火学

烟火学，以各种烟火药为研究对象，系统、规范化地研究烟火药剂、烟火制品及其产生各种效应的机制、相关装备的结构设计、装药工艺优化、产品性能测试与评价等，并结合试验对有关规律或现象进行总结或理论阐释，从而形成围绕声、光、色、热、烟以及各种气动效应的发生机制、科学运用等理论与技术的一门综合性科学。

烟火学研究的目的是利用烟火药安全、高效地产生各种烟火效应，并通过适当的技术原理使烟火效应最大化。

2）烟火效应及应用

随着现代科学技术的发展，烟火效应及其应用越来越广泛（图12.13），常见的声、光、烟、热和气动等烟火效应，已经在武器弹药设计、烟幕光电对抗等领域形成广泛应用。

图12.13　常见的烟火效应

在军事上，传统的燃烧弹、照明弹、曳光弹、信号弹、烟幕弹等烟火弹药广泛应用了烟火药的光、声、热、烟等效应。随着烟火效应的拓展应用，红外照明剂、脉冲信号剂、红外诱饵剂、干扰烟幕剂、弹丸增程底部排气剂、软杀伤烟火剂等新概念烟火药层出不穷，各种燃烧武器弹药和发烟装备器材在设计、制造和使用方面也都紧密围绕提高热毁伤和特定烟火效果开展工作。

3）烟火技术与烟火装备

烟火技术是烟火学理论在现实应用中的具体表现，是长期以来关于烟火效应产生方法、烟火药剂配制、烟火效应应用、烟火器材加工、烟火装备设计、烟火效能评价等技术的统称。烟火技术研究内容包括烟火药设计、烟火效应形成机制与测试评价、烟火相关武器装备的全寿命研究以及各种新技术和烟火安全技术。烟火技术的进步是烟火装备设计、研发的基础。随着科学技术的迅猛发展，现代烟火技术在发展过程中呈现的特征有：多学科知识与技术相互融合发展；新型烟火材料不断涌现；新型烟火技术不断取得突破和应用。

军事意义上的烟火装备是基于烟火学原理研制的烟火药及其施放装置的统称，是点火、发射或者启动后能够快速形成相关效应的制式装备。烟火装备有很多种类，按其军事用途主要分为燃烧武器装备和发烟装备。燃烧武器装备主要以燃烧剂燃烧产生的火焰、热辐射等引起人员烧伤和物资燃烧与损毁。燃烧武器装备包括火焰喷射器、火箭燃烧弹以及相应的火箭集束发射器等。发烟装备是利用发烟剂生成烟幕的器材、弹药、车辆和装置的统称，其中防化发烟装备包括发烟手榴弹、发烟罐、发烟火箭弹、发烟车等。其他军兵种的烟火装备还包括发烟炮弹、发烟航弹、照明弹、曳光弹和空军投放使用的大型燃烧炸弹、燃烧子母弹，海军使用的液体烟幕施放器、海上发烟桶、漂浮发烟罐等武器装备。随着科技进步与军事需求变化，烟火装备一方面已从地面发展到天空（如从传统的发烟手榴弹、发烟罐、发烟车发展到对空烟幕施放系统）；另一方面由近及远，支援保障能力不断提升（如传统的喷火器、单兵火箭的烟火支援范围通常在数十米到1 km之内，新型烟火支援系统武器射程已达10 km以上）。此外，烟火装备的自动化、信息化程度也在不断提升，技术战术性能得到进一步改进优化，作战效能显著提升。

烟火装备种类多，具有多种技术战术特点，这就决定了烟火装备作战运用也具有显著的技术特征。烟火装备作战运用效果除了与自身性能有关之外，还与目标属性、战场气象地理条件有关，尤其是与烟火装备使用的时机、数量、编配方式、使用诸元等条件有关。烟火技术、烟火战术和烟火装备三者相辅相成，不能只重视装备研发而忽视对基础性烟火技术的研究，也不能只强调战术而忽视对装备技术的灵活运用。

2.烟火药剂

烟火药剂泛指烟火弹药或装备中装填、使用的化学物质，其中反应型烟火药剂大多由可燃剂、氧化剂、黏结剂（或稠化剂）以及添加剂组成。常用的可燃剂包括金属、非金属和有机化合物，性能好的可燃剂应该能与氧反应生成稳定的化合物，并释放大量的热量，同时还应具有适当的热释放速率等。氧化剂通常是在中到高温时分解并能释放出氧气的富氧离子固体，在选择时必须考虑应具有适当的分解热以及具有尽可能高的活化氧含量。黏结剂通常为有机聚合物，它使药剂组分在制备和储存过程中避免因材料密度和粒度的变化而分离。添加剂可以是阻燃剂、消焰剂或延滞剂等，以降低燃烧速率或产生其他特种效应。根据用途，烟火药剂主要包括发烟剂和燃烧剂。

1）发烟剂

发烟剂，是能够经人工施放而快速分散为高浓度的微小颗粒物，进入大气环境后可形成稳定的烟和雾及其类似体系，其颗粒物对光线或者电磁波具有强烈的散射和吸收作用，从而达到遮蔽、迷盲、干扰敌方军事观察和光电武器目的的化学物质的统称。

发烟剂是一种特殊的烟火药剂，可以有多种分类方法。

（1）根据其组成，可分为单组分发烟剂、多组分发烟剂。

（2）根据分散前的状态，可分为液体发烟剂、固体发烟剂等。

（3）根据施放原理，可分为燃烧型发烟剂、布撒（洒）型发烟剂、爆炸型发烟剂等。

（4）根据其作用的电磁频段，可分为普通发烟剂、抗红外发烟剂、干扰毫米波发烟剂、多频谱发烟剂等。

2）燃烧剂

燃烧剂，又称纵火剂，是能够发生猛烈燃烧反应并以高温作用形成毁伤、纵火效应的化学物质，是构成各种燃烧武器效能的基础。

燃烧剂有多种分类方式：

（1）按照其化学组成并结合使用特性，分为金属高热剂、自燃燃烧剂、油基燃烧剂、新型高能燃烧剂等。

（2）按其攻击方式，分为集中型燃烧剂、分散型燃烧剂。

（3）按化学特性，分为油基燃烧剂、金属燃烧剂、铝热剂、油基-金属燃烧剂、自燃燃烧剂等。

3.烟火弹药与装备

烟火弹药与装备是指利用烟火药形成烟幕或产生燃烧毁伤等特种效应的弹药、器材和装备，主要包括燃烧弹、喷火武器、发烟弹、发烟手榴弹、发烟罐、发烟机、发烟车等。(https://www.xing528.com)

1）燃烧弹

燃烧弹，又称纵火弹，是装有燃烧剂的航空炸弹、炮弹、火箭弹、枪榴弹、手榴弹的统称，一般在弹体上标有红色识别带，主要用于对易燃的建筑、装备、阵地等进行纵火，以破坏敌方设施、杀伤敌方人员。

在现代战争中使用得较多的是燃烧航空炸弹，也是最早大规模用于杀伤有生力量和烧毁物资、油料、弹药库、车辆、建筑物、野战工事、技术兵器等作战目的的燃烧弹药。常用的是混合燃烧航空炸弹和凝固汽油航空炸弹。有分析表明，燃烧弹对易燃目标造成的破坏效能比爆破弹高十几倍。

2）喷火武器

喷火武器，又称火焰喷射器，是指能够喷射燃烧液柱的火攻武器，主要用于攻击火力点、消灭敌方防御工事内的有生力量、杀伤和阻击冲击的集群步兵。喷火武器喷出的油料形成猛烈的燃烧火柱能四处飞溅，顺着堑壕、坑道拐弯黏附燃烧，杀伤隐蔽处的目标，并起到精神震撼的作用。由于燃烧要消耗大量的氧气并产生有毒烟气，因此使用喷火武器会导致工事内的人员窒息。在攻击坑道、洞穴等坚固工事时，喷火武器具有其他直射武器所没有的独特作用。

按喷火能力大小，喷火武器可分为便携式火焰喷射器、车载式火焰喷射系统、喷火火箭系统等。

按发射动力源特点，喷火武器可分为采用压缩气体作压力源的喷火武器、采用火药燃烧产生的高压气体作压力源的喷火武器。

美国M2A1-7式是最有代表性的采用压缩气体作为压力源的便携式火焰喷射器，基本结构如图12.14所示。其采用液柱式喷射方式，有总体积约16 L的两个油瓶，稀油料的喷射距离为20 m，稠化油料的喷射距离为40 m，既可以连续10 s一次喷完，也可以分5次断续喷射。

图12.14　美国M2A1-7式火焰喷射器

1—油瓶；2—压力瓶；3—喷枪；4—软管

3）发烟弹

发烟弹，又称烟幕弹，是在弹体内装填的发烟剂，能直接在敌方的阵地形成烟幕，有效迷盲敌人观察、射击，从而掩护己方军事行动的弹药，包括发烟炮弹、发烟航弹、发烟火箭弹等，在很多国家都被列为特种弹药，一般在弹体上部标有黑色识别带。发烟弹主要用于作战防护，其中发烟炮弹应用得最为广泛。随着光电侦察和精确制导武器的发展，装填红外干扰剂和多频谱发烟剂的新型发烟弹不断涌现，针对空中威胁作战防护的发烟弹施放系统也应运而生。图12.15所示为烟幕弹发射系统形成的地-空防护烟幕。

图12.15　地-空防护烟幕

4）发烟手榴弹和发烟罐

发烟手榴弹和发烟罐具有携行方便、燃放快速、组合使用方式灵活等特性，既可掩护单兵和分队的作战行动，又可大量组合用于在防御作战中掩护部队转移或者遮蔽交通要道、防御纵深内重要目标等，在世界各国军队都有大量装备。发烟手榴弹一般为燃烧型手榴弹。

发烟罐是一种将燃烧型发烟剂压制或浇铸到罐体内，采用专用的点火装置点燃，经过受热、升华后燃烧的反应产物在大气中凝结、扩散形成烟幕的发烟装备，通常用于掩护分队行动和遮蔽重要目标。进入21世纪后，随着战场烟幕防护的需要，很多国家开始研制并装备对抗红外、毫米波、红外/毫米波复合光电侦察和制导武器系统的新型发烟罐，并由此催生了富碳化合物红外干扰发烟剂设计、可膨胀石墨插层与燃烧施放等新技术的研究与应用。有些国家还专门针对海上烟幕使用需求，研制了专用的海上发烟桶或海上漂浮发烟罐，点燃后能够漂浮在海面上连续发烟，如图12.16所示。

图12.16　海上漂浮发烟桶施放烟幕

5）发烟机和发烟车

发烟机等烟幕施放器是利用机械原理使发烟剂分散形成烟幕，具有更强的发烟能力和机动发烟性能，可用于快速发生大规模遮蔽或干扰烟幕。在军事上，通常将以脉动喷气发动机或涡轮喷气发动机为动力的机械烟幕发生器简称发烟机，它能使雾油汽化或者使预加工的粉体发烟剂充分分散，形成大面积烟幕（主要发生遮蔽可见光和干扰近红外波段的烟幕）。

将发烟机安装在机动车平台上并加装必要的辅助控制系统就构成发烟车，可使其机动性和越野性能得到大幅度提升，发烟车逐渐成为世界各国大规模发烟的主要装备。图12.17所示为发烟车施放的可见光/红外混合烟幕。

针对海上烟幕使用需求，将发烟机搭载于各种轻型快艇上，就可构成机动性良好的海上发烟艇，用于在海面形成遮蔽烟幕。图12.18所示为发烟艇海上移动发烟。

图12.17　发烟车施放可见光/红外混合烟幕

图12.18　发烟艇移动发烟

不同粒度的水雾可分别对可见光、红外等光电信号产生遮蔽干扰作用，并且具有良好的经济性和环保特性。海水资源丰富，在舰艇上加装高压雾化装置，可利用海水形成水雾，能够起到模拟天然浓雾的遮蔽效果。