这件事,问对人了。
很多人一提起发射药,就会想到黑火药,当年黑火药的确是各种不同火器通用的发射药。
这个特性并不是因为黑火药爆炸猛烈,其实黑火药本身就不属于“猛炸药”的范畴。它的爆速度只有每秒几百米,甚至客观一点去判定,只能认为常规的黑火药是爆燃而不是爆炸。
也正因为这一个特点,黑火药更适合做发射药,而不是炸药。用通俗一点的概念来讲就是弹头是被火药燃烧的气体推出去的,而不是由爆炸产生的气体崩出去的。
但是黑火药有自己的缺点,在很久很久很久之前就不被用作各种枪支火炮的发射药了。原因也很简单,爆燃速度太慢,很难在高速弹药上使用。
现代弹药的发射药(推进剂)主要是各种硝酸纤维素。提到硝酸纤维素,大家很快会想到硝化棉,没错,这就是硝酸纤维素的一种形态。
硝化棉本身就有很好的爆燃特性。即便是利用棉片经过简单的硝化反应,其效果也比黑火药要强出很多。
而且这个东西还有一个优势——燃烧后烟雾很小,基本上被叫做无烟火药。
但这个东西做成枪药的话就会有各种不同的形态了。
主要的方式就是调整硝化纤维的颗粒形状,让发射药有合适的推进力。
微观形势下看发射药就有了不同的形态:
有的发射药燃烧时间极短,可以在开火后迅速燃烧干净,让子弹获得极大的瞬间速度。另外还有的发射药相较于前者会更加缓慢地燃烧,让子弹在较长的枪管内持续加速。
说到这里你或许就明白了,即便是不同的子弹和不同的枪支发射药都并不是完全通用的。更何况枪和炮呢?
这些都是火炮的发射药,自身区别也很大,之间也不能通用的。
话说——发射药的研究是给中国出了好几个博士院士的一个研究领域。这里面的门道可多了去了。
世界上最先进的发射药其实是来自于咱们。咱们利用3D打印技术来整合药形。当很多国家在研究“蜂窝煤”的时候……
咱们在搞3D打印发射药。
你看到的这些实际上都是发射药。不过这个技术好像被荷兰弄走了,现在还算是一个公案吧。
子弹的发射药,老早以前是黑火药,现在大多数都是无烟火药。这种火药也可以算作是炸药的一种,但是与炸药还是有区别的。
黑火药
炸药能以其不同的性质去分类,例如以其爆炸时扩张的速度去划分。一种物质的爆炸时的速度比音速要快得多(通常是音速十多倍或以上)的,被称作猛炸药。这种炸药就是平时各种武器弹药中装填的,用来产生杀伤力。如果一种物质爆炸速度低得多,就被称作低速炸药,例如火药或者发射药,这类物质通常用来做子弹的发射药。
先来说说黑火药。黑火药由中国发明,一般是由硫磺、木炭和硝石混合而成。其中,木炭是作为燃料,而硫磺和硝石作为氧化剂。由于火药的燃烧特性,而且还能产生大量气体和热量,因此在早期被当做发射药来使用。由于黑火药作为子弹发射药使用时,会产生大量白烟和残渣(造成装填困难和产生锈蚀),所以在19世纪时,被无烟火药所取代。
无烟火药
19世纪80年代,法国化学家,工程师P·维埃利最先发明。当时普遍使用的是舍恩拜发明的硝化纤维,这种方式生成的火药很不稳定,多次发生爆炸事故。P·维埃利将硝化纤维溶解在乙醚和酒精里,在其中加入适量的稳定剂,成为胶状物,通过压成片状、切条、干燥硬化,制成了世界上第一种无烟火药。
无烟火药基本上由单基的硝化纤维,混合超过五成以上的双基硝化甘油,或者以硝化甘油混合三基的硝基胍,以溶剂制成球状、条状或者是片状的发射药,另外还要添加稳定剂与转化剂。双基的发射药,大多数用在小口径武器上,例如手枪或者自动步枪。三基发射药由于威力较大,通常运用在大口径火炮上,例如舰炮、坦克主炮等。
与黑火药相比,无烟火药的有以下优点:
1.无烟:无烟火药燃烧后没有残渣,不发生烟雾或者只发生少量烟雾。
2.有三倍的威力:使用无烟火药可增加弹丸的射程,提高弹道平直性和射击精度。
无烟火药
无烟火药的问世,为弹药的开发奠定了基础(一同奠定基础的还有19世纪早期问世的底火)。从19世纪80年代末开始,欧洲国家的军用步枪弹,基本上从大口径黑火药枪弹演变为较小口径无烟火药枪弹。马克沁机枪也是因为使用了无烟火药作发射药,才具有实用的价值。
欢迎关注兵器知识谱,今天我们来学习关于弹药底火的的知识。所谓“底火”指的是炮弹或子弹的发射药激发装置,1997年军事科学出版社出版的《中国军事百科全书》中对“底火”的定义是这样的:装在枪弹或炮弹药筒底部,靠输入机械能或电能刺激发火的火工品,用于输出火焰引燃发射药装药或传火药。
底火是定装弹必备的激发装置(注意,是激发,而不是击发),提起底火成分这个话题我们就不得不讲讲一位瑞典化学家了,他就是著名的阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔(就是设立诺贝尔奖的那位老人家)。
小学还没毕业的诺贝尔对化学特别感兴趣,尤其是涉及炸药的化学知识,1860年,27岁的他发现一种有趣的黄色油状透明液体,这本来是一种医生用来治疗心绞痛的药物,但是诺贝尔在研究它时不小心将装满这种药物的玻璃试管失手掉到地上,随着试管的触地,这种药物发生了剧烈爆炸(这次爆炸事故把诺贝尔的弟弟给炸死了),而这种药物其实就是一种烈性炸药——硝化甘油。
三年后(即1863年),诺贝尔注册了使用硝化甘油制作的雷管专利(专门用来引爆工业炸药),次年开始建设工厂开始批量生产硝化甘油雷管。
这种雷管有一个特点,即特殊情况下即使不用导火索也能用来引爆炸药进行爆破作业,一开始深受开矿企业家们的欢迎,但是问题也随之而来——安全系数实在是太低了!在搬运过程中一旦失手掉在地上就会发生爆炸,至此,各国开始禁用硝化甘油雷管。
危险的硝化甘油雷管在民用领域是个危险的家伙,但是在军事领域上却成为新宠,因为这个时期人们开始研究后装步枪以及后装火炮,而弹药发射技术一直困扰着武器工程师们,所以大家开始把眼光投向一触地就爆炸的硝化甘油。
所以人类第一代定装子弹的底火成分就是硝化甘油,由于它是一种液体,所以必须使用黄铜包裹,然后镶嵌到子弹底部成为底火,当枪械的击针重重地撞击在子弹底部的底火冒上时,底火内的硝化甘油炸药就会以7700米/秒的爆速发生爆炸,从而引燃弹壳内的发射药,以起到激发子弹的作用。
然而硝化甘油实在是太敏感了,有时候士兵失手将子弹弄掉到地上或者背负子弹的士兵发生摔倒时都有可能导致子弹激发,安全隐患与硝化甘油雷管一样大,所以硝化甘油底火很快也被淘汰了。
那么现代弹药的底火成分都有些什么呢?我们从以下几点来学习关于底火成分的相关知识。
▼下图为用于治疗心绞痛的硝酸甘油口服片剂,它的主要成分就是感度极高的烈性炸药——硝化甘油,当它被激发时可产生6500米/秒的爆速,十七世纪的子弹底火主要成分就是硝化甘油。
现代定装弹药第一代底火的成分——雷酸汞
雷酸汞是一种呈白色或灰色的晶体,化学式为,对火焰、针刺和撞击有较高的敏感性,但是敏感程度远远低于硝化甘油(至少失手落地时不会引起爆炸),爆速为5400米/秒。
雷汞于1799年由霍华德合成出来,1865年硝化甘油雷管被禁用以后,诺贝尔为了抓住雷管市场,使用雷汞与氯酸钾混合成雷酸汞爆粉,用来做为雷管的装药,这就是雷汞雷管的由来。
由于以雷酸
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