没有炸药，哪来的现代军工业，老工兵带你看炸药的门门道道

作者：金戈铁马，曾在野战部队服役十余年。对军史战史、武器装备、战术战法、外军知识等方面有深入的研究。（几十年骨灰级军迷，《兵器》，《现代兵器》，《航空知识》，《兵器知识》上稿若干。自恃兔家陆军装备几乎无一不认识。）

正文

今天我们来聊聊现代军工业的基石——军用炸药。现代军用炸药的起源是黑火药，其爆炸威力有限，严重制约热兵器的发展，一直到19世纪中期，第一代军用炸药问世后，人类的热兵器才进入了发展的快车道。

一、军用炸药的分代

第一代炸药

无烟火药的鼻祖——硝化棉

硝化棉是现代军用炸药的起点，由德国化学家舍恩拜在1845年的一次化学实验中偶然发现：将棉花浸于硝酸和硫酸混合液中，然后洗掉多余的酸液，就获得了硝化棉。硝化棉爆速达 6300 米/秒，相比于爆速只有400 米/秒的黑火药，是一种革命性的新型炸药。

硝化棉虽然威力不如同时代的硝化甘油和苦味酸，但却是无烟火药的重要成分。法国科学家维埃里在1884年将硝化纤维溶解在乙醚和乙醇里，加入适量安定剂，经过一系列处理后，制成了世界上第一种无烟火药。而无烟火药又是现代枪炮的发射药，硝化棉的作用可想而知。由于生产简便、成本低，硝化棉虽然问近两百年，仍然是当下世界各国发射药的重要成分，拥有着顽强的生命力。

■英国早期7.7毫米子弹的剖面图。弹壳首尾两端都装有硝化棉，中间的条状发射药主要成分也是硝化棉。

过于危险的硝化甘油

和硝化棉几乎同时问世的硝化甘油，由都灵大学的化学家索布雷洛于1847年合成。硝化甘油爆速可达6500 米/秒，在问世初期被应用于矿山开采和炸山碎石等基建。硝化甘油在问世初期，虽然威力巨大，但状态非常不稳定，晃动、撞击、跌落都可能引发爆炸，因此在保存、运输的过程中非常危险。没有哪国军队敢大量使用硝化甘油，因为没炸到敌人，大概率会先把自己炸了。

为了提高硝化甘油的稳定性，各国政府、军队乃至是私人企业，都给出了高额奖金。一直到1866年，瑞典化学家诺贝尔发明用硅藻土吸附硝化甘油后，可大幅提升其安全性，这种炸药被称为诺贝尔炸药。从此现代炸药终于进入实用阶段，被大规模的运用到战争中。1870年爆发的普法战争，是诺贝尔炸药的首次大规模实战。装备诺贝尔炸药的普军以微弱代价就战胜了没有装备诺贝尔炸药的法军。装填了诺贝尔炸药的普军炮弹，可以轻松轰开法军的掩体，给法军造成重大伤亡，严重打击了法军的士气。诺贝尔炸药问世之前，炮弹多为实心铁球，不具备爆炸能力，只能靠动能转化为杀伤力和破坏力。炮弹装填诺贝尔炸药后具备爆炸能力，大幅提升炮弹的杀伤力和破坏力。诺贝尔炸药的问世，还带动了爆炸物在战争中的大规模使用，手榴弹、炸药包、爆破筒、地雷等传统爆炸物的威力，得到大幅提升。

■诺比尔及其发明的诺贝尔炸药。诺贝尔奖的设立还要得益于诺贝尔炸药的畅销为诺贝尔带领天量财富后，才能有资金设立诺贝尔奖金。这也从侧面说明，当年研究炸药有多赚钱，市场对炸药的需求有多迫切。

苦味酸——人类历史上第一种较为成熟的炸药

在第一代炸药中，还有一个重量级的代表——苦味酸。说起资历，苦味酸可是老大哥，因为它早在1771年就作用一种黄色染料被广泛使用。但人类在一百余年里，始终没有发现它还可以作为炸药。直到1873年，苦味酸才开始作为起爆药。1885年，苦味酸被作为炸药与炮弹的发射药。苦味酸的威力比硝化棉和硝化甘油都要大，爆速达到了7350 米/秒。苦味酸的应用非常广泛，既可以作为发射药，也可以作为炮弹、手榴弹等爆炸物的装填药。从19世纪90年代到第一次世界大战，苦味酸都是世界各国军队最主要的炸药，被装填到炮弹、手榴弹、鱼雷、地雷、炸药包、爆破筒等几乎所有的爆炸物中。在使用苦味酸的过程中，科学家发现添加一些特定成分的物质后，可以制成威力更大的混合炸药。于是，各国都在苦味酸基础上，不断调整炸药的配方。较为著名的有法国的麦宁炸药——苦味酸+火棉；英国的立德炸药——凡士林+二硝基苯+苦味酸。

■苦味酸。

苦味酸的缺点是，具有较强的腐蚀性，装填入金属制成的炮弹后，时间一长就会腐蚀弹体，进而发生自爆或炸膛。为此，各国的科研人员也想了很多办法，通过在弹体内涂漆或涂蜡，将苦味酸和弹体隔离开，避免二者发生化学反应。

第二代炸药

炸药之王TNT

由于第一代炸药有着各种各样的缺点，各大列强纷纷投入巨资，开启了第二波炸药研发的热潮。化学工业能力最强的德国一马当先，研发出了人类历史上，综合性能最好的炸药——TNT。

TNT的化学名称为三硝基甲苯，爆速6900米/秒，虽然威力略逊于苦味酸，但胜在稳定可靠，且易于生产和加工，也方便运输、储存，是第一种让人类非常满意的炸药。TNT问世时间为1863年。但和苦味酸一样，问世之初也是被当做染料，直到1891年才被发现当炸药比做染料更有前途。TNT是由德国化学家威布兰德发明，也是被德国军队首先大规模装备。德军从1902年开始，用TNT替换苦味酸。但由于苦味酸的存量大，在第一次世界大战期间，TNT只能和苦味酸平分秋色，直到第二次世界大战TNT才彻底将苦味酸踩在脚下，坐上了炸药之王的宝座。这一坐就坐到了今天。

■TNT易于加工，可压铸或浇筑为各种形状。国内TNT常用的规格是200克药块（右）和75克药柱（左）。

正所谓“一流企业做标准，一流炸药也要做标准”。TNT的江湖地位还体现在作为爆炸能量的计算标准。由于TNT的状态稳定，爆炸威力也相对稳定，1克TNT炸药爆炸后可产生4200焦耳的能量。在科研和军事领域，经常用TNT的爆炸当量来衡量爆炸的能量和威力。例如，在计算广岛和长崎爆炸的2颗原子弹的威力时，就分别称为15000吨TNT和23000吨TNT。

千年老二黑索金

黑索金于1899年被首次制成。其研发初衷是用于药物。因此，一直到1922年，科研人员才发现黑索金是一种优良的炸药。黑索金爆速为8428米/秒，具备优良的传爆性能，非常适合制作导爆索。黑索金虽然威力大于TNT，但其他方面都略逊TNT一筹。最主要的缺点就是比TNT贵，造价至少贵1倍。其次则是机械敏感度高，导致遭遇撞击时容易爆炸，不如TNT安全可靠。这使得黑索金在TNT面前，始终是弟弟。第二次世界大战中，黑索金得到了广泛的应用。由于单纯的黑索金不如TNT稳定、安全，在使用时通常都会将黑索金制成混合炸药，对其进行钝化。目前各国军队装备的混合炸药，多以TNT和黑索金为主要成分。黑索金在使用范围和数量上，仍然略逊于TNT。

■纯黑索金为白色粉末状晶体，在某些情况下可能呈现浅灰色或粉红色。

用不起的奥克托今

奥克托今是在1941年由美国化学家巴赫曼在制造黑索金时，偶然制成。奥克托今爆速9100米/秒，威力巨大，且能量密度高，是引发原子弹核裂变的起爆药。奥克托今的缺点是生产工艺复杂，良品率低，导致造价昂贵，产量低。奥克托今的造价是TNT的数十倍，极大的限制了它的大规模应用。各国军队主要将奥克托今与其他炸药组成混合炸药，作为导弹、鱼雷等高技术弹药的战斗部装药，绝舍不得将其作为普通炮弹和炸弹的装药。

■纯奥克托今为白色结晶粉末，经钝化处理后会出现其他颜色。

环保炸药太安

1894年，德国化工厂首先研制成功太安。但由于其原材料甲醛和乙醛的生产成本较高，太安在问世之初的二十余年间始终未得到大规模生产。一直到第一次世界大战后，甲醛和乙醛的生产工业得到改进，成本大幅下降，太安才得到推广。太安爆速8400米/秒，威力大于同时代的TNT，但在温度超过205°C后，会爆炸，安全性不如TNT。在第二次世界大战中，太安与TNT按照1:1的比例混合可制成喷特利特炸药，爆速达7400米/秒，被大量装填到穿甲弹、反坦克火箭弹、手榴弹等弹药中。太安的缺点是造价较高，不仅比TNT高，还比黑索金高，而黑索金的威力又大于太安，当黑索金大规模投产后，不上不下的太安只能靠边站。太安的优点是自身毒性很低，爆炸后的产物没有毒性，生产过程也很少产生有毒物质，因此重视环保的欧洲国家依然在大规模生产太安。

第三代炸药

性能各异的混合炸药

前两代炸药都是单质炸药，由单一化合物组成，性能稳定，无法拓展。为了克服单质炸药的弊端并提高其性能，科研人员又发明了由两种或两种以上的物质组成的混合炸药，可以获得更好的性能或是某种特定的能力。由木炭、硫磺、硝石组成的黑火药就是一种混合炸药。

混合炸药在第二次世界大战时期得到快速发展。科研人员发现，在TNT或黑索金的基础上，增加铝热剂、汽油、橡胶等物质制成混合炸药后，在爆炸的基础上，还具备纵火的能力，破坏力大幅提升。铝热剂通常由铝粉和氧化铁混合而成，可在水下燃烧并产生超过2500°C的高温，足以融化钢铁和烧毁绝大多数的生化武器，因此铝末混合炸药最早得到大规模使用。它由40%TNT+42%黑索金+18%铝热剂组成。英军用于轰炸鲁尔大坝的水漂炸弹、轰炸“提尔皮茨”号战列舰的“高脚柜”炸弹装填的都是铝末混合炸药。

■“高脚柜”炸弹全重5443千克，内装2358 千克的铝末混合炸药。

混合炸药的性能可通过调整配方和工艺实现改变，远比单质炸药灵活，虽然造价略比TNT贵，但还在可承受范围之内。因此，混合炸药近年来在各国军用炸药中所占比例呈递增趋势，其配方仍然在不断增加不断完善，性能也在不断提升。具备一定化工科技水平的国家都有自己独到的配方。美军“炸弹之母”装填的就是H6炸药就是一种在铝末混合炸药的基础上改进而来的新型混合炸药。它由29.5%TNT+44%黑索金+21%铝热剂+5%石蜡+0.5%氯化钙混合而成的混合炸药，爆速7637米/秒，且具有很强的燃烧能力，即可通过炸药爆炸的冲击波杀敌，也可通过铝热剂的燃烧杀敌。同时，其主要成分TNT、黑索金、铝热剂造价都比较低廉。混合炸药还可以改变炸药的形态，工业炸药中经常用到的乳化炸药和液体炸药都是混合炸药。

■主要用于岩石爆破的乳化炸药，其主要成分是硝酸铵，价格低廉但保质期很短。乳化炸药可以方便的注入岩石的孔洞和缝隙，在采矿、寄件领域应用广泛，但也可用于军用爆破。

第四代炸药

网红新炸药CL-20

CL-20由美国的尼尔森博士于1987年发明，是当今性能最好的炸药之一，爆速高达9500米/秒，能量密度比奥克托今高20%，是可批量生产的单质炸药中威力最强的炸药。CL-20的化学名称为六硝基六氮杂异伍兹烷，因最早产自南加州的美国海军中国湖基地，被命名为“中国湖20号化合物”（英文缩写CL-20）。既然CL-20的名字和中国有缘，中国人自然不能让美国人独享CL-20。1994年北京理工大学于永忠教授成功在实验室合成CL-20。

由于CL-20生产工艺复杂并且需要昂贵的原材料，导致造价居高不下，始终无法大规模生产。根据《参考消息》的报道，2023年美国CL-20的年产量为10吨。这个规模实在太小，根本无法大规模装备美军，只能优先满足空对空导弹、防空导弹和火箭发动机等高精尖武器的需要。

还不成熟的全氮阴离子盐

和北京理工大学并列为国防七子之一的南京理工大学，看到同行在新型炸药领域建功立业，自然不服气。于是，打算在另一条赛道弯道超车。南京理工大学在2017年合成了世界首个全氮阴离子盐，其能量密度为TNT的3倍以上，也高于CL-20。美国曾在1999年首次合成全氮阳离子盐，但状态不如全氮阴离子盐稳定，且制造难度高，污染性强。全氮阴离子盐目前还处于科研探索阶段，距离实用化和大规模生产，还有遥远的距离。

二、从炸药之王TNT的江湖地位看何种炸药最符合当今军队的需要

虽说现代炸药已经发展到第四代，但由于各种武器装备对炸药的需求千差万别，再加上成本的因素，使得四代炸药仍然在同台竞技。从第一代的硝化棉到第四代的CL-20，都能找到自己的生存空间。但所有的军用炸药中，TNT仍然是当之无愧的炸药之王，在各国军用弹药中所占比例最高。

为什么在TNT面前，在座的各位都是垃圾

虽然有很多威力强大的新型炸药想取TNT而代之，但综合性能都远远不如它：要么比它贵，要么状态不稳定，要么生产或加工不如它方便。总之，在TNT这个前辈眼中，无论是单质炸药还是混合炸药，这些后辈一个能打的都没有，老爷子还要再战江湖一百年。

TNT最突出的优点是稳定，即便是火烧、撞击和枪弹贯穿也不会被引爆，只能用雷管引爆。由于TNT非常稳定，在高速撞击中也不会爆炸，使得它非常适合装填入炮弹和炸弹，通过延迟引信精准控制起爆时间，这对于需要侵入深埋地下的掩体后才起爆的炮弹和炸弹至关重要。很多新型炸药虽然威力高于TNT，但稳定性不高，需要经过钝化处理才能够保持稳定，不仅增加成本，还增加了生产的复杂程度。

■装填TNT的155毫米榴弹炮的炮弹。单质炸药中，TNT最为稳定可靠，不会因为炮弹恶劣的工作环境而提前爆炸。混合炸药造价又高于TNT，且制造工艺复杂。

TNT第二个优点是易于生产，造价低廉。它由甲苯经硝化制得，而甲苯又是非常常见的石油化工产物，量大管够。这使得TNT非常易于生产，且成本低廉，可以满足大规模战争的需要。只要有强大的石油化工产业和稳定的石油来源，就能源源不断的生产TNT。TNT的生产成本，远低于黑索金和奥克托今等新型炸药，是当前主流军用炸药中最便宜的。

■北约标准的155毫米榴弹炮的炮弹装药有多种选择：即可装填TNT，也可装填B炸药。B炸药成分为39%TNT+60%黑索金+1%粘结剂，爆速8050米/秒，威力大于TNT。但B炸药的生产工艺比TNT复杂，扩产速度远不如TNT的扩产速度，且造价也更高。俄乌冲突爆发的2年半时间里，仅美国就向乌克兰提供了超过300万枚155毫米炮弹。只有TNT的产能才能满足如此大规模的需求。

TNT第三个优点是易于加工。熔点为80.35°C，在加热溶解后可以浇筑为各种形状，装填入各种武器。炮弹和炸弹中装填的TNT都是在液态时直接浇筑进弹体，不仅工艺简单，且空间利用率高。

TNT第四个优点是易于保存。TNT不吸水，也不会与金属起化学反应，装填入炮弹、炸弹和其他武器后，可以在常温环境中长时间保存，便于运输和储存。这就使得装填TNT的武器，不需要保存在特制的恒温恒湿弹药库中。不仅和平时期仓储成本低廉，战时在条件简陋的战地弹药库中长期存放也不会影响性能。如果保存环境良好，即便是一战时期的TNT，仍然可以爆炸。TNT这种易存储性，使得很多深埋于地下的地雷或是哑弹仍然具有危险性，让相关国家非常头疼。

■乌克兰战场上双方同时使用的TM-62反坦克地雷，内部装填7-8千克的TNT。TM-62经历过越南战争、中东战争、阿富汗战争等多场战争的实战检验，即便在战争结束多年后，仍然具有杀伤力。

TNT第五个优点是可以组成混合炸药。TNT作为混合炸药的主装药，通过与不同物质组合，可以制成性能各异的混合炸药。比如西方国家经常用到的B炸药（39%TNT+60%黑索金+1%粘结剂）和H6炸药（40%TNT+42%黑索金+18%铝粉）。

单挑打不赢，就群殴

从TNT的成功可以看出，一款炸药能否得到各国军队的喜爱，必须靠综合性能取胜，单个指标过于突出并无实用价值。但目前所有的单质炸药论起综合性能，在TNT面前都是弟弟。于是，混搭的混合炸药就脱颖而出，担起了挑战TNT的重担。

黑索金不如TNT便宜，也不如TNT稳定，但通过添加可塑剂和粘合剂，就能摇身一变成为游戏中著名的C4炸药，性能大幅提升，性价比一下就反超TNT。C4炸药由91%黑索金+5.3%可塑剂（己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯）+3.7%粘合剂（聚异丁烯）制成，它通过加入可塑剂和粘合剂，使黑索金得到钝化，机械敏感度大幅降低，即使受到撞击和枪击也不会爆炸。火焰也只能引燃C4炸药，但无法引爆。C4炸药还具有可塑性，可以根据需要，像捏橡皮泥一样制成各种形状，方便塞入锁眼、门缝、孔洞等各种特定的物体内部，或是在门窗、墙体等需要控制爆破的物体表面组成需要的图案。

■阿富汗战争时期，一名美军士兵正在使用C4炸药（白色条状）销毁收缴的中国产82毫米无后坐力炮弹。

目前，主要军事强国的导弹、鱼雷、制导炮弹等高性能弹药装填的炸药都是混合炸药。这类高性能弹药，由于具备制导能力，总造价本就高昂，战斗部的成本占总成本的比例不高，对炸药的价格不敏感。但是无制导且技术含量不高的普通炮弹、炸弹、地雷、水雷等常规弹药，因为需要海量的数量，对炸药的价格特别敏感。以乌克兰最急需的155毫米炮弹为例，欧洲国家每年的产能为55万枚左右，以每枚炮弹装填6—10千克炸药计算，一年需要3300吨—5500吨炸药，因此只能装填最便宜的TNT或是以TNT为主要成分的混合炸药。

■俄乌冲突中，乌克兰每天消耗的155毫米炮弹少则七八千枚，多则上万枚，只有TNT的价格和产能才能满足如此大量的消耗。

虽然混合炸药的使用量已经超过TNT，但TNT却是混合炸的主要成分之一，在混合炸药中占据半壁江山。因此，混合炸药暂时还动摇不了TNT的王者宝座。

三、执当今世界炸药牛耳者，唯中国耳

中国炸药技术与美俄欧各有千秋

在新型炸药的研发中，中美俄欧各有各的高招。原本，美俄欧在技术探索方面要领先中国，中国处于追赶者的位置。但近10年来，中国在化学、力学等基础学科领域厚积薄发，又能通过庞大的化工产业反哺研发，在新型炸药研发中开始迎头赶上。目前中美两国在新型单质炸药研发领域占得先机。

CL-20的研发原本是美国走在前，但在大规模生产方面，中国则走在美国的前面。北京理工大学欧育湘教授发明“一锅法”实现1公斤级CL-20的合成能力，赵信岐教授团队解决工业化生产CL-20的关键技术。2015年，北京理工大学因“新一代含能材料研究及其工程化”项目获得2015年度国防科技进步特等奖。近年来，北京理工大学的科研人员再接再厉，设计合成具有刚性的三维立体骨架结构的含能材料。致此，中国已具备批量生成CL-20的能力。而美国CL-20的年产量只有10吨。

■《中国青年报》关于北京理工大学研发CL-20的报道。

俄罗斯继承了前苏联深厚的化工技术，在混合炸药研发和制造领域基础雄厚。但由于经济不景气且制造业退化严重，俄罗斯近年来虽然新研发的混合炸药品种很多，却只有很少几种能够少量生产，绝大多数只能作为技术储备。俄罗斯炸药工业近年来的精力主要放在改进工艺和配方，力争在不改动和少改动生产线的情况下，提供炸药的生产效率。俄罗斯在新型单质炸药研发领域投入及其有限，未取得新的突破。

欧洲国家在混合炸药的研发领域有着深厚的技术积累，受欧盟环保政策和环保理念的影响，更加注重炸药制造和加工的环保。由于传统的TNT、黑索金和奥克托今等炸药具有毒性，在欧洲各国日益提高的环保标准下，很难获得生产许可。欧洲军火商和化工企业，注重从制造和加工工艺方面，降低炸药生产和加工环节的污染。欧洲国家对纳米炸药的研发投入很大，但目前尚未取得技术突破。此外，在火箭发动机的燃料和火炮发射药领域，欧洲国家也保持着一定的技术优势，采用离子液体技术的火箭推进剂就处于全球领先水平。

中国产能第一

虽然中国在军用炸药的技术领域，尚没有形成绝对的技术优势，但在炸药产能方面，却可以傲视群雄。作为世界制造业第一大国，中国拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类，是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。而炸药的制造仅仅是化学工业的一部分，背靠全世界规模第一的化学工业，中国的炸药制造能力想不拿第一也难。2022年中国工业炸药的产量为439.06万吨，而美国工业炸药产量只有146万吨，只有中国产量的3分之一。

随着欧美国家的去工业化，使得美国和欧盟的化学工业存在严重的缺漏项。美国早在1986年就已停产TNT，此后一方面靠冷战时期庞大的库存支撑，另一方面靠国际采购来补充。直到2022年俄乌冲突爆发后，才重启TNT生产。欧盟国家生产发射药所需的硝化棉超过70%都需要从中国进口。产业空心化、过度环保、国内市场萎靡……让欧美国家的炸药产业早已千疮百孔，已经无法独立自主的生产全品类的炸药。