烟花

背景

烟花是一种利用燃烧或爆炸产生视觉或听觉效果的装置。现代烟火还包括类似于烟花的装置，例如照明弹、火柴，甚至航天飞行中使用的固体燃料火箭助推器。

烟花的最早祖先是纸或竹筒，里面装满了两千多年前中国使用的细砂炭和硫磺。这些管子在点燃时会产生火焰和烟雾，但没有爆炸。真正的烟花不存在，直到一千年后将硝石加入混合物中制成黑色火药，这是第一种化学炸药。黑火药可能最早是在中国制造的，但有学者认为它可能是阿拉伯人发明的。

中国人将黑火药用于烟花、信号以及炸弹和火箭等武器。黑色火药在 14 世纪被引入欧洲，作为烟花和枪支的炸药。到 17 世纪后期，它被应用于采矿和道路建设项目。黑色火药用于火药，直到 19 世纪后期被硝化纤维取代，并且（用于工业目的）被炸药 在 20 世纪初，但它今天仍然用于烟花。

中国的烟花从简单的鞭炮演变为16世纪欧洲探险家目睹的奢华表演。在欧洲，烟花最初是用于庆祝胜利的军用炸药，后来发展为 16、17 和 18 世纪意大利烟火师设计的精心制作的烟花。 （即使在今天，美国的大多数大型烟花公司都是由意大利裔美国家庭经营的。）这些意大利烟花通常在装饰华丽的木制布景上展示，通常漂浮在水面上，既为了安全又为了反射美丽的展示。另一方面，当时的德国烟花通常是向空中发射的，就像今天的烟花一样。

尽管意大利大师们的烟火表演是极其复杂和令人印象深刻的艺术作品，但当时的技术限制了它们的色彩和亮度。 19世纪，铝和镁的引入大大提高了亮度，而法国化学家克劳德-路易斯·贝索莱（Claude-Louis Berthollet）（他曾试图改进拿破仑军队使用的火药）开发氯酸钾，使产生更强烈的火药成为可能。颜色。

烟花随着最早的定居者来到新世界，自美国成立之初就被用来庆祝 7 月 4 日的独立日。在 20 世纪初期，这些烟花变得更大、更强大、更危险。 1900 年至 1930 年间，有 4,000 多人被烟花炸死。联邦和州政府在 1930 年代开始规范烟花的使用。爆炸物分为 A 类（炸药和 TNT 等危险物质）、B 类（用于专业展示的烟花）和 C 类（供私人使用的小型烟花）。C 类烟花中的爆炸物不得超过 50 毫克。一些州允许所有 C 类 烟花，有的只允许“Safe and Sane”烟花（不动不离地的C类烟花)，一些州或县市禁止私人使用所有烟花。一些非常危险的烟花，如樱桃炸弹、M-80 和银礼炮，在所有州都被禁止，但继续非法制造和销售。当今美国的大多数烟花死伤都是由这些非法装置造成的。

虽然烟花的私人使用受到严格限制，但公共烟花表演变得越来越精致。计算机可以精确地为烟花计时，因此它们可以根据音乐及时编排。激光有时用于产生独特的视觉效果。今天，烟花在世界各地制作和展示，特别是在欧洲、拉丁美洲、美国和日本。

原材料

现代烟花由塑料外壳、纸浆外壳或厚纸外壳组成，隔间由纸板隔开。炮弹底部的一个小隔间装有黑色火药，用于将烟花从 铁制成的迫击炮推向天空， 铝、塑料或重纸板。一个更大的隔间包含大块的化学物质混合物，加热时会产生光和颜色。这些块被称为星星。在美国和欧洲的烟花中，星星在圆柱形隔间内与黑色粉末混合。黑色粉末爆炸，点燃星星，将它们散布在天空中。在亚洲烟花中，星星围绕在一个球形隔间中的黑色火药周围，以产生更对称的显示效果。一个隔间可能装有闪光粉，而不是黑火药和星星，它会产生突然的亮光和巨大的爆炸声。烟花中的各个隔间都连接到由混合了火药颗粒的线制成的引信。

黑色粉末由按重量比为 75 至 15 至 10 的硝石（硝酸钾）、木炭和硫的混合物组成。闪光粉由氯酸钾或高氯酸钾、硫和铝的混合物组成。恒星由燃烧提供热量的燃料、加热时提供颜色的着色剂和燃烧燃料的氧化剂组成。燃料可能是缓慢燃烧的，例如木炭、糊精（来自玉米淀粉）或红树胶（一种树木分泌物）以产生暗淡、持久的显示效果，或快速燃烧，例如铝、镁或钛，以产生明亮、持久的显示效果。糖可用作产生烟雾的燃料。着色剂包括铝、镁或钛（白色）、碳或铁（橙色）、钠化合物（黄色）、铜化合物（蓝色）、碳酸锶（红色）和硝酸钡或氯酸钡（绿色）。氧化剂是高活性含氧化合物，如高氯酸钾或高氯酸铵。它们还含有氯，会与铜、锶和钡化合物发生反应。 着色剂产生这些元素的不稳定氯化物，实际上提供颜色。

制造
过程

制作星星

• 1 用于制备星星的原料从化学品供应公司获得并储存在桶中。在混合时，将化学品从桶中舀出，称重，并通过黄铜筛网筛分两次以去除结块。 （使用黄铜是因为它不会产生火花。）将过筛的粉末放在一张大纸上，用手轻轻混合。粉末也可以在旋转鼓或带有旋转桨的固定容器内混合。这些设备必须非常小心地使用，以避免通过摩擦产生热量或在运动部件之间捕获少量粉末。
• 2 将混合好的粉末放入桶中，从混合室取出到切割室。水与它混合以形成柔软的面团。面团块被舀到形状像面包的大纸衬木模具中。用木槌将面团牢牢地装入模具中。 （湿面团比干粉更安全。）
• 3 每条重约 35 磅（16 公斤）的面团在铺有撒有黑色粉末的厚纸板的工作台上脱模。将面包沿一个方向切割以形成切片，然后沿另一方向切割以形成骰子。骰子的尺寸可以是 0.06-2 英寸（0.16-5 厘米）。黑色粉末会粘附在湿骰子上，并在点燃烟花时帮助它们燃烧。让骰子在纸覆盖的屏幕上干燥。

休息

• 4 干骰子现在是星星。它们被转移到包装室以放入纸板容器中。一个中空的纸板管被放置在圆柱形容器的中心，星星轻轻地倒在它周围。一个大容器可容纳多达 900 颗星星（约 4.4 磅 [2 公斤]）。当容器装满时，将黑色粉末倒入空心管内，然后将管子取出。粉末填充星星之间的空间，并将用于点燃和分散它们。纸帽放在装满的容器上，现在称为“打破”。
• 5 断点用粗绳包裹，这个过程称为扣球。钉扣是通过将一根大线轴的一端系在断裂处并将线绕在其上来完成的。当断裂完全覆盖时，将绳子切断并系好。有些断裂没有钉，而是用塑料或较重的纸板代替，以承受发射时的压力。一个时间保险丝（一种短的、缓慢燃烧的保险丝，它在发射后会导致断路在一定时间内爆炸）插入断路中，并用厚纸包裹。包好的断点被移到粘贴室，用厚重的、浸过浆糊的纸包起来， 然后让其干燥约两天。随着糊状物变干，纸张变硬，形成牢固、紧密的密封。
• 6 一些休息，称为敬礼，充满闪光粉而不是星星和黑色粉末。闪光粉的混合方式与用于制造星星的化学物质大致相同。然后将其倒入比其他断裂更厚更坚固的纸板容器中。这允许在敬礼之前建立更多的压力，从而导致更响亮的爆炸声。然后，这些敬礼像其他休息时间一样被尖刺和粘贴。

制作贝壳

• 7 干燥的休息被移动到整理室组装成壳。最简单的炮弹由一小隔间黑色火药和一个裂口组成。由于它们的球形结构，亚洲贝壳总是只有一个裂口。由于美欧炮弹都是圆柱形的，可以将多个破口叠在一起，这样炮弹在爆炸时会显示出多发不同颜色的连发。多发炮弹通常由一小隔间黑色火药、三到四种颜色的炮弹和一个礼炮组成。一些大贝壳包含多达 10 个裂口，至少一个巨大的贝壳已制成可容纳 22 个裂口。通过将组件堆叠在一起，连接一个引信（一种长而快速燃烧的引信，用于点燃发射烟花的黑色火药），用厚纸将它们包裹起来，并用绳子将包装捆在一起，从而组装出炮弹。然后将完成的烟花贴上标签并储存起来，直到需要为止。

制作小烟花

• 8 供私人使用的小型烟花的制作方法与大型烟花的制作方法大致相同，但它们的结构通常更简单，爆炸物更少。小型烟花包括鞭炮（装有少量炸药的纸管）、喷泉（装满化学物质的纸锥，会释放出有色火花）和罗马蜡烛（装有少量炸药和几颗小星星的长纸管）一次）。一些小型烟花根本不含炸药，可能就像用纸或箔纸包裹的单一化学品一样简单。例子包括烟球（填充有释放彩色烟雾的化学物质）和蛇（填充重铬酸铵，缓慢燃烧并产生长长的灰烬）。烟火是通过将金属线浸入含有燃料、氧化剂、着色剂和铝颗粒的浆液中制成的，铝颗粒会产生火花。

放烟花

• 9 专业烟花通常由制作它们的同一家公司发射。如果要使用固定件（一种地面展示，用彩色耀斑形成图片或文字，称为长矛），将要形成的设计草图在方格纸上绘制并发送给木匠，他们用薄木板条建造木框架在设计的形状。如果音乐伴随着烟花，则计划显示的时间与音乐的节奏相匹配。
• 10 在演出开始前几个小时（对于大型演出而言，提前几天），工作人员带着所有必要的设备到达，包括灭火器和急救箱。发射炮弹的迫击炮被放置在适当的位置。大的被放置在地下挖的洞中或装满沙子的钢桶中。较小的迫击炮被放置在木架上。每个迫击炮的合适炮弹都已装载到位。组装固定件的框架，长矛连接到板条，保险丝连接到长矛。当展示开始时，长枪和迫击炮会在适当的时间点燃，要么用长长的手持照明弹，要么用连接到中央配电盘的电线。演出结束后，工作人员安全地销毁任何未爆炸的哑弹。

质量控制

制作烟花最重要的质量控制因素是安全。烟花工厂通过链式围栏、 带刺铁丝网、 保护免受入侵者的侵害 上锁的大门、钢门和防篡改锁。在这些工厂中，采取了许多预防措施来防止事故发生。

电是最大的危险。一个小小的火花就能引爆一屋子的炸药。所有电源插座都位于大楼外。为避免产生静电，所有工人必须穿着 100% 纯棉的衣服。他们在进入建筑物之前会接触一块铜板，以去除他们可能携带的任何静电。将电线拖到石墨地板上的弹性带缠绕在工人的小腿上，以将静电排放到埋在建筑物下方的接地棒上。如果有雷暴的可能性，所有工作都将停止，所有工人都离开大楼。

还使用了许多其他安全措施。所有工作均由手工完成，以避免机器产生热量或火花。在冬天，建筑物用热水而不是热空气加热，这可能会引起爆炸。建筑物很小，所以离出口不超过一两步远。所有出口都有门，轻轻一碰就能打开。爆炸性化学品在潮湿时绝不能混合，因为当它们变干时，它们可能会释放出可以点燃它们的气体。