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燃料空气炸弹

燃料空气炸弹（英语：Fuel Air Explosive，简称FAE），亦称之为云爆弹、油气弹、真空弹（vacuum bomb）[1]，燃料空气炸弹由易燃且具有挥发性燃料，以及用于引爆的炸药组成；其工作原理是首先第一次引爆将燃料散开，之后燃料与空气接触混合形成气溶胶后二次引爆。[2]燃料空气炸弹爆炸所产生冲击波的持续时间是常规炸药持续时间的数倍，且爆炸杀伤范围和威力也超过常规炸药，其爆炸效能亦是同等质量TNT炸药的3~11倍，以及高温、窒息等附加杀伤。由于是利用环境中的氧气作为氧化剂，其爆炸同时会大量消耗氧气，造成爆炸区短暂缺氧状态。而经过发展，1980年代的“第三代”燃料空气炸弹则不需要二次引爆，且结构经过简化，爆炸效能达到同质量TNT炸药的9~11倍。同样出现于1980年代的温压弹（Thermobaric bomb）由于使用氧化剂而无需通过空气中的氧气燃烧，其适用性和杀伤效力更是超越了燃料空气炸弹。燃料空气炸弹和温压弹可作为火箭弹、导弹、航空炸弹的弹头。[3]

1972年，美国海军对退役舰艇“McNulty”号使用的燃料空气炸弹的爆炸。

原理

以1960年代的“第一代”和1970年代的“第二代”燃料空气炸弹为例，其爆炸过程是：当燃料空气炸弹到达目标上空时，在引信的作用下引爆母弹头，将子弹头抛散在空中，燃料通过压力等机械力方式从子弹头中释放出来，并均匀散布在空气中，与空气充分混合形成云雾状的气溶胶，并在目标上空聚集形成覆盖。当气溶胶达到一定浓度后，由子弹头中的引信在空中进行第二次引爆，在瞬间释放出巨大热能，形成高温高压的火球，其温度通常在2500℃左右，并以每秒2000至2500米的速度迅速膨胀，产生高温、超压及爆震波等杀伤力；同时油气燃烧还将在短时间内消耗掉爆炸区周围的大量氧气而造成窒息，令此种弹药有这“窒息弹”的别称。[3] 燃料空气炸弹对装甲车辆和军事设施、机场跑道、掩体进行破坏并对其中的人员造成杀伤，效能可以是同等重量的TNT炸药的3倍至11倍。燃料空气炸弹爆炸除对有生力量和建筑物构成毁伤外，由于燃料空气炸弹爆炸还会产生微量电磁脉冲，会对电子器材产生额外的破坏。其威力为常规武器中最大，并足以媲美核武器。[3]

燃料空气炸弹主要使用液体燃料和粘稠胶状燃料，主要是易燃、易爆且在较低温度下呈液态，沸点较低而温度稍高极易挥发成气态，与空气混合能够形成气溶胶，如环氧乙烷和环氧丙烷混合物，或环氧丁烷与二氧化硅 、碳粉、辛酸铝等凝胶剂制成的胶状物。[3]

历史

第一次世界大战时期就曾有为增强杀伤威力而在迫击炮弹内装乙炔，使其被发射后与空气混合后点火产生爆炸，但因效果不佳而作罢。第二次世界大战后开始作有系统之研究，曾得出研究，即将装有丙烷和乙炔的燃料筒从空中投下，燃料筒破裂将燃料散出后，以曳光弹射击燃料云的方式引爆，但研发进展缓慢且实验方法粗糙，最终亦是毫无结果。

直到1961年美国海军武器试验站（Naval Ordnance Test Station）在加利福尼亚中国湖（China Lake）进行燃料空气炸弹的可行性研究后，始于1962年开始进行雏型燃料空气炸弹（FWS-1）之设计、实验及评估，并在越南战争中首次使用燃料空气炸弹，开启了使用这种“非常规的常规武器”的先河。[4]

发展

目前各国装备这1980年代的“第三代”燃料空气炸弹，由于1960年代的“第一代”和1970年代的“第二代”燃料空气炸弹均需要两次引爆，即第一次先引爆将燃料散布至空气中，使其形成气溶胶后二次引爆。因此在两次引爆的时间差内容易受环境因素影响，导致武器系统可靠性降低，特别是二次引爆装置，对于引爆燃料气溶胶浓度和混合均匀度、点火时机和高度与起爆延迟，以及精确度和气象条件配合的要求甚高。第一、二代燃料空气炸弹亦不适宜在高速移动状态下使用，更是限制其使用范围。此外第一、二代燃料空气炸弹投射时，需使用减速伞来减低投掷速度[注 1]，以将燃料与空气混合；但减速伞不仅增加燃料空气炸弹的重量与体积，更限制了载具装载弹药的数量和运输效率。[3]

第三代燃料空气炸弹与第一、二代燃料空气炸弹最大的不同，在于其仅需一次引爆即可完成，其引爆方式主要有化学催化和光化学方式起爆；由于简化了武器构造并降低制造生产成本，亦改善和提升了武器的可靠性、生存性及战术灵活性。早在1987年起，美国、俄罗斯、加拿大、中华人民共和国等国皆已开始研发第三代燃料空气炸弹。美国的第三代燃料空气炸弹的爆炸威力可达到同质量TNT炸药的9~11倍；而俄罗斯“炸弹之父”（FOAB）的燃料空气炸弹爆炸冲击波半径足有300m，TNT当量44吨，而俄罗斯军队表示炸弹之父将会取代俄军的小型核武。[3]

中华民国国家中山科学研究院曾研发小型燃料空气炸弹青云油气弹，并以中华民国国军装备的雷霆2000多管火箭系统、F-16战隼战斗机、F-CK-1经国号战斗机为发射平台[5]。

温压弹

温压弹（Thermobaric bomb）与燃料空气炸弹原理相近，不同的是其使用具有燃料和高爆炸药特性的温压炸药，由于使用了氧化剂能够不使用空气中的氧气进行燃烧，因此仅一次引爆即可完成原先燃料空气炸弹需要散开燃料后再度引爆的过程。温压炸药的爆炸过程由最初的爆炸反应开始，此时还并未使用空气中的氧气进行氧化还原反应，随后温压炸药粒子构成的粒子云开始燃烧，此时爆炸产生的冲击波与燃烧已经释放出大量能量。而爆炸后仍然具有燃烧性的燃烧物与周围空气中氧气混合产生附加的二次燃烧，此时将进一步释放大量能量，使燃烧范围再度扩大，并延长了高压冲击波的持续时间。而温压炸药含有的金属粉末会在被加热时燃烧，并产生大量能量，同样增强了温压弹的威力。[6]

首种温压武器为苏联的PRO-A SHMEL“步兵火箭喷火器”，为肩扛式火箭弹/发射器并配备有3种火箭弹，其中的PRO-A火箭弹便使用温压炸药战斗部 ，并于1984年装备苏联军队，俄罗斯军队则在第二次车臣战争中使用这种武器清剿车臣武装的狙击手。

911事件发生后，美国国防部开始准备“持久自由”作战，并要求军队和相关研发者加速研发BLU-118B温压弹等适合用于打击地下目标的新式武器，2001年12月14日美国空军在内华达州进行试验，并成功证明BLU-118B温压弹在爆炸时能对洞穴内部产生高压和高温，随后美军于正式展开的“持久自由”作战，并于2002年3月3日开始装备BLU-118B温压弹以应对塔利班和卡伊达组织的武装份子，获得了良好的战术成效和使用评价。BLU-118B温压弹长2.5米、直径0.37米，重约907千克，采用洛克希德·马丁公司的BLU-109钻地战斗部，装填由奥克托今炸药和聚氨酯[7]橡胶，端羟基聚丁二烯[8]并加入铝粉混合而成的PBXIH-135温压炸药。[9][10][6]

使用

燃料空气炸弹运用方式甚广，如攻击面目标、地下设施和掩体、载具以及对人员产生杀伤，并可用于纵火清扫阻绝物、消除生化武器或清除水雷和地雷。燃料空气炸弹可作为火炮和航空炸弹、导弹、火箭弹等武器的弹头。

国际公约

目前没有任何国际公约禁止使用气溶胶炸弹，燃料空气炸弹或真空弹等类似武器攻击军事目标；[11][12]但联合国特定常规武器公约中规定不可对平民使用这类武器。[13]目前为止也尚未有任何立法限制或禁止使用燃料空气炸弹。[14][15]

注释

  1. ^ 故第一、二代燃料空气炸弹最大特征即为具有减速伞。

参考资料

  1. ^ Vacuum bomb, definition. 2003 [2019-10-18]. （原始内容存档于2021-12-20）. 
  2. ^ Ukraine conflict: What is a vacuum or thermobaric bomb?. BBC News. 2022-03-02: 1 [2022-03-02]. （原始内容存档于2022-03-01）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 姚金侠、胥会祥、于海江、何文艺. 燃料空气炸药的发展现状及展望. 飞航导弹. 2014年, (第2期): 85–89页 [2023-01-24]. （原始内容存档于2023-01-24） （中文（中国大陆））. 
  4. ^ Andrew, D. MUNITIONS – Thermobaric Munitions and their Medical Effects!. Australian Military Medicine. 1 May 2003: 9–12 [14 March 2022]. （原始内容存档于27 February 2022）. 
  5. ^ 黄敬平. 國軍研發油氣彈反制登陸. 苹果日报. 2014-11-22. 
  6. ^ 6.0 6.1 李林. 温压弹的原理与实践. 现代军事. 2005年1月: 55–58页 [2023-01-25]. （原始内容存档于2023-01-25） （中文（中国大陆））. 
  7. ^ A race to get a new bomb for cave war. Baltimore Sun. [2023-02-17]. （原始内容存档于2023-06-03）. 
  8. ^ Kolev, Stefan K.; Tsonev, Tsvetomir T. Aluminized Enhanced Blast Explosive Based on Polysiloxane Binder. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2022-02, 47 (2) [2023-02-17]. ISSN 0721-3115. doi:10.1002/prep.202100195. （原始内容存档于2023-02-17） （英语）. 
  9. ^ US Uses Bunker-Busting 'Thermobaric' Bomb for First Time. Commondreams.org. March 3, 2002 [April 23, 2013]. （原始内容存档于January 12, 2010）. 
  10. ^ Pike, John. BLU-118/B Thermobaric Weapon Demonstration / Hard Target Defeat Program. Globalsecurity.org. [2022-03-14]. （原始内容存档于July 27, 2019）. 
  11. ^ Ukraine's ambassador to US says Russia used a vacuum bomb, international groups say banned cluster munitions used to strike shelter. Australian Broadcasting Corporation. 1 March 2022 [4 March 2022]. （原始内容存档于2022-03-12）. 
  12. ^ Hanson, Marianne. What are thermobaric weapons? And why should they be banned?. The Conversation. [4 March 2022]. （原始内容存档于2022-03-08）. 
  13. ^ Dunlap, Charlie. The Ukraine crisis and the international law of armed conflict (LOAC): some Q & A. Lawfire. 27 February 2022 [4 March 2022]. （原始内容存档于2022-03-04）. 
  14. ^ Seidel, Jamie. Father of all bombs’: Russia’s brutal weapon. news.com.au. 27 February 2022 [11 March 2022]. （原始内容存档于2022-03-02）. 
  15. ^ Russia-Ukraine War: What Are Thermobaric Weapons? And Why Should They Be Banned. NDTV. 4 March 2022 [11 March 2022]. （原始内容存档于2022-06-02）. 

参见

外部链接

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