燃料空氣炸彈

燃料空氣炸彈

燃料空氣彈(Fuel Air Explosive Weapon),亦稱燃料空氣炸藥武器,是以汽化燃料在空氣中爆炸產生的超壓獲得大面積殺傷和破壞效果的武器,由裝填高可燃物質(如環氧乙烷、環氧丙烷等)的容器和定時起爆裝置構成戰鬥部。燃料空氣彈可以是炸彈,也可以是單兵榴彈、火箭彈或飛彈。由於燃料空氣彈起爆時會在空中形成燃料氣溶膠雲,爆炸時會產生威力無比的氣浪,爆炸過程中會消耗大量氧氣並造成局部空間缺氧而使人窒息,故又形象地被稱為“雲爆彈”、“氣浪彈”和“窒息彈”。燃料空氣炸彈憑藉眾多的優點早已投入了使用,毀傷威力可達普通TNT炸藥的十倍以上。

基本信息

概述

簡介

安撫燃料空氣炸藥武器

燃料空氣炸藥武器(簡稱FAE武器)是一種新式武器,在近30年時間裡,這種武器受到了充分重視並得到了迅速發展,許多國家都已開展研究工作。
燃料空氣彈是戰鬥部裝有燃料空氣炸藥的航空炸彈和火箭彈,其彈體內裝有揮發性碳氫化合物液體燃料,發射或投擲到目標上空時,引信按預定時間起爆彈體,釋放燃料與空氣混合形成一定濃度的氣溶膠雲霧,經起爆雷管第二次起爆,可產生2500攝氏度左右的高溫火球,並產生2一3兆帕的超壓,可以大面積毀傷目標。

主裝藥

雲爆彈的主裝藥為雲爆劑,又稱為燃料——空氣炸藥。雲爆劑是一種高能燃料,而不是炸藥。炸藥在發生爆轟反應時全靠自身供氧,而雲爆彈爆炸時則是充分利用爆炸區內大氣中的氧氣:在一定起爆條件下雲爆劑被拋灑開,與空氣混合併發生劇烈爆炸、稱為雲霧爆轟。霧爆轟對目標的破壞作用主要是靠爆轟產生的超壓和溫度場效應,以及高溫、高壓爆轟產物的沖刷作用。由於雲霧爆轟會消耗周圍的氧氣,在作用範圍內能形成一個缺氧區域,使生物窒息而死。雲爆劑比等質量的炸藥釋放的能量高得多,所產生的爆炸衝擊波能破壞大面積軍事目標。爆轟波在牆壁之間反射疊加,超壓值遠高於開闊空間,所以雲爆彈的殺傷作用在密閉空間內效果更大。因此單兵雲爆彈特別適用於打擊房屋建築物和掩體內的有生目標。該雲爆彈的威力與120毫米榴彈的威力相當。
早期雲爆炸藥在爆炸過程中,可以分為2次爆炸。第一次起爆用於爆散開裝在容器中的燃料,使其與空氣混合形成氣溶膠雲霧,第二次起爆用於引爆雲霧,形成轟爆效果。

起爆方法

燃料為固體或液體,簡化了燃料空氣彈的結構、降低了成本、雲爆彈提高了可靠性。與TNT炸藥相比,1公斤雲爆劑就相當於3.2公斤TNT炸藥

破壞作用

雲爆彈的破壞作用除超壓場外,還有溫度場和破片。雖然雲爆彈產生爆轟波的最大爆轟超壓值比普通炸藥低,但由於其爆轟反應時間(包括爆燃反應時間)高出普通炸藥幾十倍,持續作用時間長,所以衝擊波的破壞作用比起普通炸藥要大得多,其作用面積也大些。有試驗表明,環氧乙烷的TNT當量為2.7~5.0倍,即l千克環氧乙烷爆炸產生的衝擊波效應相當於2.7-5.0千克TNT爆炸的衝擊波效應,其衝擊波作用面積比同等質量的TNT炸藥大40%,衝擊波持續時間也比TNT爆炸長得多。燃料空氣彈對於有生力量、軟目標、輕型裝甲目標有很大的毀傷威力。由此可見,雲爆彈的出現是常規兵器的重大革新和發展,使常規武器增加了一個系列。
1975年4月,越南戰場。美軍5架C-130運輸機在春祿地區投下100多枚炸彈。在一片清脆的爆炸聲中,從每個炸彈的肚子中又飛出3個各帶降落傘的小炸彈。小炸彈像個圓柱形的啤酒桶,下面伸出一根長鐵桿,系在降落傘下飄飄忽忽地向下降落。隨後,在接連發出的比平常炸彈爆炸聲要小得多的聲響中,大地被一團團白霧般氣體籠罩。地面上的人們還沒來得及弄明白是怎么會事時,猛然間,雷霆萬傾,大地震顫,頓時,數十個足球場大小的地面上火光閃閃,樹倒屋塌,慘叫連天……事後,人們在現場看到,所有的建築物都成了一片廢墟,人員或被烤焦,或窒息而亡,傷亡慘重。奇怪的是,死者的屍體都很完整,沒有彈片的殺傷痕跡,只是嘴巴大張。極具慘狀的是死在隱蔽工事內的士兵,他們在垂死前都抓破了自己的喉嚨。這是世人初識雲爆彈用於實戰的恐怖場面。現越南胡志明市的戰爭罪行展覽館的標誌物就是一枚美軍遺留的BLU-82雲爆彈。
在海灣戰爭中,一隊英國偵察兵在伊拉克與科威特邊境巡邏時,恰逢美軍空投一枚重型雲爆彈攻擊地面目標。英軍士兵在第一時間向指揮部報告的內容為:發現某戰區遭核彈攻擊。這是雲爆彈爆炸時給軍人留下的深刻印象。

爆炸過程

雲爆彈,又稱為空氣炸彈、燃料空氣炸藥、油氣炸彈等。它的學名叫做“燃料空氣炸藥炸彈”。雲爆彈的爆炸過程是:當雲爆彈被投放或發射到目標上空時,在特種引信的作用下引爆母彈,將彈體中的燃料均勻散布在空氣中,與空氣充分混合形成懸浮狀態的氣溶膠,並在目標上空聚集形成覆蓋,狀如濃霧。當氣溶膠達到一定濃度後,引信在空中進行第二次引爆,整個霧團發生爆炸,在瞬間釋放出大量熱能,形成高溫高壓的火球,其溫度通常在2500℃左右,並以每秒2000至2500米的速度迅速膨脹,達到毀傷目標的目的。
雲爆彈的主裝藥為雲爆劑,又稱為燃料——空氣炸藥。雲爆劑不是炸藥,而是一種高能燃料。在一定起爆條件下雲爆劑被拋灑開,與空氣混合併發生劇烈爆炸,這稱為雲霧爆轟。由於爆轟時間比普通炸彈長几十倍,其高溫高壓對目標的侵入時間也同樣長達幾十倍,所以破壞作用遠大於一般炸彈。由於雲霧爆轟會消耗周圍的氧氣,一般在四分鐘內爆炸現場嚴重缺氧,對人畜產生窒息作用。

威力

雲爆彈與同等重量的炸彈相比,威力可提高3倍以上,特殊配方的雲爆彈威力可比常規等質量炸彈威力提高達8倍。
雲爆彈的出現,改變了戰爭對抗雙方主要用彈頭、用彈片殺傷敵方的作戰方式。彈頭彈片要與肉體發生接觸才能奏效,雲爆彈卻能將躲藏在掩體坑道洞穴中的有生力量擊斃。
理論研究雲爆氣團對攔截飛彈亦有特殊功效:在飛彈彈道上拋灑雲爆劑,飛彈穿越氣團時,尾焰將引爆氣團,飛彈絕無存活可能。
雲爆彈的出現還改變了掃雷作業的方式:雲爆產生的巨大壓力會觸發爆轟區域內的地雷爆炸。如美軍的CATFAE掃雷系統。該掃雷系統由21發雲爆彈、發射裝置和火控裝置組成。一次發射可在雷區開出一條長300米、寬20米的通道。
鑒於雲爆彈的諸多厲害之處,軍界對其又有“亞核武器”的畏稱。
美國是最早研製雲爆彈的國家。而最先研製雲爆彈的目的卻不是作為武器使用,是為了在越南的叢林中快速開闢直升機降落場。迄今為止,最大質量的雲爆彈為美國所有。該炸彈型號為BLU-82,單枚重量6噸,直接殺傷半徑近200米。是美軍武器庫中功能最強大的炸彈之一。
在針對阿富汗的軍事打擊中,美軍戰機動用重達1.5噸的BLU-82炸彈,這是美軍武器庫當中功能最強大的炸彈之一,並有世界上當量最大的常規炸彈之稱。
每枚BLU-82炸彈長約3.4米,直徑約1.7米,體積與一輛甲殼蟲轎車相似,但重量顯然大大超過後者。BLU-82炸彈由硝酸銨和硝酸鋁的液態混合物與空氣發生化學反應製成,據稱這種炸彈爆炸時可以將方圓500多米的地區全部炸成焦炭,而且爆炸產生的震波可以在數公里之外感覺到。BLU-82炸彈使用的硝酸銨炸藥重量是1995年炸毀美國俄克拉何馬州聯邦政府大樓的麥克維使用的炸藥的6倍,其爆炸後產生的破壞力可想而知,BLU-82炸彈在越南戰爭的主要用途是為了儘快在越南的叢林中清理出空降區域,投彈時載機的飛行高度至少在2000米以上,以確保飛行員及運輸機本身能夠避免爆炸產生的強烈衝擊波。前蘇聯TOS-1火箭雲爆彈前蘇聯在雲爆彈的研究上頗具匠心:火箭炮發射,飛彈發射,大炮發射,甚至單兵發射等,花樣繁多。在車臣戰爭中,俄羅斯軍隊就用雲爆彈消滅躲藏在山洞中的敵人。現役雲爆彈中當量最大的是俄羅斯AviationThermobaricBombofIncreasedPower(ATBIP),當量44噸TNT,可由圖-160轟炸機空投。

研製歷史

早在第一次世界大戰,就曾經使用過在迫擊炮彈內裝乙炔,使其與空氣混合後點火產生爆炸,以增強殺傷威力,但因效果不佳而作罷。第二次世界大戰後開始作有系統之研究,把裝有丙烷、乙炔的燃料筒,從空中投下,燃料筒破裂燃料散出後,再以曳光彈射擊油氣雲,希望能將之引爆,結果亦不甚良好,且實驗方法粗糙,進展非常緩慢。直到1961年美國海軍武器試驗站(NavalOrdnanceTestStation)在加州中國湖(ChinaLake)進行油氣彈的可行性研究後,始於1962年開始進行雛型油氣彈(FWS-1)之設計、驗及評估,並成功將其運用於越南戰場上。發展至今,油氣彈之技術不僅已趨成熟,且在戰爭中被廣泛的運用。燃料空氣炸彈,主要使用燃料大多為環氧乙烷、環氧丙烷等高揮發性之易燃燃料,目前已發展至第三代。

第一代燃料空氣彈

美國GBU-43B巨型炸彈被稱為炸彈之母美國GBU-43B巨型炸彈被稱為炸彈之母

第一代燃料空氣彈誕生於20世紀60年代初,其典型產品有美國的CBU-55、BLU-72以及俄羅斯的ODAB-500PM等燃料空氣炸彈。這類炸彈只能採用直升機或低速飛機投放,採用兩次起爆技術。第一次起爆用於爆開裝在容器中的燃料,使其形成雲霧;第二次起爆用於引爆雲霧,形成爆轟。

第二代燃料空氣彈

第二代產品從1972年開始研製,重點是提高投放速度,即改直升機或低速飛機投放為高速作戰飛機投放,投彈時飛機的飛行速度可達830千米/小時以上,同時提高了對硬目標的破壞效果。其代表產品是美國的CBU-72炸彈、直升機投放的MADFAE集束彈以及BLU-73、BLU-76、BLU-96等炸彈。當前的研究重點是通過廣泛套用高新技術來提高起爆的可靠性,使其在投放時適應100米/秒左右的高著地速度,並進一步增大爆炸威力。

第三代燃料空氣彈

第三代燃料空氣彈的研製工作始於70年代中期,研製國家有美國、加拿大、俄羅斯等。這一代燃料空氣彈多用於單兵武器中,主要技術進步點是解決了直接起爆問題,即將二次起爆改為一次起爆,起爆方法主要有化學催化法和光化學起爆法,從而簡化了燃料空氣彈的結構、降低了成本、提高了可靠性。
第三代燃料空氣彈的典型產品是俄羅斯的RPO-A“什米爾”彈。該彈戰鬥部直徑93毫米,內裝2千克溫壓藥劑(從這個意義上,也可以把它稱為溫壓彈)。戰鬥部中心有擴爆裝藥和使溫壓藥劑在目標上方散開並點火的底部起爆引信,點火後可產生巨大的爆炸和熱效應。與常規炸藥相比,它所產生的爆炸溫度和壓力更高,高溫、高壓持續時間更長,爆炸時產生的閃光強度更高。

原理

油氣彈產生的油氣雲在一定空間,同時瞬間極速爆炸,其所反應出之效能有高溫、窒息、超壓及爆震波等,甚至會產生微量電磁脈衝。
油氣彈學名“燃料空氣炸彈”,又稱“雲爆彈”,其毀傷作用主要依靠高溫、高壓的衝擊波,對機場跑道、飛彈發射陣地、指揮所、集群坦克和掩體中的有生力量進行破壞和殺傷,其效能可以是同等重量的TNT炸藥的3倍至11倍。油氣彈爆炸除對有生力量和建築物構成毀傷外,一些電子器材也會遭到嚴重破壞而無法使用,因此也有人稱油氣彈為“小型核子彈”。
油氣彈的爆炸過程是:當油氣彈被投放到目標上空時,在特種引信的作用下引爆母彈,將子彈拋散在空中,子彈中的汽油在壓力作用下從細孔中迅速噴出,均勻散布在空氣中,與空氣充分混合形成懸浮狀態的氣溶膠,並在目標上空聚集形成覆蓋。當氣溶膠達到一定濃度後,由子彈中的引信在空中進行第二次引爆,在瞬間釋放出大量熱能,形成高溫高壓的火球,其溫度通常在2500℃左右,並以每秒2000至2500米的速度迅速膨脹,達到毀傷目標的目的。
與此同時,油氣燃燒還將在短時間內消耗掉爆炸區周圍的大量氧氣,造成有生力量的窒息死亡,因此這種彈藥還有“窒息彈”的別稱。油氣彈可以裝填於航空炸彈、戰術飛彈、火箭等武器的戰鬥部內,並可用作掃雷武器,美軍在越南戰爭中首次使用油氣彈,開啟了使用這種“非常規的常規武器”的先河。

各國(地區)情況

美國

美國是世界上最先研製和使用燃料空氣炸彈的國家,美國在伊拉克阿富汗使用過的被稱為“炸彈之母”巨型炸彈,給對方造成了巨大殺傷和精神震撼,“炸彈之母”便是一型燃料空氣炸彈。

俄羅斯

2007年9月11日,俄羅斯武裝力量副總參謀長亞歷山大·魯克申上將在當地電視新聞節目中宣布:“俄已研製成功世界上威力最大的常規真空炸彈”,並播放了這種真空炸彈用戰略轟炸機投放試驗的錄像片段。魯克申宣稱,“其威力可與核彈相媲美”,俄軍事技術人員將這次研製成功的真空炸彈稱為“炸彈之父”。每枚BLU-82炸彈長約3.4米,直徑約1.7米,體積與一輛甲殼蟲轎車相似,但重量顯然大大超過後者。BLU-82炸彈由硝酸銨和硝酸鋁的液態混合物與空氣發生化學反應製成,據稱這種炸彈爆炸時可以將方圓500多米的地區全部炸成焦炭,而且爆炸產生的震波可以在數公里之外感覺到。BLU-82炸彈使用的硝酸銨炸藥重量是1995年炸毀美國俄克拉何馬州聯邦政府大樓的麥克維使用的炸藥的6倍,其爆炸後產生的破壞力可想而知,BLU-82炸彈在越南戰爭的主要用途是為了儘快在越南的叢林中清理出空降區域,投彈時載機的飛行高度至少在2000米以上,以確保飛行員及運輸機本身能夠避免爆炸產生的強烈衝擊波。

前蘇聯

TOS-1火箭雲爆彈
前蘇聯在雲爆彈的研究上頗具匠心:火箭炮發射,飛彈發射,大炮發射,甚至單兵發射等,花樣繁多。在車臣戰爭中,俄羅斯軍隊就用雲爆彈消滅躲藏在山洞中的敵人。現役雲爆彈中當量最大的是俄羅斯AviationThermobaricBombofIncreasedPower(ATBIP),當量44噸TNT,可由圖-160轟炸機空投。

中國

珠海航展展出的燃燒空氣炸彈。珠海航展展出的燃燒空氣炸彈。

2012年11月舉行的第九屆珠海航展,中國兵器裝備集團公司展出了一型250KG航空燃料空氣炸彈。這一型250KG航空燃料空氣炸彈是一種多用途、高效能的現代作戰面毀傷武器,其爆炸時形成的氣溶膠雲霧比重比空氣大,不僅可以直接有效地打擊地面和海面軍事目標,還可以湧入各類地下工事,殺傷其中的敵方有生力量,在密閉空間內爆轟時效果更好。同時,該彈可以靈活加裝制導及控制系統,以便顯著提高其威力、可靠性和快速打擊能力。

台灣地區

台灣中山科學研究院曾研發小型油氣彈,並以國軍裝備的雷霆2000多管火箭系統、F-16、F-CK-1為發射平台。

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