不会爆炸的炸药

 

看到有人对雾化燃料爆燃的问题感兴趣，笔者又想起了不会爆炸的炸药问题，这可是军方关注的问题，来源于1984年马岛战争英方的设菲尔德号巡洋舰被阿根廷的超级军旗飞机（？）发射的飞鱼导弹击中弹药库，导致的重大战场损失问题。战场武器，都有一个中弹存活率问题（Survivability），就是说，如果某些部位中弹，大概能够有多少的概率继续存活。不要小看这个问题，飞鱼导弹的成本不到军舰的1%，如果不是命中关键部位，也不会造成重大的损失。所有战场武器都需要经过存活率评估，方能对症准备消防安全系统。

 

多年以前，笔者有幸参加了学校女工程师协会举办的一次课外参观活动（不局限女性），参观美国海军武器研究所。当时基地新上任的领导人是女性，所以对女工程师提供额外的欢迎和批准。而且当时911还没有发生，国家安全管理问题没有现在那么严格。粗略介绍的几个研究项目，我现在还有印象的，就是弹射型扫雷网和不爆炸的炸药这两种了。 前者给我们看到是计算机模拟，后者则是泛泛而论的弹药爆炸原理（Energetics），以及研究的重要性。不会爆炸的炸药，其核心思想可以追溯到诺贝尔以前，人人都希望炸药按照控制的方式引爆，而不能随意爆炸。诺贝尔的贡献在于找到硅藻土作硝化甘油的载体，炸药使用雷管引爆，降低了振动带来的风险。但是，炸药受热还是要爆炸的。1968年，美国Forrestal号航空母舰上有飞机因为电路故障，误发了一枚导弹，引发大火（前总统候选人麦凯恩的飞机就在旁边，但他人不在飞机上，所以侥幸活到今天）。而当时刚好有一批韩战旧炸药在船上，高温引爆了这些炸药，导致了连环爆炸，几乎把这艘航空母舰报废。所以，炸药的安全性一直是一个敏感话题，一般炸药在火中都有一个Cooking参考时间，大概是两分钟(?)，在此之内，可以救火。而那次韩战的旧弹药，其Cooking时间大大缩短，所以这些有质量缺陷的炸药爆炸，刚好把当时航空母舰上几乎所有的经过培训的消防队员都干掉了，导致后来火势无法控制。从此以后，只要上舰工作，你就得接受消防灭火培训，这是那次事故的后遗症。

所谓的不爆炸的炸药，就是希望炸药只有在雷管引爆的方式下集中释放能量（爆炸），而其他情况下，只会缓慢释放能量（燃烧），而不会造成灾难性的后果，这样就可以增加战场存活率。至于美国人有没有研究成功，我就不知道了。

 

和不爆炸的炸药相关的一个子课题是不会爆炸的燃料问题，对此航空业和军方都很关注。军方关注的原因很简单，英国在二战中损失的飞机有1/2与油箱爆炸有关，美国在越南损失的飞机有1/3与油箱安全有关。所以1980年代美国大规模地更换飞机燃料，从汽油型的JP-4更换到煤油型的JP-8，就是为了提高战场存活率。早期的飞机（活塞式和直升机），都是使用航空汽油（AvGas），所以老式的航空母舰配备了大量水槽，抽取200加仑的汽油，填补200加仑的水，就是为了防止出现油气混合的空间，非常危险。通常油料流动会产生静电，足以引燃油气混合物，所以点火过程是很难控制的，只有控制燃料。

航空业关注燃料问题，是因为大多数的坠机事故，都伴随着冲天大火，往往导致人机两失。而航空煤油，一般情况下是点不着的（闪点高），因此你需要灯芯来点燃煤油灯。为什么坠机会带来大火呢，因为冲击会产生大量的油雾（Mist），而油雾已经半气化，避开了闪点问题，特别易燃易爆。对此，美国军方指望使用添加剂作抗雾化材料，避免油箱的爆燃问题。曾经做过一次大型实验，使用一架快要报废的大型飞机，使用添加抗雾化的油料，然后在遥控装置的控制下，模拟坠机事故。结果？飞机着陆角度不对，冲撞剧烈，引发冲天大火，抗雾化效果完全没有，可以说完全失败。自此，军方似乎就失去了对此的兴趣。不过，作实验投入代价似乎也太大了一点，做实验用的大飞机完全损失，这是很多国家都无法承担的实验投入。没有国家的支持，谁敢如此烧钱？抗雾化剂的相关研究机构是Utah大学化学系，也算颇为大胆和超前的研究了。

军方的国防研究非常有意思，也有经济实力去从事超前超强的研究，研究的成果也可能改变全社会（如互联网），所以还是很好玩的。消防工程师不懂其中的化学原理，但可以从火灾动力学角度来理解灾难失控的原因，对战场存活率加以改进，这是我的很多美国同学所从事的工作。他们凭什么拿高薪？因为他们通过了美国国家安全审查（Security Clearance），从事符合国家利益的安全研究，以忠诚和专业换取国家的优厚待遇。

有道是，能量释放有速率，控制速率得安全，炸药不爆油不烧，过程控制靠材料。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自麻庭光科学网博客。
链接地址：https://m.sciencenet.cn/blog-302992-345351.html

上一篇：火上浇油为灭火？
下一篇：说说电缆的火灾