2025年军用含能材料行业研究报告：武器发挥作战效能的关键，以第二代为主力、第三代走向量产

含能材料：包括火药、起爆药、猛炸药等多种类型

含能材料包括火药、起爆药、猛炸药等多种类型

国军标GJB5720-2006定义含能材料是在一定外界刺激条件下，能够自持地进行快速放热化学反应的 化学组成物，通常指火药、炸药和烟火药。兵器科学技术学科认为含能材料是含有爆炸性基团或含有 氧化剂和可燃物，能够独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物，主要包括炸药（单质炸药、 混合炸药）、发射药和固体推进剂。

含能材料包括火药、起爆药、猛炸药等多种类型

含能材料发展源于中国古代发明的黑火药，推动武器和战争形态从冷兵器跨入热武器；起步于近代化 学的蓬勃发展，1863年J. 威尔勃兰德发明了TNT（梯恩梯），催生了现代枪炮弹药，1899年德国人亨 宁发明了RDX（黑索金），有力推动了火箭、导弹等武器诞生，成为现代制导武器主用含能材料； 1941年，德国科学家在RDX生产中发现了HMX（奥克托今），爆轰性能相比RDX有大幅提升；20世纪70 年代后，随着安全弹药发展急需，陆续研制出TATB、LLM-105等耐热/不敏感化合物；1987年美国合成 了CL-20，成为当前可批产的能量密度最高的含能化合物。

起爆药：外力激发和炸药引爆的桥梁

起爆药是外力激发和炸药引爆的桥梁。起爆药的爆速较炸药低，但是燃烧转爆轰快。常规起爆药的爆 速一般在2000m/s-5000m/s，而炸药的爆速一般在7000m/s-9000m/s。但起爆药燃烧转爆轰所需时间极 短，一般只需要微秒或纳秒，即起爆药爆炸变化加速度的增长比猛炸药快得多。新型的起爆药更加强 调安全可靠、环保无毒以及功能多样化，直接推动了先进火工品和现代高新武器的发展。

火药：通过燃烧产物快速扩散来达到驱动的效果

火药是通过燃烧产物快速扩散来达到驱动的效果。火药的化学反应速率较炸药低，相比于炸药动辄数 千米每秒的推进速度，火药的反应速度一般在数十米到数百米每秒。这也决定了炸药是通过冲击波迅 速膨胀达到破坏效应，而火药是通过燃烧产物快速扩散来达到驱动的效果。在十九世纪以前，黑火药 是唯一的一种火药；十九世纪中叶，瑞士化学家舍恩拜无意中发现，普通的棉花纤维经硝酸硝化之后 就拥有了像黑火药一样的快速燃烧性，经典火药“硝化纤维”就此诞生。

经过多位科学家的改良，“单基药”这种全新的无烟火药逐步解决了安全性较差，不便于成型等问题， 并在第一次世界大战中取代了传统黑火药。战争的需求进一步推动了火药的发展，加入硝化甘油的 “双基药”、加入硝基胍的“三基药”等材料诞生，使火药种类更加丰富，燃速、爆容等综合性能更 优异的火药逐渐登上历史舞台，同时人们又通过改变发射药的形状和内部结构以进一步提升发射药的 燃烧性能。

目前，在许多口径的枪械和火炮中，仍以各种粒装、管状或片状的硝化棉系单、双基发射药作为发 射动力源。

猛炸药：可以分为单质炸药和混合炸药两大类

猛炸药与其他的含能材料相比，最大的特征为爆炸的主要形式是爆轰，一旦被起爆，就会产生较高 的爆速和强烈的破坏威力；另一方面，猛炸药的感度一般较低，在日常的振动和轻微碰撞时，均能保 持稳定，使用时，通常需要借助起爆药的作用才能激发爆轰。

炸药按照组成，可以分为单质炸药和混合炸药两大类。单质炸药的分子内有特殊的分子基团，具有不 稳定性，在外界一定的热能和机械能的刺激下即可分解，引起爆炸反应。例如三硝基甲苯（TNT）、 三硝基苯酚（苦味酸）、三硝基苯甲硝铵（特屈儿）、环三亚甲基三硝铵（黑索金）等都是具有一个 或多个硝基的化合物。单质炸药在多数情况下不能同时满足功能性、工艺性、安全性等各项指标，往 往在单质炸药中加入其它添加剂以提高炸药的综合性能。

需求：黑索金为混合炸药重要组成

TNT、黑索金、奥克托今是三大主要单质炸药

目前已知的含能材料主要是以-NO2为致爆基团的CHNO类硝基化合物。梯恩梯（TNT）、黑索金（RDX）、 奥克托今（HMX）是目前国外主要应用的三大单质炸药。20世纪80年代，美国投入巨资，完成了生产 工艺的技术改造和炸药生产能力的拓展，使3种主要炸药的生产能力分别达到：TNT 33万吨，RDX 21 万吨，HMX 2.8万吨。

梯恩梯（TNT）化学名称为三硝基甲苯，于1863年首次合成，熔点80.8℃，密度1.64g/cm3，爆速 6940m/s，爆压19GPa，由于其成本低廉、成型性能好等优点，至今仍然是主要使用的熔铸载体炸药。 但是传统的TNT基熔铸炸药已不能满足武器装备的要求。

黑索今（RDX）化学名称为环三亚甲基三硝胺，代号RDX，分子式C3H6N6O6。黑索今是无臭、无味、白 色粉末结晶，不溶于水，微溶于醇、醚、苯和氯仿，易溶于丙酮，晶体密度1.799g/cm3，爆发点约 2300℃(5s)，爆热5760kJ/kg(水为液态)，爆速8639m/s，爆压33.79GPa，撞击感度80%(10kg，25cm)。

混合炸药：RDX为重要组成

混合炸药是指由两种或两种以上的物质组成的炸药。熔铸炸药是一类在熔化后的液相载体炸药（如 TNT）中加入固相高能主炸药（如RDX、HMX等），再固化成型的混合炸药，这类炸药在军用混合炸药 中能占到90%。

在常规武器的基本装药中，以黑索今为基的混合炸药是国内外发展的重点，典型代表是美国的A、B、 C炸药（A炸药用在炮弹及航弹的单体装药，B炸药是指用途最广的熔铸炸药，C炸药用于水下爆炸和某 些火箭弹战斗部装药）系列和原苏联的A-LX-I、A-LX-H等系列炸药。

需求：现代战争对弹药需求量依然巨大

美国国防战备协会1976年《军用火炸药工业技术现状》发布了美国1969-1971年军用火炸药及主要原 材料的生产能力和生产量。20世纪80年代，美国投入巨资，完成了生产工艺的技术改造和炸药生产能 力的拓展，使3种主要炸药的生产能力分别达到：TNT 33万吨，RDX 21万吨，HMX 2.8万吨。

供给：供应商集中，“人机黑”改造需求迫切

生产工艺

黑索金（RDX）：世界各国制备黑索今的主要工艺是醋酐法和直接硝解法。这两种工艺在发达国家已 达到生产现代化及封闭循环水平。直接硝解法，即用浓度为98%以上发烟硝酸浓硝酸（NA）直接硝解 乌洛托品（HA）生成黑索今是工业生产黑索今的一个重要方法，其制造工艺简单，原料来源丰富，被 许多国家所采用。我国RDX生产主要采用直接法，但存在生产成本过高、生产能力不够等问题。

醋酐法合成HMX反应历程非常复杂，很难分析其反应路径。目前，国内所广泛使用的HMX合成方法仍然 是醋酐法工艺，即利用发烟硝酸、硝酸铵和醋酸酐为硝解剂硝化乌洛托品，一步法制备得到HMX。

醋酐法是当今世界各国生产HMX的主要方法，在醋酐法合成奥克托今工艺的原料中，由于醋酐、醋酸 价格昂贵，且黑索今有得率更高的直接制备法，这使HMX的成本远高于RDX的成本。根据曹端林等发 表的《醋酐法制备HMX工艺改进研究》，醋酐法工艺在发达国家已臻完善，在生产上，间断法与连续 法得率分别可达80%及70%以上，HMX价格仅为RDX的5倍左右，且生产无任何废气、废液及废料产生。

“人机黑” 改造需求迫切

硝化反应是指向有机化合物分子中引入硝基（-NO2）的过程，该反应过程普遍放热量较大，危险性较 髙，生产出的产品也大多为目前所广泛使用的军用、民用类炸药。从历史上看，高能量爆炸性物质的 爆炸事故己经发生过多起，这些事故多发生在生产/运输及储存过程。

报告节选：

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