1月8日，國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在京舉行，中國(guó)工程院院士王澤山獲得了2017年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。

作為我國(guó)火炸藥及含能材料領(lǐng)域的老專家，王澤山院士長(zhǎng)期致力于我國(guó)火炮發(fā)射藥領(lǐng)域的研究，為我國(guó)地面武器裝備發(fā)展追趕世界先進(jìn)水平做出了卓越的貢獻(xiàn)。目前，已經(jīng)82歲高齡的王澤山院士仍然身先士卒，活躍于科研及試驗(yàn)的第一線。

與那些擔(dān)負(fù)重大武器裝備型號(hào)總師的專家不同，王澤山院士所從事的工作隱于幕后。在過(guò)去的幾十年里，王院士的科研成果曾多次獲得國(guó)家重要獎(jiǎng)項(xiàng)，但外界對(duì)于王院士科研成果價(jià)值的評(píng)價(jià)比較少。本文根據(jù)公開資料淺談王澤山院士火炸藥領(lǐng)域的一些貢獻(xiàn)，致敬這位在火炸藥領(lǐng)域默默耕耘了幾十年的院士。

他讓中國(guó)火炮發(fā)射藥達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平

1月8日，在一些媒體關(guān)于王院士獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的新聞報(bào)道中，可以看到這樣一段不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎觯骸拔覈?guó)火炮在應(yīng)用王澤山院士的等模塊裝藥和遠(yuǎn)程、低膛壓發(fā)射裝藥技術(shù)之后，性能大大提高，其射程提高20%或最大發(fā)射過(guò)載有效降低25%以上；應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)使彈道性能全面超過(guò)其他國(guó)家的同類火炮。這項(xiàng)提升我軍主戰(zhàn)武器火炮性能的核心技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于我國(guó)多種武器裝備和型號(hào)的研制……”。甚至還有一些媒體根據(jù)之上射程提高20%的字眼引申出“中國(guó)155毫米自行加榴炮射程驚人，應(yīng)用某一技術(shù)射程可達(dá)70公里”這樣駭人聽聞的新聞標(biāo)題來(lái)博取眼球。

在這段話中，等模塊發(fā)射藥和遠(yuǎn)程、低膛壓發(fā)射技術(shù)是兩項(xiàng)不同的科研成果，其應(yīng)用場(chǎng)景截然不同。應(yīng)用此兩項(xiàng)技術(shù)的效果也只是科研數(shù)據(jù)，并不能與實(shí)際型號(hào)性能指標(biāo)相對(duì)應(yīng)。

用簡(jiǎn)單的一句話來(lái)簡(jiǎn)單形容王澤山院士所從事的工作就是將不同的火藥混在一起，或者在火藥里摻和各種物質(zhì)以獲得所需的性能。含能材料與火炸藥研究是一項(xiàng)具有很大危險(xiǎn)性并且艱苦的試驗(yàn)科學(xué)。其不僅要與各種危險(xiǎn)的火炸藥為伍并受到有毒的火藥蒸汽的毒害，還要在條件艱苦遠(yuǎn)離人煙的野外長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行試驗(yàn)。在王澤山院士科研生涯的前半段基本是與各類火炸藥為伍，其對(duì)各種火炸藥的性能爛熟于心。也正因此王澤山院士在上世紀(jì)80年代首創(chuàng)了火炸藥資源化系列再利用技術(shù)，為消除廢棄含能材料公害提供了技術(shù)支撐，是我國(guó)火炸藥領(lǐng)域軍民融合道路的開拓者。

王澤山院士的科研生涯大部分時(shí)間都致力于火炮發(fā)射藥的裝藥設(shè)計(jì)研究。火藥裝藥是彈藥中發(fā)射藥以及裝藥輔助原件的總稱。火藥裝藥為武器提供發(fā)射能量，是決定武器威力的關(guān)鍵因素之一，火藥裝藥應(yīng)滿足武器的戰(zhàn)技要求，尤其是威力要求，為武器的發(fā)射儲(chǔ)備和提供必要的能量并在發(fā)射的瞬間完成能量的轉(zhuǎn)換。武器裝藥的研究?jī)?nèi)容主要有：提供足夠的炮口動(dòng)能并保證足夠的彈道穩(wěn)定性；提高火炮在發(fā)射時(shí)的安全性和可靠性；改善火炮彈藥的勤務(wù)處理環(huán)境。王澤山院士大部分的科研成果都與上述三點(diǎn)有關(guān)。

上世紀(jì)90年代初，我國(guó)三代坦克研制的關(guān)鍵時(shí)期。其中解決三代坦克所使用的高膛坦克炮在低溫環(huán)境下出現(xiàn)的威力下降問題是擺在我國(guó)坦克炮及彈藥相關(guān)科研人員面前的重要課題。

眾所周知，炮彈的初速與發(fā)射藥的燃燒速度有關(guān)。當(dāng)發(fā)射藥所出的環(huán)境溫度降低時(shí)，其燃燒速度隨之降低。在零下20度或者更低的溫度下，普通坦克穿甲彈的發(fā)射藥只能提供正常溫度下（20度左右）90%左右的彈丸初速，而初速的降低會(huì)顯著影響到穿甲彈的穿甲威力和射擊精度。我國(guó)幅員遼闊氣象環(huán)境多遍，如果不考慮穿甲彈的低溫性能就會(huì)出現(xiàn)平原地區(qū)正常使用，高原或者冬季穿甲彈打不穿靶版的情況。除此之外，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，發(fā)射藥的燃燒速度會(huì)急劇升高。40攝氏度左右的環(huán)境下，普通坦克穿甲彈在發(fā)射時(shí)的初速會(huì)增加5%以上，膛壓會(huì)增加20%甚至更多。現(xiàn)代坦克炮和穿甲彈的設(shè)計(jì)本已接近極限，如果穿甲彈因溫度身高而導(dǎo)致的初速和膛壓變化的話勢(shì)必會(huì)對(duì)穿甲彈使用的安全性造成影響，或因此限制威力的發(fā)揮。

放眼國(guó)際，德國(guó)人在DM53型120毫米穿甲彈的研制過(guò)程就是因?yàn)闆]有考慮到溫度對(duì)于發(fā)射藥的影響，在其試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了高溫膛壓異常升高，低溫打靶打不穿的問題。最后DM53被嚴(yán)格限制只在L44型120炮上使用，L55型120炮直到采用了發(fā)射藥低溫包覆技術(shù)的DM63的出現(xiàn)才有了堪用的穿甲彈。

面對(duì)于此問題，王澤山院士運(yùn)用發(fā)射藥燃面和燃速的調(diào)控技術(shù)，研制出在不同溫度下燃?xì)猱a(chǎn)生速度恒定的發(fā)射藥，并在上世紀(jì)90年代末成功應(yīng)用于我國(guó)105/125毫米坦克穿甲彈之上。該類型的發(fā)射藥我們通常將其稱之為低溫感系數(shù)發(fā)射藥，其性能與西方采用了低溫包覆技術(shù)的SCDB型發(fā)射藥相當(dāng)。低溫感系數(shù)發(fā)射藥不僅減輕了環(huán)境溫度對(duì)于發(fā)射藥的影響，還提高了炮彈發(fā)射時(shí)的初速。

除了運(yùn)用于坦克穿甲彈，低溫感系數(shù)發(fā)射藥的另外一項(xiàng)應(yīng)用是為我國(guó)引進(jìn)生產(chǎn)雙35高炮炮彈發(fā)射藥提供技術(shù)支持。瑞典厄利孔的雙35高炮具有非常優(yōu)異的射擊精度，其更大程度得益于使用了零梯度發(fā)射藥，所謂的零梯度從原理上講其實(shí)就是低溫感系數(shù)。王澤山院士在該領(lǐng)域的貢獻(xiàn)使其獲得了1996年獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，并于1999年當(dāng)選中國(guó)工程院院士。

模塊化發(fā)射藥是火炮強(qiáng)國(guó)必須掌握的技術(shù)

面對(duì)榮譽(yù)，王澤山院士并沒有滿足，依然砥礪前行。上世紀(jì)90年代末，隨著我國(guó)新一代自行火炮的研發(fā)，為我國(guó)自行火炮研制與之相配用的模塊化發(fā)射藥成為了王澤山院士科研生涯攀登的另一座技術(shù)高山。

與直射火炮不同，壓制火炮需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)從最小射程到最大射程的無(wú)縫覆蓋。例如傳統(tǒng)的加農(nóng)炮與榴彈炮不僅有彈道曲直之分，更大的區(qū)別在于其射程覆蓋度的區(qū)別。根據(jù)公開資料，59式130毫米加農(nóng)炮的最小/最大射程分別為9.8公里/27公里（普通彈），這使得其在使用上不得不與最小射程為4.8公里的66式152毫米加榴炮相搭配才能滿足火力壓制的需要。155毫米加榴炮之所以可以取代加農(nóng)炮和榴彈炮的一個(gè)很重要的原因在于其射程的覆蓋程度可以達(dá)到5公里~30公里，而諸如PZH-2000之類的先進(jìn)155加榴炮的最小射程更是達(dá)到了2.5公里，這為后世的155加榴統(tǒng)一身管壓制火炮提供了可能。

壓制火炮射程的改變是通過(guò)增減發(fā)射藥的藥量賦予炮彈不同的初速和調(diào)節(jié)火炮的射角共同來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通常傳統(tǒng)155毫米加榴炮的發(fā)射藥包含3~4種不同的藥包和若干個(gè)藥號(hào)組成，通過(guò)不同藥包的搭配或者增減來(lái)改變炮彈的初速。為了應(yīng)付可能的作戰(zhàn)需求，155加榴炮需要攜帶盡可能全的藥包組合。然而作戰(zhàn)中又不是每種藥包都能恰巧的用完或者剛好夠用，出于安全性的考慮戰(zhàn)斗結(jié)束后多余的藥包要丟棄或者集中銷毀，又造成了浪費(fèi)。因此，在進(jìn)入上世紀(jì)90年代后，科研人員開始研究模塊化發(fā)射藥。

模塊化發(fā)射藥旨在用盡可能少的發(fā)射藥模塊和藥號(hào)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)盡可能大的射程覆蓋量。最早美國(guó)人發(fā)明了有四種模塊的發(fā)射藥，之后美國(guó)、歐洲和南非都先后投入力量進(jìn)行全等發(fā)射藥的研究，可以說(shuō)，先進(jìn)的模塊化發(fā)射藥是火炮強(qiáng)國(guó)必須掌握的技術(shù)。全等模塊發(fā)射藥的研制難點(diǎn)在于頭尾不能同時(shí)兼顧。如果滿足加榴炮的最小射程，那么對(duì)于加榴炮的最大射程就不能良好兼顧，如果兼顧最大射程，就必須舍棄掉一部分最小射程。例如南非的雙模塊發(fā)射藥的最小射程有13公里，只能選擇了G6-52火炮就得再搭配一種105毫米炮來(lái)彌補(bǔ)其射程覆蓋的不足；以色列的全等裝藥模塊在由39倍155進(jìn)行發(fā)射時(shí)最小射程4.5公里、發(fā)射底排彈的最大射程卻只有21.5公里。在全等發(fā)射藥的研制遇到瓶頸之后，大部分國(guó)家紛紛轉(zhuǎn)向了雙模塊發(fā)射藥的研究。

以往大口徑榴彈炮的發(fā)射藥往往都是軟布藥包，只能由人工進(jìn)行裝填，軟布藥包成為了限制大口徑榴彈炮射速提高的瓶頸，諸如西方155炮的持續(xù)射速只有兩發(fā)/分。出于提高射速和便于自動(dòng)裝填的需要，模塊發(fā)射藥被要求具有一定的機(jī)械強(qiáng)度便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝填。要是模塊化發(fā)射藥具有一定的機(jī)械強(qiáng)度就得使用額外的添加劑，而很多時(shí)候這些額外的添加劑在使用過(guò)程中燃燒不充分，發(fā)射殘留嚴(yán)重，每發(fā)射一定數(shù)量的炮彈之后就必須進(jìn)行清膛。

王澤山院士的研究團(tuán)隊(duì)從上世紀(jì)90年代末開始涉足模塊化發(fā)射藥的研發(fā)，在國(guó)外對(duì)我們進(jìn)行技術(shù)封鎖的情況下，先后進(jìn)行了全等模塊發(fā)射藥、雙模塊發(fā)射藥的研究，并且攻克了模塊發(fā)射藥燃燒殘留嚴(yán)重的技術(shù)難題。雖然目前我國(guó)155毫米加榴炮沒有采用模塊化發(fā)射藥，但我國(guó)模塊發(fā)射藥的性能已經(jīng)達(dá)到世界同類頂尖水平，全等模塊及單發(fā)射藥的射程覆蓋度指標(biāo)達(dá)到同類產(chǎn)品的最優(yōu)。

在模塊發(fā)射藥的研究之后，王澤山院士又在低過(guò)載/低膛壓發(fā)射藥繼續(xù)進(jìn)行著探索。低過(guò)載/低膛壓發(fā)射藥顧名思義，就是在保證射程或者初速的前提下，盡量降低發(fā)射瞬間的膛壓或者加速度。通俗的解釋就是當(dāng)發(fā)射藥點(diǎn)火，膛內(nèi)壓力達(dá)到最大值后，通過(guò)多層變?nèi)妓傺b藥盡可能的延長(zhǎng)膛壓的平臺(tái)效應(yīng)，提高能量的利用效率。目前該項(xiàng)成果已經(jīng)在各種炮射導(dǎo)彈/制導(dǎo)炮彈的發(fā)射和火炮輕量化領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

當(dāng)然王澤山院士的成果不僅限于以上部分，其他諸如先進(jìn)發(fā)射藥點(diǎn)火技術(shù)，液體發(fā)射藥技術(shù)、高能發(fā)射藥技術(shù)、電化學(xué)炮裝藥等領(lǐng)域的成果就不在這里進(jìn)行一一枚舉。總而言之，時(shí)至今日這位已經(jīng)82歲的老人仍然在我國(guó)含能材料及火炸藥領(lǐng)域貢獻(xiàn)著自己的光和熱，其研究成果廣泛應(yīng)用于我國(guó)武器裝備的各個(gè)領(lǐng)域，是當(dāng)之無(wú)愧的“中國(guó)含能材料及火炸藥泰斗”！

【作者注：本文參考了王澤山院士發(fā)表的一些論文和專著及其指導(dǎo)的學(xué)生論文，都是公開資料。

1、《火藥裝藥設(shè)計(jì)原理與技術(shù)》，王澤山等編著

2、《遠(yuǎn)射程發(fā)射藥與模塊化裝藥》作者：王澤山，南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)2003年第27卷第5期

3、《模塊裝藥總體結(jié)構(gòu)及裝藥彈道性能研究》作者：周瑤，論文指導(dǎo)教師：王澤山等

4、《高能發(fā)射藥的力學(xué)特性和剛性模塊裝藥研究》作者：趙毅，論文指導(dǎo)教師：王澤山】