美国负责吹牛，中国负责实现？中国装备4代炸药，美国人酸了

显示全部楼层 · 2023-5-16 06:23:45

《军武次位面》作者：军武菌

在当今的俄乌战场上，恐怕困扰乌克兰最大的问题，就是炮弹不足了。有时候乌军一天都要打掉上万发炮弹，可是这消耗速度远远超过美国的生产速度，目前美国的155毫米炮弹生产速度是最多每天2000发，根本不够乌克兰用，搞的美国都被迫要买韩国炮弹了。

有人会奇怪，美国军工不是很厉害吗？怎么连炮弹都不够？

其实吧，炮弹生产容易，但里面的炸药难，目前美国高爆炸药、导弹推进剂中有大约六种化学物质严重依赖中国进口，而中国出口的炸药和原材料每年是有限的，反映到生产端，就是炮弹产能不够了。

那么，中国到底掌握了什么核心科技，让美国都依赖中国炸药？

说起炸药，可能很多人认为诞生在中国，但其实中国发明的只是火药，和炸药是有区别的。

虽然火药也能制造爆炸，但其做功方式不同，火药是燃烧做功，炸药是爆炸做膨胀功，简单的说，火药爆炸是高温点燃后释放能量，炸药的爆炸是冲击波打断炸药分子链引起化学键断裂而突然释放的能量。

表现在作用过程，我们一般称爆燃或燃烧的为火药，产生爆轰的为炸药。

火药的爆速一般比较慢，比如黑火药爆速是700米/秒，无烟火药爆速是2000米/秒，这玩意拿来当发射药还行，但拿来搞爆炸，就必须想办法安置在密闭空间才可以。比如当年太平军攻打南京，先是把火药包放在南京城下，但点燃后只是请清军看了一场烟花秀，根本没爆炸，最后不得已挖了一条地道，在城墙下的地道里埋火药才炸墙成功。

这个道理可能很多小伙伴也亲身试验过，比如军武菌当年把鞭炮药剥出来，摊在地上点燃只会燃烧冒一股烟，而塞进钢笔帽点燃才会爆炸。

所以各国一直都在琢磨，有没有一种在开阔环境中点燃就能爆炸的炸药呢？有！

1771年英国人沃尔夫用浓硫酸、浓硝酸处理苯酚，生产出了三硝基苯酚，发现它有很好的染色作用，于是就开始大规模生产，用作黄色染料，当时称之为苦味酸。

但是后来，一场灾难改变了这种染料的用途。

在巴黎郊区的一个染料商店，一桶苦味酸由于铁桶生锈无法打开，老板拿铁锤暴力开箱，没想到一锤下去，铁桶竟然爆炸了，现场伤亡惨重。

染料会爆炸？这件事很快引起了军方的注意，经过研究发现，苦味酸具有很强的爆炸威力，而苦味酸和铁桶的铁锈又会发生反应产生苦味酸盐，这种苦味酸盐对震动非常敏感，一定程度上充当了雷汞的引爆药作用。

很快，法国和英国军方开始把苦味酸作为炮弹填充物，并定名为黄色炸药。日本随即也跟上，日本工程师下濑雅允配制成功了以苦味酸为主要成分的烈性炸药，定名为下濑火药，并在全世界率先应用于海军。这种炸药非常敏感，炮弹即使命中细小的绳索都能引发爆炸，而且爆炸后能产生上千度的火焰，钢板都能烧化，同时还会产生黄色毒烟，杀伤作用非常强。

这种炸药在甲午海战时，对还在使用黑火药和栗色火药（加入水汽钝化处理的黑火药）的北洋水师形成了降维打击，北洋水师每中一炮就会遭到重创，就算没穿透装甲也能让炮手中毒，历史记载的丁汝昌受伤后“两眼不能睁开，日流黄水，脚日渐肿，皮肉发黑，疼痛异常”的表现，显然就是下濑火药产生的火焰和毒烟的后果，而不是摔伤。

但是，苦味酸虽然威力大，但并不符合安全要求，由于苦味酸容易与弹体金属反应，产生感度很高的苦味酸盐，所以时常发生弹药的意外爆炸，造成爆炸事故，所以很多国家开始研究威力又大又安全的炸药作为苦味酸的替代品，也就把目光投向了1847年发明的硝化甘油。

硝化甘油是一种烈性液体炸药，威力很大，但缺点也同样明显，那就是极度不稳定，摔一下炸了，碰一下炸了，甚至遇到静电也会爆炸，危险隐患极大。

这个时候，诺贝尔出手了，诺贝尔以兄弟被炸死，自己被炸伤为代价，试验成功了用硅藻土吸附硝化甘油制成的安全炸药----达纳炸药，由于硅藻土不怕碰撞，大大提高了安全性。自此，人类才真正找到了一款安全和威力相平衡的第一代炸药，而诺贝尔也因此被称为炸药之父。

但是问题又来了，解决了威力和安全性之后，成本又被摆上了台面上，毕竟战争和开矿需要的炸药都是海量的，如果炸药太贵，谁用得起？

1863年，德裔化学家J.威尔勃兰德发明了“三硝基甲苯”炸药，也就是我们熟知的TNT炸药。

其实从威力来说，TNT并不出色，爆炸威力只有硝化甘油的70%左右，爆速只有6900米/秒，不如硝化甘油的7700米/秒，但是TNT的综合性能最好，比如它生产不需要多高的化工设备，有基本的煤化工技术就行，成本非常低，大批量生产的话一公斤只需要人民币十几块钱，而且相当安全，潮湿、高温高寒的恶劣气候条件下仍然非常稳定，你把它锯成两半、扔进火里烧，甚至被子弹击穿，都不会爆炸。

所以TNT也成为了第二代炸药之王，成为人类历史上到目前为止，装填弹种最多的炸药。所以我们现在衡量爆炸的威力，不论是核爆炸还是其他爆炸，都是用相当于“XX吨TNT炸药”为单位，足可见TNT的地位。

到了1899年，第三代炸药诞生了，德国药物专家亨宁发明出了一种白粉末状的结晶体——“环三亚甲基三硝胺”，也就是后来大名鼎鼎的黑索金。

这种环三亚甲基三硝胺一开始是被作为老鼠药使用的，但很快就发现了其作为炸药的潜力，只是当时人们注意力都集中在苦味酸和TNT上，黑索金制备技术又不成熟，所以并没有被大规模当做炸药使用，

结果到了20世纪30年代，二战迫在眉睫，人们尴尬地发现TNT的原料甲苯依赖于煤焦油或石油，很容易因为原料的切断而停产，这时候，制备更为简便的黑索金就成了各国研发的重点，黑索金的优点是原料完全取自空气、水和煤，不受地域、资源的限制，只要有技术条件，任何国家都能生产，所以黑索金开始在二战中大行其道。

▲“铁拳”的装药叫塞克洛托儿，其实就是黑索金和TNT的熔铸混合炸药

黑索金性能优于TNT和苦味酸，爆速达到了8600米/秒，被称之为“旋风炸药”，是当时最好的高能炸药。特别是到了核武器时代，一般的TNT炸药爆速和能量都达不到核弹起爆要求，只有黑索金能达到，所以黑索金当仁不让地成为了核武器的引爆药，也让黑索金成为了第三代炸药的代表。

但是，黑索金诞生后的几十年，炸药研究似乎和现代物理学一样撞上了智子锁死，进入了发展瓶颈期，炸药领域的百花齐放再也不见了，虽然也有一些新炸药诞生，但基本都是换汤不换药，比如C4就是胶塑性的黑索金，再比如奥克托金HMX“环四亚甲基四硝胺”，也只不过是从乙酸酐法制得的黑索金中分离出来而已，性能比黑索金好一点，但好的有限。

这种情况，一直持续到70年代第四代炸药CL20的诞生。

二战后的几十年，黑索金作为世界炸药的王者地位始终无法撼动，新一代炸药的研发也困难重重。

这时候，曾经为中国核武器研发出第一代引爆药的炸药专家于永忠认为，传统的平面环状分子结构的炸药，已经发展到了极限，要想提高炸药威力，那么就只能把平面变立体，由环状结构变成笼状结构，这样才有未来。

这一理论，为单质炸药研究带来了革命性的指导方向。1979年，于永忠首先合成出了世界上第一种笼形结构的单质炸药797＃，验证了自己理论的可能性，并提出如果把797＃的4个氧原子转化为4个N-NO2，威力会更大。

看到于永忠的论文后，美国也认识到了笼状结构的巨大潜力，于是也开始研究这种新式炸药，1987年，美国科学家尼尔森制成了六硝基六氮杂异伍兹烷，由于他的实验室位于美国海军武器试验基地“中国湖”（China Lake），所以这种新炸药被给了一个“中国湖20号化合物”的名字，简称CL-20。

▲美国技术路线

CL-20的最大爆速达到了惊人的9500米/秒，爆压、密度等几个材料参数都优于奥克托今，爆炸威力是TNT的3倍，说它是一种革命性的炸药也不为过。

不要低估炸药的革命对军事工业带来的意义，有了CL20，在相同装药量的情况下，新的导弹威力将比普通导弹威力更猛烈，对付加固机堡、地下掩体等目标时可以更轻松。

同时，导弹装药还可以用较少的CL20实现相同效果，减小导弹体积和重量，增加携弹量或者塞进隐身战机。更厉害的是，CL20还可以用于导弹推进剂，无论速度和射程都要迈上一大步。就连核武器，如果使用新式炸药作为引爆药，也可以带来全新的爆炸效果！

但CL20同样存在很大问题，虽然性能好，但太难制造了！从实验室产品到量产产品存在很大门槛。毕竟炸药毕竟是消耗品，可美国的CL20一直没有实现大批量低成本生产，现在也只能在实验室少量制备，造价一千克一开始要数万美元，近些年才降到1000美元。可现在哪个导弹不装个几百公斤炸药？1000美元一千克的炸药谁使得起？

但是，这个问题在中国，已经不存在了。

中国在90年代按照于永忠的技术路线合成成功CL-20之后，就开始了对合成工艺的不懈探索，经过研究，先是欧育湘创造了“一锅法”，实现1公斤级合成能力，然后赵信岐创新探索合成工艺路线，最终形成了工业化生产关键技术，在美国技术保密的情况下，探索出了中国式的工艺路线！

▲中国技术路线

中国完成工业化量产之后的CL20有多便宜？一公斤只有几百元！只有美国生产成本的十几分之一！

更关键的是，中国的CL20已经实用化，开始应用于武器装备，而美国的CL20却一直处在实验室状态，原因也很简单，没有解决安全性问题。

要知道，虽然CL20威力大，但相对奥克托金HMX，安全性大幅度下降，摩擦感度只有HMX的40%，撞击感度也只有HMX的一半多点，这就意味着其安全性的大大降低，再加上其超高的威力，一旦发生事故，后果不堪设想。

对此，中国北理工的庞思平团队另辟蹊径，合成了三维MOFs材料，将敏感的氮原子和金属原子被包覆起来，大大降低了敏感度，提高了安全性，终于实现了CL20这种炸药之王的武器化使用之路。

2016年，实用化CL20的课题“新一代含能材料研究及其工程化”荣获2015年度国防科技进步特等奖。要知道，连电磁弹射技术也只不过是一等奖，而CL20竟然获了特等奖，可想而知CL20给中国军队带来的革命性变化了。

不过这时候美国人酸了，本来中国的CL20和美国的CL20是完全不同的技术路线下的产物，但美国炸药专家 Bob Kavetsky却表示，中国这种炸药技术实际上来自美国，美军如果与解放军交手，可能会被自己的技术打败！而且打得很惨！

美国人这么说，无非是因为而且中国的CL20更优秀罢了，然而美国人没有说的是，其实美军各种导弹炸弹使用的炸药和推进剂，有不少原材料都依赖从中国进口，美国国防部特地为此发布过调查报告，美国火炸药行业有198家2级、3级供应商，其中有98%的原料来自中国。

比如乌克兰战场上的标枪导弹，其推进剂中需要加入高氯酸铵充当高性能氧化剂，提高比冲。但是，世界上90%以上的高氯酸铵是中国生产的，还有用来填充炮弹的高氮硝化棉，也大都来自中国。因此，如果中国停止向美国出口原材料，在短时间内，美国根本没有办法找到替代供应商，就算重建生产线，也不是一时半会能搞定的事情了。

相反，装备了CL20的解放军在炸药威力方面将如虎添翼，以远火营为例，一个满编的远火营通常配置12门03式远火，一门03式远火可以装填12发弹药，一发弹药的战斗部装药235千克，那么一个远火营一轮齐射最多可以发射144发火箭弹，这就相当于把将近34吨的CL20扔在了敌军头上，其爆炸威力相当于百吨TNT当量，可以轻易抹去一个城镇。

你以为这就完了？不！CL20虽好，但在火力不足恐惧症患者眼中，那还不够！中国已经开始了第五代炸药的研究--全氮炸药！

2017年南京理工大学化工学院胡炳成教授的研究团队成功合成了世界首个全氮阴离子盐，它的物质能量非常高，大部分时间能达到10万到100万焦耳/克的级别，相当于传统TNT炸药的10倍甚至百倍！