Химия и Химики № 5 2014. Боеприпасы объемного взрыва ("вакуумная бомба") и термобарические боеприпасы

Боеприпас объемного взрыва (объемно-детонирующий боеприпас, англ. - fuel-air explosives) - взрывное устройство, действие которого основано на детонации облака аэрозоля горючего вещества. Такое облако может иметь большой объем и содержать в себе много горючего вещества, что обеспечивает большую силу взрыва смеси частиц горючего и воздуха. В то же время сам боеприпас должен быть компактным, поэтому его взрыв осуществляется в два этапа. Сначала срабатывает небольшой заряд взрывчатого вещества (ВВ), задача которого - равномерно диспергировать горючее и создать аэрозольное облако. После этого - с небольшой задержкой (порядка 0.1 с) - срабатывает второй заряд, который и вызывает детонацию аэрозольного облака. Если второй заряд сработает слишком рано - облако не успеет сформироваться (кислорода в аэрозоле будет недостаточно). Если слишком поздно - облако может успеть рассеяться (особенно, когда дует ветер).

Боеприпасы объемного взрыва часто имеют форму цилиндра, длина которого в 2-3 раза больше диаметра. Разрывной заряд, который должен сформировать облако, имеет массу в несколько процентов от массы топлива и расположен по оси цилиндра.

В прессе часто используется другое название данного типа боеприпасов - "вакуумная бомба", которое объясняют тем, что в области действия взрыва после резкого нарастания давления наступает разрежение, связанное с тем, что при горении топлива расходуется кислород. Утверждение неверно, поскольку хоть при горении и уменьшается объем газов (приведенный к нормальным условиям), это компенсируется их термическим расширением. Другое дело, что при прохождении взрывной волны после резкого роста давления происходит его резкое падение - все-таки это волна: она имеет "гребни" и "впадины". Для бомбы объемного взрыва такой эффект выражен более ярко, чем для "обычных" бомб, начиненных, например, ТНТ.

Роль топлива могут играть разные вещества: окись этилена и окись пропилена, бутилнитрит и пропилнитрит, МАРР (техническая смесь метилацетилена, аллена [пропадиена] и пропана). Используют также порошки магния и алюминия и алюминиево-магниевого сплава. Окиси этилена или пропилена дает хороший эффект, но они ядовиты и неустойчивы - это не для вояк. В результате военные используют смеси разных видов горючего (например, - легких бензинов) и порошка алюминий-магниевого сплава в пропорции 10:1.

А начиналось все с угольной пыли... Которая стала причиной многочисленных взрывов в шахтах, взрывов забравших много человеческих жизней. Немецкие инженеры попытались воспроизвести этот эффект на открытом воздухе. Но смесь воздуха и угольной пыли, которая хорошо детонирует в шахтах, теряла это свойство на открытом пространстве - детонация затухала. Это не удивительно, поскольку закрытое пространство и прочные стенки благоприятствуют детонации. Исследования проводились, но со временем их забросили.

Угольная пыль - далеко не единственная причина возникновения объемного взрыва в мирных условиях. Взрывы древесной и сахарной пыли также могут быть разрушительными. Большие разрушения могут вызывать и взрывы природного газа в жилых и промышленных помещениях.

Тем не менее, идею использовать этот эффект в военных целях на время забыли. Только во время войны во Вьетнаме американцы стали применять объемный взрыв для борьбы с партизанами, которые прятались в тоннелях. Вместо угольной пыли практичные американцы использовали ацетилен, который подавали из баллонов. Эффект был хороший, но выиграть войну Америке это не помогло. Зато исследования объемного взрыва в военных целях возобновилось и, в конце концов, привели к созданию современных боеприпасов объемного взрыва.

На практике, такие боеприпасы далеко не так эффективны, как показывают в фильмах или пишут в прессе. Объемный взрыв опасен, прежде всего, в закрытом пространстве - в зданиях, катакомбах, пещерах и т.д. В чистом поле он производит больше оптический эффект: осколочные боеприпасы с "обычным" ВВ могут быть гораздо более смертоносны.

Нередко попадается и другой термин "термобарический боеприпас", который часто использует как синоним для термина "боеприпас объемного взрыва". Это не совсем так: между ними есть отличия.

Термобарические заряды конструктивно состоят из центрального разрывного заряда (ЦРЗ), выполненного из обычного ВВ с высокой скоростью детонации, вокруг которого находится термобарическая смесь, представляющая собой конденсированное ВВ с высоким содержанием металлического горючего.

Взрыв состоит из трех стадий:

1. Подрыв ЦРЗ, дающий начальную детонационную волну. (Длительность - микросекунды).

2. Детонационная волна от ЦРЗ инициирует детонацию термобарической смеси, которая детонирует с меньшей скоростью (анаэробная стадия, длительность - сотни микросекунд).

3. Расширение и горение продуктов взрыва за счет кислорода воздуха позади фронта ударной волны. При этом ударная волна способствует перемешиванию и сгоранию продуктов детонации за счет окружающего воздуха (аэробная стадия, длительность -миллисекунды и более).

В отличие от объемно-детонирующих зарядов термобарические не ограничены эффективной массой, равной 20-30кг, ниже которой объемно-детонирующий боеприпас перестает эффективно работать. Это позволяет вооружать термобарическим оружием небольшие подразделения вплоть до отдельных бойцов. Термобарические боеприпасы не подвержены атмосферным явлениям (например, действию ветра), по сравнению с объемно-детонирующими, т.к. для осуществления взрыва не требуется время на формирование облака. Кроме того ударная волна от взрыва термобарического заряда тоже способна затекать в укрытия, нанося поражение. Однако эффективность термобарических боеприпасов на открытой местности сравнительно невысока, лишь в закрытых и полуоткрытых помещениях они показывают высокую эффективность благодаря интенсивному догоранию частиц металла на отраженных ударных волнах.

В частности, были разработаны реактивный пехотный огнемет (РПО) "Шмель" и тяжелая огнеметная система (ТОС) "Буратино".

В РПО-А Шмель используется тот же принцип - ЦРЗ и жидкая термобарическая смесь на основе летучих нитроэфиров с 40-50% порошка алюминия. Масса ЦРЗ (ТГ 40/60) составляет по отношению к смеси всего 10%.

Существуют также твердые термобарические смеси, например А-3 (гексоген-воск-алюминий 65-5-30), не имеющие существенных преимуществ перед жидкими, кроме удобства в обращении.