Ana Sayfa Analizler / Makaleler Termobarik Patlayıcılar

Termobarik Patlayıcılar

Erhan ŞENSOY / erhan.sensoy@pem.com.tr

Patlamanın ısı ve basınç etkilerini daha uzun süre devam ettirmek ve kapalı alanlara nüfuz etmek gibi avantajlar sunan termobarik patlayıcı karışımları, günümüzde popüler hale geldi. Bu doğrultuda, birçok mühimmat tipinin termobarik patlayıcı ile doldurulmasına yönelik talep de artış gösteriyor. Bu makaleyi, halen gelişmelerin yaşandığı bir alan olan katı hal termobarik patlayıcıların (Solid State Thermobaric Explosives) temel esaslarını açıklamak ve bu patlayıcı grubu ile ilgili bazı abartılı algıları gidermek maksadıyla kaleme aldık.

Termobarik (TB), yani ısı (thermo) ve basınç (baric) etkisi yaratan patlayıcı karışımlar[1], 1960’lı yıllarda, ABD ve SSCB tarafından geliştirilmeye başlanmışsa da daha öncesinde, İkinci Dünya Savaşı’nda, Almanya tarafından, SSCB birliklerine karşı, benzer etkileri yaratan ve sıvı-gaz yakıtlı patlayıcı karışımlar kullanılmıştı.

TB patlayıcılar ile ilgili detaylara geçmeden önce, patlama dinamiği ve fiziği ile ilgili bazı temel esasları hatırlamakta yarar var.

Bir patlama neticesinde oluşan ateş topu, kısa sürede o kadar yüksek bir sıcaklığa ulaşır ki etrafındaki havayı süratle ısıtır ve ısınan hava süratle genleşir.[2] Süratle genleşen hava, yüksek basınç ve buna bağlı olarak, bir şok dalgası oluşturur. Şok dalgası, muazzam bir süratle (ortalama 3.000 m/sn.) merkezden dışarıya doğu hareket eder ve ön cepheyi sıkıştırarak yüksek basınç oluşturur. Cephenin arka tarafına doğru ise basınç düşer. Bu durum, vakum oluşumuna sebebiyet verir. Patlamanın gücüne ve çevresel etkilere göre meydana gelen ateş topu ve basınç, merkezden uzaklaştıkça sönümlenir.

Şekil.1 HE, EBX ve TBX türü patlayıcıların yarattığı basıncın, zamanla değişiminin kıyaslanması

Havadaki Oksijen de Kullanılıyor

TB patlayıcılar, patlama sonrası oluşan ateş topunun devamlılığı için havadaki oksijeni de kullanmaları nedeniyle hacimsel patlayıcı (volumetric explosives) grubuna girerler[3]. Bu tür patlayıcılar, 4.000 santigrat dereceye kadar ulaşan çok yüksek sıcaklıkta büyük bir ateş topu; santimetrekareye ortalama 75 kilogramlık bir basınç[4] ve beraberinde şok dalgası oluştururlar.

Esasında ısı, basınç ve şok dalgası etkisi, diğer tip yüksek infilaklı (High Explosive / HE) patlayıcılarda da ortaya çıkar. Hatta yüksek infilaklı patlayıcıların ilk andaki basınç değeri, TB patlayıcılardan daha fazladır. Ancak, TB patlayıcıların en önemli özelliği, bu etkileri diğer patlayıcı veya karışımlara göre, milisaniye cinsinden de olsa daha uzun süre idame ettirebilmeleridir.

Yüksek infilaklı patlayıcıların oluşturduğu ısı ve basınç etkisi, ilk anda çok yüksektir; ancak bu etkiler, özellikle de açık alanlardaki patlamalarda, merkezden uzaklaştıkça süratle azalır. Ayrıca, bu tip patlayıcılarda ısı ve basınç etkileri; mağara, siper, korugan ve bina gibi yapıların içine veya sütre gerisine nüfuz edemezken, TB patlayıcıların meydana getirdiği ısı ve basınç, buralara da nüfuz eder. Hatta TB patlayıcı, doğrudan bu yapıların içerisinde patlatılırsa oluşan ısı ve basınç etkisi, yüksek infilaklı patlayıcılarınkine kıyasla çok daha fazla olur. TB patlayıcıların önemli ayırt edici özelliklerinden bir diğeri de budur.

Sadece yüksek infilaklı patlayıcıların kullanıldığı mühimmatın esas amacı, parça ve delme tesiri yaratmak iken TB patlayıcıların kullanıldığı mühimmat türlerinin esas amacı, daha uzun süren ve daha güçlü ısı ve basınç etkisi yaratmaktır.

AGM-158 Seyir Füzesinin Termobarik Harp Başlığı İçeriği
TB patlayıcılarda kullanılan karışımı, şu şekilde formüle edebiliriz:
RDX / HMX gibi enerjik dolgu malzemeleri + Alüminyum / Magnezyum / Zirkonyum / Boron gibi metal tozu + AP / IPN / Sod Nitrat gibi oksitleyiciler + HTPB / DOA / IPDI gibi bağlayıcı, plastikleştirici ve sertleştiriciler.
Bu formülasyona, AGM-158 JASSM’de harp başlığı olarak kullanılan TB patlayıcı AFX-757’i örnek olarak verebiliriz. İçeriği, şu şekildedir:
RDX (%25) + AL (%33) + AP (%30) + HTPB / DOA / IPDI (%12)
Bir kıyaslama yapmak gerekirse TNT’nin patlama enerjisi değeri 1,0 olarak alındığında, AFX-757’ninki 2,0’dır.
Termobarik harp başlığına sahip AGM-158 JASSM seyir füzesinin hedefi vuruş ve infilak anı.

Kimyasal Bileşimi

TB patlayıcılar, aşağıda detayları açıklandığı şekilde, enerjik dolgu olarak kullanılan; TNT (trinitrotolüen), RDX (Research Department Explosive[5] / Hekzojen) ve HMX (High Melting Explosive / Oktojen) gibi patlayıcı malzemelerle belirli kimyasalların karışımından meydana gelir. Bu karışımlar, genel olarak; yüksek infilaklı patlayıcı (enerjik dolgu), yakıt (fuel), oksitleyici (oxidiser), plastikleştirici (plasticiser) ve bağlayıcı (binder) içerir. İşte, TB patlayıcıların, yukarıda ifade edilen daha uzun süren ve daha güçlü ısı ve basınç etkisi yaratabilmesinin temel nedeni, karışımlarında yakıt ve oksitleyici gibi maddelerin de kullanılmasıdır.

Enerjik dolgu olarak, genelde HMX, RDX, TNT veya bunların karışımları kullanılır.

Yakıt olarak adlandırılan malzeme, mikro veya nano boyuttaki toz şeklinde katı metallerden oluşur ve metal olarak da genelde alüminyum (Al) tozu tercih edilir[6]. Magnezyum, zirkonyum, titanyum, boron gibi metal tozları veya bu metal tozlarının karışımı (Al+Mg gibi) da yakıt olarak kullanılabilir.

Bu noktada, Al tozu ile ilgili şu girdiyi yapmakta fayda var: TB etkili patlayıcı karışımları içerisinde kullanılan Al tozu, konvansiyonel patlayıcı karışımların içerisinde kullanılan Al tozundan oldukça farklıdır. TB etkili patlayıcı karışımlarında kullanılan Al tozu, diğerlerine kıyasla daha yüksek saflıkta, özel geometride ve oldukça dar toleranslar içerisindeki mikro-nano ölçekli parçacık boyutundadır.

Oksitleyici olarak da amonyum perklorat (AP), izopropil nitrat (IPN) veya sodyum nitrat gibi maddeler yaygın şekilde kullanılır.

Bağlayıcı, plastikleştirici ve sertleştirici maddeler ise karışımın homojenliğini sağlamak ve duyarsızlaştırmak maksadıyla kullanılır. Bu maddelere örnek olarak, Hidroksil Uçlu Polibutadien Reçine (Hydroxyl Terminated Polybutadiene Binder / HTPB), dioktil adipat (DOA) ve izofron diizosiyanat (IPDI) verilebilir.

HTPB gibi inert (kimyasal olarak aktif olmayan) bağlayıcılar, patlayıcı ile karıştırıldığında, patlama enerjisinde bir miktar azalmaya yol açar. Bu nedenle oksitleyici gibi görev yapan ve patlayıcı ile karıştırıldığında patlama enerjisinin artmasına katkıda bulunan nitrat ve flor esaslı bağlayıcılar da kullanılır. Enerjik bağlayıcı adı verilen bu gruba örnek olarak, glisidil azid polimer (GAP), poli-GLYN veya nitratlanmış HTPB verilebilir.

RPG-7 omuzdan ateşlenen roketatar için geliştirilen termobarik harp başlıklı TBG-7V roketi.

Karışımda kullanılan patlayıcı ve kimyasalların oranları ile imla (dolum) metodu, kullanılacak mühimmat tipine ve kullanım amacına göre farklılıklar gösterebilir. Bu farklılıklar, patlama neticesinde meydana gelen ısı, basınç ve şok dalgası etkilerinin süre ve değerleri üzerinde değişikliklere yol açar; ancak temel prensip aynı kalır.

TNT ile karşılaştırıldığında, karışımın özelliğine bağlı olmakla beraber, genel olarak TB patlama sonrası oluşan ateş topunun hacmi yaklaşık 2,5 kat, ateş topunun kapladığı alan 2 kat ve patlama enerjisi 2 kat daha fazla olabilir.

TB patlayıcılar, plastik bağlayıcılı tipte patlayıcı (Plastic Bonded Explosive / PBX) olmalarına karşın, PBX, Al tozu veya diğer metal tozlarını içeren her patlayıcıyı TB olarak kabul etmemek gerekir. Konvansiyonel patlayıcılarda bulunan Al tozu, patlamanın ısı ve basınç etkisini arttırmak maksadıyla kullanılmasına rağmen, yukarıda da belirtildiği üzere TB patlayıcılarda kullanılan Al tozundan; geometri, saflık ve boyut olarak farklıdır.

Bu nedenle AGM-158 JASSM’nin (Joint Air-to-Surface Standoff Missile / Müşterek Havadan Karaya Seyir Füzesi) harp başlığında kullanılan AFX-757 gibi TB patlayıcıları, Al gibi metal tozu içeren diğer patlayıcı karışımlardan ayırt etmek için “Atmosferik Etkili TB Patlayıcı” ifadesi yaygın olarak kullanılır.

Hâlbuki tüm patlayıcıların, az ya da çok bir atmosferik etkisi ve beraberinde ısı ve basınç etkisi vardır. Fakat diğerlerinden farklı olarak, TB patlayıcılarda bu etkilerin süresi, birkaç on milisaniye daha fazladır; TB patlayıcılar, kapalı mahallere nüfuz edebilirler ve bu tür mahallerde yüksek hasar etkisi yaratırlar.

Bu karışıklığı giderebilecek diğer bir veri ise yukarıdaki örneklerde görüldüğü üzere patlayıcıların bileşiminde yatıyor. Al tozu katkılı PBX patlayıcılarda kullanılan enerjik dolgu miktarı, TB patlayıcılara göre oldukça yüksektir; Al toz miktarı ise TB patlayıcılara göre daha düşüktür. Ayrıca oksitleyici veya yanmayı arttırıcı diğer kimyasallar kullanılmaz.

Hangileri Termobarik Patlayıcı Değil?
Dünyada yaygın şekilde kullanılmakta olan ve ismi, konuya merak duyan herkes tarafından bilinen pek çok farklı patlayıcı türü bulunuyor. Bununla birlikte, bu patlayıcılardan pek çoğu, aslında TB patlayıcı olmasalar da öyle oldukları yönünde yanlış bir algı bulunuyor.
Örneğin, genelde uçak bombalarında kullanılan Tritonal (%80 TNT, %20 Al), Harpoon güdümlü mermisinin harp başlığında kullanılan Destex (%75 TNT, %18 Al, %7 diğer) ve torpido harp başlıklarında kullanılan Torpex (%42 RDX, %40 TNT, %18 Al), TB patlayıcı sınıfına girmez. Aynı şekilde, genelde güdümlü mermi harp başlıklarında ve uçak bombalarında kullanılan; tahrip değeri, TNT eşleniğine göre 1,3 olan PBXN-109 (%64 RDX, %20 Al, %16 HTPB+DOA+IPDI ve diğer) da bir TB patlayıcı değildir. Ancak, çoğu zaman TB patlayıcı gibi kabul edilir. Hemen hemen PBXN-109 ile aynı patlama gücüne sahip Rus tipi TGAF-5М (%60 RDX, %18 TNT, %16 Al, %6 HTPB) karışımı da TB patlayıcı değildir.
Roketsan tarafından geliştirilen MAM-L mini akıllı mühimmatı, termobarik harp başlığı ile de kullanılabiliyor.

TB Patlayıcılarda Reaksiyonun Aşamaları

Bileşimindeki enerjik dolgu malzemesi ve diğer kimyasallar ile bunların oranları ve imla metodu nasıl olursa olsun, TB patlayıcıların temel çalışma prensibi, basitçe şu şekildedir: Birinci aşamada, yüksek infilaklı patlayıcı patlatılır. Bu patlama, mühimmatta kullanılan tapanın ateşlemesiyle oksijensiz (anaerobik) bir ortamda oluşur. Patlama neticesi oluşan ateş topunun ısıl etkisiyle yakıt (metal toz) yanmaya başlar. Bu, ikinci aşama olarak adlandırılır. Ortama yayılan metal toz bulutu, oksitleyicinin de yardımıyla çevredeki havanın oksijenini kullanmaya başlar ve yanmasını aerobik olarak sürdürür. Böylece, oluşan üçüncü aşamada, ısı ve basınç etkisinin devamı sağlanır. Oksitleyici, metal tozun, yani yakıtın etkin bir şekilde, daha az kayıpla ve daha uzun süre yanmasını sağlar.

Bu aşamada, metal tozlardan oluşan bulut; mağara, korugan ya da siper gibi normalde ilk patlamanın etkilerinin ulaşamayacağı veya sınırlı bir şekilde ulaşabileceği alanların içerisine nüfuz eder ve içerideki personel ve malzemenin, patlamanın ısı ve basınç etkilerine maruz kalmasına sebebiyet verir.

Oksijensizlik Değil, Barotravma Öldürüyor

TB patlayıcılar, yukarıda da belirtildiği üzere, üçüncü aşamada yakıtın yanması için havadaki oksijeni kullanır ve bu esnada, oksijeni yoğun bir şekilde tüketir. Ancak, patlamanın milisaniyeler ile ölçülen süresi düşünüldüğünde, personel üzerindeki ölümcül etkinin, sanıldığı gibi oksijensizlik veya havasızlıktan boğulma kaynaklı olmadığı ortadadır. Ölümcül etkiyi, patlamadan dolayı ciğerler üzerinde oluşan pozitif-negatif basınç farkı (barotravma) ortaya çıkarır. Açıkta bulunan ve patlama merkezine yakın malzeme ve insanlar, yüksek ısı ve basınç etkisine doğrudan maruz kalırlar.

TB patlayıcıların ikincil etkisi ise yüksek basınç ve şok dalgası neticesinde kopan ve parçalanan malzemelerin oluşturduğu parça tesirinden kaynaklanır.

Yukarıdaki açıklamalar düşünüldüğünde, TB patlayıcının açıkta kullanılması ile tünel, mağara, korugan veya meskûn mahal gibi kapalı alanlarda kullanılması arasında, özellikle basınç ve şok etkileri bakımından fark vardır. Açık alanlardaki basınç etkisi, ısıl etki gibi, patlama merkezinden uzaklaştıkça süratle azalır; ancak kapalı alanlarda, bu etki daha uzun süreli olur. Ayrıca, şok dalgalarının etkisi, duvarlardan yansıyarak güçlenir ve daha da artar. TB patlayıcının basınç etkisi, ısıl etkisine nazaran patlama merkezinden daha uzak mesafelere erişir.

TENDÜREK projesi kapsamında TÜBİTAK SAGE tarafından geliştirilen ve termobarik harp başlığına sahip Mk-82-T uçak bombasının patlama anı.

TB Patlayıcıların Kullanıldığı Mühimmat Tipleri

Geçtiğimiz 10-15 sene içerisinde çok popüler hale gelen TB patlayıcılar, birçok mühimmat tipinde kullanılmaya başlandı. Bunun önde gelen nedenlerinden biri de teröristle mücadele kapsamında, özellikle mağara, tünel ve gizlenmeye elverişli dar vadiler gibi teröristlerin sıklıkla kullandığı doğal veya insan yapımı barınak ve sığınaklarda, bu tür mühimmatların etkili olması. SSCB’nin ve daha sonra ABD’nin, Afganistan’da, mağaralara saklanan militanlara ve Rusya Federasyonu’nun Çeçenlere karşı bu tür mühimmatı kullanması ve elde edilen neticeler, TB patlayıcılı mühimmata olan talebi arttırdı.

40 mm bombaatar mühimmatından 81 ve 120 mm havan mühimmatına, RPG-7 mühimmatından uçak bombalarına kadar birçok mühimmat tipinde, TB patlayıcılar kullanılıyor.

Ancak, 40 mm gibi küçük çaplı mühimmatta TB patlayıcı kullanılması, parça tesirli yüksek infilaklı patlayıcı ile doldurulmuş olan aynı çaptaki mühimmata göre kapalı alanlarda çok büyük bir fark yaratamıyor. TB patlayıcıların tabiatı gereği, mühimmatın çapı veya bombanın boyutu büyüdükçe TB karışım miktarı artacağından, arzu edilen ısı, basınç ve şok etkisi daha gözle görülür oluyor.

Bu nedenle 40 mm bombaatar mühimmatında[7], arttırılmış şok (Enhanced Blast Explosive-EBX / Enhanced Blast Insensitive Explosive-EBIX) etkisine sahip karışımlar kullanılmaya başlandı. Bunun nedeni, genelde kapalı alanlarda veya meskûn mahallerde kullanılacak olan bu mühimmatın, normal patlayıcılar ile çok fazla bir ısı ve basınç etkisi yaratamadığı gerçeğiydi. Arttırılmış şok etkili patlayıcılar, ayrıca, kapalı mahallerde duvarlardan da yansır ve böylece kuvveti artan bir şok dalgası oluşturarak muhasımı etkisiz hale getirir. Benzer husus, TB patlayıcı ile doldurulmuş el bombaları için de geçerlidir. Bu el bombalarının, içindeki patlayıcı ağırlığına da bağlı olarak, açık alanda etki yarıçapı 5-7 metre iken bu yarıçap, kapalı alanlarda iki katına kadar çıkabiliyor.

TB patlayıcının en etkili olarak kullanıldığı mühimmat tipi ise uçak bombaları. Örneğin, 2.000 lb’lik Mk-84 genel maksat uçak bombasında kullanılan yaklaşık 500 kg TB patlayıcı infilakının yaratacağı etki, TNT dolgulu olana göre 2 kat daha fazladır.

Tritonal dolgulu Mk-84 uçak bombası ile TB patlayıcı dolgulu 1.000 lb’lik Mk-83 uçak bombası patladığında, patlamanın 0,05’inci saniyesinde oluşan basınç, sırasıyla 10 psi ve 30 psi’dir.

TB patlayıcıların, havan ve RPG-7 gibi omuzdan atılan silahların mühimmatında kullanımları da harekât ihtiyaçları kapsamında gittikçe yaygınlaşıyor. Örneğin, TB patlayıcılı 93 mm’lik harp başlığına sahip RPG-7 mühimmatında, yaklaşık 2,3 kg patlayıcı vardır. Bu mühimmat, açık alanda, aynı ağırlıktaki TNT’ye kıyasla yaklaşık 2,5 kat; kapalı alanda ise 5 kat daha etkilidir. Bir başka ifade ile açık alandaki TNT eşdeğeri 5,6 kg’dir ki bu, yaklaşık olarak 155 mm obüs mühimmatındaki TNT miktarına eşittir. Patlama anında ısı ve basınç etkisinin kapladığı hacim ise yaklaşık 300 metreküptür.

Yurt içinde geliştirilen ve termobarik tesirli harp başlığı seçeneği de bulunan Roketsan üretimi CİRİT füzesi.

TB Patlayıcılar Yaygınlaşıyor

Sırf bu bilgiler bile TB patlayıcıya sahip mühimmatın, kapalı alanlar için neden popüler hale geldiğini gösteriyor. Görüldüğü üzere omuzdan atılan, küçük boyutlu bir TB mühimmatla kapalı alanlarda obüs mühimmatının etkisinin üzerinde bir etki yaratılabiliyor.

Bu tür mühimmatta, şoka duyarsız arttırılmış etkili patlayıcı (Shock Insensitive Blast Enhanced Explosive / SIBEX) karışımlar da daha yüksek şok ve basınç yaratmaları nedeniyle özellikle güçlendirilmiş beton yapılara hasar vermek maksadıyla kullanılmaya başlandı.

Yeni tip enerjik dolgu malzemelerindeki ve TB patlayıcılarda farklı amaçlarla kullanılan kimyasallardaki gelişmelere paralel olarak, daha etkili ve verimli TB patlayıcıların geliştirilmesine yönelik çalışmalar, yukarıda verilen örnekler kapsamında devam ediyor. Bu çalışmalar, birçok farklı alanda yürütülüyor. Bunlar arasında;

  • HNIW (CL-20) gibi yeni nesil enerjik malzemelerin, TB patlayıcılarda kullanılması,
  • Alüminyum veya magnezyum tozlarından daha verimli olabilecek boron gibi nano ölçekli metal tozlarının nasıl daha etkin olarak kullanılabileceği,
  • En efektif yanmayı sağlamak maksadıyla nano-yakıt olarak adlandırılan katı haldeki hidrojen-oksijen parçacıklarının kullanımı,

gibi farklı konular yer alıyor.

Bu gelişmeler paralelinde; TB patlayıcıların, başta uçak bombaları ve seyir füzeleri olmak üzere, orta ve büyük çaplı birçok mühimmat çeşidinde, amacına uygun olarak kullanımının yaygınlaşacağı değerlendiriliyor.


  • Doğru kullanım, Termobarik Patlayıcı Karışım’dır. “Patlayıcı” ve “Patlayıcı Karışımları” farklı kavramlardır. Örneğin, TNT, yüksek güçlü bir patlayıcıdır. Tek başına kullanıldığı gibi toz alüminyum ile karıştırılarak da kullanılır. Bu durumda, farklı bir etkiye sahip patlayıcı karışımı haline gelir ki bu karışım “Tritonal” olarak adlandırılır. Makalede ifadeleri uzatmamak için “Termobarik Patlayıcı Karışımı” yerine “TB patlayıcı” ifadesi kullanıldı. Bu kavramın İngilizcesi, Thermobaric Explosive (TBX) şeklinde kullanılıyor.
  • Yüksek infilaklı patlayıcıların patlama hızları, 9.400 m/sn.ye hatta daha üzerine çıkabiliyor. Bu da ses hızından, yaklaşık 26 kat daha fazla bir hız demek.
  • Her ne kadar çalışma prensipleri TB patlayıcılardan farklı olsa da Fuel-Air Explosive (FAE) olarak adlandırılan patlayıcı karışımlar da bu sınıfa dâhil ediliyor. Bunlar, sıvı veya gaz şeklinde yakıt ihtiva eden patlayıcı karışımlardır.
  • Bu değer, 75 bar basınca, yani yaklaşık 750 metre su derinliğindeki basınca eşit. Bu derinlik, konvansiyonel denizaltıların ezilme umkundan (derinliğinden) daha fazla.
  • Patlayıcı, ilk kez İngiltere tarafından üretilmiş olduğundan “Royal Demolition Explosive” olarak da adlandırılmaktadır.
  • Sıvı ve gaz halindeki yakıtlar da özellikle eski tip termobarik mühimmat türlerinde kullanılmıştır.
  • 40 mm bombaatar mühimmatı ailesinin; 40×46 mm LV, 40×51 mm MV ve 40×56 mm HV tipinde olanlarında, arttırılmış şok etkili patlayıcılar kullanılıyor.

 903 Toplam Görüntüleme,  5 Günlük Görüntüleme

İlgili İçerikler

Bu web sitesi deneyiminizi geliştirmek için çerezler kullanmaktadır. Bu konuda bilgi sahibi olduğunuzu düşünüyoruz, ancak isterseniz devre dışı bırakabilirsiniz. Kabul Et Detaylı bilgi almak için tıklayın.