第19章 特殊武器(1)

原子弹

原子弹，是利用铀-235或钚-239等重原子核裂变反应，瞬时释放巨大能量，产生破坏杀伤作用的核武器。核弹头的威力通常为几百至几万吨TNT当量，具有很大的杀伤破坏力。由于投掷工具的不同，又有核导弹、核航空炸弹、核地雷和核炮弹之分。

（1）原子弹的基本原理。利用铀-235、钚-239等重原子核在中子的轰击下，分裂成两个中等质量数的裂变碎片和放出2~3个中子，释放出约180兆电子伏能量（相当于29×10焦耳）的核能。如果每一个核裂变后能引起下一代裂变的中子数平均多于1个，裂变系统中就会形成自持的链式裂变反应，中子总数将随时间成指数增长。当引起下一代裂变的中子为两个时，则在不到百万分之一秒内就可以使1千克铀-235或钚-239内的约25×1024个原子核发生裂变，释放出17500吨TNT当量的能量，并在裂变碎片的衰变过程中陆续释放约2000吨TNT当量的能量。因此，1千克的铀-235或钚-239如果完全裂变，总共可释放约20000吨当量的能量。要使链式反应自持地进行下去，原子弹中裂变装料必须大于一定的数量，这个最低限量称临界质量。铀-235裸球的临界质量约为50千克，相钚-239裸球的临界质量约为16千克，而以相钚-239裸球的临界质量只有10千克左右。原子弹要装足够量的裂变装料（亦称核装料），但它在平时必须处于次临界状态，否则裂变装料中自发裂变产生的中子或空气中游荡的中子，会引起链式反应而造成核事故。

（2）原子弹的结构。利用炸药使处于次临界状态的裂变装料瞬间达到超临界状态，适时由中子源提供的若干中子触发链式反应。达到超临界状态有枪法和内爆法两种。其中，“枪法”也称压拢型，就是把23块处于临界的裂变装料，在化学炸药爆炸力的推动下迅速合拢而成为超临界状态。用这种方法制成的原子弹称“枪式”原子弹。美国于1945年8月6日投入日本广岛的代号为“小男孩”的原子弹即为“枪式”原子弹。“内爆法”也称压紧型，就是用化学炸药爆炸产生的内聚冲击波和高压力，压缩处于临界状态的裂变装料，使裂变装料的密度急速提高而处于临界状态。由于“内爆法”裂变装料少而被广泛采用。1949年8月9日，美国向日本长崎投掷的代号为“胖子”的原子弹就采用了“内爆法”。

（3）爆炸过程。原子弹主要由引爆系统、炸药层、反射层、核装料和中子源等组成。其中，核装置在接到起爆指令后，引爆系统的雷管使炸药起爆，炸药的爆轰产物推动并压缩反射层和核装料，使之达到超临界状态，中子源适时提供若干点火中子，于是核装料内发生链式反应，并猛烈释放能量。随着能量的积累，温度和压力迅速升高，核装料便逐渐膨胀，密度不断下降，最终又成为次临界状态，链式反应趋向熄灭。从雷管起爆到中子点火前是爆轰、压缩阶段，通常要几十微秒；从中子点火到链式反应熄灭是裂变放能阶段，只需零点几微秒。原子弹在如此短暂的时间内放出几百至几万吨TNT当量的能量，使整个弹体和周围介质都变成了高温高压的等离子体气团，其中心温度可达几千万摄氏度，压力达几百亿大气压。原子弹爆炸产生的高温高压以及各种核反应产生的中子、V射线和裂变碎片，最终形成冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲等杀伤破坏因素。

（4）发展历程。从1939年发现核裂变现象到1945年美国制成原子弹，只花了6年时间。1939年10月，美国政府决定研制原子弹，开始了“曼哈顿工程”。1945年7月，美国已抢先制造出了三颗原子弹。一颗用于同年7月16日在美国新墨西哥州阿拉莫戈多附近沙漠地区进行的第一次核试验。在欧洲战场法西斯德国已宣布投降、亚洲太平洋战场日本军国主义尚在负隅顽抗之际，为加快第二次世界大战结束的进程，也为了进一步确立战后美国世界第一强国的地位，美国迫不及待地将刚刚拥有的名为“小男孩”的一颗铀弹和一颗取名“胖子”的钚弹投向了日本的广岛和长崎。那是核打击的第一次，也是迄今为止仅有的一次实战运用。其中，代号为“小男孩”的是一颗“枪式”铀弹，长约25米，直径071米，重约41吨，威力不到20000吨；代号为“胖子”的是一颗“内爆法”钚弹，长约33米，直径15米，重约45吨，威力约20000吨。尔后，苏联于1949年8月29日，英国于1952年10月3日，法国于1960年2月13日，中国于1964年10月16日，印度于1974年5月18日，分别爆炸了第一颗原子弹。自1945年以来，原子弹技术不断发展，体积、重量显著减小，战术技术性能日益提高。美国1963年服役的155毫米榴弹炮的核炮弹，长度不到1米，直径只有15厘米，重量约54千克，当量约在1000吨以下。原子弹小型化对于提高核武器的战术技术性能和用做氢弹的起爆装置具有重要意义。

氢弹

氢弹，是利用氢的同位素氘、氚等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器，亦称聚变弹或热核弹。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多，战术技术性能比原子弹更好。

（1）基本原理。聚变反应是带电原子核发生聚合的反应。参加反应的原子核必须具有足够的动能，才能克服静电斥力而彼此靠近，聚变反应也才有可能发生。提高物质的温度，是使大量原子核增大动能的重要途径。氢弹就是把热核装料加热至几千万摄氏度以上而使之发生聚变反应的。这种把物质加热至高温发生的聚变反应称为热核反应。

（2）热核装料。氘和氚是氢的同位素，原子核间的静电斥力最小，较低的温度（几百万摄氏度）即可激发聚变反应，而且反应释放的能量较大，因此选用含氘、氚的物质做热核装料是较为合适的。在氘、氚原子核之间发生的聚变反应，主要是氘氘反应和氘氚反应。当热核燃烧的温度达到几百万至几亿摄氏度时，氘氚反应的速率约比氘氘反应快100倍，因此氘氚混合物比纯氘的燃烧性能更好。另一种实用的热核装料是固态氘化锂-6，它的密度可达08克／立方厘米左右。当氚、中子循环一代，烧掉一个氘核和一个锂6核，放出224兆电子伏的能量，那么烧掉1千克氘化锂-6就可以释放4~5万吨TNT当量的能量。由于氘化锂-6中造氚和烧氚的过程结合得非常好，它比纯氘容易燃烧，一般氢弹都用它做热核装料。

尽管氢弹的具体结构是保密的，但许多书刊曾对它作过种种描述，美国科学家E·特勒对氢弹爆炸过程曾作过形象的描述。

（2）发展历程。氢弹具有巨大的杀伤破坏威力，它在战略上有很重要的作用，美、苏等国都不惜耗费巨资以提高其性能。1942年，美国科学家在研制原子弹的过程中，推断原子弹爆炸提供的能量有可能点燃轻核，引起聚变反应，并想以此来制造一种威力比原子弹更大的超级弹。1952年11月1日，美国进行了世界上首次氢弹原理试验，代号是“迈克”（Mike），试验装置以液态氘做热核装料，爆炸威力达1000万吨以上。但该装置连同液氘冷却系统重约65吨，不能作为武器使用。直到以氘化锂-6为装料的热核装置试验成功后，氢弹的实际应用才成为可能。从20世纪50年代初至60年代后期，美国、苏联、英国、中国和法国都相继研制成功氢弹，并装备部队。中国于1966年12月28日成功地进行了氢弹原理试验，1967年6月17日由飞机空投的300万吨级氢弹试验获得圆满成功。从爆炸第一颗原子弹到爆炸第一颗氢弹，中国只用了2年零2个月的时间，其速度是世界上最快的。氢弹的运载工具一般是火箭或飞机。为使武器系统具有良好的作战性能，要求氢弹自身的体积小、重量轻、威力大，因此，比威力的大小是氢弹技术水平高低的重要标志。20世纪60年代中期，大型氢弹的威力已达到了很高的水平，20世纪70年代小型氢弹的威力有较大幅度的提高。从美国20世纪70年代初装备的“民兵”Ⅲ导弹的子弹头可以看出氢弹在小型化和比威力方面的大致水平。这种子弹头长1813毫米，底部直径543毫米，重约180千克，威力近35万吨TNT当量，其比威力约每千克2000吨TNT当量。1961年，苏联试验了一个威力为5300万吨TNT当量的热核装置，这是迄今当量最大的一次核爆炸。要制造威力更大的氢弹，在技术上并不很困难。因此，现在一般不把威力大小作为衡量氢弹技术水平的标志。

中子弹

中子弹是指以高能中子为主要杀伤因素，同时相对减弱冲击波和光辐射效应的一种特殊设计的小型氢弹，其较为确切的名称是增强辐射弹。普通核弹爆炸时不仅杀伤人员，而且对周围建筑物、工厂设备等的破坏范围也很大，会造成一些不必要的牵连性破坏，同时从实战角度来看，核爆炸所造成的放射性污染使己方部队不能迅速进入被炸地区。而中子弹爆炸放射出的是可以穿透1英尺厚钢板的高能中子流，它可以毫不费力地穿透坦克装甲、水泥掩体和砖墙等物体，杀伤其中的人员，而坦克、建筑物、武器装备等却能完好地保存下来。而且，中子弹爆炸时放射性沾染很轻，只需经过较短时间部队即可进入爆炸地区，因此在军事上具有较强的使用价值。

（1）主要特点。1000吨TNT当量的中子弹核辐射对人员的瞬时杀伤半径可达800米，但冲击波对建筑物的破坏半径只有300～400米。适当增加爆高，在核辐射的杀伤半径基本不变的情况下，对建筑物的破坏半径还可以显著减小。随着武器当量的提高，尽管核辐射和冲击波、光辐射的杀伤半径都增大，但核辐射在空气中衰减得很快，其杀伤半径随当量的增大比冲击波、光辐射慢得多。因为当武器的当量增大到一定程度时，冲击波、光辐射的破坏半径必定大于核辐射的杀伤半径。这时，中子弹的强辐射特性就不能再保持。因此，地面上使用的中子弹只能是低当量（约1000吨TNT当量）。

（2）设计原理。中子弹增强高能中子辐射，可利用氘、氚原子核的聚变反应来实现。与重核裂变反应相比，氘、氚原子核的聚变反应具有明显的特点。当释放的能量相同时，聚变反应放出的中子要比裂变反应多得多。一枚威力为1000吨TNT当量的氘、氚聚变武器放出的中子，是同当量裂变武器的5～6倍。聚变反应放出的聚变能中的20％为氦核（4He）所占有，80％为高能中子所携带，而且氘、氚聚变反应放出的中子能量很高，在空气中有较强的穿透力。聚变反应没有带放射性的产物，而裂变反应的次级产物——裂变碎片，往往具有很强的放射性。然而，自持热核聚变反应还必须依靠裂变反应放能来创造条件，中子弹的能量不可能全部来源于聚变。因此，对付集群装甲目标，中子弹不失为一种有效的武器。它能有效地杀伤对方战斗人员，对附近建筑物或设施的破坏作用却很小。因其当量较小，杀伤半径有限，一般作为战术核武器使用。

（3）发展历程。20世纪50年代末，美国开始研究减少放射性沉降的核武器，有关中子弹的概念当时已经提出，但由于政治和技术上的原因，直到20世纪70年代才完成大量的研究、试验工作。1977年，卡特政府批准生产中子弹，但到1978年生产其主要部件后又决定推迟。1981年，里根政府下令生产和储备中子弹。1980年，法国总统吉斯卡尔·德斯坦宣布进行了中子弹试验。苏联也曾试验过中子弹。

核航空炸弹

核炸弹，是由轰炸机携载投放的装有核战斗部的炸弹。弹体主要由核爆炸装置、引爆控制系统以及带稳定翼的弹体组成，大致可分为头部、中段、后体和尾部四部分。其中，头部和后体为引爆控制系统的各装置，中段为核爆炸装置，尾段配装尾翼及各种类型的减速机构或降落伞。根据战术要求和机载特性，可以组装成多种规格尺寸、威力和各种爆炸特性的核炸弹。除战略轰炸机携带的战略核炸弹威力在数十至数百万吨TNT当量甚至高达千万吨TNT当量外，由战术轰炸机携带的核炸弹威力一般在数千至数十万吨TNT当量。核炸弹可用不同方式投放，在预定的地面和空中爆炸，可采用自由降落空爆、触地爆、减速—延迟地爆等多种引爆方式。

美、苏从原子弹试验成功之后，首先发展的就是核炸弹，并不断设计、生产，部署了一批又一批的战略战术核炸弹。目前，B61和B83是美国现役战略战术核炸弹的主力。20世纪80年代后期，美国为克服核炸弹种类繁多的缺点，研制了B61多用途核炸弹，已发展了多种型号，大部分为战术核炸弹。该核炸弹采用钝感高能炸药、密码锁、指令自毁装置及突防和环境敏感装置等技术，威力在10万~50万吨，命中精度最高可达183米，安全性、可靠性得到提高。B83是一种现代化的战略核炸弹，威力在100万～200万吨，着重解决了核弹在低空（小于50米）高度投放时经受冲击的问题。

智能水雷

世界各国的水雷发展到现在，大多已具备智能化的作战能力，即水雷可在遥控系统的控制下随时进入战斗状态或休眠状态。这样既可保证己方舰船和潜艇在雷区的航行安全，又可有意识地设置雷阵，引诱敌方潜艇进入布雷区后启动水雷，或在我方舰艇通过后启动水雷，以使敌潜艇、航母、舰船无法通过。

各国海军装备的水雷武器，按起爆方式分类，可分为触发水雷和感应水雷；按布设方式分类，可分为锚雷、漂雷、沉雷和特种雷等。

触发式水雷或锚雷方式的布设，抗扫性较差，单雷控制区域小，目前许多国家已停止研制；感应起爆式的锚雷和沉雷是当前世界海战中水雷战的主力，而先进的机动式水雷也即将投入实战。

感应式水雷。这种水雷装有智能引信。这种引信系统装有非触发感应引信，可接收声、磁、水压或联合引信的信号输入，当敌舰距离水雷10～20米时水雷即被引爆。近年来，这种引信系统大都增加了编程的中央微处理机，提高了数据处理能力，使已大量生产的传统水雷走进高技术水雷的行列。