“火炸药之王”王泽山的三大神技
发布时间:2018-01-12
出品:科普中国
制作:小漫科普团队 罗思扬 容晓晖
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  在刚刚结束的2017年度国家科学技术奖励大会上,国家最高科学技术奖授予给82岁的王泽山和89岁的侯云德两位老科学家。其中,来自于南京理工大学的王泽山院士又被人们尊称为“火炸药之王”。听到这个称号,有没有把你吓一跳?没错,王院士的研究领域,就是人们谈之色变的炸药。敢与炸药打交道的人,一定充满勇气;而能够成为“火炸药之王”,一定还充满了智慧。那么,充满了勇气与智慧的“火炸药之王”,为国家做出了哪些突出的贡献呢?让我们一起来认识一下这位了不起的科学家! 

  王泽山院士是我国杰出火炸药专家,含能材料专家,他的主要研究方向是含能材料装药设计,和含能材料组成及其性能,听起来非常的高大上吧!那么,什么是含能材料呢? 

  含能材料是在没有外界物质参与下,可持续反应,并在一段时间内放出巨大能量的一类物质,火炸药就属于含能材料。含能材料是武器的能源,其产生化学反应后所释放的能量可用于推进弹丸、火箭、摧毁目标或者用于自控系统,是武器的一个重要部分。 

   

  南京军区某旅沙漠中射击演练(图片来自网络) 

    

  在火炸药和含能材料领域,王泽山院士的三个最著名的工作是: 

    

  1. 过期火炸药变废为宝 

  世界各国都储备着大量的火炸药,而火炸药也有保质期,那么更新换代后,这些淘汰或者过期的火炸药应该如何妥善处理呢?这可是一直困扰世界各国的问题。 

  之前处理过期火炸药主要通过焚烧的方式,这种方法不仅消耗大量人力物力,其产生的废气废水甚至毒气毒水会给周边环境带来巨大影响。除此之外还有掩埋的方式,即直接把炸弹埋在地下,这种不负责任的做法给子孙留下了巨大的祸根。 

   

  待销毁的报废炸弹(图片来自网络) 

    

  在这种形势下,王泽山院士攻坚克难,研发出关键技术,针对不同类型的火炸药,做到“对症下药”!一些火炸药可以燃烧发热作为能源,一些可以转变为工业原料,有的还可以再生运用于军事领域。王泽山院士通过合适的处理方法,从这些危险废物中得到近30种可再利用的产品,实现“变废为宝”。 

    

  2. 不怕冷不怕热的火炸药 

  火炸药的燃烧是一种化学反应,这是我们在高中就学习到的知识,而且对外界环境温度特别敏感:环境温度高时,火药会燃烧过快,给炮弹的推力过大;环境温度低时,火药燃烧慢,给的推力变小。这推力不确定地在变化,打出去的炮弹可就不再精准了。 

  试想一下,在正常温度情况下可以百发百中的大炮,在严寒或者炽热条件下因为火药工作状态不稳定,再也打不中敌人了,这是多么致命的问题。而这个问题可困扰了全世界军械专家上百年呢! 

  长期以来,欧美发达国家对火炮的内部结构进行改进,但是收效甚微。所以,突破关键在于火药本身!研究对温度不敏感的火炸药,也就是所谓的低温度系数技术就尤为重要,一种火炸药对温度越不敏感,就越稳定,越理想。

 

  中国陆军99式主战坦克实弹射击现场(图片来自网络) 

    

  王泽山院士创新性提出一个解决方案:给火药颗粒穿一层冬暖夏凉的衣服不就好啦? 

  包上去的这种新型材料,负责稳定火药输出:火药太猛了让它收敛一些,火药没劲了让它振奋起来。该技术已在多种火炮上得到验证并成功应用,确证了该技术不但明显降低火炸药的温度敏感程度,还能较大幅度提高火炮初速。 

  这个技术使得我军装备的炮弹可以高攀喜马拉雅寒山,走进塔特拉玛干沙漠,无论什么样的自然环境,让敌人有来无回。 

   

  火炮发射场景(图片来自网络) 

    

    

  3. 打的更远、更准的“型号通用”发射药技术 

  这个技术发明非常厉害,先给出一个数据:在应用该技术之后,火炮射程能提高20%以上,使我国应用此技术的火炮的弹道性能全面超过其他国家同类火炮。简单说,有了这个技术,打得快,打得远,还打得准! 

  发射药就好比弹弓,炮弹好比弹子。发射炮弹过程是,先把带着炸药弹丸塞进去,然后把一个桶形的发射药塞进去,二者是分来的。因为技术原因,各国发射炮弹时,需要两种型号的发射药搭配使用,还不能相互替代!但是问题也随着而来,两种型号不能替代使用,装药发射前需要在不同型号间进行更换,繁琐又费时。 

   

  普遍采用的“双型号”发射药(右侧,蓝和白色)(图片来自网络) 

    

  王泽山院士成功突破了技术难关,开发出“全等式模块装药技术”,也就是说,发射药都是完全相同的型号,装药时不区分首尾,借助机械化自动装药技术,射速还可进一步提升(之前使用双型号时,每分钟只能打8-12发,现在这个技术可以达到12-15发,而且射程还提升了20%以上,是不是非常的怕怕?)。 

  根据不同的射程,装不同数量的发射药桶,远的多装,近的少装,一种型号即可覆盖全射程,从而大幅度提升远程火力的打击能力。这里面的关键技术非同寻常的多,需要精确控制火药的燃烧速率和燃烧程度,才能最终实现“型号通用”。 

   

  “发射药通用”技术示意图(图片来自网络) 

    

  除此之外,王泽山院士的最新研究成果“低过载发射药技术”也已经应用于我国精确制导武器技术,为未来我国打赢信息化战争做出了重要贡献。王泽山院士还在民用爆炸品,如烟花爆竹、施工民用炸药以及其他化学工业产品有所成果,是我国名副其实的“火炸药之王”。 

   

  王泽山院士风采(图片来自网络) 

    

  文章根据网络相关报道以及学术论文整理。 

    

  参考资料: 

  1.《中国一代火炸药之王——王泽山》,微信公众号“观军”; 

  2.《南理工王泽山院士获得2017年国家最高科技奖》,微信公众号“南京教育头条”; 

  3.《王泽山院士获奖背后,你知道他的三大代表性贡献有多厉害吗?》,微信公众号“南京理工大学工会” 

  4.《我国研世界领先模块装药,05式榴弹炮射程再增20%》,2017年《烽火军事》; 

  5.《含能材料和含能材料学科的进展(I)》,1995年《化工时刊》,王泽山; 

  6.《废弃含能材料的处理与再利用》,1996年《化工时刊》,王泽山; 

  7.《低温感高能硝胺发射药的实验研究》,2001年《火炸药学报》,王泽山; 

  8.《发射药技术的展望》,2001年《华北工学院学报》,王泽山; 

  9.《六十年磨一剑为“战争之神”攻克世界难题》,2017年《科学大众》; 

  10.《炸药威力从何来》,2014年《科学大众 小诺贝尔》,李儒豪 

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