这几天又有人来问全氮阴离子盐的问题,说是咱们的鹰击-21装全氮阴离子盐战斗部了。W君的观点是——这事情如果是真的,那么最应该高兴的是美国才对。他们会欢天喜地的人物中国军工的憨憨们开始造大和旅馆了。

抛去军事科技和基本认知不谈,中国军迷的特长是叠buff,会将一些毫不相干的概念叠加到一些军事装备中,形成莫名其妙的武器装备,然后军迷们就看着自己构想出的技术缝合怪开始沾沾自喜。
其实,哪有什么鹰击-21也不会有什么高超音速、更不会有全氮阴离子盐炸药装备。很多人用这个视频来说我们装备了舰射击弹道导弹。

开始W君这边也信了。毕竟双锥体弹头和我们的东风21系列的轮廓很相近。但是,在后来我们的评审过程中并没有把这段视频完全置信。说几个原因:
第一、这段视频太短了,还不足以去分析计算这枚导弹的真实飞行情况。

第二、在这段视频的最后1秒导弹在燃气舵的作用下开始急速转弯,这种飞行姿态和弹道导弹的典型飞行姿态是不符的。
第三,这段视频疑似是在一艘军舰的舰尾处拍摄,视线越过了机库顶端,画面中露出了舰上明显的标志设备为左右两个卫星通讯接收天线。这样的设备布局再加上具有垂直发射单元的配置,在我们的数据库中是找不到匹配项的。
相反,在舰尾的机库顶端两侧放置卫星通讯天线的设计更贴近于印度海军的加尔各答级和维沙卡帕特南级驱逐舰。

这个设计在咱们自己的军舰上反而很少见。


因此这个传了两年多的“舰上发射弹道导弹”的视频片段,从军武数据库这边也就大幅度的降低置信度了。如果用上面的这段视频也就是停留在“说事”的等级上,并不会特定指出这是什么型号什么类型的导弹了。
其实,像这样不能置信的视频、图片W君这边得有几个TB,基本原则就是随着分析随着放置在更合适的位置上。
那么我们的“鹰击-21”到底存在不存在呢?

实际上,在各个航展我们看到的都是外销版本的YJ-21E,这种类外观上看起来像是弹道导弹的导弹其实是一种射程不超过300公里的“小导弹”。道理很简单,如果是一枚弹道导弹的话,我们的武器出口是限定射程的。通常一般的情况下我们出口的弹道导弹射程是不会超过300公里的。虽然现在我们并不是联合国大会2003年2月6日第57/724号文件通过的《反弹道导弹扩散国际行为守则》的参加国,和2002年在海牙制定的《防止弹道导弹扩散海牙行为准则》的参加国,但是我们对大规模杀伤性武器及其运载工具的扩散的态度,在导弹防扩散问题上的立场是一贯的,明确的,与“防止弹道导弹扩散海的行为准则”的宗旨和目标是一致的。
因此我们自己有一个自律行为就是——不出口射程300公里以上的弹道导弹。所以,在历届展会上我们的YJ-21E都是和一大堆天雷系列导弹放在一起,并不会特别的突出。

既然外贸版的YJ-21E射程不足300公里,那么我们自用版呢?那么咱们就得搬出六爷的配重弹了。

如果仔细看航展上的留爷配重弹药2PZD-21,你就会发现和展会上单锥体弹头的YJ-21E是完全不同的两种设计,这是一种双锥体弹空射导弹。

有点类似于俄罗斯的“匕首”导弹。但是这个弹药在我们这边是有原型的,早期是适应B-611箭弹共架系统的CM-401导弹。

这枚弹起初是要适配B-611箭弹共架系统作为近程弹道导弹装备的,不过后来出于一些原因进入外贸市场。

所以从官展水牌上我们可以看到这枚弹的射程为15-290km,速度为马赫6-马赫4主要用途为反舰。
但我们自用的版本适应了大量不同平台的发射方式,可以空射、舰射和陆地发射架发射。

因此,我们在很多视频中可以看到六爷携带这型导弹发射的场景。

被很多人认为,这是鹰击-21。
实际上有没有“鹰击-21”这种导弹型号并不好说,毕竟军迷很喜欢叠buff,往往会想象着我们陆地上的东风-21陆基反舰导弹上舰之后就会进化为“鹰击-21”或者放在轰炸机上就是“鹰击-21”空射版。但是要知道我国睡眠水面舰只的垂直发射系统是一个封闭存放结构,并不是“把导弹扛到甲板上就可以上舰”这么简单的事情。

具有反舰功能的东风-21D弹长12.6米,弹径1.4米。而我们的水面舰艇垂直发射单元的设计一直是遵循着《GJB 5860-2006 水面舰艇导弹通用化垂直发射装置通用要求》这一“军用标准”来进行的。这个标准规定了,我们的水面舰艇的垂直发射的导弹直径不能大于850毫米,长度不能大于9米。

也就是说,外形物理规格达到这个范围的导弹才有可能上舰。

所以目前披露的我们可以上到055大驱上的导弹最大长度为8.3米(长剑-10),最大直径为0.7米(红旗9B),与我们的东风-21D的尺寸相差巨大。
即便是采用东风-21的技术来制造改型,由于尺寸的限制,其射程、性能、威力都会有大幅度的缩减。并不会出现一个“小导弹”比东风-21D这样的“大导弹”威力还大的反差现象。
所以现在普遍在传的“055发射弹道导弹打航母、飞行速度6马赫、末端速度10马赫”这样的说法其实也要存疑了。毕竟飞行速度和末端速度都用马赫数来说,这个导弹并未飞出大气层,并不是一个弹道导弹的飞行特性。相反更像是一个CM-401的改型。
前阵子在《舰船知识》杂志中给出了一个构想:

多平台发射弹道导弹利用多级火箭助推器的的方式进行组合,根据射程和发射平台的不同采用不同的弹体组装方式。这个图片就和疑似“鹰击-21”发射的视频图片可以对应上了。

简单的说就是在CM-401基础上再增加一个助推火箭,让导弹飞行距离可以进一步扩展。当然了,这种事情也是未经证实的。
但如果这样做,我们就可以做一个推算了,一枚舰射反舰弹道导弹的战斗部能装多少炸药?
我们可以做一个同比推算,东风-21D长度为12.6米,直径为14米,发射重量为15.2吨,携带一枚600公斤战斗部。可以打击的距离为1500公里。怎么通过已知载荷和最大射程来计算细节呢?其实比较简单。首先最大射程为1500公里的弹道导弹。
安装关机点公式来计算就可以了,导弹将在差一点六分钟的飞行时间后在海拔高度330千米的位置关闭火箭发动机,这个时候导弹的飞行速度达到5270米/秒。之后会消耗一点速度达到最高点,然后再在重力加速度点作用下加速下落,最终进入大气层的速度大约为5860米/秒
在大气阻力的削减下最终会以马赫16左右的速度命中目标。
其实我们知道关机点的速度的话,就可以推算大致的载荷和燃料重量了。其实核心计算就是火箭公式:,我们取固体火箭发动机的一般排气速度2550m/s,这样就可以计算出质量比为3.05,如果不计算其他抛射物的话,最终这枚弹道导弹把燃料烧光还会剩下1922 公斤的质量。再按照载荷比计算一下,典型弹道导弹战斗部质量占最终质量的 30% 左右。,差不多就可以得出585公斤的战斗部内的炸药填充量。这个和官方宣布的600公斤就大差不差了。
作为参照,东风-21D算是我们相同用途的最先进的导弹之一,如果移植这个技术到一枚最大长度9米,最大直径0.85米的“鹰击-21”上。我们可以按照质量比和基本的经验公式来继续计算。
目前燃料是不能压缩的,装药也不能压缩,按照同比缩放,这枚“鹰击-21”导弹的如果采用弹道导弹的形式大约的重量为4775千克,差不多是东风-21D的1/3,这样首先先满足了尺寸需求,让这枚导弹可以放入到055大驱的垂发单元中。
弹道导弹的关机点速度和射程是紧密相关的,要维持达到东风-21D的射程,按照火箭公式来说也是要维持3.05的质量比,因此我们可以推算出这枚导弹的战斗部装药只有181公斤。
很多人烦W君写公式,这里就直接写答案了,如果不信的话,按前面的公式来自己计算。
然后咱们说战斗部的威力问题。
通常一枚常规装药的弹道导弹会以混合装药的形式调配TNT和黑索金的比例,目前我国做到最大的TNT等效当量为1:1.13,也就是一公斤装药约等于1.3公斤TNT的爆炸当量。
所以181公斤的战斗部,或者咱们多算一些算到200公斤装药,大约可以相当于260公斤的TNT炸药爆炸。这已经小于大多数反舰导弹的装药规模了——一般的情况下反舰导弹大部分装药量在300公斤。

实际上,军事上是没有“既要又要”的概念的。又要射程、又要高速度、又要大威力是不可能的事情。如果真能做到的话,我们会直接改进我们的东风系列弹道导弹。让远程和洲际弹道导弹的装备数量大幅度翻番。
这里就回到了咱们文章之前的话题全氮阴离子盐了。很多人认为全氮阴离子盐有巨大的爆炸威力。其实,在《》中给大家详细讲了,目前我们能大致维持稳定存在的全氮阴离子盐是需要靠很多官能团来维持稳定的。这样就大幅度的降低了炸药的有效成分。基本上目前爆炸能力最强的全氮阴离子盐单品是Na(H₂O)(N₅)]·2H₂O,配在N₅之外的官能团太多,以至于这玩意的爆炸威力仅仅为267 焦耳/克,对比TNT每克4184焦耳,它的等效当量仅仅为1:0.0638,也就是一公斤的“全氮离子盐爆炸”的威力仅仅相当于63克的TNT。
如果我们的“鹰击-21”把现在已经应用成熟的炸药换成所谓的全氮阴离子盐的话,就比较好算了200*0.0638大约相当于12.76千克的TNT炸药。要知道,一枚155mm的榴弹炮内装有的炸药是8公斤,如果按照等效的TNT当量来计算相当于10.4公斤TNT爆炸。这两者的爆炸威力是差不多的。
如果以现阶段的全氮阴离子盐的研究成果放在我们预期的导弹中叠buff就会让美国笑哭的。
一直很多人在问W君既然目前全氮阴离子盐做不了炸药,那么为什么我国的科学家在研究这个东西?
2017年在我们的全氮阴离子团队在《科学》杂志发表论文后,材料人网是立刻对团队带头人胡炳成教授进行了采访,采访中胡炳成教授说:
如果读者认真读了science这篇文章,不难发现全文未提全氮阴离子盐能够爆炸,以及作为威力较高的爆炸物。从基础研究的角度,我们的目的就是合成出这个人们梦寐以求的五元氮环-也称五唑阴离子,它不仅是科学家们所说的高能量密度含能材料全氮化合物,也是唑类家族中的最后一员。因为它从未被稳定下来,所以国内外都比较关注。如果一定要把全氮阴离子盐当作爆炸物,并且和TNT相比,我们认为后面的路还很长,科学的研究任道重远。目前如果我们谈论引爆机制等还为时过早,不切合实际。
在采访中,至于全氮阴离子盐能不能做炸药这事情,胡炳成教授教授是这样回答的:
某些媒体描述的炸后无污染也是全氮化合物作为新型含能材料的优势之一,因为论文报道的全氮阴离子盐目前还不具备作为含能材料的条件,所以对于关注引爆物质是否有污染性以及合成过程是否有污染性还不好下定性的结论。
所以目前我们对全氮阴离子这种研究就是为了探索理论化学和实验化学之间的一个空白,单纯的是对化学理论的健全、完善和验证。在化学上有很多东西并不是有实际用途的,但是可以为后面的研究提供理论依据。在物理学研究中我们会耗费大量资金建立电子对撞机,让粒子碰一碰,这种研究没有什么实际上的意义,但是有巨大的理论价值。而化学研究也是一样,往往理论化学也遵循着像物理学中诸如热力学定律、动量守恒定律等等的一样的原理。因此理论化学的研究也是在验证理论的正确性。这才是科研的价值,而不是研究成果要用于做炸药,这样的想法就太过于浅薄了。

2020年在中科院合肥固体研究所还发了一个论文成功的合成了氨-氦化合物,这篇论文在《自然》杂志上发表,氨-氦化合物这个东西就是打破了氦气这种惰性气体无法和其他分子形成化合物的说法,算是一个理论突破。这个东西有没有实际用途和意义呢?目前没有。但是可以揭示类似于天王星、海王星这种冰巨星的大气中的成分分布,加深我们对冰巨行星内部结构和化学组成的理解。注意,只是“理解”!未来几百年内人类都极难涉足海王星和天王星的内部。但这正是研究的价值。