火工品基础.ppt

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1、火工品基础,火工品基础,火工品是装有炸药、火药或烟火剂的元件。它通过外加较小的激发能量（如通电、撞击、摩擦等）使其所装的药剂发生爆炸或燃烧反应，同时放出一定形式的能量来引爆其它炸药、引燃其它火药、做机械功或产生其它特种效应。像这样的元件或装置称之为火工品。火工品是武器、弹药及其它燃烧、爆炸系统的关键元件。火工品不仅在军品上，它在民品（如石油爆破器材等）中应用也越来越广泛。,炸药的起爆理论-热起爆理论,炸药在一定的条件（温度、压力及其它条件）下，若反应放出的热量大于热传导所散失的热量，就能使反应自动加速，最后导致爆炸。炸药虽然在常温、常压及不受外界任何作用下，也会发生分解反应，但是缓慢的反应不会

2、导致爆炸。炸药爆炸的两个临界条件是：炸药反应单位时间放出的热量Q1必须大于或等于散失给环境的能量Q2，即Q1Q2。放热温度的变化率必须大于等于散热量随温度的变化率，即（d1/dT）（dQ2/dT）。只有满足以上两个临界条件，在炸药反应的过程中才能发生热积累，加速反应并导致爆炸。对炸药加热就是促进反应加速并导致爆炸的最低环境温度。从开始自行加速到爆炸需要一定的时间，称为爆发延滞期。但对每种炸药而言爆发点并非固定值，它不仅和炸药性能有关，也和加热传热条件、散热和通风条件以及炸药的数量有关。,炸药的机械起爆原理热点学说,机械能起爆主要是摩擦、撞击和针刺三种方式。三种起爆方式所涉及的起爆理论为热点起爆

3、理论。炸药在机械撞击作用下，产生的热集中在个别点上形成热点，使这些热点的温度高于爆发点，从这些热点开始爆炸并扩散到整个炸药。热点产生的原因很多，如炸药中的空气隙或气泡的绝热压缩；炸药颗粒后杂质之间的磨擦加热；炸药中的内应力缺陷造成的应力集中等。,炸药的机械起爆原理热点学说,撞击起爆 撞击起爆是火工品中常用的起爆方式，我们熟知的油管传输射孔作业中使用的防沙撞击起爆器、压力起爆器，其本质就是借用了撞击起爆这一机理。撞击起爆机理属于热起爆机理，这时热点可能在炸药晶体或被压碎的晶体中产生，也可能由于炸药与容器壁间的摩擦而产生，还可以是炸药中所包含的气泡在绝热压缩下而产生。也是由于撞击使热点的产生引起爆

4、炸。,炸药的机械起爆原理热点学说,摩擦起爆 当两物体接触时，从微观上讲，接触面是凹凸不平的，其真正接触的一些点，被称为微凸体。对两个接触物施压时，将增加微凸体的数量和它们的接触面积，并且上下两物体表面的微凸体还会互相嵌入，产生咬合力，在摩擦时咬合使微凸体产生破碎。由于摩擦力的存在，它要阻止两物体的相对运动，要克服摩擦阻力就要消耗能量，该能量一部分成为物体运动的动能，其余部分变为热能，分布于微凸体上成为热点，于是爆炸便发生了。,针刺起爆,针刺起爆是由击针尖端刺入药柱中引起的。在针刺入药柱时，药剂受到挤压，使药剂的药粒间产生摩擦；另外，击针本身和药剂的接触面上也有摩擦。因此，针刺起爆的过程实际上包

5、含了摩擦起爆和撞击起爆两种方式。,强冲击波起爆机理,当冲击波进入炸药后，引起炸药的绝热压缩使温度骤增而引起爆炸。这种爆炸有一定的延迟（感应）期，而且起爆点往往不在表面，而在一定深度（起爆深度）内。炸药的殉爆就是一个强冲击波起爆的例子。即两块炸药之间放一块堕性介质而不彼此接触，当起爆其中一块炸药时，它产生的冲击波通过中间介质而传入另一块炸药，并引起另一块炸药爆炸称为殉爆。可用隔板殉爆试验来测定各种炸药冲击波的感度。常用高猛炸药对强冲击波是很敏感的，而对其它能量相对来说较安全。例如，1871药柱在自动步枪近距离射击下被击得粉碎而不爆炸，而在雷管产生的冲击波作用下，会立即起爆。,强冲击波起爆机理,冲

6、击波是一种脉冲式的压缩波，它作用于药剂时首先是它的压缩作用。当药剂受压后，便产生热，因此，冲击波的起爆本质上仍然是热起爆机理。均相炸药（指气体、液体或单晶体炸药）和非均相炸药（指有两个以上的相存在的炸药）在起爆时有较大的差异。均相炸药受冲击波作用时，其冲击波面一薄层炸药均匀地受热升温，当温度达到爆发点时，则经一定的延滞期后发生爆炸。非均相炸药受热时，升温发生在局部的热点上，爆炸由热点扩展开，并引起整个装药的爆炸。,强冲击波起爆机理,炸药的爆炸及两个炸药柱间的传爆都是冲击波作用的结果。当两个药柱间存在着惰性介质（如空气隙）或者如炸药柱内密度不均等，则冲击波通过时，强度将因部分能量损失而衰减，这种

7、冲击波到达受主装药时，如果强度还足够的话，可以以冲击波的方式起爆受主装药；如果到达受主装药的冲击波强度不够，冲击波在受主装药中和在惰性介质中一样，强度再次下降，就可能将炸药冲散等，受主装药不会发生爆炸。在石油射孔作业中，经常发生在枪身接头处，传爆管的“熄爆”及射孔枪内导爆索的“燃烧”和“熄爆”，其根本原因就在于此。,电起爆,电起爆是至今为止使用的最普遍的一种起爆方式，按其起爆机理可以分为两大类型。电流通过金属丝将电能转换为另一种形式能量后引爆炸药电能直接对炸药的作用,1、电能转换为另一种形式能量,该起爆方式中，又可分为三小类：第一种类型，如石油射孔中使用的普通无枪身雷管，它是以电流通过电阻丝（

8、通常为镍铬丝），使电阻丝发热产生的热量引爆炸药，因此这种电火工品又叫热桥丝电火工品。又因为它是将电能变为热能来作用的，故也可将其划为热起爆范畴。第二种类型是借助脉冲式大电流通过金属丝或金属箔使金属汽化，产生高温高压的金属气体或等离子体，以其迅速膨胀产生的强冲击波形式引爆炸药，如尖端武器上要求起爆同步性好、精度极高的爆炸桥丝式火工品。因其结果是冲击波起爆的，又可将其归类为冲击波起爆范畴。第三种类型是利用爆炸桥丝或金属箔汽化产生的高压气体来推动一薄膜，使该薄膜以高速飞片的形式冲击炸药而起爆。如安全性较好的飞片雷管，就是这种类型。它也可属于冲击波起爆。,2、电能直接对炸药的作用,该类起爆方式的火工品

9、，较为典型的是火花式电雷管。它是将炸药放在两极之间，加电压后，在两极间建立强大的电场。当电场强度足够大时，两极间发生击穿，击穿的瞬间，两极间有大量电流通过，大量的能量在产品两极间释放出来。如果能量足够，则可以引爆炸药。电能直接对炸药的作用，反映出来的较多的现象就是人体自身携带的静电问题，这种静电的积累经常可以引爆普通的工业雷管，给施工带来了极大的危险。因此，提倡作业中采用磁电雷管等性能良好的安全雷管。,光起爆和激光起爆,光起爆可对某些炸药有效。其作用过程是，当光照射到炸药上先被炸药表层吸收，吸收掉的这部分光能转变为炸药接收的能量，一般转变为热能，然后按照热起爆的方式爆炸。激光是聚集性好、强度高

10、的单光源，其起爆机理与可见光起爆机理是一致的，但它具有强度大、功率高的特点。,第二节 火工品的分类及常用火工品,按输出特性分 引燃火工品：火帽、底火、导火索、化学 放热装置 引爆火工品：雷管、导爆索、射孔弹等 其它：曳光装置、延期装置、发烟装置 等,火工品的分类及常用火工品,按输入激发能：机械能：撞击、针刺、摩擦等 热能：火焰、高温、绝热压缩等 电能：灼热桥丝、半导体薄膜、火花、爆炸桥丝等 光能：可见光、激光等 化学能：化学放热反应 爆轰波,火工品的基本要求,合适的感度 火工品应有适当的感度，以保证使用的安全与可靠。火工品有一个感度下限，保证火工品在生产、储存、运输、勤务处理及使用过程中的安全

11、；火工品有一个感度上限，保证使用时作用可靠。感度高表示激发火工品时，需输入的能量小，作用的可靠性虽然好，但危险性大，不容易保证安全：反之，感度低则需输入发火冲能大，安全性固然可以保证，但会给配套使用造成困难且不容易保证作用可靠。所以，感度必须适当。,火工品的基本要求,适当的输出 火工品输出的大小是根据使用要求提出的，过小或过大都不利于预定任务的完成。例如，引信中的雷管，输出过小时，则不能引爆导爆药、传爆药，降低了引信的可靠性；输出过大，会使引信的隔离机构失去作用，降低了引信的安全性，或给引信设计增加困难。所以，火工品也应有适当的输出。,火工品的基本要求,环境适应性 火工品在制造、贮存、运输、使

12、用过程中将遇到各种环境力的作用。首先，因其使用环境广阔，包括高温地区、低温地区、高空、深海、气温与气压等的不同，将受到各种温湿度作用；其次，在制造、运输、使用过程中受到的震动、冲击、跌落等的力学作用；另外，由于人体静电、大功率无线电发送设备大量应用、电子对抗的出现和高功率微波武器及核电磁武器的即将问世，火工品将在现代战争环境中经受日益恶劣的电磁环境危害。由于以上环境力的作用，要求火工品应具有适应各种环境的能力，应在上述各种环境作用下保证安全与可靠。,火工品的基本要求,长贮安定性 火工品在一定条件下长期贮存不发生变化与失效的功能称火工品的长贮安定性。安定性决定于火工品中所用药剂本身、药剂相互之间

13、、药剂与相接触的金属与非金属之间，在一定温度和湿度影响下是否发生变化(包括物理的和化学的)。我国军用火工品规定贮存期为10年至15年，民用火工品为2年至3年，要求火工品在贮存期内应性能安定。,火工品的基本要求,足够的安全性 火工品是危险品，很容易引起燃烧、爆炸等事故。所以，在作用可靠的条件下，火工品必须具有足够的安全性。在正常运输、储存和使用时，火工品不应因受偶然的机械、电、光、热的作用而发火、爆炸。,火工品的基本要求,可靠性：火工品的可靠性关系到武器系统的安全与可靠，武器系统对火工品均有较高的可靠性要求。,常用火工品,常用火工品有火帽、雷管、底火、点火具、导火索、导爆索、传爆管、射孔弹和延期

14、元件等,火帽,火帽是点火或起爆系列中第一个作用的火工品，其作用是把较小的输入能量转换为足够的点火输出，用以激发下一个较为钝感的火工品，如火焰雷管、导火索、延期药等。火帽的结构较为简单，主要由火帽壳、药剂和盖片三个部分组成，四号针刺火帽结构如图3-2-1所示。,火帽壳用来放置发火药剂，盖片起到密封或成型作用，而药剂是起到保证火帽感度和点火能力的作用。根据火帽在产品中所激发的方式不同，火帽所装的药剂也有区别。所装的药剂有针刺药、击发药、摩擦药、光敏点火药等，对应的火帽分类为针刺火帽、撞击火帽、摩擦火帽、碰炸火帽、激光火帽等。,雷管,雷管在传爆系列中，可作为第一个或中间的火工品。当它被作为第一个火工

15、品时，通常用机械能（如针刺）起爆或电能（灼热桥丝或电火花）引爆，当它作为中间火工品时，大多用火焰起爆。雷管的分类一般按输入激发形式分，可分为火焰雷管、针刺雷管、电雷管、飞片雷管等。这些雷管的区别主要是在输入端装药有所不同，如火焰雷管的输入端装的是对火焰敏感的起爆药，针刺雷管输入端压装的是针刺药（也叫击发药）等。所有雷管在装药结构上的共同点是，它们的输出装药都是猛炸药，输出的是爆轰波，同时引爆传爆药柱、导爆索等。所有的雷管都和其它火工品一样，应该有合适的感度、足够的起爆能力和良好的安全性。,雷管,针刺雷管 针刺雷管是靠击针刺入雷管中的击发药引爆的，它是常规武器引信里大量使用的火工元件，它由管壳、

16、加强帽（不带孔）和药剂组成。,针刺雷管的装药通常由机械感度较好的击发药（如氮化铅、硫化锑、氯酸钾等混合组成的药）和猛炸药两部分构成。它与火焰雷管在结构上的主要区别就是其所装的药剂为击发药（或针刺药），在输入上的区别为其输入激发能量为针刺激发，输出则完全一致。,电雷管,凡利用电能来起爆的雷管均称电雷管。电雷管种类繁多，根据其起爆机理和电极结构的不同，电雷管可分为火花式、灼热桥丝式（桥丝或、金属膜式）、中间式（薄膜式、导电药式、玻璃半导体薄膜式）、爆炸线式（爆炸桥丝式、爆炸薄膜式）等数种。,电雷管,电雷管的装药有两种，靠近电极塞一端多为起爆药，常用氮化铅或斯蒂芬酸铅，另一端为猛炸药，通常选用黑索今

17、或太安。桥丝式电雷管的发火过程可以划分为桥丝升温、药剂加热和爆炸三个理想化的阶段。实际上整个过程是连贯的，即电流通过桥丝后，按焦耳定理产生热能（I2Rt），桥丝升温，热量不停地传给药剂，药剂被加热，进行化学反应，而反应释放的热量又使药剂继续升温，从而进一步加速了化学反应，直至产品发火爆炸。整个发火过程涉及三个方面的理论：电能转化为热能，热传导及炸药的热爆炸。,图733瞬发电雷管的结构示意图a.直插式；b.引火头式1.脚线；2.管壳；3.密封塞；4.纸垫；5.线芯；6.桥丝(引火药)；7.加强帽；8.散装DDNP；9.正起爆药；10.副起爆药,爆炸桥丝电雷管,这种雷管发火部分的结构和一般灼热桥丝

18、式的相似，只是其中只装猛炸药。桥丝材料采用易于汽化的金属(Au、Ag、Al、Fe、Pt)。这类金属丝在强电流作用下，在40 ns内就可以熔化、汽化而形成高温高压气体，并迅速向四周扩张，形成强烈的冲击波，以冲击波的方式引爆炸药。由于爆炸桥丝将电能转化为引爆炸药的冲击波，起到了起爆的作用，因此EBW雷管中不需要装起爆药，由桥丝直接起爆猛炸药，在猛炸药中完成冲击转爆轰(SDT)过程。,火花式电雷管,火花式电雷管结构上和桥丝式不同，两极间没有金属电阻丝相连，只填充绝缘性药剂，靠药剂电击穿起爆。填充的药剂密度不同，空隙度也不同。随着空隙度的减小，两极间药剂击穿机理从空气击穿过渡到炸药晶体击穿。炸药击穿的

19、发火机理复杂，需要大量的研究工作来解决。但有一点是很清楚的，即起爆首先要求击穿，击穿后是否能起爆还要看能量在火花隙中聚集得是否足以达到起爆炸药所需的能量。为方便研究，称有空隙时空气首先击穿聚集能量的起爆为火花起爆；无空隙时靠炸药晶体的击穿起爆为电场起爆。火花式电雷管虽然发火电压很高，但并不等于发火能量很高，如果选用药剂的电火花感度高，甚至在比桥丝式电雷管低的能量下也会使其发火。例如人身静电，电压高，能量并不高，有时可以使火花式产品发火，而不能使中等感度的桥丝式电雷管发火。火花式电雷管一般在104103J的能量发火，此能量和桥丝式电雷管的发火能量相当。,磁电雷管,磁电雷管是利用变压器耦合原理，由

20、电磁感应产生的电冲能激发的雷管。是具有防静电、防杂散电流、防雷电、防射频电性能的四防雷管，故又称安全雷管，被誉为新的一代雷管。其发火原理是利用磁电感应原理，将专用起爆器输出的高频脉冲电流(数十千赫、数十安)，流向爆破干线和支线(相当于初级线圈)，通过磁电转换(磁环)，在与磁环连接的电雷管的环形脚线(相当于次级线圈)内产生数伏电压的感应电流，使电引火头发火，然后引爆雷管并完成雷管输出的。,磁电雷管,磁电雷管的特点是对直交流杂散电流、静电、雷电、射频电都安全，因为直流电在磁环中不能感应出电流来，而普通的50Hz6Hz交流电又远远低于该种雷管的起爆频率，此外引火头部分又采取了防静电措施，故此安全性能

21、好。,磁环,底火,底火是一种复合的引燃装置，由底火体、发火机构和传火药三个基本部分构成，装于药底部，用来点燃发射药。,枪弹底火,延期元件,延期元件是利用延期药的稳定燃烧获得一定的延期时间的火工装置，它是靠上一级的火工元件，如火帽、点火头等的火焰输出来点燃，经过一定时间的燃烧（即延期）后，输出火焰引燃或引爆下一个火工品。,短延期药管,某穿甲弹引信用的短延期药管如右图，其特点是有可调延期时间的惯性片，片中有小孔，允许火帽火焰由此进入。当惯性片和延期药压紧时，燃速小；反之惯性片和延期药有空隙时燃速大。所以在引信和钢甲相碰时惯性片由于其惯性作用而压在延期药上，延期药只能在小孔(0.5mm)周围燃烧，燃

22、速慢。当弹头穿出钢甲后，惯性片与延期药问的压力下降，惯性片与延期药脱开，延期药的燃烧迅速地沿药面展开，这时燃烧面扩大，压力增加，燃烧速度加快。这样用改变延期药燃烧表面大小的方法来达到自动 调整延期的作用。该延期药管燃烧时间为0.0030.015 s，这段延期时间可保证弹丸进入钢甲一段距离后再爆炸,1延期管座；2网垫；3-延期药;4惯性片；5延期管壳,延期药盘,延期时间要求长，药量多，采用药盘形式如图。延期药盘上下两面有环形沟槽，内压装有延期药，可以调整传火延期时间，长延期为1315s，短延期为79 s。如榴一5引信一般有三种装定：瞬发，惯性(短延期)，延期。如果装定延期(即需要该引信起延期作用

23、)时，瞬发传火道被堵死，火焰从侧面经延期药一定时间的燃烧后点燃雷管，雷管引爆导引传爆药，再使传爆药爆炸，引发战斗部装药。自炸延期药盘一般装600微烟药。,1-定位销2-塞火药；3-药盘；4-基本延期药,导爆索,导爆索由药芯和索壳组成，导爆索索壳一般分金属和非金属两种。在石油射孔产品中，金属壳的导爆索多为耐高温（如160C以上温度）产品，金属壳导爆索一般是采用压制拉伸而成的，因此，每米导爆索的炸药装药量相对较大，可达24克/米，密度均匀、爆速稳定，质量较好。非金属壳的导爆索外壳大多是棉麻纤维或塑料制的，耐温性能相对较差。由于非金属壳的导爆索基本采用编织而成的办法，所以每米导爆索的装药量较小，一般

24、为1518克/米，且受工艺的影响，易出现密度不均匀的情况，石油射孔作业中出现的“爆燃”及“熄爆”现象，多与导爆索密度不均有关。导爆索的主要技术性能为爆速、耐温、耐折等。,导爆索是一种以猛炸药为药芯的索状起爆器材，它的作用是传递爆轰波，是石油射孔作业中最常使用的一种火工品。导爆索必须靠其它起爆器材引爆，然后将爆轰波传递到它的另一端，引爆与它相连或相邻的爆破器材，如射孔弹、传爆管或另一根导爆索等。,传爆管,传爆管是传爆系列中传爆组件，是射孔作业中经常使用的一个火工品。石油射孔用传爆管由管壳和装药两部分构成，主要技术参数为耐温和传爆距离。传爆管的耐温性能基本上由其所装药剂的耐温性能决定的，而传爆距离

25、还与药剂的压制密度及工艺有一定关系。,第一节 爆炸现象,爆炸是指一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程，在此过程中，系统的内在势能转变为机械功及光和热的辐射等。爆炸做功的根本原因在于系统原有高压气体或爆炸瞬间形成的高温高压气体或蒸汽的骤然膨胀。,爆炸现象,爆炸的一个最重要的特征是在爆炸点周围介质中发生急剧的压力突跃，而这种压力突跃是爆炸破坏作用的直接原因。根据引起爆炸现象的根本原因的不同，可将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸及核爆炸。,物理爆炸,蒸汽锅炉或高压气瓶的爆炸属于此类。这是由于过热水迅速转变为过热蒸汽造成高压冲破容器阻力引起的，或是由于充气压力过高超过气瓶强度发生破裂而引起的。强火花放电(

26、闪电)或高压电流通过细金属丝所引起的爆炸现象，也是一种物理爆炸现象。这时的能源是电能。强放电时，能量在0.11微秒内释放出来，使放电区达到巨大的能量密度和数万度的高温，因而导致放电区的空气压力急剧升高，并在周围形成很强的冲击波。金属丝爆炸时，温度高达摄氏两万度，金属迅速化为气态而引起爆炸。物体的高速碰击(陨石落地、高速火箭碰击目标等)，水的大量骤然汽化等所引起的爆炸都属于物理爆炸现象。,化学爆炸,细煤粉悬浮于空气中的爆燃，甲烷、乙炔以一定比例与空气混合所产生的爆炸，以及炸药的爆炸，都属于化学爆炸现象。炸药爆炸进行的速度高达每秒数千米到万米之间，所形成的温度约30005000，压力高达几万兆帕，

27、因而能迅速膨胀并对周围介质作功。,核爆炸,核爆炸的能源是核裂变或核聚变反应所释放出的核能。核爆炸反应所释放出的能量比炸药爆炸放出的化学能要大的多。核爆炸时可形成数百万到数千万度的高温。在爆炸中心区造成数十万兆帕的高压，同时还有很强的光和热的辐射以及各种粒子的贯穿辐射，因此比炸药爆炸具有大得多的破坏力。核爆炸的能量约相当于数万吨到数千万吨TNT炸药爆炸的能量。,第二节 炸药爆炸的特征,炸药在本质上是一种能量密度极高的能源，该能源在外界作用下能迅速地释放能量并实现对外做功。从热力学意义上说，炸药乃是一种相对地不稳定系统，它在外界作用下能够发生高速的放热反应，同时造成强烈压缩状态的高压气体。例如，一

28、个炸药包用雷管引爆时，人们看到，炸药包瞬时化为一团火光，形成烟雾并产生轰隆巨响，附近形成强烈的爆炸风，建筑物等或被破坏或受到强烈振动。,炸药爆炸的特征,炸药爆炸过程具有如下三个特征，即过程的放热性；过程的高速度(或瞬时性)并能自行传播；过程中生成大量气体产物。这三个条件正是任何化学反应成为爆炸性反应必须具备的，三者互相关联、缺一不可。,特征一-反应过程的放热性,放出大量热量是爆炸反应具备的第一个必要条件，没有这个条件，爆炸过程就根本不能发生。没有这个条件，反应也就不能自行延续，因此也就不可能出现爆炸过程的自动传播。靠外界供给能量来维持其分解的物质，是不可能发生爆炸的。以1kg硝铵炸药为例，爆炸

29、时产生的热量可使温度升高20003000C。爆炸反应过程所放出的热称为爆热。它是爆炸破坏作用的根据，是炸药爆炸做功能力的标志，也是炸药的一个极为重要的特性数。一般常用炸药的爆炸热约在37007500千焦公斤左右。,特征二-反应过程的高速度,爆炸反应同一般化学反应的一个最突出的不同点，是爆炸过程的极高速度。一般化学反应也可以是放热的，而且有许多普通反应放出的热量比炸药爆炸时放出的热量大的多，但它们并未能形成爆炸现象，其根本原因在于它们的反应过程进行的很慢（如铝热反应）。由于炸药爆炸反应速度极高，一块炸药可在几微秒内就反应完了，以1kg硝铵炸药爆炸为例，完成爆炸反应的时间仅需十万分之三秒。因而实际

30、上可以近似地认为，爆炸反应所放出的能量全部聚集在炸药爆炸前所占据的体积内，从而造成了一般化学反应所无法达到的能量密度。炸药爆炸所达到的能量密度要比一般燃料燃烧所达到的能量密度高数百倍乃至数千倍。正是由于这个原因，炸药爆炸才具有巨大的做功功率和强烈的破坏作用。爆炸过程进行的速度，一般是指爆轰波在炸药装药中传播的直线速度，这个速度称为炸药的爆速。一般炸药的爆速大约在每秒数千米到每秒一万米之间。除了过程进行的高速度之外，反应过程的自动传播也具有很重要的实际意义。例如某一种物质在雷管引爆下，与雷管相接触的很小的局部引起了爆炸反应，但是反应放出的能量不能补偿损失掉的能量，因而反应逐渐衰减最后熄灭。因此，

31、反应过程能够进行自行传播的能力，从炸药技术应用的现实可能性观点来说具有很大的重要性。,特征三-反应过程生成大量气体,炸药爆炸时之所以能够膨胀做功并对周围介质造成破坏，根本原因之一就在于，炸药爆炸瞬问有大量气体产物生成。假如一个反应过程不产生大量气体，那么爆炸瞬问就不能造成高压状态，因此也就不可能产生由高压到低压的膨胀过程及爆炸破坏效应。这首先是由于气体在标准状态条件下密度比固体和液体物质要小的多，而在爆炸瞬间，炸药由固体立即定容地转化为气体，再加上反应的放热性，因此使气体处于强烈的压缩状态形成高温高压。其次，气体与固体和液体物质相比具有大得多的体积膨胀系数，这使得气体成为爆炸做功的主要因素。炸

32、药爆炸过程正是利用气体的这种特点将炸药的势能迅速地转变为爆炸机械功的。,第三节 炸药化学反应的形式,根据炸药所处的环境反应条件不同，炸药所发生的化学反应情况也不同。按照反应的速度及传播的性质，炸药的化学反应形式有三种：缓慢的化学变化、燃烧和爆轰。在常温常压下炸药即使不受任何外界因素的影响，它也会以缓慢的速度进行分解反应。随着温度的升高，这种缓慢的化学变化就会加剧，当温度升高到数百度时，炸药就会变得很不安宁，甚至发生爆炸。燃烧和爆轰与缓慢化学变化的区别：燃烧与爆轰不是在全体炸药物质内部发生的，而是在炸药的某一个局部，而且二者以化学反应波的形式在炸药中按一定的速度一层层地自动进行传播。,炸药化学反

33、应的形式-热分解反应,当火工品与炸药整体加热时发生分解反应，若环境温度较低，热分解反应进行得比较缓慢，其热分解只消耗微量的反应物，良好的热传递条件使热分解产生的热量全部传递到周围环境，使药剂内部温度和环境温度一样，热量不能积累，热分解反应能稳定缓慢地进行下去，不会自行加快。,炸药化学反应的形式-燃烧,随着环境温度上升，热分解的热量不能全部从系统中传递出去，使系统得热大于失热，系统出现热量的积累，系统温度上升，放热反应的速率随温度升高呈指数增加，释放更多的热量，系统内积累更多的热量，温度进一步上升，如此循环，直至热自燃或热爆炸。,炸药化学反应的形式-爆炸,通过外界火源(如火焰、火花、灼热桥丝等)

34、而引起的燃烧或爆炸往往在某一局部的物质先吸收能量而形成活化中心(或反应中心)，活化分子具有比普通分子平均动能更多的活化能，所以活动能力非常强，在一般条件下是不稳定的，容易与其它物质分子进行反应而生成新的活化中心，形成一系列连锁反应，使燃烧得以持续进行。由于燃烧速度受外界条件的影响，特别是受环境压力的影响而迅速加快，当传播速度大于物质的音速时，燃烧就转为爆轰。,炸药化学反应的基本形式,火工品与炸药化学变化的三种形式(缓慢化学分解、燃烧和爆轰)在本质上虽然均属化学分解反应，但反应速度却存在明显的差别。它们之间有着紧密的内在联系，缓慢的化学分解在一定条件下可以转为燃烧，燃烧在一定条件下又可转变为爆轰

35、。若炸药在发生爆轰的区间内，有一段的炸药密度不均匀，或没有爆炸，则炸药的爆轰就会转变为燃烧，甚至熄爆。这就是在高温井下作业时，要求使用的药剂为耐高温药剂的原因；也可以解释射孔枪射孔时发生的导爆索燃烧或熄爆的原因。,燃烧和爆炸（轰）的区别,从传播过程看，燃烧时反应区的能量是通过热传导，热辐射及燃烧气体产物的扩散作用传入未反应的原始炸药中。爆轰传播是借助冲击波对炸药的强烈冲击压缩作用进行的。从波的传播速度上看，燃烧传播速度一般为每秒数毫米到每秒数米，最大的也只有每秒数百米，而爆轰过程的传播速度一般高达数千米。,燃烧和爆炸（轰）的区别,燃烧过程的传播易受环境条件的影响，在大气环境下燃烧的很慢，而当炸

36、药处在密闭或半密闭条件下时，则燃烧速度急剧加快。燃烧就有可能转成爆轰。而爆轰过程的传播速度很快，基本不受外界条件的影响，对一定的炸药爆轰速度在一定条件下为定值。燃烧过程中反应区内的产物质点运动方向与燃烧波面方向相反，燃烧波面内的压力较低。而爆轰反应区内的产物质点运动方向与爆轰波传轰方向相同，爆轰波区内的压力可高达数十万个大气压。,第四节 炸药的分类,按炸药的组成分类 按炸药的组成来将炸药分类，炸药可以被分为单质炸药和混合炸药。所谓单质炸药，是指其构成是一种成分的爆炸物质。如乙炔银（Ag2C2）、硝化甘油C3H5(ONO2)3、三硝基甲苯（TNT）、黑索今（RDX）等。混合炸药是指由两种或两种以

37、上独立的化学成分构成的爆炸物质。通常是为了某些特殊要求在炸药中添加了某些物质，以改善炸药的爆炸性能、安全性能、耐温性能等。如含铅混合炸药、有机高分子粘结炸药等。,按炸药的应用分类,按炸药的应用，可将其分为起爆药、猛炸药、火药（也有称发射药或推进剂）、烟火剂四大类。,起爆药,用以引爆猛炸药或点燃烟火药，其特点是感度高、爆轰成长快、爆速低、威力小，一般不单独使用，如雷汞、叠氮化铅、斯蒂芬酸铅、二硝基重氮酚等。起爆药一般用于电雷管的初级装药，用以引爆或点燃次级装药。起爆药依其组分可以分为单质起爆药、混合起爆药二类。单质起爆药指的是单一成分的起爆药。混合起爆药指的是由几种成分混合在一起而制成的起爆药。

38、它们有的是由两种以上单质起爆药或单质起爆药与非爆炸性物质组成，也有的是由几种非爆炸性物质组成。,单质起爆药,常用的单质起爆药有叠氮化铅、斯蒂芬酸铅、二硝基重氮酚、四氮烯等。,混合起爆药,混合起爆药的产生是为了适应火工品日益发展的需要而产生的。单一起爆药装药的火工品难以满足多项要求，如抗静电、抗射频、耐热性等，为了提高火工品的安全性及满足各种不同感度的特殊要求，如合适的针刺感度、良好的火焰感度等，以保证使用的可靠性。这就需要将几种起爆药或几种物质混合起来相互取长补短，以满足各种不同的使用要求。混合起爆药依其用途，可将其分为击发药、针刺药，也有人将点火药、延期药纳入混合起爆药的范畴。,混合起爆药-

39、击发药,击发药最早是用于各种引信火帽和炮弹，枪弹发射药筒的底火火帽，由于它是受针刺（刺入药内）或撞击引起发火的药剂，故称为击发药。在火帽（或雷管等）装填上击发药的作用机理是：当具有一定冲能的击针刺入火帽时，部分的针刺能量作用于击发药，使之产生冲击和相互间挤压与摩擦作用，结果在击针附近的药剂中产生“热点”。由于击针继续运动受到药剂的阻力，因此药剂深入形成更多的“热点”。当热点的温度足够高，并维持一定时间时，击发药便发生爆炸反应。现在，在石油射孔作业中，已大量使用了击发药，如油管传输射孔作业中使用的撞击式起爆器、压力激发式起爆器中，火工品的第一装药就是击发药。击发药通常是由起爆药、可燃剂、氧化剂所

40、组成的机械混合物，有时根据产品性能及工艺条件还适当加入一定的钝化剂或敏化剂等。在击发药中，现在常用的起爆药有氮化铅、四氮烯、三硝基间苯二酚铅等。装起爆药的原因是，单质起爆药不能保证足够的点火能力，因为起爆药的爆速高、作用时间短，点火能力不足，以及因猛度大而破坏需要点燃的传火对象，故多采用起爆药、可燃剂和氧化剂的机械混合物作为击发药，即首先是起爆药先产生爆炸分解反应，随之氧化剂和可燃剂相继反应，这就构成了具有适当感度和足够点火能力的有机整体。,猛炸药,用作爆破器材的主装药，完成对外做功或传爆等功能，其特点是感度低、爆速高、威力大，如梯恩梯(TNT)、黑索今（RDX）、奥克托今(HMX)、六硝基茋

41、(HNS)、PYX等。,火药或发射药,用于枪弹、炮弹或火箭等的发射、推进，其特点是能产生大量的高压气体，如黑火药；枪炮发射药：硝化棉发射药（单基）、双基发射药、三基发射药；火箭推进剂：液体推进剂、固体推进剂等。,烟火药,通常由氧化剂、有机可燃物或金属粉及少量粘合剂混合而成，用于产生特殊的烟火效应（如照明剂、烟幕剂、燃烧剂、曳光剂、信号剂、发声剂等）或完成延期、点火功能。,按油气井用炸药耐温级别分类,常温炸药：耐温低于120/48h，如RDX及以其为主要成分的混合炸药；高温炸药：耐温高于120/48h，低于160/48h，如HMX及以其为主要成分的混合炸药；超高温炸药：耐温高于160/48h，如

42、HNS、PYX及以其为主要成分的混合炸药。,各种常用炸药耐热温度与时间关系图,按组成分类,根据炸药的组成成分及分子结构特点，可将炸药分为单质炸药和混合炸药。单质炸药为一种成分的爆炸物质，如：如乙炔银雷汞、硝酸铵、梯恩梯、黑索今、奥克托今、六硝基茋等、叠氮化铅。,混合炸药,由两种或两种以上独立的化学成分构成的爆炸物质，有时加入某些附加成分，以改善炸药的爆炸性能、安全性能、机械力学性能、成型性能以及抗高低温性能等。如聚黑炸药（R852）、聚奥炸药（H781）、钝化HNS、钝化PYX等，均属混合炸药。,第五节 炸药爆炸性能参数,炸药之所以在国防和民用事业上获得广泛的应用，主要是因为其发生爆炸变化时能

43、在极短暂的时间内对周围介质做大量的机械功。而炸药能对外界做功的原因，归根结蒂在于爆炸瞬间炸药极迅速地释放出其全部化学能，将反应气体产物立即加热到数千度的高温，并在气体产物中造成数十万大气压的高压，导致爆炸气体产物向周围迅速膨胀而做功。炸药爆炸做功的能力称为炸药的威力，它主要取决于炸药爆炸时所放出的热量及所形成气体产物的多少。炸药爆炸时对周围物体或目标的破坏粉碎程度，取决于炸药爆炸变化高速性及因此而形成的爆炸产物的压力。因此，为了综合评定一种炸药爆炸性能的优劣，提出了如下五个标志量，即所谓爆热、爆容、爆温、爆速和爆轰压力。,爆热,单位质量炸药爆炸时所释放出的热量称为炸药的爆热Q。工程计算上常以一

44、公斤炸药爆炸所放出的热量(千焦公斤)来表示。炸药的爆热是炸药的重要参数，是评定炸药作功能力大小的重要标志量。,爆 容,炸药爆轰产物的体积，又称为炸药的爆容，是评定炸药爆炸作功能力的重要参数。所谓炸药的爆容，乃是指一公斤炸药爆炸后所形成的产物在标准状况(压力为一个大气压，温度为0)下的体积。显然，爆容应为气体产物和固体产物体积之和。由于固体产物的体积与气体产物体积相比很小，可以忽略，故爆容一般可用气体产物在标准状况下的体积来代表。,爆 温,炸药爆炸瞬间所放出的热量将爆炸产物加热到的最高温度称为爆温。爆温是炸药爆炸的重要标志量。爆温的高低取决于爆炸时放出的热量及爆炸产物的组成。猛炸药的爆温可达30

45、00以上。,爆 速,爆速即爆轰波沿爆炸物的传播速度，单位以米秒(或毫米微秒)计。炸药的爆速与炸药爆炸化学反应速度是本质不同的两个概念。爆速是爆轰波面一层一层地沿爆炸物传播的速度，而爆炸化学反应速度系指单位时间内反应完了的物质的质量，其度量单位为克秒。炸药的爆速是衡量炸药爆炸性能的重要标志量。炸药的爆速主要与炸药类型、装填密度及外壳约束有关。RDX、HMX的爆速比HNS、PYX的爆速高。炸药装填密度越高、约束越强，爆速就越高。常用炸药的爆速一般为6000米秒9000米秒。,爆 压,爆轰波阵面的压力称为爆压，单位为MPa。炸药的威力或猛度主要由爆压决定，爆压可达几万个兆帕以上。炸药爆压可由其密度和

46、爆速确定：P=D2/4。,炸药的威力,它是炸药爆炸时对外界作功的总和。炸药的爆炸作用形式是多方面的，例如将一个炸药包埋在土壤中进行爆炸，其爆炸作用的主要形式有：与炸药包直接接触的介质（外壳和土、岩）的压缩、变形、破碎；与炸药不直接接触，但与炸药相距不远的介质（土、岩）的压缩、变形、破碎和松动；部分土壤被抛出并形成抛射漏斗坑（炸药离地表距离不太大）；在土壤中产生弹性波（地震波）；空气冲击波的产生和传播（炸药离地面不太远时）。所有这些功的总和就叫这种炸药的威力。,炸药的猛度,炸药爆炸时粉碎和破坏与其接触的物体的能力称为炸药的猛度。炸药威力是反映炸药总体破坏能力，而猛度只是反映炸药局部的破坏能力。如

47、，弹丸爆炸形成破片、破甲弹的破甲作用、爆炸切割钢板等，都是其猛度的应用。,炸药的殉爆距离,装药A爆炸时，引起与其相距一定距离的被惰性介质隔离的B装药爆炸，这一现象称为殉爆。惰性介质可以是空气、水、土壤、岩石、金属或非金属材料等。在一定程度上，殉爆反映了炸药对冲击波的感度。引起殉爆时两装药间的最大距离称为殉爆距离。炸药的殉爆能力用殉爆距离表示。研究炸药的殉爆现象有重要意义。一方面在实际应用中要利用炸药的殉爆现象，如引信中雷管或中间传爆药需要通过隔板来起爆或隔爆传爆药。另一方面，研究殉爆现象可为火炸药生产和储存的厂房、库房确定安全距离提供基本依据。,炸药感度,炸药感度是指炸药发生爆炸的难易程度。炸

48、药的热感度-在热作用下引起炸药爆炸的难易程度。通常用爆发点(也叫爆燃温度或发火点)来表示炸药的加热感度。所谓爆发点，就是指在一定试验条件下，将炸药加热到爆炸时的加热介质的最低温度。为了比较各种炸药热感度的大小，必须固定一个延滞期，一般都采用五秒钟延滞期爆发点或五分钟延滞期爆发点。,炸药的热感度,热感度高的炸药及其制品其耐温性能一般较低，需在较低温度下使用，如含RDX的导爆索或射孔弹只能在低于120度的条件下使用。,炸药感度,炸药的撞击感度-在撞击作用下引起炸药爆炸的难易程度。炸药的摩擦感度-在摩擦作用下引起炸药爆炸的难易程度。冲击波感度-炸药在冲击波作用下发生爆炸的难易程度。（殉爆）静电感度-

49、包括两个方面：一是炸药在摩擦时产生静电的难易程度；一是静电放电火花作用下炸药发生爆炸的难易程度。,炸药的安定性与相容性,安定性-在一定条件下，炸药保持其物理、化学、爆炸性质不发生可觉察的或者发生在允许范围内变化的能力。炸药的安定性是由炸药的物理、化学、爆炸性质随时间变化的速度决定的。这种变化的速度越小，炸药的安定性就越高。反过来，当这种变化速度越大时，则炸药的安定性就越小。相容性-炸药与其他材料混合或者接触(炸药做成一定的几何形状)后,在混合体系内或相接触物质之间发生不超过允许范围内变化的能力叫做炸药的相容性。,影响炸药爆轰的因素,装药直径的影响当爆轰波沿直径有限的药柱传播时，在爆轰波阵面的化

50、学反映区存在着放热过程，同时还存在着能量扩散的耗热过程。如果放出的能量大于耗散的能量，多余的能量还足以支持反应的继续进行时，爆轰波才能以稳定的爆速传播。否则爆轰波将逐渐减弱，最后自行熄灭。由于反应热是固定的，而耗散能量与药柱的表面积有关，即与装药直径（d）成正比，但释放能量却与参与反应的药量有关，而药量与装药直径（d）的平方成正比。因此耗散率等于耗散能除以释放能，将 随直径的减少而增加。当直径减小到某一值（de）时，爆轰波不能自行传播。当药柱直径大于de时，爆速随直径的增大而增加。但增到某一极限直径时，爆速不再增加。故我们把 能使炸药以极限爆速传播的最小直径称为极限直径（dl）。对于高效炸药如