美国钻地炸弹的原理

Question

美国在2003年在巴基斯坦山里炸拉登用了这个东西，钻地炸弹的原理是什么

第一，如果用钻地炸弹，在地面爆炸怎么就还能钻地下在炸？能炸几次，钻多少米？

第二，假如掩体修建在地下好几层好几百米下，那钻地炸弹是否就不行了

Answer 1

炸弹No·1——美国“重型钻地炸弹”

2007年12月，美国空军宣布其“重型钻地炸弹”（MOP，Massive Ordnanc Penetrator）正在试验装备在B-2上。这说明MOP不久就能进入实用状态，从而将成为世界现役中最大的常规炸弹，而且还将创下炸弹对地打击深度的新记录。

渐进的需求牵出MOP

“重型钻地炸弹”（MOP）是一项由美国国防威胁削减局投资的技术演示项目，主要是发展一种专用于打击坚固地下深层目标的13.6吨（30000磅）的常规钻地炸弹。该炸弹可以说是美国钻地武器技术的巅峰之作，虽然问世时间不长，但其技术发展却由来已久。

花开两枝打地下 在两伊战争中，伊拉克为抗击伊朗的轰炸，将其许多关键军事基础设施都转移到了地下。海湾战争初期，美军对巴格达北部奥塔基空军基地地下工事反复轰炸，但工事主体毫发未伤，这迫使美军紧急用火炮炮管改装成了以后闻名遐尔的GBU-28“堡垒摧毁者”钻地弹。战争中，美空军用GBU-28摧毁了伊拉克境内发现的大部分地下目标，但其毕竟是一个早产儿，存在着先天不足。例如，GBU-28在空中的可控性很差，瞄准要非常准确，而且钻地深度和爆炸威力还是无法达到战争实际需要。为此美军不得不考虑发展钻地技术。

以后美军对地下目标打击武器的研制基本沿两条思路发展。一是利用燃料空气炸弹原理发展了GBU-43/B“炸弹之母” （MOAB）大型炸弹。这类炸弹对地下目标的打击主要是对地下设施的洞口进行爆轰，引发有氧爆炸和有氧燃烧，从而产生高压冲击波、高热能和无氧区，以摧毁武器装备、建筑物，并导致地下设施内人员的窒息死亡。这种杀伤是非直接的。另一个思路就是发展钻地型重磅炸弹，其对目标的杀伤是直接的，因此被称为“直接攻击坚固目标武器’、1997年美空军正式提出了这一技术概念，当时设想的是一种重9072千克（20000磅级）的适应恶劣天气的精确制导直接攻击炸弹，适用于B-52和B-2。它利用JDAM计划开发的制导组件满足恶劣天气条件下的攻击需要，并专门为钻地炸弹开发了加固目标智能引信（HTSF）。它由电子引信发展而来，可以按照钻地层数、距离和时间控制爆炸点。引信根据炸弹打击目标过程中重力加速度的变化感应爆炸参数，能区别土壤、混凝土、岩石和空气。这些技术成为了今天“重型钻地炸弹”（MOP）发展的基础。

越来越大的“大布卢” 2001年的阿富汗战争中，改进后的GBU-28得到了更广泛的应用，但是战争实践也让美国人感到了现有钻地炸弹威力的不足。当时有情报显示以拉登为首的塔利班领导层躲藏在托拉博拉山区的几个大型山洞中，但GBU-28的钻地深度和威力对此无能为力。为此美空军提出了开发重达13.6吨、钻地深度30.48米（100英尺）以上的大型常规炸弹，并将其称为“大布卢”或“深蓝”（BLU-82也有该外号）。2002年3月，美国空军与诺·格和洛·马公司签订了紧急采购3枚此类炸弹的合同，以满足战争急需。起初计划在战场上边实战边开发，但随着塔利班的迅速垮台，这种武器失去了需要。

2003年2月，伊朗前总统哈塔米宣布伊朗发现铀矿并将建设铀转换和铀浓缩设施。从2004年国际原子能机构总干事巴拉迪提交的伊朗核问题执行报告看，伊朗当时已拥有1140台离心机，均部署在新建的地下设施内。对此，美国国防部科学专家组再次提出发展轰炸机投放的大型钻地炸弹的建议，包括发展20000～30000磅钻地和空气燃料两种类型的大型炸弹。而此时恰逢美国国内高调提出“强力钻地核弹”（RNEP）计划，这使钻地武器技术发展迎来了前所未有的大好时机，也使大型钻地炸弹计划变得越来越现实。

浮出水面的“重型钻地炸弹” 2004年11月1日，美国国防部宣布驻英格林空军基地的空军研究实验室与波音公司签署了“重型钻地炸弹”（MOP）的开发合同。该合同分为三个阶段，第一、二阶段主要是进行炸弹的钻地和爆炸威力技术的试验和开发。2005年5月，波音公司成功完成了第一阶段的MOP技术论证工作。第二阶段从2005年6月开始，将进行MOP的地面静态测试、载荷的防破损效应测试及打击实际隧道目标的爆炸威力演示。2007年3月14日，在白沙导弹靶场的武器隧道设施MOP成功完成了静态隧道威力测试。美国防部在伊朗和朝鲜核危机最关键的时刻公布了此次试验的概况，这使MOP计划正式走到了前台，成为人们关注的对象。这一阶段工作在2007年11月结束。至此，MOP炸弹本身的研制工作基本结束，技术轮廓基本确定。

目前正在进行的是MOP的第三阶段，从2007年12月开始，持续到2008年7月。这一阶段将在B-2和B-52上进行MOP的挂载试验，并进行飞行和投放测试。整个阶段将进行5次以上的实际投放试验，以测试炸弹打击堡垒和隧道目标的钻地深度和威力。按照美军公布的消息，B-2的内置式弹舱内可携带两枚MOP。2007年12月，美国空军密苏里州怀特曼空军基地第509轰炸机联队透露．该基地已在一架模拟的B-2上成功试装了一枚MOP。按照美国国防部公布的计划，MOP到2008年晚些时候将完成试验，具备初始作战能力，2009年春季具备完全作战能力，开始正式装备部队。

特色鲜明的MOP

从美国目前公布的MOP来看，该弹长6.2米，直径0.8米，重达13.6吨，采用GPS/INS制导，在炸弹中部“十”字形安装有4个短横翼，尾部有4个可折叠栅格尾翼。

钻地能力强，可攻击地下更深层设施 炸弹的钻地深度受到多种复杂因素制约。土壤或岩石对钻入的炸弹所产生的阻尼力会破坏经过加固的钢制炸弹外壳，使内装的爆炸装置破损。目前估计钻地深度最科学的“长钎钻地”理论认为，最大可能钻地深度与钻地弹长度和密度成正比，与打击目标密度成反比。计算结果表明，即使用目前强度最高的材料制造弹壳，其对地冲击速度也不能大于3000米/秒，而在所有条件都理想的情况下，其对应的钻地深度一般不超过炸弹长度的10倍，而炸弹长度又受到携载飞机的限制。如果在实际应用中，冲击速度和钻地深度超过上述值，炸弹和其内部引爆装置就可能受到严重损坏，使炸弹无法正常起爆。MOP正是依据这一理论开发的，其战斗部壳体采用镍钴钢合金制成，预计对一般加固混凝土的钻深为60米，对坚硬岩石为40米，对超强加固混凝土为8米，远远超过了BLU-113保持的6米混凝土层或30米厚土层的现有钻地深度记录。

爆炸威力大，可打击加固目标 过去的试验表明，既要保证威力，又要保证炸弹外壳钻地时不破损，像1000千克重的炸弹只能装载约227千克的高爆炸药，但这一数量级的炸药无法有效破坏较大面积的地下隧道网和其中的装备。而MOP因其超大的“体重”，内装炸药重量达到2700千克。虽然只占总重量的20%，但由于采用了高性能炸药，其威力比以往的钻地炸弹提高数十倍。美国空军曾进行了广泛的对比试验，以判断在同一个地点是投下多枚炸弹还是投下一枚大型炸弹的杀伤效果哪个更好？最终还是选择了MOP。

2007年3月，美国在新墨西哥州白沙导弹试验场的一个堆满直升机和吉普车的坑道内进行了MOP的首次威力测试，军方对爆炸现场的温度和压强等数据的测量表明，其威力是美国空军现役最大威力弹药的3.5倍。

命中精度高，可选择多种攻击方案 MOP的制导方式与JDAM类似，也采用GPS制导，这使其可以在恶劣气象条件下实施精确攻击。除了GPS外，MOP还保留了惯性制导（INS）方案，这使它在GPS信号受干扰时仍能较为准确的打击目标。该炸弹在尾部安装了4个栅格型尾翼，不但可以在炸弹滑翔飞行中调整飞行方向，实施精确打击，而且可以在最后的飞行段，将炸弹调整到多种角度的攻击位置，使其以最有效的攻击角度进行攻击。例如，为保证最大钻地深度，炸弹一般以垂直于目标面的角度攻击，这样还可以避免跳弹，错过杀伤位置。

此外，该炸弹还应用了为BLU-109和BLU-113钻地弹开发的新型敏感引信，能够精确测量出弹头穿过地下的层数和穿透距离，根据预编好的最佳引爆点来引爆穿透弹头，以达到最大的毁伤效果。

高空投放，适于隐身突防 MOP与美国以往大型炸弹最大的一个不同点就是由B-2和B-52这样的真正轰炸机携载。BLU-82和“炸弹之母”都由C-130运输机投放，俄罗斯的“炸弹之父”虽然使用图-160轰炸机投放，但从公布情况来看，图-160只能携带一枚“炸弹之父”，而MOP的B-2挂载方案为同时装载两枚炸弹B-2最大载弹量接近23吨，按照常理无法携带两枚13.6吨的MOP但该机的机内载油高达80～90吨，估计美军会采用减少燃料的方法解决炸弹载荷问题，虽然会缩短B-2的航程，但可在前沿机场部署，或增加空中加油的次数。

由于采用了GPS制导，B-2可以在10千米以上高空投放MOP。与其它钻地炸弹相比，MOP中部4个短横翼的面积较大，可使MOP在整体重量较大的情况下还有较大的滑翔距离，而且较高的投放高度也使其可以滑翔更远。从战时的投放需要来看，其滑翔距离估计不会低于20千米。由于MOP挂载在B-2的弹舱内不影响其隐身性能，这保证在攻击行动中B-2可以隐身突防，在首轮打击中重点打击重要目标，同时确保飞机尽早脱离战区，保证机组人员和飞机的安全。

MOP的后效

美国不遗余力地发展MOP，并不简单的是为了夺取世界第一炸弹的席位，还有更深更多的考虑。

验证大型钻地弹药的可行性 近年来，美军航空弹药向着小型和超大型两个极端发展。在为降低附带损伤发展小弹径炸弹（SDB）的同时，美国积极发展大威力的超大型炸弹，以弥补禁止使用核武器后常规弹药威力的不足。但是在钻地炸弹发展中，炸弹钻地深度与威力之间的矛盾始终无法解决。为保证炸弹有足够的钻地强度，炸弹结构重量的比重就非常大，相应减少了装药量，使爆炸威力不足。提高炸药比重后，炸弹强度难以保证钻地深度。从MOP的发展过程来看，其前期主要论证解决的就是这一问题。2006年3月，美国防威胁削减局主任詹姆斯·泰戈尼利称，MOP实际是一个测试项目，主要用于了解大型钻地武器的设计原理，采集打击硬目标武器所需的相应参数。

为钻地核武器奠定了技术基础 美国早在2003年就开始了强力钻地核弹（RNEP）的论证开发但该计划的预算申请在2005～2007财年连续三年被国会否决，美国核安全管理局被迫在2006年2月宣布停止RNEP项目。RNEP计划实际可以分为低当量核武器开发、先进概念技术、钻地弹和试验准备四个方面。在经费难以保证的情况下，美国采取了先易后难的方式，首先争取常规钻地技术资金的通过。在2005年9月美国参议院国防拨款小组委员会的核钻地弹计划拨款中虽然没有对核钻地弹拨款，但对传统钻地弹的研究拨款400万美元。这实际使相同技术的钻地弹场地试验仍然可能进行，从而为以后的钻地核弹开发提供相关技术。众议院武装部队委员会2005年报告称，这种试验的结果对各种钻地弹都适用。也就是说，虽然此次钻地核弹的直接经费没有通过，但是其所需要的钻地概念技术研究仍可进行，这为日后钻地核弹的发展铺平了道路。

使空中对地下深层目标的打击更灵活 在MOP服役前，美军对地下目标的打击要么使用“鱼贯攻击”战术，要么采用“炸弹之母”等燃料空气炸弹打击洞口。“鱼贯攻击”就是对坚固目标采用多枚激光制导炸弹瞄准同一点“鱼贯攻击”的战术，也就是说后一枚炸弹利用前一枚炸弹的破坏效果逐步向内“掘进”，但这种方式弹药消耗大，且要求只能使用激光制导这种精度高的制导方式。后一种打击方式要求炸弹要准确打击敌隧道洞口，并破坏防爆门才能对洞内目标构成威胁。而MOP无需寻找洞口，可以直接钻入地下隧道内，或者在目标附近的地下土壤或岩石中爆炸，土壤或岩石会最大限度地将爆炸威力转为地震波而增强杀伤效果，这大大缓解了对目标精确位置情报的需求。而爆炸力向地下四周的扩散，挤压和扭曲附近的地下隧道和设备，所产生的巨大地下冲击波即使在很远的地方也能够破坏设备并杀伤人员。这在实际作战使用中有重要意义。例如，上世纪90年代中期，美国断言利比亚已建成一座地下神经性毒剂生产厂。该设施建在第黎波里东南60千米处至少18米的地下，制订打击方案的最大困难是其所处精确位置无法确定。但该位置在60米到140米间隔上明显有两个隧道入口，以目测估算，两条隧道环绕入口附近的一块大型岩石是为了抗巡航导弹攻击，但不清楚的是隧道是向同一方向延伸，还是在岩石附近作了急转弯。如果隧道绕岩石作600转弯，主厂房大概在一个240米长、80米宽的矩形区内，最佳方案是将攻击点设在这个矩形区的中心，但当时美国没有能达到这一深度并具备破坏这么大区域的常规钻地武器。而MOP就可以完成这一过去要考虑核弹才能打击的不太明确的地下目标。

Answer 2

钻地弹之所以能钻进地下深处，是依靠其强大的动能实现的。
从动力学中我们知道，物体的动能受速度的影响特别大。具有一定质量的两个物体，只要具有较大的相对速度，碰撞时就会具有巨大的破坏力。如果相撞的两个物体没有足够强度的外壳支撑，它们就会因承受不住这一外力而变形、毁坏。如果其中一个物体具有坚固的外壳，能够保护物体内部结构在碰撞过程中免遭破坏，那么，这个物体就不会被损坏，就可能对另一物体产生强大的挤压力而钻进被撞物体内部。
钻地弹就是利用这一原理钻进地下深处的。钻地弹的钻地深度与其重量、头部的形状、撞击目标的角度和速度等因素密切相关。钻地弹的壳体一般用高强度的材料制成，在壳体的内外表面还要敷上防热层。这样，当高速运动的钻地弹到达地面时，其壳体就不会被撞裂，钻地弹就会依靠自身巨大的动能，顺着尖锐的弹头方向继续向下钻去。
打个通俗的比喻，钻地弹的钻地原理就像我们向木板上钉钉子一样。当我们用力砸钉子，钉子就会以极快的速度向下运动而?进木板。但是，如果钉子头部不尖，就很难钉进去；如果这个钉子不是铁钉或钢钉，而是用木头做成的，也难于钉进木板里。

Answer 3

美军现有的钻地炸弹

小资料

五角大楼目前已经拥有大量能够摧毁地面以下大约50英尺的加固目标的钻地炸弹，他们分为常规钻地炸弹和核钻地炸弹两个系列。

常规钻地炸弹中最为有名的是GBU—28型激光制导常规炸弹，这种炸弹在海湾战争最后几周才生产出来，并立即投入了使用。重达4000磅（约2000公斤）的GBU—28炸弹由美国陆军的8英寸（约20厘米）炮管装入常规炸药和一个经过改进的激光制导部件组成，这种炸弹可以钻入地下30英尺（约9米）厚的沙土，然后将水泥和钢筋加固的掩体炸毁。

后来，美军又对GBU—28型钻地炸弹进行了改进，推出了精度更高、穿透力更强的GBU—37型常规激光制导钻地炸弹。该炸弹已经具备了摧毁发射井下的洲际弹道导弹的能力，而在以前，类似的目标只有核武器才能够将其摧毁。

美国现在正在研制新一代的穿透式炸弹，这些炸弹可以钻入目标1到2米后再爆炸。

第一种钻地核炸弹则是1997年美军开发的B61—11型核炸弹。这种炸弹利用了早期的钻地弹设计，将核爆炸物装入非常坚硬的钢制炸弹外壳中，炸弹外壳的新型头锥体将提供更强的钻地能力。

参考资料：《南方日报》 2001年7月23日

Answer 4

没听过。