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燃料空氣炸彈

燃料空氣炸彈（英語：Fuel Air Explosive，簡稱FAE），亦稱之為雲爆彈、雲爆彈、真空彈（vacuum bomb）[1]，燃料空氣炸彈由易燃且具有揮發性燃料，以及用於引爆的炸藥組成；其工作原理是首先第一次引爆將燃料散開，之後燃料與空氣接觸混合形成氣溶膠後二次引爆。[2]燃料空氣炸彈爆炸所產生衝擊波的持續時間是常規炸藥持續時間的數倍，且爆炸殺傷範圍和威力也超過常規炸藥，其爆炸效能亦是同等質量TNT炸藥的3~11倍，以及高溫、窒息等附加殺傷。由於是利用環境中的氧氣作為氧化劑，其爆炸同時會大量消耗氧氣，造成爆炸區短暫缺氧狀態。而經過發展，1980年代的「第三代」燃料空氣炸彈則不需要二次引爆，且結構經過簡化，爆炸效能達到同質量TNT炸藥的9~11倍。同樣出現於1980年代的溫壓彈（Thermobaric bomb）由於使用氧化劑而無需通過空氣中的氧氣燃燒，其適用性和殺傷效力更是超越了燃料空氣炸彈。燃料空氣炸彈和溫壓彈可作為火箭彈、導彈、航空炸彈的彈頭。[3]

1972年，美國海軍對退役艦艇「McNulty」號使用的燃料空氣炸彈的爆炸。

原理

以1960年代的「第一代」和1970年代的「第二代」燃料空氣炸彈為例，其爆炸過程是：當燃料空氣炸彈到達目標上空時，在引信的作用下引爆母彈頭，將子彈頭拋散在空中，燃料通過壓力等機械力方式從子彈頭中釋放出來，並均勻散佈在空氣中，與空氣充分混合形成雲霧狀的氣溶膠，並在目標上空聚集形成覆蓋。當氣溶膠達到一定濃度後，由子彈頭中的引信在空中進行第二次引爆，在瞬間釋放出巨大熱能，形成高溫高壓的火球，其溫度通常在2500℃左右，並以每秒2000至2500米的速度迅速膨脹，產生高溫、超壓及爆震波等殺傷力；同時油氣燃燒還將在短時間內消耗掉爆炸區周圍的大量氧氣而造成窒息，令此種彈藥有這「窒息彈」的別稱。[3] 燃料空氣炸彈對裝甲車輛和軍事設施、機場跑道、掩體進行破壞並對其中的人員造成殺傷，效能可以是同等重量的TNT炸藥的3倍至11倍。燃料空氣炸彈爆炸除對有生力量和建築物構成毀傷外，由於燃料空氣炸彈爆炸還會產生微量電磁脈衝，會對電子器材產生額外的破壞。其威力為常規武器中最大，並足以媲美核武器。[3]

燃料空氣炸彈主要使用液體燃料和粘稠膠狀燃料，主要是易燃、易爆且在較低溫度下呈液態，沸點較低而溫度稍高極易揮發成氣態，與空氣混合能夠形成氣溶膠，如環氧乙烷和環氧丙烷混合物，或環氧丁烷與二氧化矽 、碳粉、辛酸鋁等凝膠劑製成的膠狀物。[3]

歷史

第一次世界大戰時期就曾有為增強殺傷威力而在迫擊砲彈內裝乙炔，使其被發射後與空氣混合後點火產生爆炸，但因效果不佳而作罷。第二次世界大戰後開始作有系統之研究，曾得出研究，即將裝有丙烷和乙炔的燃料筒從空中投下，燃料筒破裂將燃料散出後，以曳光彈射擊燃料雲的方式引爆，但研發進展緩慢且實驗方法粗糙，最終亦是毫無結果。

直到1961年美國海軍武器試驗站（Naval Ordnance Test Station）在加利福尼亞中國湖（China Lake）進行燃料空氣炸彈的可行性研究後，始於1962年開始進行雛型燃料空氣炸彈（FWS-1）之設計、實驗及評估，並在越南戰爭中首次使用燃料空氣炸彈，開啟了使用這種「非常規的常規武器」的先河。[4]

發展

目前各國裝備這1980年代的「第三代」燃料空氣炸彈，由於1960年代的「第一代」和1970年代的「第二代」燃料空氣炸彈均需要兩次引爆，即第一次先引爆將燃料散佈至空氣中，使其形成氣溶膠後二次引爆。因此在兩次引爆的時間差內容易受環境因素影響，導致武器系統可靠性降低，特別是二次引爆裝置，對於引爆燃料氣溶膠濃度和混合均勻度、點火時機和高度與起爆延遲，以及精確度和氣象條件配合的要求甚高。第一、二代燃料空氣炸彈亦不適宜在高速移動狀態下使用，更是限制其使用範圍。此外第一、二代燃料空氣炸彈投射時，需使用減速傘來減低投擲速度[注 1]，以將燃料與空氣混合；但減速傘不僅增加燃料空氣炸彈的重量與體積，更限制了載具裝載彈藥的數量和運輸效率。[3]

第三代燃料空氣炸彈與第一、二代燃料空氣炸彈最大的不同，在於其僅需一次引爆即可完成，其引爆方式主要有化學催化和光化學方式起爆；由於簡化了武器構造並降低製造生產成本，亦改善和提升了武器的可靠性、生存性及戰術靈活性。早在1987年起，美國、俄羅斯、加拿大、中華人民共和國等國皆已開始研發第三代燃料空氣炸彈。美國的第三代燃料空氣炸彈的爆炸威力可達到同質量TNT炸藥的9~11倍；而俄羅斯「炸彈之父」（FOAB）的燃料空氣炸彈爆炸衝擊波半徑足有300m，TNT當量44噸，而俄羅斯軍隊表示炸彈之父將會取代俄軍的小型核武。[3]

中華民國國家中山科學研究院曾研發小型燃料空氣炸彈青雲油氣彈，並以中華民國國軍裝備的雷霆2000多管火箭系統、F-16戰隼戰鬥機、F-CK-1經國號戰鬥機為發射平台[5]。

溫壓彈

溫壓彈（Thermobaric bomb）與燃料空氣炸彈原理相近，不同的是其使用具有燃料和高爆炸藥特性的溫壓炸藥，由於使用了氧化劑能夠不使用空氣中的氧氣進行燃燒，因此僅一次引爆即可完成原先燃料空氣炸彈需要散開燃料後再度引爆的過程。溫壓炸藥的爆炸過程由最初的爆炸反應開始，此時還並未使用空氣中的氧氣進行氧化還原反應，隨後溫壓炸藥粒子構成的粒子云開始燃燒，此時爆炸產生的衝擊波與燃燒已經釋放出大量能量。而爆炸後仍然具有燃燒性的燃燒物與周圍空氣中氧氣混合產生附加的二次燃燒，此時將進一步釋放大量能量，使燃燒範圍再度擴大，並延長了高壓衝擊波的持續時間。而溫壓炸藥含有的金屬粉末會在被加熱時燃燒，並產生大量能量，同樣增強了溫壓彈的威力。[6]

首種溫壓武器為蘇聯的PRO-A SHMEL「步兵火箭噴火器」，為肩扛式火箭彈/發射器並配備有3種火箭彈，其中的PRO-A火箭彈便使用溫壓炸藥戰鬥部 ，並於1984年裝備蘇聯軍隊，俄羅斯軍隊則在第二次車臣戰爭中使用這種武器清剿車臣武裝的狙擊手。

911事件發生後，美國國防部開始準備「持久自由」作戰，並要求軍隊和相關研發者加速研發BLU-118B溫壓彈等適合用於打擊地下目標的新式武器，2001年12月14日美國空軍在內華達州進行試驗，並成功證明BLU-118B溫壓彈在爆炸時能對洞穴內部產生高壓和高溫，隨後美軍於正式展開的「持久自由」作戰，並於2002年3月3日開始裝備BLU-118B溫壓彈以應對塔利班和阿爾蓋達組織的武裝份子，獲得了良好的戰術成效和使用評價。BLU-118B溫壓彈長2.5米、直徑0.37米，重約907千克，採用洛歇·馬丁公司的BLU-109鑽地戰鬥部，裝填由奧克托今炸藥和聚氨酯[7]橡膠，端羥基聚丁二烯[8]並加入鋁粉混合而成的PBXIH-135溫壓炸藥。[9][10][6]

使用

燃料空氣炸彈運用方式甚廣，如攻擊面目標、地下設施和掩體、載具以及對人員產生殺傷，並可用於縱火清掃阻絕物、消除生化武器或清除水雷和地雷。燃料空氣炸彈可作為火炮和航空炸彈、導彈、火箭彈等武器的彈頭。

國際公約

目前沒有任何國際公約禁止使用氣溶膠炸彈，燃料空氣炸彈或真空彈等類似武器攻擊軍事目標；[11][12]但聯合國特定常規武器公約中規定不可對平民使用這類武器。[13]目前為止也尚未有任何立法限制或禁止使用燃料空氣炸彈。[14][15]

註釋

  1. ^ 故第一、二代燃料空氣炸彈最大特徵即為具有減速傘。

參考資料

  1. ^ Vacuum bomb, definition. 2003 [2019-10-18]. （原始內容存檔於2021-12-20）. 
  2. ^ Ukraine conflict: What is a vacuum or thermobaric bomb?. BBC News. 2022-03-02: 1 [2022-03-02]. （原始內容存檔於2022-03-01）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 姚金俠、胥會祥、於海江、何文藝. 燃料空气炸药的发展现状及展望. 飛航導彈. 2014年, (第2期): 85–89頁 [2023-01-24]. （原始內容存檔於2023-01-24） （中文（中國大陸））. 
  4. ^ Andrew, D. MUNITIONS – Thermobaric Munitions and their Medical Effects!. Australian Military Medicine. 1 May 2003: 9–12 [14 March 2022]. （原始內容存檔於27 February 2022）. 
  5. ^ 黃敬平. 國軍研發油氣彈反制登陸. 蘋果日報. 2014-11-22. 
  6. ^ 6.0 6.1 李林. 温压弹的原理与实践. 現代軍事. 2005年1月: 55–58頁 [2023-01-25]. （原始內容存檔於2023-01-25） （中文（中國大陸））. 
  7. ^ A race to get a new bomb for cave war. Baltimore Sun. [2023-02-17]. （原始內容存檔於2023-06-03）. 
  8. ^ Kolev, Stefan K.; Tsonev, Tsvetomir T. Aluminized Enhanced Blast Explosive Based on Polysiloxane Binder. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2022-02, 47 (2) [2023-02-17]. ISSN 0721-3115. doi:10.1002/prep.202100195. （原始內容存檔於2023-02-17） （英語）. 
  9. ^ US Uses Bunker-Busting 'Thermobaric' Bomb for First Time. Commondreams.org. March 3, 2002 [April 23, 2013]. （原始內容存檔於January 12, 2010）. 
  10. ^ Pike, John. BLU-118/B Thermobaric Weapon Demonstration / Hard Target Defeat Program. Globalsecurity.org. [2022-03-14]. （原始內容存檔於July 27, 2019）. 
  11. ^ Ukraine's ambassador to US says Russia used a vacuum bomb, international groups say banned cluster munitions used to strike shelter. Australian Broadcasting Corporation. 1 March 2022 [4 March 2022]. （原始內容存檔於2022-03-12）. 
  12. ^ Hanson, Marianne. What are thermobaric weapons? And why should they be banned?. The Conversation. [4 March 2022]. （原始內容存檔於2022-03-08）. 
  13. ^ Dunlap, Charlie. The Ukraine crisis and the international law of armed conflict (LOAC): some Q & A. Lawfire. 27 February 2022 [4 March 2022]. （原始內容存檔於2022-03-04）. 
  14. ^ Seidel, Jamie. Father of all bombs’: Russia’s brutal weapon. news.com.au. 27 February 2022 [11 March 2022]. （原始內容存檔於2022-03-02）. 
  15. ^ Russia-Ukraine War: What Are Thermobaric Weapons? And Why Should They Be Banned. NDTV. 4 March 2022 [11 March 2022]. （原始內容存檔於2022-06-02）. 

參見

外部連結

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