传爆药的品种发展
自第二次世界大战至今,随着弹药技术的进步,国内外先后研究和发展了数十种传爆药及其制造下艺,包括单质猛炸药和混合猛炸药。
1、单质炸药
早期曾用单质猛炸药做传爆药,其中应用较多的品种有特屈儿、黑索今和太安。第二次世界大战期间,特屈儿是美国大部分弹药中装填导爆管和传爆管的标准传爆药,具有感度适当、爆轰稳定、安全性较好、装药成型性良好的特点。直到1977年,特屈儿也一直是美国三军最重要的传爆药,但是,特屈儿毒性较大,环境污染严重,陆续被世界各国淘汰;
二战结束后,人们便寻找特屈儿的替代品。太安和钝化太安的冲击波感度高、传爆可靠,但其安全性差。美国在20世纪80年代颁布的火工品手册中,共列H,1 312种导爆和传爆装置,没有一种使用太安和钝化太安(不论是否有隔爆装置)。1970年颁布的美军标MII,一STD-1316A中,共列出了5种可供选用的许用传爆药,它们是:特屈儿及其药柱、HNS(I型或Ⅱ型)、DIPAM(耐热传爆药)、CH -6(RDX为基的黏结炸药)。HNS和DIPAM有良好的耐热性,价格昂贵,曾用于装填耐热的导爆和传爆元件。
2、RDX及其黏结炸药
二次世界大战末期,RDX的广泛使用使其牛产能力迅速扩大。在进行引信导爆药、传爆药研究丁作较早的美国,其小口径引信如M505 A3、XM757、M758等,也曾经采用RDX或HMX作为传爆药(西欧各国也用),但HMX感度较高、价格昂贵,同普通RDX 一样,那时美国不允许用HMX作为直接接触主装药的传爆药,如果要用,则必须采取隔爆措施。后来人们发现:RDX的性能与特屈儿相当、稳定性好、毒性小,且价格低廉、容易制造,作为导、传爆药更有效。因此,美国开展了以RDX或以RDX为基的混合炸药取代特屈儿的研究。直到1977年,美国三军统一了规定:用RDX作为传爆药,必须有隔爆装置。
对于RDX用作传爆药的研究,主要研究方向是:降低RDX的感度,并改善其成型性、:但以含石蜡的钝感RDX作为传爆药的应用效果并不十分理想。虽然原料来源广泛、成本低廉、安定性较好,但是工艺性能不好:药柱易裂纹、强度低;蜡类熔点低,造成传爆药的耐热性差。其中,含蜡量多的配方冲击波感度低、机械感度低、安全性好,适用作为主装药,很少用作传爆药,尤其不适宜用作小直径的导爆药;蜡含量少的配方,其机械和冲击波感度较高,一般应装在导爆或传爆管壳内使用。
后期的研究发现:某些以RDX为基的塑料黏结炸药具有良好的综合性能,可以作为传爆药使用,取代特屈儿。例如,以RDX为基的塑料黏结炸药PBX - 9407,在20址纪60年代初期就被美国原子能委员会(后称能源部)作为传爆药;1991年,美国能源部批准PBX-9407作为标准传爆药,可用于美国三军的各种弹药的导爆药柱和传爆药柱。
3.熔注炸药和挠性炸药
二战前后,有些国家还曾采用熔注炸药作传爆药,应用较多的品种有Penmlite( 50%PETN +50% TNT)、cyelotoI和B炸药,如美军MIAI炸弹的传爆管用3磅B炸药作传爆药,,但这类混合药剂机械性能差、强度低、脆性大、冲击波感度不高,在军事上如今已很少用作传爆药、在工业爆破中,人们有时用这类炸药作为铵油炸药等不敏感工业炸药的传爆药(也称中继起爆药柱)。
20 世纪六七十年代后,还发展了挠性炸药,可以制成片、板、条、索、棒、管和绳等形状,可以折叠和弯曲,适用性良好—这类炸药存民用上可用于扩爆管、导爆索和金属加下;在军事上可用作爆炸连接线和爆炸逻辑网络。2
传爆药的作用在各类武器弹药系统的引信和火丁品的爆炸序列中,传爆药起着承上启下、承前启后的能量传递和放大作用:它要把引信或雷管传来的爆轰能量放大,并传递给主装药,使主装药可靠爆轰,实现弹药系统的预定功能。
这就要求传爆药本身既能够在雷管的爆轰冲能的作用下可靠被起爆,又能可靠地起爆主装药。亦即,传爆药在传爆序列中具有双重作用:x寸起爆雷管来说,它是被发装药,须依靠雷管才能起爆,即作为受主药;因此,要求传爆药的感度适中,以兼顾起爆可靠性和安全性;而对主装药来说,传爆药又是主发装药,即作为施主药,要求传爆药的爆轰速度要高,以提高其单位质量的起爆能力,才能可靠起爆主装药。
按作用功能不同,传爆药可分为:导爆药(或称导引传爆药、导引药)、扩爆药、继爆药、传爆药等。在实际使用中,人们一般将传爆药压装在壳体内,制成导爆管、传爆管、扩爆管(扩爆元件)及爆炸逻辑网络等爆炸元件,用于装配弹药引信;有时,传爆药也被压成药柱,直接与引信体或弹体装配,此时称为传爆药柱(导爆药柱)等。导爆管(导爆药柱)、传爆药柱或传爆管多是仅装压有猛炸药的圆柱形火丁品(都是用猛炸药压制成的爆炸元件),其作用是放大和传递爆轰能量。
“雷管一导爆管一传爆管”是分级传爆、逐级扩大爆轰的过程。,在隔爆式传爆序列中,“雷管一导爆管(或传爆管)”是独立的隔爆机构。该机构以及保险装置,保证了引信在发射过程巾的膛内安全性和炮口安全距离;当引信解除保险后、处在发火状态时,该隔爆机构又要保证引信中的爆轰传递和发火的可靠性、一般地,在保险型引信中有隔板的情况下,要用导爆药。如果平时既能安全地隔离雷管、解除隔离后雷管也能可靠并完全地起爆时,可以不设置导爆药,例如,小口径炮弹弹体装药量少,一般用压装法装填,容易起爆,可以不用导爆药。而大多数中、大口径炮弹的弹体内装药量多,而且多用铸装法和螺旋压装法装填,装填密度大,不易起爆,这时,单靠雷管的起爆能力就不能可靠起爆传爆药,需要由导爆药把起爆雷管的爆轰能量扩大,并传递给传爆药,最终起爆主装药。
传爆药的安全可靠性爆炸序列中的传爆药使用量比雷管装药量大得多,因此,对传爆药剂的要求除合适的感度、足够的威力外,还要有足够的安全性,适当的起爆感度及冲击波感度、在传爆序列巾,传爆药应具有足够的安全性和高威力;既要保证其自身和战斗部主装药的安全性,同时又要保证起爆主装药的可靠性。
在传爆序列中,无论是由雷管起爆导爆管,还是由导爆管起爆传爆管,都是由传爆序列中的前一个爆炸元件起爆后一个爆炸元件。传爆药必须既要满足生产装配和使用安全性,又要保证起爆和传爆的可靠性等,然而同时具备这些综合性能的单质炸药和混合炸药却很少 因此,必须对传爆药进行专门的设计和针对性的研究。
弹药引信中对传爆药的选用十分谨慎。传爆药的品种、装药量、起爆和传爆方式、安全性及其同主装药的匹配关系,是武器和引信设计人员必须考虑的最重要问题之一。因为,传爆药本身的安全性和可靠性对弹药系统的安全性、可靠性具有直接的影响,而且也是保证装配、运输使用及弹药储存过程安全性的重要指标。
应该指出,传爆药的安全性与可靠性,既互相统一又互相矛盾。实际上,对传爆药的所有研究工作的重点,都是围绕解决这一矛盾而展开的。关于传爆序列和导、传爆药的研究已经形成了独立的领域。从二次大战后至今,随着武器系统的迅速发展,国内外先后研究和发展了数十种传爆药,对引信的发展起到了重要的推动作用。我国关于引信爆炸序列和传爆药的研究工作虽起步较晚,但发展很快。
对传爆药的要求目前,传爆序列中,多数引信的导爆管装药和传爆管装药都采用同一种炸药。二者仅是尺寸不同而已,也可以概括地将导爆药、传爆药统称为传爆药。对导爆药(导爆管、导爆药柱)和传爆药(传爆管、传爆药柱)的基本要求大致相同:具有足够的安全性、适当的感度、足够的输出能量和机械强度,长期储存性能稳定等。一般要求如下:
1.足够的安全性
传爆药应具有足够的安全性、良好的安定性和相容性,对热、撞击、摩擦、火焰、静电放电以及各种辐射等能量的感度较低,以便于勤务处理,保证生产加工、运输和使用安全;并要求其对冲击波和爆轰波的感度较高,以保证较易起爆,且作用确实可靠。
2.适当的感度
传爆药应具备适当的感度,能被起爆元件可靠起爆。其临界直径应较小,传爆性能较好,以保证爆轰完全且有足够的爆轰能量输出、,
传爆药的感度是传爆序列选择传爆药的主要指标之一。首先,出于安全性考虑,长期以来引信传爆序列的“错位”保险要求已成为引信设汁安全性准则之一:与此相应的是:对“错位”保险以下的导爆药和传爆药的感度作出限定,以保证在隔离状态时发射和使用弹药的安全,否则,传爆序列的隔爆设计就毫无意义。
其次,药剂感度的要求来源于传爆可靠性的考虑。一般来说,传爆药柱是引信传爆序列的结束部分;传爆药是冲击波感度较高的猛炸药,其冲击波感度应高于相应的主装药;或其起爆感度高于主装药而低于导爆药或雷管,可南一个或几个导爆管(导爆药柱)或雷管起爆-即传爆药(包括导爆管、传爆管、扩爆管)的起爆感度介于起爆药和主装药之间,传爆管(或传爆药柱、扩爆管)的起爆感度应低于导爆管或雷管,但高于主装药。
3.良好的做功性能和足够的威力
传爆药应具备足够的起爆能力,要能够可靠地引爆后续装药,如战斗部主装药,:通常以威力和猛度衡量其做功性能。威力即做功的能力,取决于炸药的爆热、爆容、爆速和密度等参数;猛度取决于炸药的爆速、爆轰压以及装药密度等参数。
影响传爆药起爆能力的因素主要包括传爆药的种类、爆速、装药密度(粒度)、装药量和装药结构、位置以及外壳强度等。传爆管的装药量比爆炸序列中的其他爆炸元件都要多;传爆药的爆速应大于主装药的临界爆速,以保证确实可靠地起爆主装药。
4.装药加工性能好,适用于压装、铸装工艺
成型后的传爆药柱还应具有足够的机械强度和长储稳定性,经过长期储存而不变化;适应勤务处理及运输、储存、使用过程中的环境要求;在弹药发射过程的振动作用下也不发生损坏和变化。
5.原料来源要广泛、制造工艺简单、价格低廉、三废少
同时具备上述性能的单质猛炸药很少。实践中,用作火丁品中传爆药的单质猛炸药并不多,一般以爆炸性能优良的单质猛炸药为主体,采用军用混合炸药技术,加入高分子黏结剂等组成混合猛炸药-例如,高聚物黏结炸药,常用于制造火下品和弹药引信或起爆装置中的传爆药(柱)。为满足航空航天和深井石油开采需要,耐热火下品中还应装填耐热猛炸药。
随着武器系统的发展和战争环境的恶化,不仅要求传爆药的性能满足使用要求,而且需要提高弹药的安全可靠性和战场生存能力。20世纪80年代后期以来的弹药发展的新趋势是:使用钝感炸药装配钝感弹药。随着钝感弹药的发展,近年来还发展了一些新型的钝感炸药和起爆炸药等。为了使传爆序列不致影响钝感弹药的安全性,必然要求钝感的传爆药和钝感的起爆系统-例如,冲击片雷管的直列式(in-line)爆炸序列。
6.传爆药必须经过鉴定
我国规定,传爆药必须通过国家军用标准CJB 2178《传爆药安全性试验方法》所规定的安全性试验,才能作为许用传爆药。