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二元化学武器研究发展概况pdf

发布时间:2019-06-08 18:11 来源:未知 编辑:admin

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   军事研究综述 二元化学武器研究发展概况 张培贤 1.二元化学武器的由来1,17,18 很久以前,南美洲哥伦比亚有一种小甲虫,它在发动攻击或者自卫时,能射 出一种液体,使人的皮肤有强烈的灼痛感。科学家们发现这种小甲虫的胃与众不同, 它有三个小室。一个小室储有二元酚的水溶液,另一个小室储有双氧水溶液。当两 种溶液沿着细小导管流到第三个小室里,同一种能使化合物立即氧化的酶混合而 发生化学反应时,即能喷射出温度高达 100℃的具有恶臭和刺激性的液体。这种小 虫的独特生理结构,引起了化学家的极大兴趣,并开始设想能不能把这种小虫的 作用原理“移植”到化学武器上。 早在第二次世界大战之前,美国就曾对一些可能的“二元化学武器”进行过 研究。例如砷化氢是一种血液毒,人们曾想把它用作毒剂。它在空气中极易氧化, 不易造成足够的战场浓度。为了克服这一困难,在第二次世界大战期间曾试验过一 种航弹,弹腔由隔膜分成两室,前室装有砷化镁,后室装有硫酸。当航弹击中地面 时,撞针刺破两室间的隔膜,使硫酸与砷化镁发生化学反应,然后缓慢地、长时间 地释放出有毒的砷化氢烟云。 又如一种代号为 KB-16 的皮肤糜烂性毒剂,它具有比芥子气更强的对眼睛伤 害作用,无味而且作用更为持久、更加隐蔽。但由于其储存性质不稳定而不能用作 毒剂。曾有人建议在弹药中不直接装入 KB—16,而装入其中间体N— (2—氯乙 基)氨基甲酸甲酯和亚硝化剂。使用时两者混合并发生反应,释放出 KB—16。 此外,鉴于化学毒剂的剧毒性,为了减少毒剂和弹药在生产、储存、运输和处 理过程中对人员的危害,也曾借助于“二元”技术,这对于海军舰船上储存化学 武器尤为重要。 为储存在军舰上的化学武器即使稍有渗漏,也能使整个军舰陷于 瘫痪。所以海军的化学武器设计人员曾研究过一种安全预防措施,即在弹药内同时 装有消毒剂,一旦发生渗漏,即可自动消毒。这实际上也可看成是一种广义上的二 元化学武器。 二元化学武器的研制始于第二次世界大战期间。然而,由于技术上的原 ,当 时虽然提出了一些设想,进行了一些试验,但都没有获得实际应用。从上世纪五十 年代后,美国和前苏联即开始了二元化学武器的概念设计,自 60 年代起更加快了 研制步伐。美国真正对二元化学武器产生巨大的兴趣,并认真着手建立新一代化学 武器,却是 70 年代以后的事。这与当时政治和军事背景紧密相关。 Michael Crichton在 1972 年以笔名John Lange写的一篇惊险小说中,曾构 二元化学武器研究发展概况 1/20  军事研究综述 想了一个中产阶级小商人想要暗杀总统,他冒险偷到军队运输的可用以生成致死 性神经毒剂的两种前体化合物,并决定要在圣地亚 闹市区引爆神经毒剂 ZN, 为总统正好要出席在那里举行的一个公共集会。神经毒剂被装在两个 alacran (一 种可燃塑料)箱内,将塑胶炸药放在中间,当爆炸发生时,两种二元气体就生成 了神经毒剂 ZN。 在 Frederick Forsyth的小说 “The Devils Alternative”中,暗杀行动使 用了一种小型化二元武器,它由两半胶囊组成,其中不耐酸的一半含有氰化钾, 耐酸的另一半含有盐酸,当将两半胶囊组合起来后,里面的物质就混合生成氢氰 酸,多余的酸会腐蚀掉不耐酸的一半胶囊壁,数小时后致死性成份便会释放到吃 下胶囊的人的肠道内。尽管这是小说中虚构的暗杀工具,但技术上是可行的。有人 声称在 2003年9月俄罗斯外交情报事务处 (SVR)曾准备用类似装置暗杀鲍里 斯 ·勃列佐夫斯基 (Boris Berezovsky)。 上述小说作者所描述的带有惊险和科幻性质的二元武器,后来被军方通过大 量秘密研究得以逐步实现。 2.二元化学毒剂的反应原理2,14,16 二元化学武器是一种新型的化学武器,它是将两种以上相对无毒或低毒的化 学物质(即毒剂中间体或称前体)分别装在弹内分隔开的不同容器内,平时可分 开存放,战时组合在一起。当弹药发射时,靠后座力和加速度使容器隔膜破裂,在 弹体飞行过程中的数秒内依靠高速旋转或通过搅拌装置使两种(或多种)组份迅 速发生化学反应以生成剧毒的化学毒剂。 二元化学武器的优点是在生产、装填、储存和运输等方面均较安全,能减少管 理维护费用,避免渗漏危险和销毁处理的麻烦,扩大了毒剂品种来源,使某些毒 性强但储存性质不稳定的毒剂通过二元技术得以使用,毒剂前体可由民用工厂生 产,可使化学武器生产达到隐蔽性。二元化学武器的缺点是弹体结构复杂,特殊装 置占据了弹体部分空间,使毒剂的装填量相应减少。化学反应不完全,毒剂的生成 率仅达 70%~80%,相对降低了化学弹药的使用效力。其副反应产物的刺激性气 味也可能会暴露使用毒剂的种类和使用 目标。 2.1 沙林二元化学毒剂(GB2): 将甲基膦酰二氟化物(DF)装于一个容器内,同时将异丙醇和异丙胺的混合 物(OPA)装于另一个容器内,当弹药发射时,两个容器破裂,在弹药飞行过程中 两种组份混合反应生成剧毒的沙林毒剂。其反应原理图示如下: 二元化学武器研究发展概况 2/20  军事研究综述 2.2 梭曼二元化学毒剂(GD2): 将甲基膦酰二氟化物(DF)装于一个容器内,同时将嚬哪醇和一种胺的混合 物(OPA)装于另一个容器内,当弹药发射时,两个容器破裂,在弹药飞行过程中 两种组份混合反应生成剧毒的梭曼毒剂。其反应原理图示如下: HN3 + 2.3 维埃克斯二元化学毒剂(VX2): 将O-乙基O-2-二乙丙胺基乙基甲基磷酸脂 (QL)装于一个容器内,同时将硫 与少量的硅凝胶混合物 (NE)或液体的二甲基多硫混合物(NM)装于另一个容器 内,当弹药发射时,两个容器破裂,在弹药飞行过程中两种组份就混合反应生成 剧毒的维埃克斯毒剂。其反应原理图示如下: 2.4 环沙林二元化学毒剂 有报道认为环沙林 (GF)也能象其他神经毒剂那样做成二元化学武器,即将 甲基膦酰二氟化物(DF)装于一个容器内,用另一个容器装环己醇或环己醇与环 己胺的混合物。 二元化学武器研究发展概况 3/20  军事研究综述 2.5 Novichok (Newcomer)二元化学毒剂 是由前苏联在 20 世纪80-90 年代发展的一系列神经性毒剂,属 “第三代神经 毒剂”。据称其中 Novichok-5 (又称 A-232 ,毒性相当于 VX 的 5-8 倍) 、 Novichok-7 (又称A-230,毒性相当于VX的 10倍)为二元毒剂。 3.二元化学毒剂及其组份8,19,20 目前已知国外进入实际研究的二元化学毒剂主要有上节所描述的几种,其中 GB2、GD2 和 VX2 三种二元化学毒剂及其中间体研究的最多,资料见下表。根据美军 公开解密资料,美军曾将研究重点放在中等挥发性毒剂上,希望研制出挥发度介 于 G类和 V类致死剂之间、兼具两类毒剂特点的的另一类神经性毒剂,称为 GV类 毒 剂 , 已 研 究 过 包 括 EA1356 、 EA5365 ( 又称 GV 、 GP 或 VR55)、EA5366、EA5414、EA5488、EA5615、EA5636、EA5774等化合物,并进行过中等 挥发性毒剂二元化学武器试验。有资料认为 GF应属于中等挥发性毒剂。部分中等挥 发性毒剂的结构式如下: (GF) (EA1356) (EA5414) (EA5488) (EA5365) 表一、国外已列装的二元化学毒剂及其组份 军用代号 EA编号 通用名称 化学结构式 说 明 GB2 EA5823 沙林二元 DF+OPA 由 DF(甲基膦酰二氟 化学毒剂 化物) +OPA(72%异 醇与 28%异丙胺的混 合物)混合反应生成。 GD2 梭曼二元 DF+OPA 由 DF(甲基膦酰二氟 二元化学武器研究发展概况 4/20  军事研究综述 化学毒剂 化物)+ OPA(嚬哪醇与 一种胺的混合物)混合 反应生成。 VX2 维埃克斯 QL+NE或 QL+NM 由NE(硫与少量的硅 二元化学 凝胶混合物) 和 QL 毒剂 (氨乙基甲基膦酸异 酯)混合反应生成或由 NM(液体的二甲基多硫 混合物)和 QL (氨乙 基甲基膦酸异 酯)混 合反应生成。 DF EA1251 沙林/梭 可与 OPA 混合反应生 曼二元化 成沙林/梭曼二元化学 学毒剂中 毒剂。 间体 OPA 沙林/梭 为 72%异丙醇与 28%异 曼二元化 丙胺的混合物,可与 学毒剂中 DF混合反应生成沙林 间体 二元化学毒剂。 亦为嚬那醇与一种胺 +HN3 的混合物,可与DF混 合反应生成梭曼二元 化学毒剂。 QL EA1724 维埃克斯 可与NE或NM混合反 二元化学 应生成维埃克斯二元 毒剂中间 化学毒剂。 体 NE 维埃克斯 硫与少量的硅凝胶混 二元化学 合物,可与 QL混合反 毒剂中间 应生成维埃克斯二元 体 化学毒剂。 NM 维埃克斯 液体的二甲基多硫混 二元毒剂 合物,可与 QL混合反 中间体 应生成维埃克斯二元 化学毒剂。 二元化学毒剂组份相对无毒或低毒, 目前已知美军装备使用的二元化学毒剂 组份有 DF、OPA、QL、NE、NM等多种。各种组份的基本数据资料见表二至表六。 3.1 DF DF的名称为甲基膦酰二氟化物,是沙林和梭曼二元毒剂的中间体。DF对人眼 的永久性角膜损伤 ED50 为 10毫克/眼,暂时性角膜损伤 ED50 为 0.2 毫克/眼。 表二、DF 二元化学武器研究发展概况 5/20  军事研究综述 代表名称:Difluoro; EA 1251 化学名称:Methylphosphonic difluoride 同 义 名:Phosphonic difluoride, methyl-;Difluoromethyl phosphonate;Difluoromethylphosphine oxide;Methyl difluorophosphite; Methylphosphonyldifluoride; Phosphonodifluoridic acid, methyl- CAS注册号:676-99-3 RTECS编号:TA1840700 物理和化学性质 结构式: 分子式:CHFPO 3 2 分子量:100.00 物态 液体 气味 刺鼻酸味 沸点 99.7ºC 冰点/熔点 -36.9ºC (冰点) 液体密度(g/ml) 1.3595@25ºC;1.4060@0ºC (推算) 蒸气密度(相对于空气) 3.4 (计算) 蒸气压 (torr) 3.6 x 10¹ @ 25ºC;8.5 @ 0ºC (推算) 挥发度(mg/m )3 1.9 x 10 @ 25ºC;5.0 x 10 @ 0ºC (由蒸气压5 4 计算) 蒸发潜热 (kcal/mol) 9.2 @ 25ºC;9.5 @ 0ºC (由蒸气压计算) 闪点 不燃烧 分解温度 溶解度 加水立即分解 水解速率 可瞬间产生有毒的甲基氟膦酸(MF)和氟化氢 (HF),进一步水解缓慢反应产生甲基膦酸 (MPA);MF t = 162 天@ pH 7,t = 90 天@ 1/2 1/2 pH 4,和 t = 47 天 @ pH 3。 1/2 水解产物 水解产生有毒物质甲基氟膦酸(MF)和氟化氢 (HF),MF进一步水解得到 MPA和一克分子再生 的氟化氢。 储存稳定性 储存于以钢包封的高密度聚乙烯容器内,可保持稳 定至少20 年。避免接触水雾、金属、碱性物质和其它 有机物。DF绝不能与酒精一起储存,DF会与酒精反 应生成致死性化合物,例如粗品沙林。 对金属或其它材料的作用 不适于接触水、玻璃、大多数金属、天然橡胶和有机 材料如乙二醇,主要是由于水解产物具有酸蚀性。 氟化氢与某些金属反应,放出氢气,具有潜在的着 火和爆炸危险。 二元化学武器研究发展概况 6/20  军事研究综述 3.2 QL QL是上世纪80 年代开发的维埃克斯二元毒剂的中间体,相对无毒。有工人大量 处理 QL时遭到污染但未见有中毒证状。 表三、QL 代表名称:EA 1724; EDMP 化学名称:O- (2-Diisopropylaminoethyl) O’-ethyl methylphosphonite 同 义 名:O-Ethyl-O’- (2-diisopropylaminoethyl) methylphosphonite; Phosphonous acid, methyl-, 2- [bis(1-methylethyl)amino]ethyl ethyl ester CAS注册号:57856-11-8 RTECS编号:无 物理和化学性质 结构式: 分子式:C H NOP 11 26 2 分子量:235.31 物态 液体 气味 浓鱼腥味 沸点 244.8ºC (推算) 冰点/熔点 液体密度(g/ml) 0.9080 @ 25ºC;0.9307 @ 0ºC 蒸气密度(相对于空气) 8.1 (计算) -2 -4 蒸气压 (torr) 1.8 x 10 @ 25ºC;7.1 x 10 @ 0ºC (推算) 3 2 挥发度(mg/m ) 2.3 x 10 @ 25ºC;9.8 @ 0ºC (由蒸气压计算) 蒸发潜热 (kcal/mol) 19.4 @ 25ºC;22.3 @ 0ºC (由蒸气压计算) 闪点 89ºC (闭杯),另外,QL 自燃温度 129ºC,水解产 物 O,O-二乙基甲基膦酸酯 (TR)闪点28ºC,自然 温度 40ºC。 分解温度 溶解度 微溶于水,溶于甲醇、异丙醇、丙酮和苯。 水解速率 快速。QL可在 5小时内完全水解。 水解产物 在过量水存在下,QL主要生成 O- 乙基甲基膦酸 (YL)和 2-二异丙胺基乙醇 (KB ),还生成 O- (2-二异丙胺基乙基)甲基膦酸(QA)和 乙醇 (ZS)作为次生产物。在痕量水和质子体存在下, QL产生 O,O-二乙基甲基膦酸酯 (TR)和 O,O-双- (2-二异丙胺基乙基)甲基膦酸酯 (LT)。TR沸点 120ºC,蒸气压10 mm Hg @ 20ºC,易燃。 储存稳定性 如保持干燥和整洁,在71ºC下在铝、钢、不锈钢容 二元化学武器研究发展概况 7/20  军事研究综述 器中储存稳定至少6 个月。由于能潜在生成高毒性 的V类毒剂,所以QL要远离热源或火源以及硫化 物。 对金属或其它材料的作用 适合用铝、钢、不锈钢,不能用玻璃除非使用稳定剂。 与硫和硫化物反应生成剧毒 VX或 VX类化合物。不 适于接触HTH、许多的氯化烃、硒、硒化物、水气、氧 化剂、四氯化碳。 3.3 OPA OPA为异丙醇与异丙胺的混合物(另有一种OPA为嚬那醇与一种胺的混合物, 可与 DF一起混合反应生成梭曼二元化学毒剂。),OPA与粘膜、组织和皮肤接触时 有刺激和腐蚀作用。严重的局部组织损伤可引起死亡,伴有次生性并发症如血毒症、 休克、穿孔、感染、出血和障碍,这些作用与物料浓度有关,而与使用总量无关。OPA 最适于液体形式。 表四、OPA 代表名称: 化学名称:2-Propanol (isopropyl alcohol) 和 Isopropyl amine mixture 同 义 名: CAS注册号:2-Propanol: 67-63-0;Isopropyl amine: 75-31-0 RTECS编号:2-Propanol: NT8050000;Isopropyl amine: NT8400000 物理和化学性质 结构式: 分子式:CHO 和 CHN 3 8 3 9 分子量:2-Propanol: 60.10;Isopropyl amine: 59.11;平均:59.81 (依据 72:28 wt. %) 物态 无色液体 气味 酒精和氨水味道 (根据两种组份) 沸点 60.8ºC (计算) 冰点/熔点 不到 –88ºC (冰点) 液体密度(g/ml) 0.7520 @ 25ºC ;0.7759 @ 0ºC (推算) 蒸气密度(相对于空气) 2.1 (计算) 蒸气压 (torr) 1.955 x 10² @ 25ºC;6.128 x 10¹ @ 0ºC (计 算) 挥发度(mg/m )3 6.288 x 10 @ 25ºC;2.152 x 10 @ 0ºC (由蒸5 5 气压计算) 二元化学武器研究发展概况 8/20  军事研究综述 蒸发潜热 (kcal/mol) 7.51 (计算) 闪点 不到 0ºC 分解温度 溶解度 异丙醇和异丙胺均易溶于水、乙醇和,溶于 酮、苯和氯仿——提示OPA有类似溶解度。 水解速率 水解产物 储存稳定性 如果储存在涂有乙烯丁烯复合材料的碳钢容器内, 在室温至71°C间相对稳定至少5年,储存的 OPA 要远离热源、明火和 DF, 为它们可反应生成剧毒 性化合物如粗品沙林。 对金属或其它材料的作用 与氧化物和有机磷卤化物如 DF直接反应,与 DF接 触可生成剧毒性化合物如粗品沙林。 3.4 NE NE是VX二元毒剂的组份,由硫与少量硅凝胶混合而成。毒性很低,可刺激皮 肤、眼睛、鼻子和咽喉。 表五、NE 代表名称:Brimstone 化学名称:Sulfur (含有少量的硅凝胶) 同 义 名:Alpha sulfur;Beta sulfur;Atomic sulfur;Bensulfoid; Brimstone;Colloidal sulfur;Collokit;Colsul;Cosan; Crystex;Elemental sulfur;Flowers of sulfur;Flour sulfur;Ground vocle sulphur;Hexasul;Kocide;Kolofog; Kolospray;Kumulus;Microflotox;Orthorhombic sulfur; Precipitated sulfur;Rhombic sulfur;Sofril;Sperlox-s; Spersul;Spersul thiovit;Sublimed sulfur;Sulfidal; Sulforon;Sulfur flower;Sulkol;Super cosan;Sulphur; Sulsol;Sulfur atom;Sulfur ointment;Sulfur vapor; Tesuloii;Thiolux;Thiovit CAS注册号:Sulfur: 7704-34-9 和 10544-50-0 RTECS编号: 物理和化学性质 结构式: 分子式:S8 二元化学武器研究发展概况 9/20  军事研究综述 分子量:256.48 物态 黄色棱形结晶 气味 纯品无味,但许多硫化物具有很讨厌的嗅味。 沸点 444.6ºC 冰点/熔点 棱形变成单斜晶形@ 95.3ºC,单斜晶形硫的熔点为 115.21ºC。 液体密度(g/ml) 2.07 @ 20ºC 蒸气密度(相对于空气) 8.8 (计算) 蒸气压 (torr) 1 @ 183.8ºC 挥发度(mg/m )3 9.0 x 10³ @ 184ºC (由蒸气压计算) 蒸发潜热 (kcal/mol) 2.21 闪点 207ºC (闭杯) 分解温度 溶解度 不溶于水,微溶于乙醇、,溶于二硫化碳、苯、 甲苯、液氨、丙酮、亚甲碘、氯仿。 水解速率 水解产物 储存稳定性 储存的 NE要远离热源、火源和 QL, 为它们可能 会生成剧毒的 VX。 对金属或其它材料的作用 与 QL反应能生成剧毒的 VX。 3.5 NM NM是VX二元毒剂中间体,未测到对人的毒性数据。 表六、NM 代表名称:NM5 化学名称:Dimethyl polysulfide mixture [powdered sulfur + dimethyl disulfide (DMDS)] 同 义 名:Dimethyl disulfide: 2,3-Dithiabutane;Methyl disulfide; (Methyldithio) methane;Disulfide, dimethyl CAS注册号:Dimethyl disulfide: 624-92-0 RTECS编号: 物理和化学性质 结构式: 分子式:CHS 2 6 5 分子量:190.37 物态 液体 气味 很毒 沸点 117ºC 冰点/熔点 -40ºC(冰点), DMDS: -84.72ºC (冰点) 二元化学武器研究发展概况 10/20  军事研究综述 液体密度(g/ml) 1.3895 @ 25ºC 蒸气密度(相对于空气) 6.6 (计算) 蒸气压 (torr) DMDS: 2.864 x 10¹ @ 25ºC,通常,随着分子量的 增加蒸气压会下降,因此NM可能比 DMDS蒸气压低, 为 DMDS的分子量要大些。 挥发度(mg/m )3 DMDS: 1.45 x 10 @ 25ºC (由蒸气压计算)5 蒸发潜热 (kcal/mol) DMDS: 9.21 @ 25ºC,通常,蒸发潜热随类似化合 物分子量而增加,因此NM的蒸发潜热可能在 9.21 kcal/mol以上。 5 闪点 10 to 108ºC 分解温度 溶解度 二甲基二硫化物溶于乙醇,但不溶于水。 水解速率 水解产物 储存稳定性 在-40ºC至71ºC至少储存 1年,储存的NM需远离 热源、火源和 QL, 为它们可能会生成剧毒的 VX。 对金属或其它材料的作用 在 71ºC下储存于玻璃管内4个月,仍可污损钢与 各种金属板的表面。与 QL反应能生成剧毒的 VX。 4.二元化学武器的研制进展 3,4,5,6,7,9,10,11,12,13,15 从20 世纪50 年代起美军即已开始考虑发展二元化学武器,以提高化学武器 储存和运输的安全性。60 年代开始发展二元武器概念,80 年代后期开始正式生产, 直到 90 年代初停产并开始销毁,其间近30 年的发展历程中花费不少,争议颇多, 技术难度大,生产不顺利,可以说为实施这项宏大计划确实让美军伤透了脑筋。除 美国公开进行大规模研究,并决定生产和装备部队外,前苏联、英国、法国、德国等 其它一些国家也都开展了二元化学武器研究工作。早在 1978 年,前苏联就已研制 成功新型的二元化学炮弹和化学火箭弹。东欧的一些化学武器专家也都认为,二元 化学武器技术对于前苏联来说,既不是什么秘密,也没有什么困难。 二元技术发展的各个重要时期如下: 1960 年代:用二元技术为美国海军开发 500 磅大眼航弹,1990 年停止生产。 1969年9月16 日:在杜格威试验场试射用沙林二元组份装填的 155毫米榴弹。 1976 年:美军使M687 型155毫米GB2 二元榴弹标准化。 1976 年:美国国会否决了国防部拨款授权法案,限制发展和生产二元化学武 器,除非总统向国会证明这种生产对国家利益是必要的。 1985年: (美国国会)99-145号公共法案授权生产化学武器。 1987 年:里根总统向美国国会证明需要化学武器。 二元化学武器研究发展概况 11/20  军事研究综述 1987 年12月16 日:开始在松崖兵工厂生产M687 型二元榴弹。 1990 年6 月1 日:美国和前苏联签署了双边化学武器销毁协议。美国国防部决 定停止生产M687 型GB2 二元榴弹。 1991年:伊拉克向联合国特别委员会宣布了不同的二元弹药概念,炮弹只含 由一种前体装填的一个容器,在使用前打开弹药,加入第二种前体,仅在弹药发 射前进行化学反应然后发射。 据有关资料报道,国外二元化学武器的研制呈全面开花状态,各种武器弹药 均有涉及,表七列出了二十世纪七十年代初美军二元武器研制状况。据说美国实际 上开发了多管火箭发射系统二元火箭弹、大眼二元航弹和二元炮弹三种类型,其中 多管火箭发射系统二元火箭弹只开发到原型阶段,海军开发的大眼二元航弹据说 在项目中止前进行过 200 多次试验,而 M687 型155毫米GB2 二元化学榴弹是唯一 达到大规模生产的二元化学武器。美军解密资料详细介绍了 1980 年8 月美军进行 的一系列飞行试验以测定两种原型设计 155毫米中等挥发度毒剂(IVA)二元炮弹 的稳定性。美国总审计署的一份文件详细叙述了有关M687 型155毫米GB2 二元化 学榴弹的生产进度及经费支出情况。 表七、二元武器研制状况 弹 药 研 发 生 使 弹 药 研 发 生 使 究 展 产 用 究 展 产 用 地雷 +注 海军炮弹 + 轻型炮 + 飞机喷雾箱 + + 火箭发射器 + 飞机集群炸弹 + 中型炮 + + + 飞机集束炸弹 + + 重型炮 + + 飞机子母弹布撒 + 器 导弹弹头 + + 空对地火箭 + + 注:+号表示已经研究或正在研究。 4.1 M687 型GB2 二元榴弹 1969年9月16 日在杜格威试验场试射 155毫米沙林二元榴弹,1976 年,M687 型155毫米GB2 二元榴弹实现标准化,1987 年12 月16 日在美国松崖兵工厂开始 生产,三年后随着与俄罗斯签订销毁化学武器条约而停止生产,1997 年11月开始 在 Hawthorne陆军仓库分拆库存弹药。美国保留了Deseret化学仓库和 Umatilla 化学仓库的库存。M687 从没在战场上使用过,在国际削减军备协议谈判中,美国 销毁了部分炮弹和DF组份。1999年7 月从Deseret化学仓库和 Umatilla化学仓库 运送了258000 枚炮弹到 Hawthorne陆军仓库并销毁,到 2006 年4月6 日销毁了最 后库存的 DF。 二元化学武器研究发展概况 12/20  军事研究综述 该弹由金属弹体、铝粉炸药和预装的M21 型OPA容器等组成,前容器装甲基膦 酰二氟化物(DF),后容器装异丙醇和异丙胺混合溶液(OPA)。在储存和运输时 弹内只装有 OPA,仅在发射前才装入 DF和引信。该弹重93磅 (42.22 公斤),弹 长 901.7 毫米,弹内容器直径127.0 毫米,M20 DF容器长 198.7 毫米, M21 OPA 容器长 352.3毫米,弹内容器重M20 DF 4.59公斤,M21 OPA 6.58 公斤,炸药重 1.03公斤,储存温度-51ºC至62.8ºC。 M557 Fuse-M557 引信;Burster-起爆药;M20 DF Canister-M20 DF容器;Burst Discs-爆破隔膜 ;M21 OPA Canister-M21 OPA容器;Steel Body-钢质弹体; Steel Base-钢质弹底。 图一、M687 型155毫米GB2 二元榴弹 4.2 XM736 型VX2 二元榴弹 XM736 型203毫米VX2 二元榴弹至少于 1977 年9月即已装备驻欧美军部队, 用 203毫米M110A1型自行榴弹炮发射。该弹于 1982 年暂停试验,原 是由于VX的 液体性质,炮弹在飞行中不够稳定。 XM736 型203毫米VX2 二元榴弹由弹体、两个容器、引信、起爆药、隔膜等部件组 成(见图),容器呈纵向排列,以隔膜分开,其内分别装填二种中间体,前部容 器装中间体 QL (2-二异丙胺基乙基甲基亚膦酸乙酯),后部容器装中间体 NM (每 个分子中有 2-7 个硫原子的二甲基多硫化合物),均为液体。 XM736 型203毫米VX2 二元榴弹弹重 (连引信)92.23公斤,弹长 1115毫米, 容器直径175毫米,装QL 的XM27 型容器长 538.5毫米,装NM 的XM28 型容器长 104毫米。弹头引信为M577 型,起爆药代号为 XM172。 XM736 型203毫米VX2 二元榴弹的弹体类似于改进的 M509型常规炮弹,发射 后容器隔膜破裂,弹体在飞行中快速旋转,两种中间体瞬时混合反应生成致死性 VX毒剂。当炮弹飞至目标区上空适当高度时,引信点燃起爆药使弹底炸裂,将VX 以细雾状释放至目标区上空。 XM736 型203毫米VX2 二元榴弹为底喷式弹药,使用M1、M2、M118和M188E1发 射药,能由 M110A1/M110A1E1榴弹炮发射,如使用火箭增程弹,射程可达 29.1 公 里,美军打算用它补充和最后替代 M110型203毫米自行榴弹炮使用的 M426 型203 二元化学武器研究发展概况 13/20  军事研究综述 毫米化学榴弹。选择双容器、散装(液/液)设计、M509型榴弹的分散系统和M577 型 引信作为最佳高性能设计方案。为了安全起见,该弹在储存、运输和处理时弹内只 装有一种组份,另一种组份包装存放在后勤仓库中,炮弹的最后装配工作在发射 阵地或在前沿弹药供应点完成。 图二、XM736 型203毫米VX2 二元榴弹 a. M577 引信;b. XM172起爆药;c. 惯性焊接密封圈;d. XM27 型QL中间体(液 体)容器;e. XM28 型NM中间体(液体)容器;f. 隔膜。 4.3 BLU-80B 型 (大眼)VX2 二元化学航弹 BLU-80B 型 (大眼)VX2 二元化学航弹于 1968 年开始研制,1986 年里根总统 批准了5900 万美元的化学武器更新计划,1988 年签订了大眼二元化学武器项目工 程合同,1989年老布什总统宣布在禁止化学武器公约正式生效后,美国保留生产 二元化学武器的选择权。估计大眼二元武器最早于 1992 年即已开始生产。该弹由美 国空军、海军和海军陆战队的固定翼飞机挂载,重约595磅,弹长 2286 毫米,直 径336.5毫米,翼展 438 毫米,内装二种 VX2 二元组份 (NE和 QL)180磅,其间 以0.508 毫米钢板隔开。当飞机投弹并飞向目标时,弹内容器隔板破裂反应生成持 久性毒剂VX,由M339型引信激发分散系统,呈线源状态分散毒剂。该弹无导航及 推进系统,为滑翔型航弹。该弹曾引起广泛争论,在试验中出现 VX反应不稳定的 情况。 二元化学武器研究发展概况 14/20  军事研究综述 图三、BLU-80B 型 (大眼)VX2 二元化学航弹 图四、BLU-80B 型 (大眼)VX2 二元化学航弹 4.4 XM135型227 毫米二元化学火箭弹 多管火箭发射系统 (MLRS)由于具有大量群射功能和大面积染毒能力,早就 被考虑用作更有效的化学毒剂发射平台之一,美军已为 M55型火箭生产了沙林和 维埃克斯弹头。XM135型227 毫米二元化学火箭弹(可参见图八)为自由飞行的半 持久性神经毒剂分散系统,内装 VX二元毒剂,弹药 口径227 毫米,长 3.97 米, 重310千克,最大射程达 45千米,由车载M270 型227 毫米12 管火箭发射系统发 射。该弹可能只进行到原型阶段,尚未标准化。据说1991年2 月取消了XM135型 MLRS二元化学火箭弹计划。有消息称已为多管火箭发射系统开发了所谓的中等挥 发性神经毒剂弹,虽然不知该弹的详细情况,但据推测可能是具有中等持久性的 二元神经毒剂,或许就是梭曼 (GD)或环沙林 (GF)。 二元化学武器研究发展概况 15/20  军事研究综述 图五、美军二元化学火箭弹 图六、M270 型227 毫米12管火箭发射系统发射状态 4.5 所谓的中国概念二元化学武器 值得注意的是,外媒报道称中国已发展了二元化学武器,误将中国国防大学 教员王强编写的科普读物 《化学武器与战争》一书中收录的两种国外二元武器图片 当作中国的二元武器设计概念蓝图,并进一步认为有可能考虑将二元化学武器发 展用于 HY-1 (海鹰)巡航导弹。 二元化学武器研究发展概况 16/20  军事研究综述 1、圆椎体头部;2、搅拌器;3、搅拌器叶片;4、组份混合室;5、装填口; 6、吊环;7、A组份室;8、B 组份室;9、喷管;10、布洒器喷口。 图七、二元飞机布洒器 图八、二元化学弹 5.二元化学武器的军用标准 二元化学武器研究发展概况 17/20  军事研究综述 据查,美军已列装并已标准化的二元化学武器主要为 M687 型155毫米GB2 二 元化学榴弹和 XM736 型203毫米VX2 二元化学榴弹,军方已为这两种弹药制定了 八项军用标准,见表八。 表八、二元化学武器的军用标准 标准编号 标准年限 标准名称 MIL-C-51427 1995 CANISTER, CHEMICAL PROJECTILE, DF, M20 MIL-C-51428 1995 CANISTER, CHEMICAL PROJECTILE, OPA, M21 MIL-P-51434 1986 PROJECTILE. 155MM. GB2. M687. WITHOUT CANISTER: DF MIL-P-64005 1997 PROJECTILE. 155MM. GB2. M687. METAL PARTS ASSEMBLY WITH LOADED OGIVE MIL-C-51457 1995 CANISTER, CHEMICAL PROJECTILE: 8 INCH, NM, XM28 MIL-P-51458* 1995 PROJECTILE. 8 INCH. VX-2. XM736 W/O CANISTER: NM. XM28. LOADING. ASSEMBLY AND PACKING MIL-C-51459 1995 CANISTER, CHEMICAL PROJECTILE: 8 INCH, QL, XM27 MIL-C-51460 1995 CANISTERS, CHEMICAL PROJECTILE: 8 INCH, XM27 AND XM28, COMPONENTS FOR * MIL-P-51458 可能已被撤销。 6.二元化学武器的军事与政治意义 (1) 二元化学武器的研究发展充分反映了美国追求化学武器安全性和争取化学 武器装备现代化的战略思维,对美国新的化学战政策具有积极的推动作用 甚至会对世界禁止和销毁化学武器公约谈判和履约以及世界军备控制谈判 等国际行动产生重大影响,不仅具有重要的技术和军事意义,还具有非常 重要的政治意义; (2) 二元化学武器的研究发展也推动了西方各国的化学武器更新计划,此前除 美国已公开宣布开展二元化学武器的研究、生产、装备外,有消息称还有俄 罗斯、英国、法国、德国等均为二元化学武器制定了相关研究计划; (3) 二元化学武器对武器技术的研究发展及战场用毒的战术使用原理均提出了 一种全新观念,增加了新的技战术要求,对武器装备计划和后勤支援系统 产生了新的影响; (4) 二元化学武器使用了高度可控的生产及安全技术,去除了常规化学武器生 产的复杂技术及专用设施,其化学组份可由民用工厂生产,平战结合,增 加了武器生产的隐蔽性和伪装性,并可能会躲避对化学武器的核查,在一 定程度上可掩盖其线) 二元化学武器技术扩大了毒剂来源,增加了毒剂可选品种,使某些毒性很 二元化学武器研究发展概况 18/20  军事研究综述 强但储存性质不稳定的毒剂通过二元技术得以重新利用; (6) 二元化学武器使生产、储存、运输以及过期弹药的处理更加安全,减少了对 操作人员的可能伤害,可大大降低在生产、储存、运输和使用等各个环节的 安全防护标准; (7) 二元化学武器在销毁处理时,可进行无害化处理,且处理技术简单,不污 染环境,弹体及容器可回收利用,体现了环保原则; (8) 二元化学武器由于技术上的全新改进,可大大降低生产、采购、储存、运输以 及管理维护费用,可节约军费开支; (9) 二元化学武器虽然现在已停止生产并已销毁,但美国及其北约盟国通过几 十年的研究发展,已基本掌握了其关键技术,一旦需要,可以随时重新恢 复生产并装备使用,对此,我们应有清醒认识并做好相应准备。 资料来源: 1. Binary chemical weapon. /wiki/Binary_chemical_weapon; /wiki/Binary_(novel) 2. Binary Chemical Weapons. /MISSIONAREAS/NSI/CHEMISTRYOFLETHALCHEMICALWARFA REAGENTS/Pages/BinaryChemicalWeapons.aspx 3. CBRNE - Nerve Agents, Binary: GB2, VX2 . /article/831901-overview 4. Bigeye bomb. 二元化学武器研究发展概况 19/20  军事研究综述General Accounting Office, GAO/NSTAD-90-295, September 1990. 13. JEFFERY K. SMART, M.A., Medical Aspects of Chemical and Biological Warfare. Chapter 2 : HISTORY OF CHEMICAL AND BIOLOGICAL WARFARE: AN AMERICAN PERSPECTIVE. 14. SOME INFORMATIONS ABOUT „NOVICHOK“-AGENTS. /talk/files.php?pid=130026&aid=5699 15. Technical Manual, TM 43-0001-26-2:Army Equipment Data Sheets. CHEMICAL WEAPONS AND MUNITIONS. 29 April, 1982. 16. Cyclosarin /wiki/Cyclosarin 17. 王强:化学武器与战争 国防工业出版社,1997。 18. J.P.Robinson: 《化学生物战问题》第二卷,现代的化学、生物武器,1976。 19. Frederic Belkin; Jr Brown Harry A.; EDGEWOOD ARSENAL ABERDEEN PROVING GROUND MD,Vapor Pressure Measurements of Some Chemical Agents Using Differential Thermal Analysis. Part 1,Technical rept. Feb 1970-May 1971, AD525359,MAR 1973. 20. Ellison, D.Hank: Handbook of Chemical and Biological Warfare Agents. CRC Press LLC, 2000. 二元化学武器研究发展概况 20/20

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