剛看了一個視頻，博主這樣搞的：

然后發射出去就是這樣：

妥妥的一個山寨版的集束炸彈就做出來了。不過有好事者這樣評論：

W君就回復了一句“不行”。那么問題就來了，我們在很多的彈藥中往往都會像回復信息的人想的樣子一樣，在炸藥的周圍放鋼珠。然后就會天真的認為這樣就可以增加彈藥的殺傷力了。

在很多彈藥的設計中的確是用這種方法的，例如M57手榴彈。

其實采用的方式就是這位回復中所想的方案。很多人也是覺得這枚爆炸利用內部的炸藥能量將鋼珠“崩”出去就可以提高殺傷力了。

那么為什么W君說“不行”，這里的道理到底是什么呢？這件事就說明了一下愛好者的想法和真正的武器設計中工程學上的巨大鴻溝了，構想≠實際，就是想當然的“鬼扯”了。

當然了，這篇文章不會告訴大家怎么做炸彈，咱們就是就著這個話題來說一個工程概念。——一個很多軍事愛好者根本不會意識到的概念。

首先，我們得知道，一枚彈藥的爆炸能力是和彈藥中的主裝藥有關系的。這是一個最直觀的特性，一枚炮彈也好一枚手榴彈也好內部裝的炸藥是什么類型就決定了這枚彈藥的最基礎殺傷力。

不過，目前大部分彈藥中的主裝藥都不是完全的TNT。例如最常用的配方B（Composition B）炸藥，是由59.5% RDX（黑索金，旋風炸藥），39.4% TNT （梯恩梯），附加 1% 石蠟組成。原因就在于黑索金炸藥本身的爆炸速度為8750 m/s，遠高于傳統TNT的6900m/s。在相同的裝藥劑量下可以發揮出更大的威力。

配方B炸藥裝填的手榴彈

這時候會有人問為什么不用純RDX？其主要原因是因為RDX的爆炸威力遠高于TNT的同時，RDX的感度也高出TNT很多——RDX的撞擊感度為7.5焦耳，而TNT在通常實驗環境中的撞擊感度為15-20焦耳，并且大部分TNT制劑則被標記為撞擊不敏感。所以在RDX中適當的添加TNT是可以降低RDX的敏感度的。例如配方B炸藥本身的撞擊敏感度則被調節成了10焦耳左右。有助防止彈藥發射、運輸甚至是跌落所引發的潛在爆炸風險。

說回正題，如果是以爆炸沖擊波為主要殺傷手段的彈藥基本上是不會考慮預制破片的。例如M795高爆榴彈：

我們可以很清晰的看出來這是一枚薄殼彈，雖然在爆炸后依然會產生一定數量的彈片，但是這種彈藥主要還是依靠爆炸沖擊波對軟/硬目標進行殺傷。被它的彈片擊中屬實是運氣不佳。

但是，對于軟目標（人員、車輛）的殺傷，單純依靠爆炸沖擊波作用距離就有限了。畢竟我們要知道的一個基本原理就是爆炸沖擊波和距離的立方成反比。簡單的說就是爆炸沖擊波雖然威力巨大但是依舊是“氣”，隨著到爆心的距離增長沖擊波的威力會迅速下降。

這時候我們就需要一些“固體”，攜帶動能打擊更遠處的目標。這些“固體”就是破片。

這張動圖就能很好的詮釋沖擊波的作用距離以及破片的作用距離。在沖擊波的作用區域和破片的作用區域之間似乎有一個“安全地帶”，這個“安全地帶”其實就是沖擊波已經沒有力量揚起地面的塵土，而破片從上空飛過還沒有落地的一個區域，當然了，這個“安全地帶”內如果有人的話大概率會被殺傷。

了解這些背景知識，我們就回到今天的主題。預制破片到底是怎么搞的，真的是在炸藥外面放鋼珠就可以提高殺傷力嗎？如果直接這樣認為就是鬼扯了！

在《亮劍》里面李云龍吐槽邊區造手榴彈，一炸變兩半，這是因為當年我們邊區兵工廠在制作手榴彈的時候普遍采用了簡單的澆鑄工藝，是在砂模中直接澆入鐵汁做成的。

這樣的好處是成形很快，方便手工大規模生產，但是壞處就是由于設備簡陋澆鑄工藝難以保障外形，往往會造成殼體的應力不均勻造成手榴彈在爆炸的時候會沿著鑄造瑕疵破裂。

這就是一種不可控的隨緣炸裂了，當然了，李云龍能意識到的問題幾乎在所有使用過手榴彈的戰場指揮官眼中都是一個相同的問題，這個事情并不是李云龍察覺敏銳而是一個“禿子頭上的虱子”明擺著的事。

其實，在很長的一段時間內，人們在制作彈藥的時候都會用到一些預制的破片結構。以至于在早期手榴彈還沒有真正成型的時候，在彈體上就被有意識的做了預制破片槽。

這是早期的“木棍雷”，在法國1890年代出現。算是現代手榴彈的鼻祖之一，已經有了明顯的破片槽，但是被暴露出爆炸殺傷力隨緣的特性，比咱們的邊區造也好不到哪里去。

但是法國人對此進行各種改進，直至1915年出現了Besozzi手榴彈。這是一個和現代手榴彈相同思路的彈藥。

通過拉繩點燃手榴彈引信投擲，采用了預制破片的結構從設計上大大的提高了殺傷力。但是理想很豐滿現實很骨感。

這種手榴彈爆炸后幾乎還是無法按照設計思路去產生破片，大部分依舊是在鑄造瑕疵位置破裂。

那么為什么預制破片的概念早就出現了，但早期手榴彈的破片依舊靠“炸開靠命”？

這其實是一個數學問題。

是的，預制破片設計，本質上是一個數學問題，而不是“炸藥+帶有刻痕的殼體”或者“炸藥+鋼珠”的物理直覺游戲。準確來說，這是一組高能沖擊下的瞬時結構響應數學模型——它要求你對能量的分布、材料的斷裂路徑、破片的速度向量、空氣阻力對彈道影響，以及空間分布的概率密度都做出明確控制。

簡單概括就是預制破片結構和炸藥裝置的“耦合度”。

我們來看一個簡單的例子，這是目前最喪心病狂的一型手榴彈——瑞士的HG85

內部包含了1600枚鋼珠，再加上外部的預制破片殼體在爆炸的時候可以釋放出超過1800枚破片。

爆炸后方圓10米范圍內的無防護人員會受到致命傷。

在感嘆巨大威力之余我們來簡化結構：如果這枚手榴彈的設計只包含一塊炸藥和枚鋼珠應該怎么設計呢？

例如這樣：

當圖中的方塊爆炸，暴轟波作用于球體的時候，爆炸所產生的壓力會推動球體加速運動。但由于這是一個開放結構，爆炸的能量就無法完全作用到球體上。那么我們就有一個很重要的觀點來進行設計了，球體的直徑越大，就能占據爆轟波的截面越大，作用到球體上的爆炸能量就越大。就會有越多的爆炸能量轉化為球體的動能。如果按照數學上來說就是球體受到的力f和球體直徑D的平方成正比。因此，我們第一個直觀感受就是球越大越好。但從直覺上就又會覺得不靠譜對吧？這里還有問題就是球的質量m和直徑D的立方成正比，簡單的說就是球的直徑越大受到的力就越大，但相應的質量就越大也就越難推。例如我們把D擴大到原來的兩倍，那么作用在球上的f則成了原來的4倍，但是球的質量m則成了原來的8倍。

所以，這里面就有一個算法方程了，做出圖表是這樣的：

理想條件下，一枚0.1mm的鋼球在距離1克TNT 1厘米的位置上被TNT爆炸的能量推動可以達到2245米/秒的速度，而一枚50mm直徑的鋼球在相同條件下其實可以獲得的初速是28.83米/秒。

速度相差接近了100倍對吧？但是，一枚0.1mm直徑的鋼球在2245米/秒的速度下動能只有0.01焦耳，即使是崩到10米以外的人身上也屬于不疼不癢的范疇。反觀，如果是50mm直徑的鋼球雖然只有28.83米/秒的速度，卻包含了213.52焦耳的動能，遠超過致死的78焦耳動能。

這時候，我們就可以再在這張圖表上繪制一條動能曲線了：

但是，現在的新問題來了，即便是50mm直徑的鋼球具有了在這個例子里面理論上最大的動能，相比1克TNT炸藥爆炸所產生的4184焦耳的動能來看還是小了很多。確切的說僅僅利用到了5%的爆炸能量。

那么如何最大限度的利用炸藥所產生的能量呢？一邊是彈丸，一邊是炸藥，這時候你想到什么？沒錯，這就是一枚子彈：

但子彈的好處是有槍膛進行約束，讓火藥氣體只向一個方向擴張用來推動彈丸加速前進。而爆炸的的鋼珠和預制破片并沒有約束，是在開放空間進行的。

這時候我們就要考慮像HG85一樣在炸藥的四周密布鋼珠的。原因就是一個鋼球不能很好的利用所有能量，那么最好的方式就是在炸藥周圍多放鋼球。

放很多鋼球就是為了充分利用炸藥爆炸的能量。但還有一個問題！我們的計算是基于理想的能量轉換的，真實的爆炸并不會那么高效的傳遞能量。

雖然從主觀上我們覺得能量轉化是沒有時間界限瞬間完成的。

但是在客觀上，火藥氣體推動物體運動有點像航母上彈射飛機，是有一個作用時間的。

和艦載機彈射不同的是火藥氣體的膨脹雖然可以帶動鋼球前進，但是這層氣體本身的擴散速度極高，也可以超過鋼球運動。所以本質上鋼球能不能“快速起步”盡量多的利用火藥氣體加速才是這個問題的最大癥結所在。

所以前面的圖表的計算還需要修正。這時候，我們就可以通過計算找到最適合、最有能量的鋼球直徑大小，以確保一枚手榴彈在既定距離上有最佳的殺傷力。

這個計算就叫做預制破片結構和炸藥裝置的“耦合度計算”。當然了，這只是一個簡單的計算方向，我們還沒有考慮加入破片在空氣中飛行所遇到的能量損失、不同配方、不同重量的炸藥在爆炸過程中的調節參數等更多深入細節的內容。

但通過這過程，大家就應該理解一個基本概念——炮彈、手榴彈、導彈的戰斗部爆炸炸出來的破片實際上是經過設計的。絕對不是很多普通人覺得的在炸藥外面加鋼珠這么簡單的。在我們這行里是有理論基礎的。

其實設計嘛，就是有用途、有目標、有使用環境、有各種限制的一個最優解。

例如上面是過時的山毛櫸導彈（9M38M1）。

而這個則是我們的新設計：

如果你能看得懂其中的小心思，也就回發現這玩意都是挺有意思的。