从苦味酸到CL20,常见军用炸药简述
从苦味酸到CL20,常见军用炸药简述
炸药并不仅仅是用在军事用途,实际上民用炸药也非常多。
比如大名鼎鼎的诺贝尔,实际上是通过对硝化甘油的钝化,发明了代拿买特以及爆炸胶,也就是通过这些赚得盆满钵满,最终成为炸药大王,才有钱去设什么诺贝尔奖。
实际上,炸药类型非常多,但是很多并不是太适合军用,比如硝铵炸药、比如硝化甘油这些,或者爆速不行,或者不够安全,或者保存性差。
真正第一代军用炸药,也就是大规模军用的炸药,是黄色炸药——三硝基苯酚,常用名:苦味酸。
黄色炸药这个名字经常被误读为TNT,实际上真正叫黄色炸药的是苦味酸,不是说炸药单质是黄色,就叫黄色炸药,毕竟TNT也是黄色。
苦味酸之所以叫黄色炸药,是因为苦味酸最早被合成出来,是作为黄色染料的。
苦味酸(三硝基苯酚)被发现的非常早,1771年英国化学家就通过硝酸+靛蓝制造出了苦味酸,这是一种超级苦,具有强烈染色能力的化合物,分子式是C6H3N3O7三硝基苯酚,所以叫做苦味酸。
苦味酸被合成出来以后主要是作为染料,其黄色鲜艳而不褪色。
一直到整整一百年后的1871年法国巴黎某个染坊,因为装的苦味酸的桶打不开,一个聪明的小伙子用锤子去敲桶,于是乎在这次大爆炸以后,人类发现了苦味酸的另一个身份:炸药。
苦味酸很快就被军用化,其爆炸威力远超黑火药,而敏感度又低于硝化甘油等,可以装在炮弹里发射出去,也能直接装在手榴弹里,苦味酸就成了第一代大规模应用的军用炸药。
在十九世纪末,日本海军开始采用合成苦味酸的下濑火药,这个也是中日甲午海战中,武器差距的重要部分。
苦味酸作为第一代军用猛炸药,可以说对于军用武器是一个质的飞跃。
特别是火炮的威力明显有了提升。
在猛炸药使用之前,火炮还大量使用实心铁弹,有了猛炸药,开花弹也就是榴霰弹成了最主要的杀伤弹药。
这个也直接促使了火炮在战场上的统治地位。
不过苦味酸作为军用炸药还是有一点缺点,就是安全性。
作为一种酸性物质,其在潮湿环境下会和金属产生反应,生成物中有非常敏感的成分,也就是具有很明显的安全风险。
所以在苦味酸的应用中,会常用一些防潮隔水措施来规避潮湿和金属的直接接触。
其实就后来一些实际操作中,苦味酸已经比较安全了,但是苦味酸有点生不逢时,就在大规模应用伊始,人人类发现了另一种炸药,最终迅速淘汰了苦味酸。
淘汰苦味酸的,就是三硝基甲苯,常用缩写TNT。
TNT在1863年在一次实验中被意外合成,一直到1891才工业化生产。
这里特别说一下,TNT不是诺贝发明的,这个是最常见的误解。
TNT一诞生,其优秀性能就迅速征服了军用的各个领域,其各项基本特征近乎完美,在工业化以后快速代替了苦味酸成为军用炸药主力。
TNT具有非常好的安全性,基本上子弹都打不爆,更别说一般晃动敲击都很难引爆,同时化学稳定性也不错,基本不和空气水等发生反应,在绝大部分金属中也钝感。
同时,TNT熔点不高,大约80度熔化,也就是直接水浴加热就可以获得液态,对于灌装各种形状的弹药都很方便。
而且其生产成本很低,适合规模化生产。
因为TNT的优秀特性,其规模化生产以后就迅速代替苦味酸成为军用最常见的猛炸药,无论是炮弹手榴弹航弹基本都是用TNT。
也就是TNT的广泛应用,在很多时候TNT都成为了炸药的代名词。
甚至TNT作为了爆炸威力的基准计量单位,其他炸药威力常用以TNT威力的百分比来计算,后来的核武器为了直观的体现其威力也直接采用TNT吨当量来表达。
TNT有没缺点?
其实也有,TNT威力偏低,其实纯爆炸威力还不如苦味酸。
关于炸药威力,主要体现在能量密度和爆速。
TNT的爆速并不高,甚至还不如前辈苦味酸。
爆速一般和密度温度相关,一般比较一个区间值。
苦味酸爆速约7100米.秒,而TNT约6700米/秒。TNT的威力在军用炸药中并不突出,甚至可以说偏低一点。
所以在人类军事化学史上,就一直没有停下追求更强炸药的脚步。
1891年,人类合成了太安炸药PETN,这个的威力就远大于TNT,其爆速达到了8600米/秒。
但是太安的敏感度偏高,所以单质较少作为军用装药,更多时候和其他炸药混合使用,或者在雷管中采用。
1899年,德国人最早合成了黑索金炸药RDX,威力接近太安炸药,爆速约8350米.秒。但是性质比太安稳定很多,所以其应用非常广泛。
其中,黑索金加入塑胶剂等,就做成塑胶炸药C4。
C4具有高度可塑性,很高的安全性,虽然有塑胶剂其威力较单质黑索金略低一点,但是爆速也一般达到了8000米/秒,还是远大于TNT。
C4因为其可塑和安全性,成为特种作战的常用炸药。
而比黑索金还强的,就是奥克托金HMX。
奥克托金HMX的发现比较特殊,在早期制造黑索金的过程中,就发现会有一些伴生产物,最终在1941年纳粹德国科学家单独分离出了这种物质,命名为奥克托金HMX。
奥克托金HMX的爆速超过了9000米/秒,而且其稳定性还比黑索金还好。
综合性能而言,奥克托金可以说是炸药家族的绝对王者。
可惜,奥克托金就一个缺点,制造成本高,所以贵,最终无法代替其他炸药。
在奥克托金以后,还有更高端的CL20炸药。CL20是一种硝铵类炸药,其爆速达到了9600米/秒,是现在可生产炸药中威力最大的。
CL20的问题就是产量太小,成本太高,其性价比是无法大规模应用的。
当然,比CL20还强的也还有,但是各种原因都没有工业化生产,所以现有最强的实用化炸药,就是CL20了。
现在军用炸药主流就是这些了。
对于炸药这个东西,其实还有个重要的辅助,就是引爆装制。
前面说了炸药有一个最重要特性,需要足够的钝感,比如摔摔打打不能引爆,火烧不容易爆,否者装填到炮弹里,发射瞬间就会被引爆了。
但是太钝感的炸药,就会面临另一个问题,如何引爆。
前面说的炸药大王诺贝尔,本身是从民用炸药起家的,但是对于军用炸药,诺贝尔有一个最大的贡献,就是其雷管的设计。
雷管是通过敏感的起爆药爆炸,来引爆炸药。
只有了雷管,才能让安全钝感的炸药在需要爆炸时候就能爆炸。所以各种军用炸炸逼结构中,除了装药,引爆装制也是极其重要的,这里就不展开了。
对这些军用猛炸药的使用场景,基本也就是根据用途和成本来的。
比如最普通最大量使用装填爆炸物,就是TNT,这个是炸药的性价比之王,最常用在各种炮弹、航弹的装药中。属于价廉物美量大管饱。
稍微高级一点的,比如单兵导弹等装药,就可能是黑索金和包含黑索金的混合炸药。
也有一些小体积爆炸物,为了追求威力也会采用黑索金。
更高级一点的,诸如远程导弹这种价格高的,就会采用奥克托金这类高级货了。
另外还有些特殊需求的,诸如核弹引爆装药,可能会有一些更钝感的特种炸药了。
CL20还是成本太高,除了一些传说中的杀器可能装这个,一般应用是非常少的,在一些高端武器的发射药中,会混合CL20,以增加其动力,这个使用算是火药而非炸药类了。