火药知识及内膛基本结构

1、火药的基本知识到目前为止，火炮或轻武器仍然以火药作为射击的能源。到目前为止，火炮或轻武器仍然以火药作为射击的能源。1、火药的分类和性质、火药的分类和性质火药所以能成为火炮的良好能源，主要是因为它具有以下火药所以能成为火炮的良好能源，主要是因为它具有以下优点：优点：n 火药是一种固体物质，使用比较方便。火药是一种固体物质，使用比较方便。n 它可以在密闭的情况下，经过点或作用产生急速的化它可以在密闭的情况下，经过点或作用产生急速的化学变化，分解出大量的高温气体，在一定的条件下膨学变化，分解出大量的高温气体，在一定的条件下膨胀做功，从而使炮膛中的弹丸获得较大的速度。而且胀做功，从而使炮膛中的弹丸获得

2、较大的速度。而且还可以通过火药的成分、形状和尺寸的变化，控制它还可以通过火药的成分、形状和尺寸的变化，控制它的燃烧规律，从而控制射击现象，达到我们所要求的的燃烧规律，从而控制射击现象，达到我们所要求的弹道性能。弹道性能。火药的基本知识火药通常分为混合火药和溶塑火药两大类：火药通常分为混合火药和溶塑火药两大类：（1）混合火药）混合火药 混合火药是以某种氧化剂和某种还原剂为主要成分，并配混合火药是以某种氧化剂和某种还原剂为主要成分，并配合其他成分，经过机械混合和压制成形等过程而制成。黑合其他成分，经过机械混合和压制成形等过程而制成。黑药就是一种典型的混合火药药就是一种典型的混合火药,公元公元808

3、年左右由炼丹家清虚年左右由炼丹家清虚子记载。它由硝石子记载。它由硝石75%、木炭、木炭15%和硫磺和硫磺10%三种成分组三种成分组成。过去，这种火药曾作为发射药使用。它的能量较小，成。过去，这种火药曾作为发射药使用。它的能量较小，燃烧后由有较多的固体残渣使炮膛污染，因而在出现了溶燃烧后由有较多的固体残渣使炮膛污染，因而在出现了溶塑火药之后，很快就被淘汰了。但是，由于它的着火速度塑火药之后，很快就被淘汰了。但是，由于它的着火速度很快，燃烧后所形成的炽热固体粒子易于起引燃作用，所很快，燃烧后所形成的炽热固体粒子易于起引燃作用，所以目前仍被广泛地作为点火火药使用。以目前仍被广泛地作为点火火药使用。火

4、药的基本知识（2）溶塑火药）溶塑火药 溶塑火药的基本成分是硝化纤维素。纤维素脱脂后，用浓硝酸和溶塑火药的基本成分是硝化纤维素。纤维素脱脂后，用浓硝酸和浓硫酸组成的混酸处理，经过硝化作用，就可以制成硝化纤维浓硫酸组成的混酸处理，经过硝化作用，就可以制成硝化纤维素。由于一般都采用棉纤维为原料，习惯上都称之为硝化棉。素。由于一般都采用棉纤维为原料，习惯上都称之为硝化棉。如果混酸的组成不同，硝化的程度又将不同，因而制成硝化棉如果混酸的组成不同，硝化的程度又将不同，因而制成硝化棉的化学组成也就不同。通常都以单位重量硝化棉的含氮量百分的化学组成也就不同。通常都以单位重量硝化棉的含氮量百分数来表示这种组成。

5、现在溶塑火药所采用的硝化棉，按含氮量数来表示这种组成。现在溶塑火药所采用的硝化棉，按含氮量来区分，主要有以下三种：来区分，主要有以下三种：1号棉，又称强棉，含氮量为号棉，又称强棉，含氮量为13.0%13.5%2号棉，也称强棉，含氮量为号棉，也称强棉，含氮量为12.05%12.4%3号棉，称为弱棉，或称胶棉，含氮量为号棉，称为弱棉，或称胶棉，含氮量为11.5%12.1%硝化棉溶解于某些溶剂后，可以形成可塑体，再经过一系列的加工硝化棉溶解于某些溶剂后，可以形成可塑体，再经过一系列的加工过程，就可以制成溶塑火药。由于所用的溶剂不同，就可制成过程，就可以制成溶塑火药。由于所用的溶剂不同，就可制成不同类

6、型的溶塑火药。现代的溶塑火药主要有以下三类：不同类型的溶塑火药。现代的溶塑火药主要有以下三类：火药的基本知识（a) 硝化棉火药硝化棉火药这类火药是用这类火药是用1号棉和号棉和2号棉的混合物溶于醇醚溶剂中，形成可塑压号棉的混合物溶于醇醚溶剂中，形成可塑压制成型，再经过浸泡把醇醚溶剂排出，最后烘干而制成。火药制成型，再经过浸泡把醇醚溶剂排出，最后烘干而制成。火药成品中含有少量的水分和剩余溶剂。为了防止保存期间的分解成品中含有少量的水分和剩余溶剂。为了防止保存期间的分解作用，还附加有像二苯胺这样的安定剂，所以硝化棉火药的成作用，还附加有像二苯胺这样的安定剂，所以硝化棉火药的成分一般包含有：分一般包含

7、有：硝化棉硝化棉 9498% 挥发性溶剂挥发性溶剂 0.25.0%水分水分 0.81.5% 安定剂（二苯胺）安定剂（二苯胺） 12%硝化棉火药按其成分来讲，硝化棉是唯一的主要成分，硝化棉火药按其成分来讲，硝化棉是唯一的主要成分，故称单基药故称单基药。而按溶剂性质来讲，醇醚是属于易挥发的溶剂，故又称为挥发而按溶剂性质来讲，醇醚是属于易挥发的溶剂，故又称为挥发性溶剂火药。性溶剂火药。硝化棉火药在制造成形时，为了使得溶剂易于排除，火药厚度不能硝化棉火药在制造成形时，为了使得溶剂易于排除，火药厚度不能不受到一定的限制，因而这类火药常应用于中小口径的武器中。不受到一定的限制，因而这类火药常应用于中小口径

8、的武器中。这类火药含有挥发性溶剂和具有一定的吸湿性，因而在保存期这类火药含有挥发性溶剂和具有一定的吸湿性，因而在保存期间，随着溶剂的挥发和水分的变化，火药的弹道性能将会发生间，随着溶剂的挥发和水分的变化，火药的弹道性能将会发生变化。为了保证弹道的稳定性，这类火药在保存时应该具有良变化。为了保证弹道的稳定性，这类火药在保存时应该具有良好的密封条件。好的密封条件。火药的基本知识(b)硝化甘油火药硝化甘油火药硝化甘油是一种难挥发的液态爆炸性物质。它可以溶解含氮量较低硝化甘油是一种难挥发的液态爆炸性物质。它可以溶解含氮量较低的的3号硝化棉，形成可塑体，压制成形后，也可以制成溶塑火药。号硝化棉，形成可塑

9、体，压制成形后，也可以制成溶塑火药。这类火药的成分一般包含有：这类火药的成分一般包含有：硝化棉硝化棉 3060%硝化甘油硝化甘油 2540%安定剂安定剂 15%水分水分 0.50.7%其他成分其他成分 13%同硝化棉火药的成分相比较，这类火药具有两种主要成分，即硝化同硝化棉火药的成分相比较，这类火药具有两种主要成分，即硝化棉和硝化甘油，棉和硝化甘油，故称双基药故称双基药。从溶剂的性质来讲，这类火药中。从溶剂的性质来讲，这类火药中的硝化甘油是难挥发性溶剂。为了与硝化棉火药的挥发性醇醚的硝化甘油是难挥发性溶剂。为了与硝化棉火药的挥发性醇醚溶剂相区别，故又称难挥发性溶剂火药。溶剂相区别，故又称难挥发

10、性溶剂火药。火药的基本知识同硝化棉火药的性能相比较，这类火药由于在制造过程中没有挥发同硝化棉火药的性能相比较，这类火药由于在制造过程中没有挥发性溶剂的排除问题，因而生产周期较短，并适宜制造厚度较大性溶剂的排除问题，因而生产周期较短，并适宜制造厚度较大的火药，所以这类火药常应用于较大口径的火炮中。因为硝化的火药，所以这类火药常应用于较大口径的火炮中。因为硝化棉和硝化甘油的比例可以在较大范围内变化，所以这类火药的棉和硝化甘油的比例可以在较大范围内变化，所以这类火药的能量能满足多种弹道性能的要求。但是，这种火药的燃烧温度能量能满足多种弹道性能的要求。但是，这种火药的燃烧温度较高，使炮膛易于产生烧蚀现

11、象。此外，在保存期内，硝化甘较高，使炮膛易于产生烧蚀现象。此外，在保存期内，硝化甘油易于渗出，出现的油易于渗出，出现的“渗油渗油”现象，影响安定性，增加贮藏的现象，影响安定性，增加贮藏的困难。困难。为了降低这种火药对炮膛的烧蚀现象，可在其中加入一些降温剂。为了降低这种火药对炮膛的烧蚀现象，可在其中加入一些降温剂。目前常用的降温剂大都是芳香族化合物，如二硝基甲苯，它们目前常用的降温剂大都是芳香族化合物，如二硝基甲苯，它们本身是缺氧物质，所以加入双基药后能降低火药的氧平衡，从本身是缺氧物质，所以加入双基药后能降低火药的氧平衡，从而降低了火药的燃烧温度。此外，二硝基甲苯还是增塑剂，对而降低了火药的燃

12、烧温度。此外，二硝基甲苯还是增塑剂，对硝化棉有溶解能力，使火药结构更加致密，不易吸湿。这种火硝化棉有溶解能力，使火药结构更加致密，不易吸湿。这种火药可用在大口径火炮中。它们又称为药可用在大口径火炮中。它们又称为双芳型火药双芳型火药。火药的基本知识事实上，现在的所谓双基药已不单纯是指硝化甘油火药，凡是与硝事实上，现在的所谓双基药已不单纯是指硝化甘油火药，凡是与硝化甘油性质类似的爆发性物质并能代替硝化甘油而与硝化棉制化甘油性质类似的爆发性物质并能代替硝化甘油而与硝化棉制成溶塑体的，都可以制成双基药。例如，以硝化二乙二醇作为成溶塑体的，都可以制成双基药。例如，以硝化二乙二醇作为硝化棉的溶剂所制成的硝

13、化二乙二醇火药也是双基药。常用的硝化棉的溶剂所制成的硝化二乙二醇火药也是双基药。常用的硝化二乙二醇火药的型号有两种：一种是在其中加入降温剂二硝化二乙二醇火药的型号有两种：一种是在其中加入降温剂二硝基甲苯，称乙芳火药；不加的就称双乙火药。硝基甲苯，称乙芳火药；不加的就称双乙火药。硝化二乙二醇火药的威力稍低于硝化甘油火药，但它对炮膛的烧蚀硝化二乙二醇火药的威力稍低于硝化甘油火药，但它对炮膛的烧蚀比硝化甘油火药要小，这是它的一个主要优点。比硝化甘油火药要小，这是它的一个主要优点。(c)硝基胍硝基胍为了克服双基药烧蚀性较大的缺点，在双基火药中加入硝基胍，就为了克服双基药烧蚀性较大的缺点，在双基火药中加

14、入硝基胍，就是硝基胍火药。由于硝基胍中含氢和氮比较多，含氧很少，所是硝基胍火药。由于硝基胍中含氢和氮比较多，含氧很少，所以硝基胍火药的燃烧温度比较低，对炮膛的烧蚀比较小，因此以硝基胍火药的燃烧温度比较低，对炮膛的烧蚀比较小，因此长称硝基胍火药为长称硝基胍火药为“”“”冷火药。又因为它的主要成分有三种，冷火药。又因为它的主要成分有三种，即即硝化棉、硝化甘油或硝化二乙二醇和硝基胍，所以又称三基硝化棉、硝化甘油或硝化二乙二醇和硝基胍，所以又称三基药。药。火药的基本知识溶塑火药是属于固态胶体。根据火药的成分及厚度的不同，呈半透溶塑火药是属于固态胶体。根据火药的成分及厚度的不同，呈半透明或不透明状。硝化

15、棉火药一般为灰黄色略带绿色，硝化甘油明或不透明状。硝化棉火药一般为灰黄色略带绿色，硝化甘油火药为棕褐色。在强度方面，前者比较坚硬，后者比较柔软并火药为棕褐色。在强度方面，前者比较坚硬，后者比较柔软并有弹性。在外观方面，前者比较粗糙无光泽，后者比较光滑，有弹性。在外观方面，前者比较粗糙无光泽，后者比较光滑，略有光泽。略有光泽。步兵武器用的小粒火药，为了增加装填密度，并避免互相摩擦产生步兵武器用的小粒火药，为了增加装填密度，并避免互相摩擦产生静电，表面都滚有石墨，所以小粒枪药的外观不但光滑，而且静电，表面都滚有石墨，所以小粒枪药的外观不但光滑，而且有黑色光泽。有黑色光泽。根据武器的弹道性能及实际装

16、药的需要，火药都要有一定的形状和根据武器的弹道性能及实际装药的需要，火药都要有一定的形状和尺寸。这是因为火药燃烧时气体生成的速度是与火药的表面面尺寸。这是因为火药燃烧时气体生成的速度是与火药的表面面积有关的，而在燃烧过程中火药的表面面积的变化决定于火药积有关的，而在燃烧过程中火药的表面面积的变化决定于火药初始尺寸和形状。因此我们可以通过对火药形状和初始尺寸的初始尺寸和形状。因此我们可以通过对火药形状和初始尺寸的改变来改变来调整单位时间内火药气体的生成量，从而调整膛改变来改变来调整单位时间内火药气体的生成量，从而调整膛内压力变化的大小和规律，以保证在射击时得到所需要的弹丸内压力变化的大小和规律，

17、以保证在射击时得到所需要的弹丸速度。因此，火药的形状和初始尺寸是火药分类的一个重要标速度。因此，火药的形状和初始尺寸是火药分类的一个重要标志。志。火药的基本知识新型火药：新型火药：n 太根火药太根火药n 硝胺火药硝胺火药火药的基本知识火药的基本知识现代武器所应用的火药形状是多种多样的。现代武器所应用的火药形状是多种多样的。常见的有管状、带状、常见的有管状、带状、片状、棍状、球状和圆环状等简单形状，以及七孔、花边形七片状、棍状、球状和圆环状等简单形状，以及七孔、花边形七孔、花边形十四孔等复杂形状。在大口径火炮中常用长的管状孔、花边形十四孔等复杂形状。在大口径火炮中常用长的管状药，在中小口径火炮及

18、大口径的轻武器中常用七孔药，在小口药，在中小口径火炮及大口径的轻武器中常用七孔药，在小口径的轻武器中常用短管状药或球状药，在无后座炮中根据具体径的轻武器中常用短管状药或球状药，在无后座炮中根据具体的装药结构，有的用花边形七孔或十四孔药，也有的用带状药，的装药结构，有的用花边形七孔或十四孔药，也有的用带状药，在迫击炮中常用圆环状及带状药。火药的尺寸都是根据一定的在迫击炮中常用圆环状及带状药。火药的尺寸都是根据一定的要求来设计和制造的。要求来设计和制造的。我们用以下符号来表示火药的尺寸：我们用以下符号来表示火药的尺寸：2e1表示火药的厚度，或称肉厚，在管状或多孔粒状中称为弧度；表示火药的厚度，或称

19、肉厚，在管状或多孔粒状中称为弧度；2b表示火药的宽度；表示火药的宽度；2c表示火药的长度；表示火药的长度；D0和和d0各表示管状和多孔粒状药的外径和孔径。各表示管状和多孔粒状药的外径和孔径。火药的基本知识火药的基本知识为了简明地表示火药的性能、形状、尺寸以及有关的生产条件，通为了简明地表示火药的性能、形状、尺寸以及有关的生产条件，通常对生产的每一批火药都注明一定的标记，即火药的牌号。火常对生产的每一批火药都注明一定的标记，即火药的牌号。火药牌号的标记方法如下表：药牌号的标记方法如下表：火药的基本知识火药种类标记火药种类标记火药的基本知识双基药热量等级标记火药种类补助标记火药的基本知识火药形状尺

20、寸标记火药形状尺寸标记完整的火药牌号表示法举例完整的火药牌号表示法举例火药的基本知识火药的基本知识2、火药的能量特征量、火药的能量特征量描述火药性质的物理量称为火药的特征量，其中描述能量的就称为描述火药性质的物理量称为火药的特征量，其中描述能量的就称为能量特征量。能量特征量。火药所以能在炮膛中在极短时间内完成大量的功，其原因在于它在火药所以能在炮膛中在极短时间内完成大量的功，其原因在于它在燃烧时能放出大量的气体和热量，所放出的热量又以增高本身燃烧时能放出大量的气体和热量，所放出的热量又以增高本身产生的气体的温度形式表现出来。因此，热量、生成气体的多产生的气体的温度形式表现出来。因此，热量、生成

21、气体的多少以及燃气温度就是体现火药做功能力大小的三个能量特征量。少以及燃气温度就是体现火药做功能力大小的三个能量特征量。（1）爆热）爆热一公斤火药在真空定容情况下燃烧并将其气体冷却到一公斤火药在真空定容情况下燃烧并将其气体冷却到180C时所释放时所释放出的热量，出的热量，称为火药的爆热称为火药的爆热。单位为千卡。单位为千卡/公斤。公斤。火药的基本知识（2）火药气体的比容）火药气体的比容火药燃烧后生成有一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、氢气、氧化氮以火药燃烧后生成有一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、氢气、氧化氮以及氮气等各种气体。火药不同，混合气体的组成也不同，因而及氮气等各种气体。火药不同，混合气体的组成

22、也不同，因而在同一状况下的气体体积也各不相同。在同一状况下的气体体积也各不相同。燃烧一公斤火药所产生的气体，在压力为一个大气压，温度为燃烧一公斤火药所产生的气体，在压力为一个大气压，温度为0C，水分以气态考虑时所占有的体积，水分以气态考虑时所占有的体积，称为火药气体的比容称为火药气体的比容。单位。单位为立方分米为立方分米/公斤。公斤。（3）爆温）爆温设想火药燃烧生成的能量全部以内能的形式储存在燃烧后生成的燃设想火药燃烧生成的能量全部以内能的形式储存在燃烧后生成的燃气之中，并以温度形式表现出来，这时燃气具有的温度称为火气之中，并以温度形式表现出来，这时燃气具有的温度称为火药的药的爆温爆温。即火药

23、在燃烧后的瞬间没有任何能量消耗情况下，。即火药在燃烧后的瞬间没有任何能量消耗情况下，火药气体具有的温度。火药气体具有的温度。除了能量特征量外，还有火药的密度也是一个重要的特征量。在火除了能量特征量外，还有火药的密度也是一个重要的特征量。在火药体积相同的情况下，火药密度越大，火药重量就越大，总的药体积相同的情况下，火药密度越大，火药重量就越大，总的能量就越大。密度的大小，不仅与火药性质有关，而且还与制能量就越大。密度的大小，不仅与火药性质有关，而且还与制造过程中压制形成的条件有关造过程中压制形成的条件有关。火药的基本知识液体发射药液体发射药 第二次世界大战中，德国在第二次世界大战中，德国在V-2

24、火箭中使用了液体作为火箭中使用了液体作为化学推进能源的液体推进剂化学推进能源的液体推进剂火药的基本知识液体发射药分类液体发射药分类 自燃双元发射药自燃双元发射药 非自燃双元发射药非自燃双元发射药 单元发射药单元发射药 火药的基本知识液体发射药分类液体发射药分类 自燃双元发射药自燃双元发射药 两种组分在无外界能量作用下经混合就会发生两种组分在无外界能量作用下经混合就会发生不同的化学反应。因此，氧化剂与燃料必须分不同的化学反应。因此，氧化剂与燃料必须分开储存。开储存。 火药的基本知识液体发射药分类液体发射药分类 非自燃双元发射药非自燃双元发射药 非自燃双元发射药在外界能量的引发作用下，非自燃双元发

25、射药在外界能量的引发作用下，氧化剂和燃料混合并释放出大量的热量和高温氧化剂和燃料混合并释放出大量的热量和高温气体。气体。 火药的基本知识液体发射药分类液体发射药分类 单元发射药单元发射药 单元发射药是氧化剂和燃料混合或结合在一起单元发射药是氧化剂和燃料混合或结合在一起的化合物的均相液体。典型的如以硝酸羟胺的的化合物的均相液体。典型的如以硝酸羟胺的单元发射药统称为单元发射药统称为HAN基液体发射药，如基液体发射药，如LP1845，LP1846等。等。 火炮膛内结构的基本知识火炮膛内结构的基本知识r r r nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)(

26、)(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1火炮膛内结构的基本知识r r r nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1火炮膛内结构的基本知识r r r nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1火炮膛内结构的基本知识r r r nippii

27、dtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1火炮膛内结构的基本知识r r r nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1火炮膛内结构的基本知识r r r nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1nippiidtdpdtdpnRQ10)()(1火炮