炸药的分类及特征介绍

炸药是指在适当外部激发能量作用下，可发生爆炸变化（速度极快且放出大量热和大量气体的化学反应），并对周围介质做功的化合物或混合物。可以是固态、液态或气态，也可以是气—液态或气—固态；军用和工业炸药多为固态。炸药不仅是武器的能源，也是国民经济许多部门不可缺少的含能材料，它能发生极快的爆炸变化，可在瞬间产生压力达数十吉帕、温度达数千摄氏度的气体，这种气体向炸点周围急剧膨胀而做功。炸药的爆炸特性，可用爆热、爆速、爆温、爆压和爆容（比容）5个参数综合评价，它们是炸药做功能力（威力）和对周围介质粉碎能力（猛度）的决定性因素。

在军事上，炸药用作杀伤爆破装药以装填各种炮弹、航空炸弹、导弹战斗部、鱼雷、水雷、地雷、手榴弹、爆破药包以及原子弹和热核武器的起爆元件。在民用上，炸药广泛应用于各种工程爆破作业（如采矿、建筑、水利）和金属爆炸加工（焊接、成形、复合），也用于制造超硬材料（如金刚石、氮化硼）、人工降雨、灭火、地震勘探和油井射孔等。能够实际应用的炸药，应具有足够的能量和威力、适当的感度、足够的安全性，且原料易得、制造简便而安全。

（1）爆炸现象

在自然界和人们的日常生活中，有各种各样的爆炸现象。由物理变化引起的爆炸现象称为物理爆炸，例如高压气瓶或蒸汽锅炉的爆炸，地震、闪电等也属于此类。由化学变化引起的爆炸称为化学爆炸，如矿井瓦斯爆炸、煤矿粉尘爆炸及炸药爆炸等。

从广义的角度来看，爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，在变化过程中，伴随有物质所含能量的快速转变，即变成该物质本身、变化的产物或周围介质的压缩能或运动能。因此，爆炸的重要特征是大量能量在有限的体积里突然释放或急剧转变，在爆炸点附近的介质形成急剧的压力突跃和急剧的温度增长，这种压力的突跃正是爆炸破坏作用的直接和根本的原因。弹丸爆炸都属于化学爆炸。

（2）炸药爆炸三要素

1）反应的放热性

这是构成爆炸反应的必要条件，没有这个条件，爆炸根本不可能发生；没有这个条件，爆炸反应也不可能自行延续，只有放热才能构成爆炸。例如硝酸铵的分解：

前者是吸热反应，不爆炸；后者是放热反应，可发生爆炸。

炸药受到一定的外界作用（亦叫外界冲能）后，首先在局部发生反应，这局部炸药反应放出的热量又激发下层炸药的继续反应。正是这种反应放热才使爆炸反应得以自动维持下去，直至整个炸药爆炸完毕。假如反应不放热，势必要由外界不断供给能量来引发爆炸反应，显然这样的反应不可能发展为爆炸，这样的物质也不可能是炸药，所以反应的放热性给爆炸变化提供了能源，同时，反应放热也是爆炸做功的能源。

2）反应的快速性

爆炸反应与普通燃料的反应最突出的区别在于反应速度不同。普通燃料的燃烧热比炸药的爆热大得多，见表2-9。

表2-9　几种炸药和燃料在爆炸和燃烧时放出的热量

一般燃料的燃烧过程进行得比较缓慢，如煤块在空气中的燃烧，能放出大量的热量和气体，却不能形成爆炸。相反，煤矿中极细的煤粉（煤尘）均匀地悬浮在空气中，煤和空气接触充分，一旦点火，反应就十分迅速，有可能发生爆炸，这说明反应的快速性是构成爆炸的必要条件。

3）生成气体产物

1 L普通炸药爆炸瞬间可生成约1 000 L的气体产物（标准状态）。由于反应的放热性把这样的气体加热到几千摄氏度的高温，而且反应的速度非常快，所以这样的气体在爆炸结束瞬间仍占有原来炸药所有的体积，相当于1 000 L左右的气体被压缩到近似1 L的体积里，此体积具有相当大的压缩能。高温高压的气体产物一旦膨胀，对外界将产生相当大的机械破坏作用。

综上所述，反应的放热性、快速性和生成气体产物这三个条件是炸药发生爆炸变化的重要因素。放热性给爆炸变化提供了能源；快速性使有限的能量迅速放出，在较小的容积内集中着较大的功率；反应生成的气体则是能量转换的工质。具有这三方面性质是炸药的共性，而各种炸药的化学结构和物理状态不同，反应后它们表现的程度也各不相同，这是每种炸药的个性。

（3）炸药的本质

一般来说，炸药是指受到一定的外界刺激作用就容易引起高速化学反应，产生大量气体和热量的物质。据此，炸药的本质是：

1）相对不稳定物质

在一般情况下，炸药是不会自发地发生爆炸的，正如大多数猛炸药都是相对稳定的物质。但炸药受到一定外界冲能（如热、机械能、冲击波、电、……）的作用时就会发生爆炸，故被称为相对不稳定的物质。

2）能量密度高

单位体积的炸药所放出的能量称为炸药的能量密度，可由式（2-14）表示。(www.xing528.com)

式中　ρE——能量密度，kJ/m3；

Q——炸药的爆热，kJ/kg；

ρo——炸药的装药密度，kg/m3。

就单位质量的物质而言，炸药爆炸时放出的热量并不比普通燃料的燃烧热量大。但因爆炸反应的快速性，在爆炸瞬间所放出的热量仍集中在原来炸药的体积内，所以炸药的能量高度集中，即能量密度大（表2-9）。炸药的能量密度大，对炸药的使用极有实际意义。欲达到同样的破坏效果，ρE大，则可使弹药体积相应变小，尤其可使引信中使用的火工品类的危险元件越加小型化，这对安全很有利。

3）由氧化剂和可燃剂组成

无论是单体炸药还是混合炸药，大多是由氧化剂（或氧元素）与可燃剂（可燃元素）组成的。由于炸药本身含氧，不需要从外界摄取氧，所以它的爆炸反应速度是一般化学反应无法达到的。

（4）炸药的分类

按照作用方式可将广义的炸药分为起爆药、猛炸药、推进剂和烟火剂四大类。起爆药用于起爆猛炸药，猛炸药用于产生爆轰，推进剂和烟火剂用于产生燃烧和爆燃，但通常称谓的炸药有时仅是指猛炸药。

1）起爆药

起爆药是在较弱外部激发能（如机械、热、电、光）的作用下即可发生燃烧并迅速转变为爆轰的敏感炸药。对外界初始冲能敏感、高能量输出、爆轰成长期（从爆炸开始达到最大爆速的时间）短、结晶颗粒球形化和良好的流散性，是起爆药的四个特征。起爆药爆轰所产生的爆轰波，用以引爆猛炸药。

起爆药由于具有以上特点，多用来制造各种起爆器材或点火器材，如火帽、雷管等火工品。目前军用火工品使用的起爆药主要是叠氮化铅、斯蒂酚酸铅及特屈拉辛等。

2）猛炸药

猛炸药又称高级炸药，它比较不敏感，只有在相当强的外界作用下才能发生爆炸，通常用起爆药的爆炸来激发爆轰。猛炸药一旦爆轰，就比起爆药具有更高的爆速，可达数千米每秒，所以对周围介质有强烈的破坏作用。

猛炸药根据其自身的特点，在军事上主要用来装填各种弹丸和爆破器材等。弹丸中的装药经常用梯恩梯或梯恩梯与黑索今为主的各种混合炸药；工程爆破上常用硝铵炸药、浆状炸药、铵油炸药及乳化油炸药等；火工品中常用的猛炸药有钝化黑索今、钝化钛铵等。

3）推进剂

推进剂有时也称为发射药或火药，是指在不依赖外界空气的条件下，自身可进行快速有规律的化学反应（燃烧），放出大量高温燃气的物质，是火箭发动机的能源和工质。推进剂必须具备的条件是单位质量推进剂所含能量高，燃烧稳定且有规律，物理、化学稳定性好，储存运输安全。按照用途推进剂可分为火箭推进剂、燃气发生剂等；按照物理形态推进剂可分为液体推进剂、固体推进剂、固液混合推进剂、膏状推进剂、凝胶推进剂等。火箭推进剂主要是为火箭发动机提供大量喷射物质而使火箭获得前进的推力。

4）烟火剂

烟火剂通常由氧化剂、有机可燃剂或金属粉及少量黏合剂组成。其特点是接受外界作用后发生燃烧，产生有色光焰、烟幕等烟火效应，主要用以装填特种弹药。常用的烟火剂有照明剂、烟幕剂、燃烧剂、曳光剂等。

（5）燃料空气炸药

燃料空气炸药是一类新的有别于其他常规炸药的爆炸能源，以挥发性的液体碳氢化合物或固体粉质可燃物为燃料，以空气中的氧气为氧化剂组成的不均匀爆炸性混合物。使用时，将装有燃料的弹体投掷或发射到目标上空，在一次引信引爆和中心抛撒炸药爆炸作用下，把燃料抛撒到周围空气中，使其迅速扩散并与空气混合形成可爆云雾，经二次引爆使云雾爆轰，产生爆炸冲击波，达到破坏大面积目标的目的。其特点是爆炸后引起的超压虽低，但破坏面积大、冲量大，适于对付集团部队、布雷区、丛林地带工事以及轻型装甲等大面积软目标；缺点是猛度不高，对半硬以上的目标破坏效果不佳，而且易受风雨、低温等环境条件的影响。其燃料可为气体、液体、固体或混合态四类，应具有易于抛撒、扩散和起爆的特点及一定的物理化学安定性，能产生较高的爆轰压力。

目前燃料空气炸药主要使用的是液体燃料，它们可大致分为五类：不需要氧可自行分解的，如环氧乙烷、肼等；没有氧或空气仍能继续燃烧的，如硝酸丙酯；含有大量氧，与可燃物质接触时发生剧烈反应的，如过氧化乙酰；在常温下与湿空气接触时发生爆炸的，如二硼烷；接触富氧物质时反应激烈，与某些物质接触时能自燃的，如无水偏二甲肼。军用常用液体燃料主要有环氧乙烷、环氧丙烷等。固体燃料可分为固体可燃剂和固体单质炸药两种，固体可燃剂（如镁、铝、锆、钛等金属粉以及煤粉、硫粉等）均能在空气中爆炸，固体炸药粉末分散在空气中也可成为燃料空气炸药。燃料空气炸药可用于面杀伤武器，主要靠爆炸时形成的超压杀伤破坏目标，其爆速和猛度不高。