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走進含能材料大家族系列(五):“危險而又安全”的新型混合炸藥

網絡整理 2019-06-05 最新信息
走進含能材料大家族系列(五):“危險而又安全”的新型混合炸藥

在含能材料發展的歷史上,發生過許多次因彈藥的意外爆炸而造成車毀人亡或艦毀人亡的慘劇。尤其在近現代,隨著科學技術的進步,交戰雙方總是將最先進的技術優先運用在軍事領域,因而彈藥所處的戰爭環境也愈加惡劣。同時,由于炸藥的本質安全性欠佳,意外點火或火災引起的彈藥爆炸也多有發生。

1967年7月,停泊在東京灣基地的美國福萊斯特號航空母艦,由于甲板上的一枚火箭意外點火而引起火災和爆炸,致使134名海員喪命;1969年1月美國企業號航空母艦也發生了類似事故,同樣造成了人員和財產的重大損失。1973年的中東戰爭中,由于破甲彈擊中了坦克內部的彈藥倉引起的整車爆炸事故也非常多。而在1982年的英阿馬島海戰中,阿根廷的導彈擊中了英國驅逐艦,并引發了彈藥倉殉爆,最終導致了全艦沉沒。

走進含能材料大家族系列(五):“危險而又安全”的新型混合炸藥

美國福萊斯特號航空母艦(圖片來自百度百科)

諸如此類的慘劇還有很多,是以在上世紀70年代后,許多國家開始把提高武器系統在戰場上的生存能力和彈藥貯存、運輸及勤務處理的安全,作為研制炸藥的重要任務,開始研究低易損性炸藥。

低易損性炸藥是指在性能滿足武器使用要求的前提下,在沖擊或撞擊作用下,不易發生意外爆炸事故,在高溫或火焰下不殉爆,一旦發生意外,則僅發生燃燒而非爆炸。低易損性炸藥為炸藥的輸出能量和勤務處理安全的并行保證提供了全新的思路和方法,各國已發展出多種類型的低易損性炸藥。

塑性粘結炸藥(PBX)

以黑索金(RDX)和奧克托今(HMX)為基體的塑性粘結炸藥是一種運用較為廣泛的低易損性炸藥,在主體炸藥中加入了不同種類的粘結劑、增塑劑和固化劑等添加物,通過調整其比例,可大幅度的調節炸藥的能量性能、力學性能和安全性能。塑性粘結炸藥具有類似橡膠的特性,承受撞擊的能力較高。同時在燃燒環境中,添加劑受熱容易產生氣體,使炸藥外殼膨脹甚至破裂,使炸藥本體處于非密閉空間,從而降低了燃燒轉爆轟的概率。美國已定型的塑性粘結炸藥有十余種,其中PBXN-3已運用在響尾蛇導彈戰斗部上,PBXN-4已運用在麻雀導彈戰斗部,而PBXN-103已作為各種魚雷、水雷和地雷的主裝藥。

走進含能材料大家族系列(五):“危險而又安全”的新型混合炸藥

響尾蛇空空導彈(圖片來自百度百科)

官能團衍生物炸藥

RDX、TNT等硝酸酯類和硝銨類炸藥是重要的軍用炸藥原料,且暫時還沒有其他種類的含能材料能從功能、工藝性和成本上完全替代它們。因此,國外從改變現有炸藥的分子基團著手,制備了RDX的亞硝基團衍生物,在不影響能量的情況下,感度降低了約3.5倍;制備了TNT的氨基衍生物,與普通TNT相比,撞擊感度下降3倍,能量輸出僅下降3%。以官能團衍生物炸藥作為基體,再制成混合炸藥,會顯著提高炸藥在戰場上的生存能力和勤務處理的安全性。

阻燃炸藥

亦稱為耐火炸藥,是近年來提出的一種新思路。其原理是在RDX中加入合適的火焰阻燃劑或其他的抑制劑,如硼酸鋅、甲酸鈣等,并加入各種粘結劑使炸藥成型,如聚氨酯泡沫、丙烯乳膠等。阻燃劑的加入使炸藥更加耐受高溫和火焰,降低了熱起爆反應的概率。據報道,美國曾研制了四十余種耐火炸藥,并進行了烤燃試驗,實驗數據表明,耐火炸藥的耐熱性能有明顯優勢。

混合炸藥在設計時必須兼顧能量與安全性、經濟性、環保性及工藝性等多項考量,經過多年的發展,低易損性炸藥已廣泛運用在國防彈藥的多個領域,目前低易損性炸藥已經可以達到槍擊不爆、火烤不爆、對電火花、沖擊波等表現鈍感的水平,且其機械性能,如抗壓強度、抗拉強度、機械加工性能等均達到了較高的水平。

劃重點

為提高炸藥在意外的沖擊、火焰環境中的安全性,保證勤務處理的安全,炸藥研究者們通過在主體炸藥中加入了不同種類的粘結劑、增塑劑和固化劑等添加物,或研發現有炸藥的官能團衍生化合物,或在炸藥中加入合適的火焰阻燃劑或其他的抑制劑的方法,獲得了多種適應不同情況的低易損性炸藥,極大的提高了彈藥的戰場生存能力。

圖 | 源自網絡

出品 | 科普中國

作者 | 鴻爪雪梨

策劃 | 武玥彤

監制 | 光明網科普事業部

走進含能材料大家族系列(五):“危險而又安全”的新型混合炸藥

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本文作者:光明科普(今日頭條)

原文鏈接:http://www.toutiao.com/a6698599405152371211/

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Tags:航空母艦   導彈   軍事技術與裝備   技術   坦克   設計   戰斗機   驅逐艦

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