火工品的发展趋势与前景分析

使用武器弹药，必须解决点火与起爆的问题。火工品的发展也和其他事物一样，是在一定的社会环境和物质基础上产生并发展起来的。随着时间的推移、社会的需求、科学的发展，火工品经历了一个从无到有、从少到多、从原始到先进的发展过程。

（1）火工品的发展历史

火工品旧称火具，是伴随火器出现的，中国四大发明之一的黑火药就是最早用来装填火工品的火工药剂。8—9世纪，在中国就出现了古老的火工品。当时，利用软纸包住火药粉做成纸捻，形成火信或火线，点燃古代火器中的火药，用以发射火器中的铁砂。在1480—1495年，意大利著名科学家达·芬奇发明了轮发燧石枪机，用燧石的火花点燃火药池，再由火药池点燃火药，将弹丸发射出去。火药池是继火线、火信后的又一种火工品。以后随着枪机的改进，火药池也逐渐变成了火药饼，这就是底火的雏形。这一时期，也有将散装细火药粉装在纸管内制成引火烛的，用火线引燃引火烛，再引燃火药，达到发射弹丸的目的。18世纪，欧洲人把细黑火药（火药）粉装入纸壳、木壳或铁壳内，制成传火管，这又是一种古代火工品。早期的火工品作用可靠性很低，常常发生瞎火现象。

火工药剂的发展，也促进了火工品的发展，特别是1799年英国科学家E.霍华德发明了雷汞，1807年苏格兰人发明了以氯酸钾、硫、碳混合的第一种击发药，为火工品的发展历史翻开了新的一页。1814年，美国首先试验将击发药装于铁盂中用于枪械。1817年，美国人艾格把击发药压入铜盂中，从此火帽诞生了。同年，第一个带火帽的枪械引入了美国。1840—1842年将这种火帽用于枪弹和炮弹中，火帽的应用对后膛装填射击武器的发展具有十分重要的意义，并获得了迅速发展。火帽主要用于金属子弹药壳的中心，由枪机撞击发火，现代自动武器的枪弹仍采用这种结构。19世纪末，将撞击火帽装入传火管，用此组合件点燃药筒中的发射药。1897年火帽和点火管组合件发展成撞击底火后，更换了19世纪前半期点燃火炮中发射药的摩擦式传火管。

19世纪初，法国人徐洛首先利用电流使火药发火，制成了电火工品。1830年，美国人M.肖取得了火花电火工品的专利，首先用于纽约港的爆破工程，直到20世纪初才开始用于海炮。1831年，英国人W.毕克福德发明了导火索。

19世纪末20世纪初相继出现的叠氮化铅、四氮烯及三硝基间苯二酚铅等起爆药，为火工品改善性能和增加品种提供了有利条件，对身管武器和弹药的发展起了决定性的作用。“二战”期间，火箭弹、反坦克破甲弹、原子弹等新型弹药的出现和发展，也促进了电雷管、电点火管的发展。这一时期，世界各国对长期用作延期药的黑火药也进行了大量的研究，解决了它因吸湿和气体产物多致使延期时间不准确的缺点。美、英等国研制出了硅和铅丹的混合延期药，而后又相继出现了众多的微气体延期药。

中国明代《武备志》等史书中所记载的枪炮、地雷和水雷中所使用的点火具、导火索、火槽及点火药构成的组合体就是爆炸序列的雏形。18世纪，在机械触发引信中出现了无隔爆件的爆炸序列，促进了弹药的发展，但其感度过高，易发生膛炸，使弹丸初速受到了限制。19世纪90年代将其改进为隔爆式爆炸序列，提高了安全性，奠定了现代弹药爆炸序列的基本结构。

（2）火工品的发展现状

当前世界各国在配用火工品时，尽量使同一种火工品用于多种弹药的底火及引信。这样，不仅容易实现火工品的系列化、标准化和通用化，而且有利于优化火工品，促进火工品的发展。

美军在51种炮弹引信中所配用的雷管只有7种，即针刺雷管4种（M55式、M61式、M94式及M99式）、微型电雷管1种（M100式）、破甲弹引信电雷管2种（M69式、MK96式）。一种火工品又能同时配用多种类型的引信，如美国的M55式针刺雷管现用于时间引信、触发引信、近炸引信、弹底引信及多用途引信等19种引信中；M100式微型电雷管现用于电子引信、近炸引信、时间引信及多用途引信中；MK71式电雷管用于24种弹药引信中，MK96式电雷管用于弹底起爆引信等9种引信中。苏联的TAT1式火焰雷管现用于航弹、杀伤爆破弹、反坦克炮弹等多种弹药引信中。

此外，有些火工品还用于专门用途的弹药中，如美国的MK510式电雷管专门用于MK15式深水炸弹、MK590式水雷等水中弹药及MK1式火箭弹引信中；MK700式电雷管用于MK461式小型反潜鱼雷战斗部引信中；一些微型电雷管多配用于具有特殊用途的弹药及小口径弹药引信中，如美国M100式微型电雷管，其外形尺寸为φ2.54mm×6.35mm，用于激光制导炸弹引信中；M57A1式针刺雷管，其外形尺寸为φ2.19mm×6.66mm，配用于25mm、30mm、35mm、37mm及40mm等小口径弹药的多种引信中。

总之，越来越多的弹药引信中采用同一种火工品是现装备火工品的突出特点，不仅提高了火工品的通用化程度，也为生产、储存及勤务处理带来很大方便。

火工品在民用方面主要用于工程爆破，许多毫秒级工业电雷管普遍用于工程爆破，微秒级工业电雷管用于地探、深井采油等，同时在爆炸做功方面也大量采用了工业雷管。

（3）火工品的发展趋势

现代火工品的发展与起爆药的发展是分不开的，所以现代火工品也是向高起爆力、钝感和安全性等方向发展。火工品应用十分广泛，其中一些新型火工品正在突破传统火工品的概念，如双金属点火管、双金属延期元件、流体起爆器、飞片雷管、电子延期雷管和激光火工品等。

1）钝感火工品

钝感火工品是指在1 A、1W下，5 min不发火的火工品，其中最主要的是钝感电雷管，即采用细化和钝化的猛炸药代替雷管中的起爆药，从而起到钝感作用。到20世纪末，这种雷管得到了广泛使用，有望取消引信传爆序列中雷管与导爆管或传爆管之间的隔离装置。此外，还有钝感点火具、爆炸线、激光火工品、液体发射药点火系统等。随着无壳弹的发展，可燃底火也将取代某些品种的传统金属壳底火。

2）薄膜桥丝电雷管(www.xing528.com)

当前，英、美等国正在研究将金属铬蒸镀于基片上，形成几微米厚的薄膜桥丝，然后再制成薄膜桥丝电雷管。这种雷管对低压电源和压电晶体提供的冲能特别敏感，并能承受高过载，适用于要求小型雷管和低发火能量的高速炮弹引信。

3）无起爆药雷管

无起爆药雷管是近年来发展最快的一种新型火工品，它是通过外界相对较小的激发能量，来使过渡炸药及主装炸药快速完成DDT过程，包括低压飞片雷管、冲击片雷管、装填某些钴配位化合物起爆药的雷管（CP雷管）以及等离子体加速雷管等。无起爆药雷管中只装细化和钝化的猛炸药（起爆炸药），雷管可以与主装药对正使用而不必隔离，生产和使用都安全可靠，并曾在水雷中使用。今后导弹及大口径炮弹、火箭弹的引信中都会采用无起爆药雷管。

无起爆药毫秒电雷管是目前世界上最先进、最安全的雷管。由于取消了雷管中的正起爆药，实现整发雷管只装有单一猛炸药或混合炸药，并解决了无起爆药电雷管的群爆问题，因而生产过程非常安全，减小了运输、储存过程中安全事故的发生概率。例如导爆管式无起爆药雷管，它是工程爆破用的起爆器材，是一种无起爆药雷管，它所用的主装药为不含起爆药的混合炸药，过渡药为太安或黑索今或奥克托金或它们的改性炸药。这种无起爆药雷管的特点是不但没有制药的废水，而且性能好、成本低，生产、运输、使用安全。经反复试验验证其爆轰率、威力、防潮性、安定性均符合工业雷管的标准。

4）微电子火工品

随着微电子技术的发展，出现了含有微电子器件（或芯片）的新一代电火工品，即微电子火工品，这种新型火工品具有对目标或引爆信号识别的能力，如美国研制的半导体桥电子雷管，由微电子线路、薄膜电阻和起爆药组成。它不仅能在低电压、低能量输入时快速点燃和起爆下一级装药，而且还具有静电安全性能。在发火线路中加入微型计算机，使其具有了智能性。

微电子火工品中的微电子器件和芯片按功能可分为发火元件、延期电路、保护电路及其他功能电路等。发火元件是指用微电子加工技术加工的半导体桥，如集成硅桥、气相沉积发火膜桥等。延期电路是指集成的模拟延期线路或数字式延期线路。保护电路是指采用防静电和防射频电路，防止意外能量对火工品的危害。其他功能电路有起爆开关、逻辑电路、光电转换电路等。微电子火工品可以包含以上一种或几种功能的集成器件或芯片。由于发火元件的微对流传热原理及自持放热反应原理的作用，微电子火工品的发火能量低、作用迅速、安全性高。微电子器件制造采用现代化工艺，在一个基片上可加工出多种线路，便于大批量高质量的自动化生产，其性能一致性好，是智能化引信的基础元件之一。

半导体桥火工品是采用半导体桥（SCB）发火元件的一种微电子火工品。SCB是采用微电子工艺在硅基片上对多晶硅进行N型（如磷）重掺杂，再经掩膜光刻和气相沉积焊接区形成的。典型的SCB尺寸为长100μm，宽380μm，厚2μm，制作在2 mm×2 mm的基片上，桥两侧铝焊接区与火工品的引线焊接相连。当电流脉冲加于SCB上时，SCB汽化并形成热等离子体，等离子体穿入多孔装药中，以微对流的机理传热，较传统火工品快1～2个数量级的速度引爆（引燃）火工药剂。而以普通的速度加上较小的电流时，由于芯片是一个很好的热沉，可以通过1 A/1W 5 min不发火。SCB火工技术出现于20世纪60年代，到80年代才为人们所重视并深入研究。它以发火能量低、作用迅速、安全性好、作用可靠等突出的优点很快得到了广泛的应用，出现了SCB起爆药雷管、SCB无起爆药雷管、SCB推冲器、SCB冲击片雷管、用于安全气囊中的SCB点火器等。SCB与固体微型电路相容，所以将是智能化、数字化火工系统的技术基础和组成部分。

微电子火工品发展非常迅速，除了半导体桥火工品，二十多年来还出现了半导体薄膜桥火工品、集成硅桥火工品、半导体冲击片火工品、微电子延期火工品、光电火工品等，而且还在向微型化、智能化、数字化方向发展。

5）新型非电火工品

这类火工品包括柔性导爆索、封闭型导爆索、铠装柔性导爆索、隔板起爆器等。未来的某些导弹战斗部利用封闭型柔性导爆索来控制作用效果即能远距离高速传爆，而且不会在作用时损坏邻近部件。

6）装填集成电路的火工品

随着集成电路技术的迅速发展，可以将具有某些功能的集成电路装入雷管中。2000年以后，已大量使用装有集成电路的精密段发雷管、电子延时雷管，且延时精度可达到±1ms水平。

7）爆炸逻辑网络

爆炸逻辑网络近年来发展迅速，许多国家都在积极研究并已取得显著进展，现在已经装备某些产品，其主要特点是兼有某些引信器件的功能，这是火工品技术的重大突破。

爆炸逻辑网络是由小尺寸线形装药和爆炸逻辑元件构成的具有逻辑起爆功能的炸药线路。爆炸逻辑网络具有多个输入端，可以通过对输入端输入模式的控制达到控制输出端输出模式的目的。按输出端的数量可分为单输出和多选一输出两种。单输出爆炸逻辑网络要求所有输入端均以规定的顺序和在时间窗口内起爆，输出端才有爆炸输出，因而具有保险功能。可用于引信保险与解除保险机构，也可用于火箭发动机的安全程控点火。多选一输出爆炸逻辑网络的输出端数量与输入模式一一对应，因此选择特定的输入模式便能实现只在与之对应的输出端输出爆轰波，而其他端口则没有输出。常用于对主装药的起爆模式进行选择，如用于定向战斗部的随机定向起爆。爆炸逻辑网络依靠载体的不同，也分为刚性与柔性两类。