走进含能材料大家族系列专题稿件（三）

—— 家族中的大力士：火*

随着军事化学技术的发展，含能材料家族逐渐扩大，各种性能各异的含能材料纷纷面世，在现代科学中，表征含能材料性能的指标通常有*速、*压、*容等参数，而根据各个参数与使用场合的不同，含能材料被大致分为火*、炸*、火工*剂和烟火*等，常见的TNT、起**属于炸*，而*弹发射*、火箭弹发动机装填的双基*则隶属于火*分类。

与炸*和起**相比，火*与之相似而又不同，火*和炸*均是一种亚稳态的物质，活化能较低，即以较小的初始**，如火焰、冲击、摩擦等即可诱发高速的燃烧和*炸反应，不同之处在于，火*的化学反应速率较炸*低，相比于炸*动辄数千米每秒的推进速度，火*的反应速度一般在数十米到数百米每秒。这也决定了炸*是通过冲击波迅速膨胀达到破坏效应，而火*是通过燃烧产物快速扩散来达到驱动的效果。其作用原理可简单表述为：火*被火焰或火花点燃后，极短时间内在*管或炮膛内产生大量的气体和巨大的压力，足以使弹头以一定速度发射出去，将火*组分的化学能转换为了弹头的动能。

炮管内火*作用过程

火*的概念历史悠久，四大发明之一的黑火*即为有记载的第一种火*。在黑火*出现后的很长一段时间，它仅仅用来作为一种纵火的工具，约在宋朝时期，人们发现将黑火*装在半密闭空间中点燃产生的气体可以有很强的推动力，并远远超过了当时弓箭的抛射力，黑火*这一用途的发现，标志着人类开始了解化学能转换为机械能的奥秘。到明朝时期，黑火*已大规模用于军事，明朝三大营之一的神机营即是专门使用火铳、火绳*和火炮的**。

火*的发展经历了较长一段时间的停滞期，纵然黑火*有易受潮、易走火、威力小且残渣多的许多缺点，但在十九世纪以前，黑火*是唯一的一种火*。直到十九世纪中叶，瑞士化学家舍恩拜无意中发现，经硝酸硝化之后，普通的棉花纤维就拥有了像黑火*一样的快速燃烧性，经典火*“硝化纤维”就此诞生。经过多位科学家的改良，“单基*”这种全新的无烟火*逐步解决了安全性较差，不便于成型等问题，并在第一次世界大战中取代了传统黑火*，成为了当时*炮理想的发射*。战争的需求进一步推动了火*的发展，加入硝化甘油的“双基*”、加入硝基胍的“三基*”等材料的诞生，使火*种类更加丰富，燃速、*容等综合性能更优异的火*逐渐登上历史舞台，同时人们又通过改变发射*的形状和内部结构以进一步提升发射*的燃烧性能。目前，在许多口径的*械和火炮中，仍以各种粒装、管状或片状的硝化棉系单、双基发射*作为发射动力源。

*弹中装填的经过溶解和塑形处理之后的硝化纤维

火*性能当然越优越好，但火*威力大，意味着燃烧产生的压力更大，对炮管的强度会带来更大的挑战，严重时会破坏膛壁。如果有一种在燃速不变的前提下，可降低发射膛压的变燃速装*，将会显著延长身管武器寿命，提高能量的利用效率。另一方面，在现代武器中，各种线膛炮、滑膛炮等压制火炮靠调节炮弹的初速和射角来获得不同的射程，其初速的调整就是由火*的使用直接决定的，传统的155毫米加榴炮的发射*包含3~4种不同的*包和若干个*号组成，通过不同*包的搭配或者增减来改变炮弹的初速。但这同时带来了新的问题，为满足各种作战环境下的射程需求，往往需要携带足够多的发射*包（发射单元），给火炮**带来了巨大的后勤负担和安全隐患。

为解决上述难题，军工科研人员进行了长达数十年的研究。王泽山院士带领团队先后攻克了远程、低膛压发射装*技术和等模块装*技术，有效提高了我国的火炮射程并降低了大发射过载，为我国地面武器装备发展追赶世界先进水平，成为火炮强国做出了卓越的贡献，是当之无愧的中国“火*王”。

某型火*牌号及其说明

划重点

与炸*相比，火*的反应速度较慢，通过高速燃烧，短时间内产生大量的气体和极高的压力，但又不会发生*轰反应，可将子弹弹头或炮弹战斗部以数百米每秒甚至更高的初速发射出去，是各种弹*的核心动力源。现代常见的*弹和炮弹仍以各种改性处理后的粒装、管状或片状的硝化棉系单、双基发射*作为发射动力源。

图 | 源自网络

出品 | 科普中国

作者 | 鸿爪雪梨

策划 | 武玥彤

监制 | 光明网科普事业部

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