啥核心技術？美國高爆炸藥、導彈推進劑嚴重依賴中國進口？_風聞

在當今的俄烏戰場上，恐怕困擾烏克蘭最大的問題，就是炮彈不足了。有時候烏軍一天都要打掉上萬發炮彈，可是這消耗速度遠遠超過美國的生產速度，目前美國的155毫米炮彈生產速度是最多每天2000發，根本不夠烏克蘭用，搞的美國都被迫要買韓國炮彈了。

         

有人會奇怪，美國軍工不是很厲害嗎？怎麼連炮彈都不夠？

         

其實吧，炮彈生產容易，但裏面的炸藥難，目前美國高爆炸藥、導彈推進劑中有大約六種化學物質嚴重依賴中國進口，而中國出口的炸藥和原材料每年是有限的，反映到生產端，就是炮彈產能不夠了。

         

那麼，中國到底掌握了什麼核心科技，讓美國都依賴中國炸藥？

         

         

説起炸藥，可能很多人認為誕生在中國，但其實中國發明的只是火藥，和炸藥是有區別的。

         

雖然火藥也能製造爆炸，但其做功方式不同，火藥是燃燒做功，炸藥是爆炸做膨脹功，簡單的説，火藥爆炸是高温點燃後釋放能量，炸藥的爆炸是衝擊波打斷炸藥分子鏈引起化學鍵斷裂而突然釋放的能量。

         

表現在作用過程，我們一般稱爆燃或燃燒的為火藥，產生爆轟的為炸藥。

         

         

火藥的爆速一般比較慢，比如黑火藥爆速是700米/秒，無煙火藥爆速是2000米/秒，這玩意拿來當發射藥還行，但拿來搞爆炸，就必須想辦法安置在密閉空間才可以。比如當年太平軍攻打南京，先是把火藥包放在南京城下，但點然後只是請清軍看了一場煙花秀，根本沒爆炸，最後不得已挖了一條地道，在城牆下的地道里埋火藥才炸牆成功。

         

這個道理可能很多小夥伴也親身試驗過，比如軍武菌當年把鞭炮藥剝出來，攤在地上點燃只會燃燒冒一股煙，而塞進鋼筆帽點燃才會爆炸。

         

         

所以各國一直都在琢磨，有沒有一種在開闊環境中點燃就能爆炸的炸藥呢？有！

         

1771年英國人沃爾夫用濃硫酸、濃硝酸處理苯酚，生產出了三硝基苯酚，發現它有很好的染色作用，於是就開始大規模生產，用作黃色染料，當時稱之為苦味酸。

         

         

但是後來，一場災難改變了這種染料的用途。

         

在巴黎郊區的一個染料商店，一桶苦味酸由於鐵桶生鏽無法打開，老闆拿鐵錘暴力開箱，沒想到一錘下去，鐵桶竟然爆炸了，現場傷亡慘重。

         

染料會爆炸？這件事很快引起了軍方的注意，經過研究發現，苦味酸具有很強的爆炸威力，而苦味酸和鐵桶的鐵鏽又會發生反應產生苦味酸鹽，這種苦味酸鹽對震動非常敏感，一定程度上充當了雷汞的引爆藥作用。

         

很快，法國和英國軍方開始把苦味酸作為炮彈填充物，並定名為黃色炸藥。日本隨即也跟上，日本工程師下瀨雅允配製成功了以苦味酸為主要成分的烈性炸藥，定名為下瀨火藥，並在全世界率先應用於海軍。這種炸藥非常敏感，炮彈即使命中細小的繩索都能引發爆炸，而且爆炸後能產生上千度的火焰，鋼板都能燒化，同時還會產生黃色毒煙，殺傷作用非常強。

         

這種炸藥在甲午海戰時，對還在使用黑火藥和栗色火藥（加入水汽鈍化處理的黑火藥）的北洋水師形成了降維打擊，北洋水師每中一炮就會遭到重創，就算沒穿透裝甲也能讓炮手中毒，歷史記載的丁汝昌受傷後“兩眼不能睜開，日流黃水，腳日漸腫，皮肉發黑，疼痛異常”的表現，顯然就是下瀨火藥產生的火焰和毒煙的後果，而不是摔傷。

         

但是，苦味酸雖然威力大，但並不符合安全要求，由於苦味酸容易與彈體金屬反應，產生感度很高的苦味酸鹽，所以時常發生彈藥的意外爆炸，造成爆炸事故，所以很多國家開始研究威力又大又安全的炸藥作為苦味酸的替代品，也就把目光投向了1847年發明的硝化甘油。

         

硝化甘油是一種烈性液體炸藥，威力很大，但缺點也同樣明顯，那就是極度不穩定，摔一下炸了，碰一下炸了，甚至遇到靜電也會爆炸，危險隱患極大。

         

這個時候，諾貝爾出手了，諾貝爾以兄弟被炸死，自己被炸傷為代價，試驗成功了用硅藻土吸附硝化甘油製成的安全炸藥----達納炸藥，由於硅藻土不怕碰撞，大大提高了安全性。自此，人類才真正找到了一款安全和威力相平衡的第一代炸藥，而諾貝爾也因此被稱為炸藥之父。

         

         

但是問題又來了，解決了威力和安全性之後，成本又被擺上了枱面上，畢竟戰爭和開礦需要的炸藥都是海量的，如果炸藥太貴，誰用得起？

         

1863年，德裔化學家J.威爾勃蘭德發明了“三硝基甲苯”炸藥，也就是我們熟知的TNT炸藥。

         

其實從威力來説，TNT並不出色，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的綜合性能最好，比如它生產不需要多高的化工設備，有基本的煤化工技術就行，成本非常低，大批量生產的話一公斤只需要人民幣十幾塊錢，而且相當安全，潮濕、高温高寒的惡劣氣候條件下仍然非常穩定，你把它鋸成兩半、扔進火裏燒，甚至被子彈擊穿，都不會爆炸。

         

         

所以TNT也成為了第二代炸藥之王，成為人類歷史上到目前為止，裝填彈種最多的炸藥。所以我們現在衡量爆炸的威力，不論是核爆炸還是其他爆炸，都是用相當於“XX噸TNT炸藥”為單位，足可見TNT的地位。

         

到了1899年，第三代炸藥誕生了，德國藥物專家亨寧發明出了一種白粉末狀的結晶體——“環三亞甲基三硝胺”，也就是後來大名鼎鼎的黑索金。

         

這種環三亞甲基三硝胺一開始是被作為老鼠藥使用的，但很快就發現了其作為炸藥的潛力，只是當時人們注意力都集中在苦味酸和TNT上，黑索金製備技術又不成熟，所以並沒有被大規模當做炸藥使用，

         

結果到了20世紀30年代，二戰迫在眉睫，人們尷尬地發現TNT的原料甲苯依賴於煤焦油或石油，很容易因為原料的切斷而停產，這時候，製備更為簡便的黑索金就成了各國研發的重點，黑索金的優點是原料完全取自空氣、水和煤，不受地域、資源的限制，只要有技術條件，任何國家都能生產，所以黑索金開始在二戰中大行其道。

         

▲“鐵拳”的裝藥叫塞克洛托兒，其實就是黑索金和TNT的熔鑄混合炸藥

         

黑索金性能優於TNT和苦味酸，爆速達到了8600米/秒，被稱之為“旋風炸藥”，是當時最好的高能炸藥。特別是到了核武器時代，一般的TNT炸藥爆速和能量都達不到核彈起爆要求，只有黑索金能達到，所以黑索金當仁不讓地成為了核武器的引爆藥，也讓黑索金成為了第三代炸藥的代表。

         

但是，黑索金誕生後的幾十年，炸藥研究似乎和現代物理學一樣撞上了智子鎖死，進入了發展瓶頸期，炸藥領域的百花齊放再也不見了，雖然也有一些新炸藥誕生，但基本都是換湯不換藥，比如C4就是膠塑性的黑索金，再比如奧克託金HMX“環四亞甲基四硝胺”，也只不過是從乙酸酐法制得的黑索金中分離出來而已，性能比黑索金好一點，但好的有限。

         

這種情況，一直持續到70年代第四代炸藥CL20的誕生。

         

         

二戰後的幾十年，黑索金作為世界炸藥的王者地位始終無法撼動，新一代炸藥的研發也困難重重。

         

這時候，曾經為中國核武器研發出第一代引爆藥的炸藥專家於永忠認為，傳統的平面環狀分子結構的炸藥，已經發展到了極限，要想提高炸藥威力，那麼就只能把平面變立體，由環狀結構變成籠狀結構，這樣才有未來。

         

這一理論，為單質炸藥研究帶來了革命性的指導方向。1979年，於永忠首先合成出了世界上第一種籠形結構的單質炸藥797＃，驗證了自己理論的可能性，並提出如果把797＃的4個氧原子轉化為4個N-NO2，威力會更大。

         

看到於永忠的論文後，美國也認識到了籠狀結構的巨大潛力，於是也開始研究這種新式炸藥，1987年，美國科學家尼爾森製成了六硝基六氮雜異伍茲烷，由於他的實驗室位於美國海軍武器試驗基地“中國湖”（China Lake），所以這種新炸藥被給了一個“中國湖20號化合物”的名字，簡稱CL-20。

▲美國技術路線

         

CL-20的最大爆速達到了驚人的9500米/秒，爆壓、密度等幾個材料參數都優於奧克託今，爆炸威力是TNT的3倍，説它是一種革命性的炸藥也不為過。

         

不要低估炸藥的革命對軍事工業帶來的意義，有了CL20，在相同裝藥量的情況下，新的導彈威力將比普通導彈威力更猛烈，對付加固機堡、地下掩體等目標時可以更輕鬆。

         

同時，導彈裝藥還可以用較少的CL20實現相同效果，減小導彈體積和重量，增加攜彈量或者塞進隱身戰機。更厲害的是，CL20還可以用於導彈推進劑，無論速度和射程都要邁上一大步。就連核武器，如果使用新式炸藥作為引爆藥，也可以帶來全新的爆炸效果！

         

         

但CL20同樣存在很大問題，雖然性能好，但太難製造了！從實驗室產品到量產產品存在很大門檻。畢竟炸藥畢竟是消耗品，可美國的CL20一直沒有實現大批量低成本生產，現在也只能在實驗室少量製備，造價一千克一開始要數萬美元，近些年才降到1000美元。可現在哪個導彈不裝個幾百公斤炸藥？1000美元一千克的炸藥誰使得起？

         

但是，這個問題在中國，已經不存在了。

         

中國在90年代按照於永忠的技術路線合成成功CL-20之後，就開始了對合成工藝的不懈探索，經過研究，先是歐育湘創造了“一鍋法”，實現1公斤級合成能力，然後趙信岐創新探索合成工藝路線，最終形成了工業化生產關鍵技術，在美國技術保密的情況下，探索出了中國式的工藝路線！

▲中國技術路線

         

中國完成工業化量產之後的CL20有多便宜？一公斤只有幾百元！只有美國生產成本的十幾分之一！

         

更關鍵的是，中國的CL20已經實用化，開始應用於武器裝備，而美國的CL20卻一直處在實驗室狀態，原因也很簡單，沒有解決安全性問題。

         

要知道，雖然CL20威力大，但相對奧克託金HMX，安全性大幅度下降，摩擦感度只有HMX的40%，撞擊感度也只有HMX的一半多點，這就意味着其安全性的大大降低，再加上其超高的威力，一旦發生事故，後果不堪設想。

         

對此，中國北理工的龐思平團隊另闢蹊徑，合成了三維MOFs材料，將敏感的氮原子和金屬原子被包覆起來，大大降低了敏感度，提高了安全性，終於實現了CL20這種炸藥之王的武器化使用之路。

2016年，實用化CL20的課題“新一代含能材料研究及其工程化”榮獲2015年度國防科技進步特等獎。要知道，連電磁彈射技術也只不過是一等獎，而CL20竟然獲了特等獎，可想而知CL20給中國軍隊帶來的革命性變化了。

         

不過這時候美國人酸了，本來中國的CL20和美國的CL20是完全不同的技術路線下的產物，但美國炸藥專家 Bob Kavetsky卻表示，中國這種炸藥技術實際上來自美國，美軍如果與解放軍交手，可能會被自己的技術打敗！而且打得很慘！

         

美國人這麼説，無非是因為而且中國的CL20更優秀罷了，然而美國人沒有説的是，其實美軍各種導彈炸彈使用的炸藥和推進劑，有不少原材料都依賴從中國進口，美國國防部特地為此發佈過調查報告，美國火炸藥行業有198家2級、3級供應商，其中有98%的原料來自中國。

         

比如烏克蘭戰場上的標槍導彈，其推進劑中需要加入高氯酸銨充當高性能氧化劑，提高比衝。但是，世界上90%以上的高氯酸銨是中國生產的，還有用來填充炮彈的高氮硝化棉，也大都來自中國。因此，如果中國停止向美國出口原材料，在短時間內，美國根本沒有辦法找到替代供應商，就算重建生產線，也不是一時半會能搞定的事情了。

         

相反，裝備了CL20的解放軍在炸藥威力方面將如虎添翼，以遠火營為例，一個滿編的遠火營通常配置12門03式遠火，一門03式遠火可以裝填12發彈藥，一發彈藥的戰鬥部裝藥235千克，那麼一個遠火營一輪齊射最多可以發射144發火箭彈，這就相當於把將近34噸的CL20扔在了敵軍頭上，其爆炸威力相當於百噸TNT當量，可以輕易抹去一個城鎮。

         

         

你以為這就完了？不！CL20雖好，但在火力不足恐懼症患者眼中，那還不夠！中國已經開始了第五代炸藥的研究--全氮炸藥！

         

2017年南京理工大學化工學院胡炳成教授的研究團隊成功合成了世界首個全氮陰離子鹽，它的物質能量非常高，大部分時間能達到10萬到100萬焦耳/克的級別，相當於傳統TNT炸藥的10倍甚至百倍！

         

如果全氮炸藥投入實用，那是如何一個美好的畫面？可能我們手中的一枚單兵火箭筒，就能頂上一枚戰斧導彈的威力！而一個遠火營一次射擊，基本上就相當於一顆戰術核武器的當量！

         

也許，這對一個火力不足恐懼症晚期患者，也許是治療的最佳藥方了吧？

軍武次位面