在討論炸藥的時候有個鐵粉給W君留言:讓W君科普一下央視里面這顆一發摧毀1:1等比航母靶船的是什么炸藥。
咱先說個事情,這段流傳很廣的視頻W君看了:
雖然左上角掛著央視的標,但這個視頻依然沒有置信度,原因在于畫面質量太差了,而且發到導彈的片段還有大片遮擋掉原來視頻信息的模糊區域,這就隔離開了“發射導彈”和“打航母靶子”的關聯性。
尤其是在找了更原始的視頻截圖的時候發現遮擋的東西還不是一般的多。
所以這個圖視頻也就真沒什么置信度。而且W君一貫的觀點,即便是“央視網”的又能怎樣呢?
就軍事內容來講,既沒有什么專業性也沒有太多權威性。舉個例子——還是說彈道導彈打航母的事情,起初是環球網在2013年1月22日在其專欄“視野”中討論反艦導彈的內容,這個圖片集實際上就沒有太多的依據。
到了幾個小時之后就被央視網軍事依然以圖片集的形式轉載:
《環球網》W君就不怎么看,只是通過我們的程序自動監控一下,其實央視網軍事頻道連監控都不去監控了。這樣的轉載不做擴展是不是不專業呢?為什么再加個不權威呢?還是這篇報道,里面有張圖片不方便放出來,好歹央視網頂著“央”字頭,但辦事情過于輕率,這個圖片集里面放的中國地圖,其中藏南地區的標記有誤!在咱們“央”字頭的站點上堂而皇之的發出來,這就有點對不起自己的招牌了——“權威媒體”干了這樣一個有失國格的事情。至今這篇圖片集報道還在網上掛著,所以,W君不看央視網的軍事內容也就不算什么大問題了吧?
其次彈道導彈可以打航母,但和大家想的未必一樣,在很久很久之前的一篇文章里面《原來如此:中美都作弊,彈道導彈這樣打航母》其實就給大家講過了,咱們也就沒必要再講一遍了。
回到粉絲的這個問題“央視里面這顆一發摧毀1:1等比航母靶船的是什么炸藥?”答案很簡單——什么炸藥都有可能做到這個效果。
但能做到這個效果,讓火球覆蓋“航母”這么大的面積,還真不一定能“摧毀”航母。
來,今天咱們就來講講爆炸“火球”。在99.9999%的人的概念里,爆炸就理所應當的應該產生一個火球,而且99.9999%看到過爆炸的人,無論從視頻、照片、還是親身經歷的體驗中也都察覺到了火球的存在。但是,你看到的只是“火光”,和火球是一毛錢關系都不存在。
其實,火球是這樣子的:
這一系列圖片中,只有圖a是“火球”。爆炸所產生的火球持續時間不會超過千分之一秒,如果不用高速攝影機并且在運氣十分好的情況下,往往會錯過爆炸火球的拍攝。在下一個千分之一秒內,膨脹起來的實際上是被火球加熱的空氣,這時候空氣還沒來得及膨脹形成了一個熾熱的光球。
為什么會這樣?這件事和聲音傳播的速度有關。通常,來標記和衡量聲音的強度。我們看到圖a基本上還是維持著炸藥本身的性質,但是到了圖b就形成了一個界限分明的完美圓球,到了圖c以后這個球就被打破大散了。
實際上在這不到1.5毫秒的過程中,聲學起到了極度的作用:既然是個“數”大家恐怕會覺得分貝數會隨著聲音的變大而無限的擴大,但是在接近地面的大氣中(標準大氣壓)我們不可能聽到分貝數超過194的聲音。原因是聲音是一個壓力波,當聲音的聲壓級超過194 dB(即聲壓等于大氣壓約 101325 Pa)時,聲波的負半周期將會達到真空,這在實際上是不可能的。因此一旦聲音的強度(壓力波)達到和大氣壓相等的時候,聲波就轉換成了超音速激波。
在爆炸的時候這件事也別有意思,爆轟釋放的能量加熱了爆炸點的空氣,讓空氣的壓力瞬間增大,同時爆炸所產生的氣體也會急劇增大爆點周圍的壓力,這個過程是以微秒或者納米級表進行的。在被加熱的這部分的空氣所能傳導的聲速就大幅度提高,甚至可以達到2000米/秒以上。這已經接近于液體的聲音傳導速度了。只不過,在爆炸核心的位置溫度更高,物質已經不是氣態而形成了等離子態,你想的沒有錯,等離子體也可以傳導聲音(壓力波)而且速度極高,通常爆心的等離子體可以達到的聲速可以超過9000米/秒。這就形成了一個有意思的界面效應。爆點外的空氣吸收壓力波的能力已經達到了極限,而等離子體內部還可以游刃有余的傳遞壓力波。
這時候爆炸產生的等離子體的體積大小和周圍空氣能承受的最大爆轟波的能力就形成了一個短暫的平衡——這東西就是爆炸火球。爆炸火球有一個特性,在維持的時間內內部性質幾乎是均勻的。不會出現內部壓力或者密度大、外部壓力或者密度小的現象。
所以,最終你看到的并不是什么物質爆炸而產生的火球,而是什么等級的能量釋放可以制造出一個多大的火球(平衡點)。
這個過程其實遠比W君說的還要復雜,不過對于高能材料之外的非專業人士大體知道這些就已經超過99.9999%的一般群眾了。
通常,對于工程計算往往采用了經驗公式來進行計算。
公式中的k是一個經驗數值,對于接近地表的部分(接近于一個標準大氣體壓),通常取0.42,W則是TNT等效當量。其實就是用純能量多少焦耳的計算方式。一公斤TNT等效于 4.184兆焦。所以無論什么炸藥,只要等效于1公斤TNT爆炸,釋放了4.184兆焦的能量就能造成一個半徑是0.42米的火球。
那么咱們鐵粉問的問題就很好回答了,我們只要反向帶入公式就可以知道需要多大的TNT當量可以讓火球的半徑=航母長度的一半。
一艘福特級航母的長度為333米,咱們就以166.5米計算為航母的一半長度,也就是166.5/0.42后開立方,大概是5千多萬公斤的TNT炸藥量,可以用爆炸的火球可以把一艘福特級航母完全包裹起來。也就是5萬噸TNT當量,這時候想到什么了?就是一枚核彈而已嘛。當然了,咱們這是說爆炸的火球。
要記得等離子體火球內部是完全均一的,這一刻一艘福特級航母在火球中也會完全等離子化——也就是汽化掉了。注意,這只是前面爆炸序列圖a的那個小火球的大小。
一枚5萬噸核彈爆炸的火球是上面的樣子,圖片下方地面上的小黑點都是房子,我們可以對比一下。
在火球形成后,由于外界的擾動,這枚火球會出現缺口高速潰散,再往后蘊含在火球中的能量就會釋放出來形成大家所熟知的沖擊波了。
這些沖擊波和熱輻射就會繼續加熱周圍的空氣,雖然溫度要比火球的溫度低幾個數量級,但根據黑體輻射的概念來說,高達幾千度的高溫依然是發出肉眼可見的火光。
通常火球所釋放出的能量還可以把周圍的空氣推動起來形成大家看到的一大團火光
當然了,如果是粉絲發來的那張火焰覆蓋了一艘航母模型的效果,是用不到這么大爆炸當量的。300公斤的高爆炸藥就足夠了。
這里面也有公式:
通常,公式和前面是差不多的,但是k值不固定,通常為了計算殺傷概率,例如是對人員殺傷還是對裝備殺傷會取一個22-27之間的經驗數值。咱們來取一個24的k值基本上可以一下子掃平航母上所有載機以及所有在飛行甲板上暴露的人員。差不多W就是300公斤左右。
當然了,這種計算還會有一個地面激波反射的過程。
其實在計算中你還會發現狠毒馬赫數的修正。這個也是和大氣的聲學是相關的。通常要提高一些爆炸的起爆高速削弱正反射區所帶來的爆轟波削弱問題。這也是為什么很多核武器爆炸都會選擇在空中起爆的原因。
最后再說說,很多的粉絲總提到的是“什么炸藥”的問題。其實現在軍用炸藥也好民用炸藥也罷都是“復方”的。很少有一些武器的戰斗部會絕對的100%的用某一種單質炸藥。類似于我們常用的戰斗部在2000年之前通常會使用8701和8705這兩種裝藥配比。8701屬于TNT和RDX混合裝藥,有點類似于美國的配方B炸藥。而8705會突出對軟目標的轟擊能力,增加的一些成分讓爆轟時候所產生的溫度提高。
到了2000年以后,咱們的炸藥牌號和產品配方又有了進一步改進。JH-2就有點像是美國的PBX系列炸藥一樣了,這是由兵器集團與航天四院(主要是41所)配合推進的第一代PBX實戰化炸藥體系,對應的是RDX/HMX主導的復合高能戰斗部階段。就引入了一部分初期的第四代炸藥HMX(奧克托金)。
再往后進入2020年代就有一些ZT系列的炸藥被裝備了,不過這個性能咱們就不能說的太多了。
以往很多軍迷都會覺得知道的是一個單質炸藥的名稱是什么然后就想當然的覺得我們的炸藥都得是這種單質炸藥。但是……炸藥的生產和普通的民眾的理解不完全一樣。有了配比還得附加特定的生產工藝。咱們以民用炸藥為例子:
通常都會根據炸藥的特性給出一個不同的分類名稱。這里面就有點像藥名了。例如“布洛芬”,在各個藥廠現在都可以生產,但什么才是真正的“布洛芬”呢?實際上是一種叫做“芬必得”的藥物。
這就有了藥物的成分名和產品名,同樣是布洛芬不僅僅有緩釋膠囊,還會有水劑片劑。
這就是它的產品形式。
咱們的炸藥是以許可證方式生產的,同時監管工藝。所以:
這些都是硝酸銨炸藥,里面也都加了TNT,但是遵從《民用爆炸品許可名錄》取得許可證都不會說自己是硝酸銨炸藥,而是使用許可證上的名字。不過得加廠牌和商標。由于不同的生產廠在加工工藝上有區別,所以即便是都是一個許可證上的相同名字,其特點也會有那么一些區別。
軍用的炸藥也是這樣的道理,都是內部代號和專項代號,都是經過特殊的工藝為了滿足特定需求而設計出來的。所以我如果告訴大家某某彈頭里面是JH-2,其實和不告訴你是一樣的,反正JH-2絕大多數人是完全不知道什么意思的。
而很多軍迷一天到晚嚷嚷的炸藥名稱其實是——這一欄的東西:
和“雙是地球牌”一樣,哪有哪來直接賣的,不都得摻點啥嗎,嘻嘻
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