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性烈如火的起爆药

来源:科普中国-军事科技前沿 作者: 发布时间:2020-12-30 17:09:49 浏览次数: 【字体:

在近代含能材料发展的早期,含能材料的种类较少且分类粗糙,一般以问世先后和材料基团作为分类依据。早期的含能材料功能较为单一,且一度以追求更大的爆炸威力为最优先考量。

随着含能材料在军事上的广泛运用,人们逐渐发现,在不同场合下,对含能材料的要求是不同的,如对于炮弹装药来说,要求威力尽可能的大,但同时必须足够的安全、耐高压,以防止在炮膛内爆炸,但这就带来了一个矛盾,早期的激发方式仅点燃或机械撞击两种,如果炸药足够钝感,则往往会带来不能可靠激发的问题,这个时候,一类既能输出合适的起爆能量,其本身的威力又不会过高的含能材料有了用武之地。这一类含能材料统称为起爆药。起爆药是外力激发和炸药引爆的桥梁,起爆药的存在,使人类可以进一步的提升炸药的安全性,而将起爆的可靠性交给起爆药来负责。

通过含能材料的释能原理,我们知道含能材料虽然化学热不高,但是反应速率极快,因此化学反应的功率极大,起爆药的原理也是如此。与炸药相比,起爆药的爆速较低,目前的常规起爆药,爆速一般在2000m/s~5000m/s,而炸药的爆速一般在7000m/s~9000m/s。但与此同时,起爆药在被点火(热)后,燃烧转爆轰所需时间极短,一般只需要微秒或纳秒,而炸药则需要的时间更长。起爆药一经点火而不会出现熄灭,并迅速的发生爆轰,而猛炸药经点火燃烧不仅需要更长的燃烧时间,有时还会出现熄火。起爆药的点火特性使他具有了高敏感度,在外界很小的能量刺激下就可以输出冲击波,从而可以引爆炸药。

1800年,英国人爱德华·霍华德公开了雷汞的制作方法和性质,作为第一种真正意义上的起爆药,雷汞从此登上了军事舞台。17年后,英国人把雷汞压入铜盂,第一个现代火工品——火帽诞生了,火帽的出现显著提高了步枪射速,对近代步枪发展做出来重大贡献;1864年,诺贝尔把雷汞装入铜管,制造出了第一个雷管,由此开启了起爆药引爆猛炸药的新思路。一直到第一次世界大战结束时,雷汞都是枪弹火帽、炮弹雷管的唯一装药。雷汞的出现直接推动了以机械能(针刺、撞击)为激发方式的第一代火工品的诞生。

  走进含能材料大家族系列专题稿件(二)——性烈如火的起爆药 

松装状态的雷汞单质 (图片来自网络)

二战促进了各种新武器的发展,这段时期也是起爆药学科发展最为迅速的时期。由于雷汞的安定性能相对较差、有剧毒,含雷汞的击发药易腐蚀炮膛和药筒,人们一直在寻找雷汞的替代物。1891年,T.Cuitius首先制得了叠氮化铅并逐渐推广至军事领域,至1946年,更安全,工艺性更好的糊精叠氮化铅已完全实现了多批号的大规模生产。至今,叠氮化铅基的起爆药仍是军民产品中运用最广泛的起爆药。

  走进含能材料大家族系列专题稿件(二)——性烈如火的起爆药 

装药为叠氮化铅、斯蒂芬酸铅等混合物的电雷管 (图片来自网络)

此外,1930年前后,苏联、德国等军事大国都开始正式生产斯蒂芬酸铅、四氮烯等无腐蚀无雷汞击发药,许多著名的击发药配方,都是以这两种物质为主要成分。起爆药的发展直接推动了火工品的发展,从而为大威力弹药、大药量弹药提供了技术基础,使这些弹药更加安全,功能更加多样化。

20世纪70年代以后,传统的起爆药难以适应先进火工品的发展,安全钝感性的起爆药迎来了新一轮的研发热,各无重金属的环保型药剂、激光雷管专用的高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ) (BNCP)及其改性物、冲击片雷管专用起爆药、粒度仅30nm的纳米击发药等各种新式起爆药先后出现,使先进火工品得以向更高的安全性和可靠性、微型集成化、信息智能化和数字化的方向发展。

划重点  起爆药的爆速较炸药低,但是燃烧转爆轰快。常规起爆药的爆速一般在2000m/s~5000m/s,而炸药的爆速一般在7000m/s~9000m/s。但起爆药燃烧转爆轰所需时间极短,一般只需要微秒或纳秒,即起爆药爆炸变化加速度的增长比猛炸药快得多。新型的起爆药更加强调安全可靠、环保无毒以及功能多样化,直接推动了先进火工品和现代高新武器的发展。

终审:甘肃省科协信息中心采编部
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