煙火學

焰火

“煙火”(包括“焰火”)，通常是指煙火藥燃燒或爆炸反應時所產生的光、色、聲、煙、熱、氣動等煙火效應。“煙火學”是揭示煙火技術與相關科學的內在關係，將技術升華成理論，反過來又指導技術向著更高層次發展的科學，煙火學與其它自然科學相比，由於各種原因其技術階段經歷的歲月漫長。因之，煙火學者為之嘆息，並為煙火學長期處於技術階段而不像其它學科那樣快速將技術升華為理論而深表遺憾。

定義

目前，一個國際公認的並能包絡現代煙火技術內涵的煙火學定義迄今尚在研討之中。煙火學家為煙火學下過各種定義。俄羅斯希特洛夫斯基定義煙火學是：“研究煙火劑、煙火品和煙火劑生產方法及性能的一門科學”。美國愛倫定義為：“煙火學是產生和利用主要來自固體混合物的或化合物的放熱反應熱效應和產物的技術和科學，出有些例外，反應是非爆炸性的，反應速度較低，並且是自持和自給反應”。同時美國的布倫特於1980年第七屆國際煙火討論會上提交了大會討論的煙火學定義：“煙火學是研究用來制的定時裝置、聲響效應、氣溶膠（煙幕）分散，高壓氣體、高熱、電磁輻射（包括可見光和紅外輻射）、或以上這些效應的綜合併以最小容積產生最大效應的可控放熱化學反應的科學。

布倫特的定義基本上反映了出現代煙火技術的內涵，能為大多數煙火學家所接受。

發展

1.中國古代煙火技術

中國是世界煙火技術故鄉。煙火在中國的發展由來已久。早在公元前八世紀的周朝已有了烽火“狼煙”。漢末三國戰爭有著名的“火燒赤壁”。魏蜀交戰已使用了“火箭”，當時的火箭是將草艾、麻布浸漬上油料縛於箭上用弓射出。這比古羅馬的“希臘火”（公元673年）早數百年。不過那時的煙火技術還只是一種“火”的套用技術，它是採用可燃物質借空氣中的氧來燃燒的，並沒有構成一種自供氧（即利用氧化劑）體系的煙火藥劑。

2.最初的煙火藥及在軍事上的發展

由於醫藥學和煉丹術的發展，促進了黑火藥在我國的發明。黑火藥是最初的煙火藥。也是最初的炸藥和火藥，它的

煙火藥

問世正式揭開了煙火學發展的序幕。黑火藥發明後於九、十世紀起用於戰爭。最初的目的是用來縱火、灼傷和發生毒煙，其後發展用於爆炸，進而用於發射。宋、元、明、清時期用黑火藥製造的各種火藥兵器在戰場上套用已相當廣泛。黑火藥用於民間娛樂煙火滯後于軍事。

有史記載的黑火藥用於戰爭的是唐哀帝天年間，鄭璠攻打豫章（今江西南昌）時使用“飛機滅火”（用黑火藥做燃燒劑火藥兵器），火燒龍沙門。到宋代火藥兵器發展規模宏大，擁有四萬工人的軍工作坊十個，能生產各種火藥兵器。北宋末年（公元1126年），“霹靂炮”、“震天雷”一類的爆炸性火藥兵器出現，黑火藥開始用於爆炸。元朝（公元1332年），創造了金屬的管型火器銅火銃，是世界上使用黑火藥來發射彈丸的最古老火炮。

黑火藥導致了火藥兵器的出現，推動了煙火技術的發展。明朝出現了“五里霧”、“神煙”、“五色煙”等古代的煙幕劑和彩色發煙劑。這些不是單純黑火藥的配方了，而發展為套用更為廣泛的煙火藥配方了。明代記載了各種火藥與煙火藥的配方及其製造方法和效能。其中提到制線火藥、烈火藥、飛火藥、火信、炮火藥、雜藥、慢藥，以及煙幕劑、燃燒劑、信號劑等。並敘及到“五里霧”的配方及燃放方法：“硝石一百斤，硫磺一百斤，炭五十斤、松香三十斤、砒石五斤，另加木屑、雞糞等添加劑和粘合劑；遇敵軍時，士兵臥倒地上，在上風處用引線點著即成陰霾，朦蔽五里，造成敵軍在霧中自相踐踏。

3.民間娛樂煙火技術的發展

爆竹，現稱炮竹或鞭炮。最初的爆竹為帶節的竹竿，以火燒之而產生爆裂聲響。黑火藥發明後將之裝入竹筒內，並用火線引燃，則成為名副其實的“爆竹”。隨著造紙工業出現，竹筒改為紙筒。將很多小爆竹用藥線串編在一起，即成了今日的鞭炮。煙花，又稱焰火、火炮。它是繼黑火藥套用于軍事之後而興趣。南宋孝宗年間，宮廷常放煙火娛樂。宋理宗初年上元日，理宗和太后在庭中觀賞煙花，“地老鼠”噴火竄至太后座下，太后驚慌而走。南宋周密《武林舊事》中記載著首都臨安（今杭州）宮廷中燃放煙花盛況：“午後，休內司排辦晚筵於慶瑞殿，用煙火、進市食，賞燈……”。“宮漏既深，始宜放煙花百餘架，於是樂聲四起……”。明朝娛樂煙花發展到了相當高的水平。《金瓶門》小說描繪了一二丈高的“木架煙火”，內部用藥線連線，可連續燃放幾個小時，能出現各色燈火、流星、爆仗等，還有重重帷幕下降，出現亭台樓閣等布景。清朝末年，慈禧太后嗜好娛樂煙火尤甚，新春正月，內苑炮竹煙花御用，以數十萬金計。李鴻章進獻大型煙花一盒，價值六萬金。
13世紀我國的黑火藥及煙火技術經阿拉伯傳到了歐洲各國和世紀各地。公元1543年傳入日本。
4.近代煙火技術的發展
18世紀80年代，貝塞利特發現了氯酸鉀，煙火技術發展進入一個嶄新的階段。十九世紀工業上又生成出鎂、鋁及鋇、銅等化合物，煙火技術邁進了一個五彩繽紛的新時代。19世紀許多煙火裝置成為了美國軍隊一般彈藥的補給品。1849年美國軍械手冊就有信號

黑火藥

、發光火炬、縱火火繩和其它照明裝置以及燃燒火球等煙火器材的描述。20世紀初，煙火技術的一個重要發展是曳光彈的出現，它是指示小型自動武器對快速移動目標有效射擊的一種最好的器材。1906年德國海軍首次套用化學遮蔽煙幕成功地進行了艦隊調動。1915年德國在英國倫敦首次投擲了燃燒航彈。一、二次世界大戰期間煙火技術獲得了快速發展。出現多種照明彈、信號彈、曳光彈、煙幕彈、燃燒彈如雨後春筍般的出現。20世紀中期煙火技術除均需外被廣泛用於農業生產、交通運輸、體育和建築業、以及宇宙空間探索等。如工業上的超純金屬冶煉，煙火焊接與切割等；農業上用於殺蟲滅鼠和防霜凍等；交通運輸上用於海上求救信號和鐵路煙火信號等；體育上用作號令紙、登山隊員氧氣蝕等；建築業上用於無聲近人爆破等；太空梭上使用的煙火元件等已達500餘件。近幾十年來煙火技術在高科技戰爭中有了突破性進展。越南戰爭、中東戰爭和英阿馬島之戰、海灣戰爭以及伊拉克戰爭說明了一個事實，即現代煙火的光、煙、熱及其電磁效應可使敵方光電偵察器材迷盲，制導武器失控，觀描器材失靈，通訊指揮中斷。煙火技術在當進高科技中發揮了及其重要的作用。

煙火藥組成

煙火藥在多數情況下為混合藥劑，主要由氧化劑、可燃劑及粘合劑組成。根據不同的需求製造具有光、聲、熱、氣動、延期等煙火效應的煙火劑。

煙火藥分類

煙火藥主要有照明劑、閃光照明劑、紅外誘餌劑、笛音劑、聲響模擬劑、發煙劑、點火藥、煙火推進劑、延期藥、雲霧凝結劑等類別。

照明劑，用於製造照明彈及其它照明器材。如照明槍彈、照明火箭彈、照明航彈以及照明跳雷、手持照明火炬和飛機著陸用照明光炬等，供夜間照明用。閃光照明劑，用於製造閃光照明彈，供飛機航空攝影或電影攝製。發光信號劑，軍事上用於製造各種信號彈（槍彈、榴彈），

信號彈

供遠距離傳遞信息和聯絡用；交通運輸業用於製造各種手持信號火炬和信號火箭，供遇險求救或險情預報用；花炮工業用於製造五顏六色的煙花或禮花，供人們娛樂觀賞。曳光劑，用於製造各種曳光彈，如曳光槍彈、曳光炮彈、穿甲曳光槍彈、穿甲燃燒曳光槍彈等。曳光彈在飛行途中留下示蹤，供射手校正射擊方向和彈道跟蹤用。

曳光彈

紅外照明劑，用於製造紅外隱身照明彈，如紅外照明迫彈，榴彈，火箭彈，航彈等，供紅外夜視儀和微光夜視儀等器材大幅度提高視距。紅外誘餌劑，用於製造紅外誘餌彈，如紅外誘餌擲榴彈、迫彈、火箭彈等，對紅外製導飛彈和紅外探測、觀瞄實施引誘、迷惑、擾亂干擾；也可以對紅外測角儀三點式制導系統實施致盲幹擾。爆音劑，軍事上用於製造教練彈，供訓練時模仿槍炮聲和各種彈藥的爆炸聲響；民用上多用於鞭炮、雙響炮、禮炮、拉炮、發令紙等，供娛樂和慶典用。笛音劑，又稱哨聲劑，軍用上用於製造嘯聲模仿訓練器材；民用上用於製作煙花哨聲娛樂製品。聲響模擬劑，它除具有聲響效應外同時伴隨著有閃光和煙霧效果。軍事上用於製造聲光煙模擬煙火器材，供部隊演習和訓練用；民用上用於製造各式各樣的煙火製品。發煙劑，

煙幕彈

軍事上用於製造煙幕器材，如煙幕彈、發煙罐、發煙車等，用於產生煙幕；民用上用於農作物的防霜凍、殺蟲滅鼠，也用於製造娛樂煙火製品。有色發煙劑，軍事上用於製造晝用信號彈，供白天遠距離傳遞信息與聯絡；民用上用於製造海上漂浮信號煙器材，供海上遇險求救傳遞信號，也用於製造各種手持信號煙製品，供飛機駕駛員跳傘著陸聯絡，航空表演用於空中形成彩色飄帶，花炮用於製造彩煙球等。干擾發煙劑，用於製造干擾煙幕，對紅外雷射、微波實施無源干擾。點火藥，通常用作點火器材的基本裝藥，用於點燃煙火藥劑、推進劑、發射藥或起爆藥。在煙火製品中又稱之為引燃藥，壓裝在被引燃的主裝藥藥面上。燃燒劑，用於製造燃燒彈及其燃燒器材，如燃燒槍彈、炮彈、航彈、火焰噴射器等；民用上用於煙火冶煉切割、焊接和做其它加熱源。拋射藥，用於煙火製品和器材某些部件的拋射、彈射，也用於近程短管擲榴發射器拋射干擾彈。煙火推進劑，用於固體火箭衝壓發動機裝藥。氣體發生劑，用於製造各種不同用途的氣體發生器和充氣裝置，如救生筏、汽車安全氣囊等。彈底排氣劑，用於榴彈底部燃燒排氣增程，它在不改變火炮結構系統、發射裝藥等條件下、可使彈丸射程提高30%。延期藥，用於各種需要有延遲點火的煙火材或裝置，作延期傳遞點火用。花炮藥劑，系指仿生藥劑、有色火焰藥劑、有色閃爍藥劑、有色噴波藥劑、白色火焰藥劑、有色發煙藥劑、氣動藥劑、引燃藥劑以及某些特殊用途藥劑等，用於製造五彩繽紛的觀賞煙火製品。氧氣發生劑，又稱生氧劑，用於製造氧氣蝕或氧氣發生器，供登山運動員、飛機或艦艇乘員和坑道作業人員的應急供氧之用，也用於製作攜帶型供氧的氧炔焊焊接裝置。雲霧凝核劑，用於人工防雹降雨，它能在雲霧中產生人造冰核，促使過冷雲層中的水汽凝結而降雨。

對煙火藥及其製品的要求

1.對煙火藥的一般要求

（1）消耗最小量的煙火藥而產生最大的煙火特種效應

（2）能以一定的燃燒速度均勻燃燒

（3）具有最小的機械敏感度和爆炸性質，製造和使用時安全

（4）有合適的熱敏感度，確保製造和使用中不發生以外發火

（5）具有良好的理化性能，組分相容，便於長貯

（6）不含對人體有毒成分，燃燒產物也不應含有害物質

（7）不應含稀有物質，材料來源廣泛

（8）工藝簡單、成本低廉，經濟性好

（9）用煙火藥加工成的煙火製品具有足夠的強度

2.對煙火製品的要求

（1）結構簡單而作用確實、可靠

（2）煙火效應良好

（3）所產生的煙火效應應有一定的持續時間

（4）有足夠的物理化學安全性，貯存期長

（5）對機械作用的敏感性應最小，製造和使用是安全

（6）造價低，原材料應立足於國內

相關詞條

火工品 火藥 炸藥 含能材料 推進劑 氣體發生劑

相關人物

國內關於煙火學的研究當屬北京理工大學、南京理工大學和中北大學，這三所高校都在軍用產品有很深的理論研究水平和產品工藝技術，其中北京理工大學的杜志明教授、趙家玉高工分別在軍用和民用領域有很深的造詣，南京理工大學的潘功配教授在業內也頗具影響力；煙花產品當屬湖南瀏陽最為著名。

相關學科

火工與煙火技術、化學動力學、機械原理等。