炸药分类：深入探讨爆炸理论

炸药的种类繁多，研究人员发展了适合各个行业应用的炸药，如适合煤矿井下使用的煤矿许用炸药、各种军用混合炸药和用于起爆的各种起爆药等。它们的组成、物化性质和爆炸性质各有差异，所以科学的分类可帮助人们更加合理地研究和使用这些含能物质，认识它们的本质和特性。

常用的分类方法有两种：一种是按照炸药的组成成分及分子结构的特点分类，这种分类方法对于炸药配方研制工作者很有益处，便于他们掌握炸药在组成上的特点和规律；另一种是按照炸药的应用进行分类，这种分类方法对于应用炸药的工程技术人员，如战斗部设计工作者以及工程爆破技术人员选用炸药较为方便。

1.按炸药的组成分类

此方法把炸药分为两大类：即单质炸药（分子内炸药）和混合炸药（分子间炸药）。混合炸药是由两种及两种以上的成分组成的炸药。

1）单质炸药

单质炸药分子内含有可燃性基团和氧化性基团，多数是由C、H、N、O四种元素组成的，这些基团是不稳定的，这使炸药分子内各元素不是按照最大键能的形式结合，因此在外界刺激下，这些化学键很容易断开，发生剧烈的分解反应，放出热量，然后重新生成键能较大的、稳定的化合物。单质炸药主要包括以下6种。

（1）芳香族硝基化合物。

芳香族硝基化合物的分子结构是苯环，通过C原子与硝基相连，由于—C—NO2结合得非常牢固，因此这类炸药具有相当好的化学稳定性和较低的机械感度。典型的炸药有TNT、特屈儿、苦味酸等。

TNT的分子式为C7H5（NO2）3，曾经被广泛应用。TNT具有中等的爆炸威力，安定性好，机械感度低，装药工艺性好，适用于铸装、压装、螺装成型。原材料来源广泛，价格低。

特屈儿的分子式为C7H5N（NO2）4，代号为CE，曾是国外广泛应用的一种炸药。其爆炸威力大于TNT，而小于黑索金。熔化时易分解，不能用于铸装，只能用于压装。冲击波感度高，用0.025 g叠氮化铅就可引爆，广泛地用作传爆药柱。

此外还有六硝基苯、六硝基二苯胺（HND）、三硝基苯酚（苦味酸，TNP）、二硝基甲苯（DNT）、二硝基萘、三硝基间苯二酚（斯蒂夫酸）及其盐类等。

（2）硝胺类化合物。

硝胺类化合物的分子结构是杂环，通过N原子与硝基相连接，由于—N—NO2分解时比—C—NO2分解时多生成1倍的N2，炸药的氧平衡性能好，因此爆炸强度比硝基化合物高。—N—NO2结合的牢固性比—C—NO2结合的牢固性低，因此这类炸药的化学稳定性比硝基化合物差，机械感度比硝基化合物高。典型的炸药有黑索金、奥克托金等。

黑索金的分子式是C3H6N6O6，代号为RDX，也是一种广泛应用的高能炸药。其爆炸威力大，化学稳定性好，但由于机械感度高，需要对其进行钝感处理，或制成以黑索金为主体的混合炸药，可压制成型，也能够与TNT混合在一起作铸装药使用。

奥克托金的分子式是C4H8N8O8，代号为HMX，其爆炸威力比黑索金大，但由于机械感度高，不能单独使用，可以制成混合炸药。

（3）硝酸酯化合物。

硝酸酯化合物的分子结构是直环，通过O原子与硝基相连接，由于—O—NO2含氧多，这类炸药的氧平衡性能好，因此爆炸强度比硝胺类化合物高；—O—NO2结合牢固性最低，因此这类炸药的化学稳定性比硝胺类化合物差，机械感度比硝胺类化合物高。典型炸药如太安。

太安的分子式是C（CH2ONO2）4，代号为PETN，其爆炸威力与黑索金相当，机械感度高，用0.01 g叠氮化铅能将其引爆，因此广泛用来装填雷管，多为钝感后使用。

此外还有硝化乙二醇（C2H4（ONO2）2）、硝化甘油（C3H5（ONO2）3）、硝化棉等。

（4）硝酸盐类。

典型炸药有硝酸铵、硝酸尿（NH2—CO—NH2·HNO3）、硝基胍等。

（5）乙炔及其衍生物。

典型炸药有乙炔银（Ag2C2）、乙炔汞（Hg2C2）等。

（6）雷酸及其盐。

典型炸药有雷汞（Hg（ONC）2）、雷酸银（Ag（ONC））等。

此外还有：硝基甲烷（NM）、硝基胍、硝基尿素、重（β，β，β-三硝基乙基-N-硝基）乙二胺、重（2，2，2-三硝基乙醇）缩甲醛、基纳（DINA）、二硝基乙胺（EDNA）、呋喃炸药等。

2）混合炸药

炸药在实际使用中必须同时满足诸如爆炸性能、安全性能、工艺性能、长贮性以及生产经济性等各方面的要求，否则无法直接应用，而对于单质炸药来说很难全面满足这些要求，所以实际应用中多采用混合炸药。

混合炸药的种类很多，也可以按照不同的方式进行分类，此处不作精确的分类，只是简要介绍常用的几种混合炸药。

（1）梯黑炸药。

它是由TNT和黑索金以不同比例组成的混合炸药，是当前应用最广泛的一类混合炸药。尤其是美、英、法等西方国家，在各种榴弹、破甲弹、航弹、地雷等武器中普遍采用这类混合炸药。它通常以熔融态进行铸装，因此也是熔铸炸药的典型代表。

这类混合炸药中，随着黑索金含量的增加，其爆炸威力也增大，但是铸装的工艺性会相应地下降。常用的配比有：50%TNT/50%黑索金、40%TNT/60%黑索金、35%TNT/65%黑索金。西方国家在TNT、黑索金混合物中加入钝感剂所制成的B炸药（39.5%TNT/59.5%黑索金/1%蜡）也属于这一类型。

（2）钝化黑索金。

它是一种由黑索金与钝感剂组成的粉、粒状混合炸药，常用配方由黑索金/钝感剂（95/5）组成，一般以压装法进行装药。美国称这类炸药为A炸药。

（3）含铝混合炸药。

它是在配方中加入Al元素等高能成分，以显著提高炸药的能量或威力的一类混合炸药，因此含铝炸混合药是混合炸药中高威力的一个重要系列。

常用的含铝混合炸药有钝黑铝炸药和梯黑铝炸药等。前者是由80%的钝化黑索金和20%的铝粉进一步混合制成的；后者是由60%的TNT、40%的黑索金，外加13%的粒状铝粉和3%的片状铝粉组成的熔铸炸药。

（4）高分子混合炸药。

高分子混合炸药是从20世纪40年代开始发展起来的一种新型混合炸药，是炸药应用上的重大发展。它利用近代高分子技术，使炸药具有各种物理状态，以扩大炸药的使用范围。

高分子混合炸药通常以高能炸药为主体，配以黏合剂、增塑剂、钝感剂等添加剂构成。其按爆炸性能又可分为高爆速、高威力、低爆速等类型；按物理状态可分为高强度、塑性、挠性、黏性、泡沫态等类型；按成型工艺可分为压装、浇注、碾压、热塑型、热固型等。高分子混合炸药实际上是指组分中含有高分子材料的一类炸药，其典型代表如PBX系列、RX系列等。

（5）液体混合炸药。(www.xing528.com)

液体混合炸药一般指至少由两种物质组成的具有流动特性的爆炸混合物。它可以是均一的液体溶液，也可以是胶状液或悬浮液。流动性是它最基本的特征。其典型代表如四硝基甲烷/苯（86.5/13.5）、硝酸（98%浓度）/硝基苯（72/28）等。

（6）硝铵炸药。

硝铵炸药是以硝酸铵为主要成分的爆炸混合物，是我国工业炸药的主要品种。由于硝酸铵价格低廉、来源广泛，无论在民用还是军用上，硝铵炸药都是重要的爆炸能源。硝铵炸药现在已经发展出铵梯炸药、铵油炸药、浆状炸药、水胶炸药、乳化炸药、膨化硝铵炸药、粉状乳化炸药等多个品种。

（7）燃料空气炸药。

燃料空气炸药是一种新的爆炸能源，以挥发性的碳氢化合物（如环氧乙烷，低碳的烷、烯、炔烃及其混合物等）或固体粉质可燃物（如铝粉、镁粉）作为燃料，以空气中的O2为氧化剂，组成爆炸性气溶胶混合物。其因具有独特的优点，近年来在军事应用上受到各国的重视。

2.按炸药的应用分类

1）按炸药的功能分类

按炸药的功能可将炸药分为4类：起爆药、猛炸药、火药和烟火剂。

（1）起爆药。

起爆药对外界作用十分敏感，轻微的外界刺激就可以引发爆炸，反应极快，一旦引爆就可以立即转变为稳定的爆轰。起爆药主要用来引发猛炸药的爆炸，因此常被用于各种起爆器材，如雷管、火帽或其他起爆装置。起爆药也称初发装药或第一装药，其由发火到发展成稳定爆轰在毫秒的时间量级上就能完成，起爆药对机械作用比较敏感。

常用的起爆药有：雷汞（Hg（OCN）2，mercury fulminate）、叠氮化铅（Pb（N3）2，lead azide）、斯蒂芬酸铅（C6H（NO2）3O2Pb，lead styphnate）、二硝基重氮酚（C6H2（NO2）2ON2，DDNP，dizodinitrophnol）、特屈拉辛（C2H8N10O，tetrazene）等。

（2）猛炸药。

与起爆药相比，猛炸药的敏感度较低，因此通常要借助起爆药或者起爆器材才能使其发生爆炸，故也称猛炸药为次发装药或第二装药。猛炸药的主要反应形式是爆轰，一旦被起爆，它们就具有了极高的爆速和强大的破坏力，因此常被用于装填炮弹或者工程爆破。

常用的猛炸药有：TNT（trinitrotoluene）、黑索金（hexogen）、奥克托金（octogen）、太安（pentaerythrite tetranitrate）、硝化甘油（nitroglycerin）、美国军用A炸药（composition A，RDX和蜡等钝感剂混合物）、美国军用B炸药（composition B，TNT/RDX混合炸药）、美国军用C炸药（composition C，RDX/黏结剂/增塑剂）；民用乳化炸药（emulsion explosive）、硝铵炸药（ammonium nitrate explosive）、浆状炸药（slurry explosive）。

（3）火药。

火药又称发射药，火药的主要化学反应形式是燃烧，火药是自供氧物质，因此能够在隔离的条件下进行有规律的燃烧，放出大量气体和热量，并对外做功。虽然火药也能产生爆炸，但实际上主要利用的是它的燃烧性能。比如，火药常用作枪弹、炮弹的发射药。

火药又分为黑火药、单基火药、双基火药、三基火药和高分子复合火药。

①黑火药：黑火药易于点燃，燃烧迅速，点火能力强，性能稳定，历史上曾长期作为发射药使用，并用于制造导火索、点火药、传火药，因为其火焰感度高，现已被淘汰使用，如今主要用于烟花爆竹的生产。黑火药是由硝石、木炭和硫磺按照一定比例混合制成的，常用的比例是75%硝酸钾、10%硫磺和15%木炭。黑火药燃烧产物中有大量的固体颗粒。

②单基火药：单基火药又称为硝化棉火药，由95%硝化棉和5%非爆炸性组分构成，主要用作枪炮的发射药。

③双基火药：双基火药又称为硝化甘油火药，由硝化棉和硝化甘油或硝化乙二醇组成，主要用作迫击炮、加农榴弹炮等的发射药。

④三基火药：三基火药是在双基火药的基础上加入一些不溶解的爆炸化合物，如硝基胍、黑索金、奥克托金等，属于复合双基火药。三基火药主要用于消除炮管烧蚀、炮口焰、炮尾焰。

⑤高分子复合火药：高分子复合火药由可燃剂、固态氧化剂、高分子化合物、黏结剂等组成，用于火箭的发射，又称为复合固体推进剂。

（4）烟火剂。

烟火剂是由氧化剂、有机可燃物或金属粉及少量黏结剂等混合制成，在外界隔离的密闭空间内也能发生燃烧，并产生光、声、热、烟、色、延时等效果的混合物。民用上，它常被用于制造烟花、鞭炮、安全气囊产气剂等；军事上，它常被用于制造照明剂、燃烧剂、信号弹、曳光剂、有色发烟剂等。

起爆药、猛炸药、火药和烟火剂都具有爆炸性质，在一定条件下都能形成爆轰。在通常情况下，起爆药和猛炸药的基本作用形式是爆轰，而火药和烟火剂的基本作用形式是爆燃。通常所说的炸药主要是指猛炸药，它的生产和使用量最大，因此它是爆炸技术的主要研究的对象。

2）军用混合炸药的分类

常用的军用混合炸药可分为抗过载炸药、温压炸药、燃料空气炸药（FAE）、水下炸药、不敏感炸药、基于高能量密度材料的炸药六大类。

（1）抗过载炸药。

抗过载炸药指在外界强动态载荷条件下能够保持装药安定且具备爆炸功能的炸药类型。根据武器类型和载荷作用特性，抗过载炸药主要分为抗侵彻过载炸药和抗发射过载炸药两种类型，其中抗侵彻过载炸药用于反硬目标动能侵彻战斗部，抗发射过载炸药用于大中口径炮弹。

（2）温压炸药。

温压炸药是一种富燃料炸药，能够同时产生高温和高压毁伤效果，而且能量释放的时间显著长于常规炸药，因此具有较长的作用时间和较高的总冲量。温压炸药的爆炸过程分为3个阶段：①最初的无氧爆炸反应：不需要从周围空气中吸取O2，持续时间为数百万分之一秒，主要是分子形式的氧化还原反应。此阶段仅释放一部分能量，并产生大量富含燃料的产物。②爆炸后的无氧燃烧反应：不需要从周围空气中吸取O2，持续时间为数万分之一秒，主要是燃料粒子的燃烧。③爆炸后的有氧燃烧反应：需要从周围空气中吸取O2，持续时间为数千分之一秒，主要是富含燃料的产物与周围空气混合燃烧。此阶段释放大量能量，延长了高压冲击波的持续时间，并使火球逐渐增大。

（3）燃料空气炸药（FAE）。

FAE是由可燃液体或粉尘与空气混合形成的具有可爆炸性能的气-液、气-固或气-液-固型非均相混合物。与传统高能炸药相比，FAE的密度、爆速、爆压小，但由于其装药效率高、爆轰体积大、爆炸压力衰减缓慢且冲量大，在威力范围内毁伤能力要远远大于传统炸药，一般可达3～5倍TNT当量，高威力FAE的毁伤能力可达5～8倍TNT当量，且FAE爆轰产物的总热量和气体量远大于传统炸药，因此，FAE已经成为今后高效毁伤炸药技术发展的一个重要方向。

（4）水下炸药。

水下炸药是依据炸药水中爆炸特性设计的用于装填水中弹药的一类炸药。近年来水下炸药发展的重点是通过试验与仿真模拟相结合，研究水中爆炸的基本规律和特性，结合水中爆炸对目标的毁伤要求，揭示炸药爆炸能量输出特性及毁伤威力与炸药的组成和装药结构的内在关系，设计高冲击波能、高气泡能和低易损性的高能混合炸药。

（5）不敏感炸药。

不敏感炸药指在意外刺激下不易发生剧烈反应的一类炸药。近几年国内针对不敏感炸药的研究主要包括炸药及装药意外刺激下的响应机理、不敏感炸药的性能等方面。不敏感炸药主要包括两类混合炸药：一类是高聚物黏结炸药，另一类是含不敏感单质炸药的混合炸药。

（6）基于高能量密度材料的炸药。

此类炸药是基于具有高能量密度特性的新一代含能材料的混合炸药。这些新的含能材料包括TNT的潜在取代物，如DNTF、TNAZ等，以及新合成的高能炸药，如CL-20、ADN等。