【兵器小百科】10:鑽地彈

鑽地彈為何物?

鑽地彈是一種攜帶鑽地彈頭(又稱侵徹戰鬥部)的對地攻擊武器,包括鑽地炸彈和攜帶鑽地戰鬥部的導彈,用於對機場跑道、地面加固目標及地下設施進行攻擊。舉個栗子,一般炸彈可能在觸碰建築物的瞬間發生爆炸,鑽地彈則會穿越屋頂、樓板,直到地下室才會爆炸。一直以來,有給超級炸彈起綽號的慣例,大型鑽地彈往往重達數噸,自然不會免俗,軍迷熟知的“炸彈之祖”、“掩體粉碎機”就是位列鑽深排行榜前列的鑽地炸彈。

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韓國KTSSM戰術導彈展示鑽地效果

鑽地彈為什麼重要?

自二戰以來,空襲已經成為定點打擊的主要手段。二戰後期,空襲基本摧毀了德國和日本的工業體系,兩國漸成強弩之末,反觀蘇聯和美國,大後方開足馬力生產武器支援前線;對兩國無差別的戰略轟炸更是動搖了民眾的抵抗意志,讓軸心國的失敗不可避免。

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U型潛艇基地頂部由厚達數米的混凝土澆築而成 極其堅固

應對敵方空襲,守方除增強防空火力,最好的辦法莫過於給自己加上“金鐘罩”,把自己隱蔽和保護起來。重慶和倫敦都大量開挖供居民躲避空襲的防空洞,德國也把工廠(如V-2飛彈)搬進山洞,還給潛艇部隊修建了巨大、堅固的混凝土掩體,這些掩體至今還屹立在海邊。魔高一尺,道高一丈,面對大量地下工程和混凝土掩體,特別是地下指揮部、兵工廠、導彈洞庫,攻方肯定要開發專用武器,這就是鑽地彈

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二戰後 為防空襲 各國修建了大量地下工程

第二次世界大戰後期,核武器展現了強大的威力。為應對核威脅,各國都修築了堅固的地下工事,有的深達數百米。為了專門對付這類目標,上世紀80年代各國就著力研發鑽地彈藥,甚至鑽地核彈。

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鑽地彈戰果卓著

除美國、俄羅斯,韓國軍隊裝備的鑽地彈種類全、型號多。韓國提出了“殺傷鏈”計劃,力圖在發現目標半小時內將其擊毀。作為“殺傷鏈”的箭頭,F-15k攜帶的“金牛座”巡航導彈、KTSSM戰術地地導彈、GBU-28激光制導炸彈,都屬於鑽地彈或攜帶鑽地彈頭。

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F15投射GBU-28 毀傷效果下有動圖

鑽地彈有哪些流派?

(1)串聯式鑽地彈。主要原理是2次爆炸,彈體前端分級裝藥依靠觸發敏感度(非均質目標)或定時(均質目標)起爆,生成高速自鍛彈丸,在彈體前方造成空腔,幫助侵徹戰鬥部前進。如金牛座空射巡航導彈可攜帶MEPHISTO(摩菲斯特)串聯鑽地彈頭,打擊堅固目標時,先利用第一次爆炸產生的射流在岩石、混凝土、鐵板表面撕開一個口子,鑽地彈頭以250米/秒的速度,最高貫穿6米厚的混凝土或36米厚的泥土層,鑽地彈頭使用可編程PIMPF光電智能引信,能夠感知穿越樓層數,到達預設目標時引爆。

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金牛座空射巡航導彈 子彈狀物體即鑽地彈頭

(2)動能鑽地彈。利用動能殺傷地面目標的歷史由來已久,落石是古代的常用武器,缺槍少彈的志願軍戰士也從坡頂向下投擲石頭狙擊敵人。一戰時曾給飛機加裝航空飛鏢,飛鏢長約13釐米,重25克,一箱約有500枚,飛到敵軍上空打開箱底,飛鏢高空墜落,威力足矣擊穿鋼盔和人體。

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航空飛鏢從天而降可以穿透樹幹

這幾年還能見到藍色塗裝的精確制導炸彈,其實彈體內裝填的並非炸藥,而是水泥,主要是控制殺傷範圍,免得波及平民。千萬不要小看不裝填炸藥的水泥彈體,從萬米高空墜落絕對是“滅頂之災”,水泥彈有多次擊中、砸毀建築物的記錄;基地組織2號人物、本拉登女婿阿馬斯里也殞命水泥彈,他乘坐的轎車被命中後,雖然車頭完好,彈體從車頂貫穿,包括阿馬斯里在內的車內人員殞命,但未波及車外其他人員。

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不帶炸藥的水泥彈命中目標

動能鑽地彈,就是依靠空投或火箭發動機產生的巨大動能侵徹土層、混凝土,鑽入目標內部,引爆炸藥摧毀目標。鑽深與動能直接相關,提高鑽地彈侵徹深度最好的辦法是提高著地速度、縮小彈體直徑(原理同釘釘子);此外,還受彈體材質、彈體形狀、侵入角度(原理類似坦克斜面裝甲可以產生跳彈)影響。為確保鑽地彈頭和彈體強度,通常會犧牲裝藥空間來確保彈殼厚度。

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GBU-28體型纖細 比反艦導彈還要長出不少

於是“掩體粉碎機”GBU-28彈壁約8釐米厚,全重2.3噸,裝藥卻只有306千克;彈長5.84米,最大直徑約0.44米,戰鬥部長徑比超過15。總體來看,動能鑽地彈比串聯式鑽地彈鑽深大的多,最強悍的“炸彈之祖”對土壤的侵徹深度可達300米,對混凝土侵徹深度可達60米。

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韓國空軍地勤掛裝“掩體粉碎機”

鑽地彈有哪些技術難點?

一是彈體材質。兩個物體高速相撞會產生巨大的破壞力(參見車禍),如果外殼不夠堅硬,就會在力的作用下產生形變、毀壞,甚至解體。軍用匕首削鐵如泥,都是金屬,被割開的是鐵皮而非刀刃就是這個道理。

鑽地彈的殼體,特別是彈頭必須採用高強度、高硬度 高韌性、耐高溫、耐磨擦等特徵的合金鋼,在殼體的內外表面還要敷上防熱層,確保彈頭和殼體在鑽地過程中不因碰撞、高溫變形,並依靠巨大的動能繼續向下鑽去。美國通常採用鎢、鎳鈷、鉻錳或鎢鈾合金鋼,我國也採用鎢合金鋼作為鑽地彈材質,很慶幸的是能生產坦克用鎢合金脫殼穿甲彈的國家沒幾個,我們就是其中一個。

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未爆的鑽地炸彈 巨大的衝擊讓彈體產生形變

二是定位和引爆。不像導彈可以在飛行中鎖定目標,發射鑽地彈的時候,要事先確定彈體侵入位置,比如地下掩體的正上方。確定目標深度也很關鍵,如使用定時觸發引信,只有據目標深度設定好延時,才能讓鑽地彈發揮最大的作用。

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夏延山地下監控中心入口

理論上可以通過探測聲響、振動和電磁信號來確定目標,實際中,確定地下目標位置和準確深度難上加難。有時候要依託整個偵察體系綜合研判,情報也很重要。

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發現有地下設施容易 瞭解設施構造和深度很難

三是智能引信。早期,動能鑽地彈使用定時觸發引信(如GBU-28的FMU-143);新型硬目標靈巧引信(HTSF)的核心部件是微型固態加速度計,可精確測量3個軸向加速度,將測量數值與內裝數據庫(數據庫來源:非萬能的理論+大量試驗)比較後,判斷目標類型(土壤、混凝土還是岩石),精確計算侵徹深度,自動記錄穿過的掩體層數,並根據起爆準則在最有利的位置起爆。鑽地彈著地速度過低,穿深有限;撞擊速度過高,彈體容易產生蘑菇狀破壞,引信等部件也容易損壞,引信防撞保護技術一直屬於高度機密。目前,美國產專用引信可承受1200米/秒的高速撞擊,在研型號可滿足最高2200米/秒撞擊需求。

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智能PIMPF引信的傳感器可探測鑽透樓層數

四是體積過大。小型鑽地彈侵徹能力有限,所以鑽地彈個頭都比較大。最經典的“掩體粉碎機”GBU-28,只有F-15E和F-111(已退役)等重型戰機可以攜帶,突防和隱身能力都受到限制。“炸彈之祖”GBU-57(參見下文)只能由B-52、B-2轟炸機搭載,每次可載2枚。美國也意識到了這方面問題,在研發下一代高速鑽地彈時候,計劃安裝火箭發動機,通過推進達到高超音速,獲得和現有鑽地彈同等的侵徹能力。

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“炸彈之祖”GBU-57體積巨大

鑽地彈有哪些典型代表?

(1)GBU-57“重型鑽地彈”(MOP)。作為重型炸彈“世家”的最新成員,GBU-57綽號“炸彈之祖”。據說GBU-57單枚造價為250萬美元,摺合人民幣超過1500萬元。彈長6.25米,直徑0.8米,彈體採用硬化鋼製造,總重約13.6噸,裝藥量超過2.4噸,尾部裝有格柵狀尾翼,採用GPS制導,精度在1米左右。

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B2戰略轟炸機最多也就攜帶2枚

其侵徹部採用鎳鈷鋼合金製成,可鑽透300米深土層、40米堅硬岩石或8米混凝土。因為重量太大,GBU-57只能由B-52、B-2轟炸機搭載,每次可載2枚。MOP是目前鑽地深度最深的常規鑽地炸彈。

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B2戰略轟炸機與MOP

(2)GBU-28“掩體粉碎機”。GBU-28屬美國“寶石路”Ⅲ激光制導炸彈系列,綽號“掩體粉碎機”,既形象又貼切。彈體從前至後分為3個部分,分別是制導艙、戰鬥部艙、尾艙,其中制導艙內含激光導引頭、探測器、計算機等組件。GBU-28誕生於海灣戰爭,為應急,此彈戰鬥部艙由203毫米榴彈炮管改進而來。

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韓國F15K試射GBU-28鑽地炸彈-1

為了提高鑽地能力,GBU-28最大直徑約0.44米,彈長5.84米,戰鬥部長徑比超過15;彈壁較厚,全重高達2.3噸,裝藥只有306千克。如此設計,自然鑽地威力驚人,可以鑽透30米土層或6米高強度混凝土。GBU-28缺點也很明顯,因為長度和重量過大,只有F-15E和F-111(已退役)等少數飛機可以攜帶,突防和隱身能力都受到限制。在2012年珠海航展上,中國也展出了1000公斤級天戈激光制導炸彈,大長徑比的氣動外形酷似GBU-28,應該是中國空軍未來的主力武器。

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韓國F15K試射GBU-28鑽地炸彈-2

(3)小直徑炸彈(SDB)。GBU39/B是美國第一代小彈徑炸彈,重量只有110公斤,其中高爆彈頭重23公斤。雖然重量較輕,依舊可穿透1.8米混凝土,對付普通機庫足矣!安裝滑行套件還能獲得更遠射程。因個頭小,對平臺要求非常低,F15通過複合掛架一次可掛載20枚。

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SDB輕鬆擊毀機庫掩體

(4)東風-15鑽地戰鬥部。

類似韓國KTSSM的鑽地戰術導彈我們早就有!東風-15C配備的鑽地彈頭由鎢等合金製成,混凝土等堅固物體有很強的穿透能力,試驗效果驚人。

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東風15C戰術導彈 注意其細長的鑽地戰鬥部

公開數據顯示,此侵徹戰鬥部重500kg,著地速度為6-7倍音速,動能稍大於美國的巨型鑽地彈,鑽地能力為15-20米混凝土,或60米普通地面。

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東風15C彈坑

(5)B61系列戰術核彈。核彈鑽入地面1米後爆炸,對地下目標威力要比地面爆炸大20倍,摧毀地下200米加固目標,只需要30萬噸當量核彈頭鑽地3米即可,所以美國一直沒有停止鑽地戰術核彈研發。

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B61做到了核彈小型化 2017年試驗由F-16投擲

B61核彈最早生產於上世紀60年代,B61-12是B61的第12次改進型,2017年4月14日空投試驗成功,將在2020年投產。B61-12採用衛星制導組件,進一步提升了命中精度,鑽入地下後爆炸產生的衝擊波能毀壞200米深度範圍內各種設施。

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B61-12直中靶心

(6)二戰“高腳杯”炸彈。二戰期間,為打擊堅固目標,盟軍也研製了巨型炸彈,典型代表如英國“高腳杯”。“高腳杯”長6.35米,重5.4噸,最大直徑只有0.95米,內裝2.3噸Torpex D1烈性炸藥,由蘭開斯特轟炸機攜帶。

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高腳杯與大滿貫

在6100米高度投下時,鑽地能力為5米混凝土或24米土層。鑑於當時的技術水平,“高腳杯”主要通過優化氣動外形提高撞擊速度(1100米/秒)和更大重量提高鑽地效果。“高腳杯”只生產了854枚,戰果輝煌,曾用於擊沉德國提爾皮茲號戰列艦,襲擊U型潛艇基地、V-2導彈發射場、水壩、橋樑等重要目標。

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“高腳杯”撕開了德國潛艇基地混凝土頂蓋


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