1月8日，國家科學技術(shù)獎勵大會在京舉行，中國工程院院士王澤山獲得了2017年度國家最高科學技術(shù)獎。

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

與那些擔負重大武器裝備型號總師的專家不同，王澤山院士所從事的工作隱于幕后。在過去的幾十年里，王院士的科研成果曾多次獲得國家重要獎項，但外界對于王院士科研成果價值的評價比較少。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，致敬這位在火炸藥領(lǐng)域默默耕耘了幾十年的院士。

他讓中國火炮發(fā)射藥達到國際先進水平

1月8日，在一些媒體關(guān)于王院士獲得國家最高科學技術(shù)獎的新聞報道中，可以看到這樣一段不嚴謹?shù)谋硎觯骸拔覈鹋谠趹?yīng)用王澤山院士的等模塊裝藥和遠程、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)射過載有效降低25%以上；應(yīng)用此項技術(shù)使彈道性能全面超過其他國家的同類火炮。這項提升我軍主戰(zhàn)武器火炮性能的核心技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于我國多種武器裝備和型號的研制……”。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155毫米自行加榴炮射程驚人，應(yīng)用某一技術(shù)射程可達70公里”這樣駭人聽聞的新聞標題來博取眼球。

在這段話中，等模塊發(fā)射藥和遠程、低膛壓發(fā)射技術(shù)是兩項不同的科研成果，其應(yīng)用場景截然不同。應(yīng)用此兩項技術(shù)的效果也只是科研數(shù)據(jù)，并不能與實際型號性能指標相對應(yīng)。

用簡單的一句話來簡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具有很大危險性并且艱苦的試驗科學。其不僅要與各種危險的火炸藥為伍并受到有毒的火藥蒸汽的毒害，還要在條件艱苦遠離人煙的野外長時間的進行試驗。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間都致力于火炮發(fā)射藥的裝藥設(shè)計研究?；鹚幯b藥是彈藥中發(fā)射藥以及裝藥輔助原件的總稱?；鹚幯b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。武器裝藥的研究內(nèi)容主要有：提供足夠的炮口動能并保證足夠的彈道穩(wěn)定性；提高火炮在發(fā)射時的安全性和可靠性；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有關(guān)。

上世紀90年代初，我國三代坦克研制的關(guān)鍵時期。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)。當發(fā)射藥所出的環(huán)境溫度降低時，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，而初速的降低會顯著影響到穿甲彈的穿甲威力和射擊精度。我國幅員遼闊氣象環(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，當環(huán)境溫度升高時，發(fā)射藥的燃燒速度會急劇升高。40攝氏度左右的環(huán)境下，普通坦克穿甲彈在發(fā)射時的初速會增加5%以上，膛壓會增加20%甚至更多?，F(xiàn)代坦克炮和穿甲彈的設(shè)計本已接近極限，如果穿甲彈因溫度身高而導致的初速和膛壓變化的話勢必會對穿甲彈使用的安全性造成影響，或因此限制威力的發(fā)揮。

放眼國際，德國人在DM53型120毫米穿甲彈的研制過程就是因為沒有考慮到溫度對于發(fā)射藥的影響，在其試驗過程中出現(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。

面對于此問題，王澤山院士運用發(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氣產(chǎn)生速度恒定的發(fā)射藥，并在上世紀90年代末成功應(yīng)用于我國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。低溫感系數(shù)發(fā)射藥不僅減輕了環(huán)境溫度對于發(fā)射藥的影響，還提高了炮彈發(fā)射時的初速。

除了運用于坦克穿甲彈，低溫感系數(shù)發(fā)射藥的另外一項應(yīng)用是為我國引進生產(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就是低溫感系數(shù)。王澤山院士在該領(lǐng)域的貢獻使其獲得了1996年獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎，并于1999年當選中國工程院院士。

模塊化發(fā)射藥是火炮強國必須掌握的技術(shù)

面對榮譽，王澤山院士并沒有滿足，依然砥礪前行。上世紀90年代末，隨著我國新一代自行火炮的研發(fā)，為我國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，壓制火炮需要實現(xiàn)一個從最小射程到最大射程的無縫覆蓋。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)炮和榴彈炮的一個很重要的原因在于其射程的覆蓋程度可以達到5公里~30公里，而諸如PZH-2000之類的先進155加榴炮的最小射程更是達到了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)火炮的射角共同來實現(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藥號組成，通過不同藥包的搭配或者增減來改變炮彈的初速。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。因此，在進入上世紀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)射藥模塊和藥號組合來實現(xiàn)盡可能大的射程覆蓋量。最早美國人發(fā)明了有四種模塊的發(fā)射藥，之后美國、歐洲和南非都先后投入力量進行全等發(fā)射藥的研究，可以說，先進的模塊化發(fā)射藥是火炮強國必須掌握的技術(shù)。全等模塊發(fā)射藥的研制難點在于頭尾不能同時兼顧。如果滿足加榴炮的最小射程，那么對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毫米炮來彌補其射程覆蓋的不足；以色列的全等裝藥模塊在由39倍155進行發(fā)射時最小射程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裝填的需要，模塊發(fā)射藥被要求具有一定的機械強度便于實現(xiàn)自動裝填。要是模塊化發(fā)射藥具有一定的機械強度就得使用額外的添加劑，而很多時候這些額外的添加劑在使用過程中燃燒不充分，發(fā)射殘留嚴重，每發(fā)射一定數(shù)量的炮彈之后就必須進行清膛。

王澤山院士的研究團隊從上世紀90年代末開始涉足模塊化發(fā)射藥的研發(fā)，在國外對我們進行技術(shù)封鎖的情況下，先后進行了全等模塊發(fā)射藥、雙模塊發(fā)射藥的研究，并且攻克了模塊發(fā)射藥燃燒殘留嚴重的技術(shù)難題。雖然目前我國155毫米加榴炮沒有采用模塊化發(fā)射藥，但我國模塊發(fā)射藥的性能已經(jīng)達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達到同類產(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載/低膛壓發(fā)射藥繼續(xù)進行著探索。低過載/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。通俗的解釋就是當發(fā)射藥點火，膛內(nèi)壓力達到最大值后，通過多層變?nèi)妓傺b藥盡可能的延長膛壓的平臺效應(yīng)，提高能量的利用效率。目前該項成果已經(jīng)在各種炮射導彈/制導炮彈的發(fā)射和火炮輕量化領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

當然王澤山院士的成果不僅限于以上部分，其他諸如先進發(fā)射藥點火技術(shù)，液體發(fā)射藥技術(shù)、高能發(fā)射藥技術(shù)、電化學炮裝藥等領(lǐng)域的成果就不在這里進行一一枚舉?？偠灾?，時至今日這位已經(jīng)82歲的老人仍然在我國含能材料及火炸藥領(lǐng)域貢獻著自己的光和熱，其研究成果廣泛應(yīng)用于我國武器裝備的各個領(lǐng)域，是當之無愧的“中國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的學生論文，都是公開資料。

1、《火藥裝藥設(shè)計原理與技術(shù)》，王澤山等編著

2、《遠射程發(fā)射藥與模塊化裝藥》作者：王澤山，南京理工大學學報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，論文指導教師：王澤山等

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