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揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?

防空防灾

揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?

来源:
发布时间:
2019/04/08
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  “我们国家是积极防御战略,不打第一枪,不打第一枪意味着我们要挨敌人第一枪,也就是我们军队的指挥机构,我们的导弹、飞机、大炮、坦克,在别人首次攻击的时候要能安全下来,然后才能打第二枪这叫二次反击,所以我们的工程现在非常重要了。”
——2018年度国家最高科学技术奖获得者钱七虎
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  钱院士作为杰出科学家,拥有敏锐这一可贵品质,这也正是他能够引领我国防护工程专业领域的原因之一,抗深钻地武器防护工程就是他的杰作。
  20世纪90年代,针对世界军事强国开始研制试验钻地核弹,钱院士敏锐地意识到,这必将对我国防护工程构成极大威胁。他通过查阅大量资料和推导计算。他提出,核钻地弹会给战略防护工程建设提出严峻挑战。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
钱七虎在查阅资料
  为此,他带领团队开展了抗深钻地武器防护工程的系统研究。为实现既能防当代又能防未来敌战略武器打击的跨越式发展目标,避免不断建设、不断改造的被动局面,他提出建设深地下超高抗力防护工程的总体构想。
  经过长达10多年的研究,他和团队攻克了一个个难关,构建了破碎区受限内摩擦模型,研究了地冲击诱发工程性地震的不可逆运动规律和深部施工灾变孕育演化机理,为抗钻地核武器防护工程的选址、安全埋深、指标体系的建立和抗爆结构的设计提供了理论依据。
  随着高技术空袭兵器的广泛应用,重要经济目标已经成为空袭打击的重点。二十世纪九十年代以来,西方军事强国推行所谓“五环目标打击理论”,把重要经济目标列为打击重点。
  海湾战争中,以美国为首的多国部队发动对伊拉克的空袭,摧毁了伊拉克80%以上的炼油设备,毁坏了几乎所有的桥梁、道路、电力、供水、通信等重要设施。科索沃战争中,北约对南联盟78天的空袭,使其支持战争的经济活力被摧毁殆尽,尽管尚保存有90%的军事实力,也不得不放弃抵抗。
  国防和人防紧密相连,钱七虎把人防工程作为自己的重要研究方向。他立志先跟跑,再并跑、领跑,虚心吸纳外国和外军的先进理论。在研究过程中,他并不满足于做“搬运工”,而是和我国的地质条件紧密联系。一次研究,他发现某国关于城市毁伤效应的计算模型并不合理,进行了细致研究和公式推导,及时在我国人防研究领域发展了这一理论。
  经过长期研究,他建立了我国第一套“城市核毁伤分析”理论模型和方法,合理确定了新的工程抗力指标体系,由他主持制订的我国首部《城市人防工程防护标准》,获得国家人防科技进步一等奖,并在全国60多个大中型城市的毁伤分析中广泛应用,在确保城市总体防护效能不降低的情况下,为国家节约了大量建设经费。
  人物简介
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  钱七虎,1937年10月出生,江苏昆山人,防护工程专家,中国工程院院士,陆军工程大学教授。60余载从事防护工程研究和人才培养工作,建立了我国现代防护工程理论体系,解决了核武器空中、触地、钻地爆炸以及新型钻地弹侵彻爆炸等若干工程防护关键技术难题,对我国防护工程各个时期的建设发展做出了突出贡献。曾获得全国科学大会重大科技成果奖、国家科技进步奖一、二、三等奖各1项,军队科技进步奖一等奖2项以及军队重大技术贡献奖、何梁何利基金科学与技术进步奖等。
  奋斗一甲子,铸盾60年。作为我国现代防护工程理论的奠基人、防护工程学科的创立者、防护工程科技创新的引领者,为国设计打不烂、炸不毁的“钢城坚盾”是钱七虎一生未曾动摇的目标。他用毕生心血,铸就了坚不可摧的共和国“盾牌”,赢得了我国科技领域的最高奖项——国家最高科学技术奖。
  划重点
  什么是钻地核弹?
  钻地核弹人称“地下工事的克星”。所谓钻地核弹就是一种携带核弹头钻入地下深处进行爆炸的武器装置,钻地核弹在地下爆炸产生的冲击波能有效地破坏已经加固处理的各类型的指挥中心、导弹发射井等军事设施或控制部门。
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  地下空间工程的设计和施工和地面有什么不一样?
  确保深部地下空间开发利用中的安全问题,日益成为世界各国共同关注的重大难题。随着经济和国防建设的快速发展,人类对地下空间的开发利用不断走向深部:深逾千米乃至数千米的矿山;埋深逾千米的水电工程引水隧道。所有这些地下空间工程的设计和施工,都会遇到关键性问题,比如高地应力和高温条件下深部岩体的变形、破坏,特别是岩爆问题,再比如高地应力和高温条件下围岩的稳定性和支护问题。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?

揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  数年前,在伊朗核问题日渐升温之际,美国试爆了巨型钻地弹,其试爆时机的选择和钻地弹本身都引起了外界的广泛关注。外界猜测,在未来战争中,美国很有可能用其打击对手的重要地下目标。与常规战略打击武器所不同,钻地弹的最大本领,就是它能依靠自己坚硬的弹头强行钻过土壤、岩石和混凝土等障碍,炸毁敌方深埋地下的各种军事设施。可以想象,随着对钻地弹的加深研究和推广运用,地下防御设施与钻地弹在未来战争中的斗争将愈演愈烈。这种激烈的对抗与角逐,也必将推动信息化战争向地下深层空间扩展和延伸。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  钻地弹听起来神秘,其实离我们并不遥远。1999年5月8月,炸毁我驻南联盟大使馆的“杰达姆”(JDAM)炸弹就是一种钻地弹。当时,B-2轰炸机共向我驻南大使馆发射了5枚“杰达姆”炸弹,其中,两枚从我大使馆办公楼的顶部进入,从上到下贯穿了5层楼房,一直钻进楼底和地下室,然后才爆炸。
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  钻地弹触地后并非立即爆炸,而是钻至预定深度通过延时引信的作用才爆炸。它的延时引信可以保证钻地弹在触地后仍处于保险,雷管不发火,直到钻至一定深度后,才按预置指令适时引爆弹头,产生爆炸,因此钻地弹与普通炸药相比,威力大、破坏力强。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  在钻地弹上加装制导装置后,大大提高了其打击精度。如具有穿甲、高爆和粉碎3种功能的GBU-28激光制导钻地弹,由于具有智能化引信,在炸弹触地后能将其钻地过程中的有关数据随时与内储程序进行比较,以确定钻地深度,并记录穿过的掩体层数,直至指定掩体层后才会爆炸,以最大限度地杀伤掩体内的目标,因此,GBU-28被称为“掩体粉碎机”。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  钻地炸弹弹头不仅有穿甲、爆破弹头,还有针对不同目标性质的多种杀伤效应。如燃烧弹头,可以钻入工事内爆炸,产生室内高温,使人员窒息和中毒,而且还可以通过高温燃烧、催化剂和氧化作用摧毁或封存武器库中的特殊有害物质;音响和微波弹头,通过在工事内爆炸后产生的噪音、微波对人员造成伤害,使电子设备失效。
  盾”更坚“矛”更利,盾者藏之;矛者攻之。二者较量,各有高招。钻地炸弹在空袭战场的广泛使用,它的巨大破坏力、杀伤力和震慑力,对我国城市人防建设产生了重要的挑战与启示。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  钻地炸弹所携带的侵彻战斗部根据其工作原理不同,可分为动能型侵彻战斗部和复合型侵彻战斗部。动能型侵彻战斗部是利用弹丸飞行的动能,撞击、穿入地下工事内部,再引爆弹头内的高爆炸药。复合型侵彻战斗部一般由一个或多个安装在弹体前部的聚能空心装药弹头与安装在后部的侵彻弹头(随进弹头)构成。聚能空心装药弹头由药型罩、壳体和高能钝感装药组成。使用时,弹头前面的聚能空心装药弹头主要对目标进行“预处理”,可编程引信在最佳高度启爆空心装药,药型罩被压垮并沿装药轴线方向产生一个拉长的金属射流,射流前部的飞行速度可达6000米/秒以上。强大的射流能使混凝土等硬目标产生破碎和极大的变形,并沿弹头方向形成孔道,侵彻弹头循孔道跟进并穿入目标内部,再引爆炸药。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  根据以上钻地炸弹的工作原理,给我们的启示是必须加强人防设施的高技术程度,大力提高地下工事的抗毁强度。目前我国许多城市的人防设施由于年代久远或资金投入等因素,采用的防护技术相对比较简单,措施比较落后,仅能抗击一般弹药的毁伤,对于钻地炸弹攻击的防护技术措施考虑的较少。可以采用的技术性措施主要有:异形表面技术,在人防工事的口部或地表等处构筑带有球形、卵形等凸凹曲面的表层,使钻地炸弹绕质心偏转,导致其攻击角急剧增大,甚至跳弹而不能钻地;弹道偏斜技术,构筑尺寸与弹径相当的块石或卵石堆垒层,或者在地上建筑的各楼层间设置扰动屏,对弹体运载工具的控制系统实施干扰,使倾斜入射的钻地炸弹攻击角越来越大,同时使其速度矢量偏转,使钻地弹道不断偏斜,利用块石的粉碎、移动等消耗钻地炸弹的动能,减小其钻地深度;遮弹层技术,采用混凝土或浆砌块石等遮弹层,造成弹体偏转攻击角增大,弹道弯曲,并使高速钻地弹产生扭曲变形甚至断裂;高强度混凝土技术,采用高强混凝土,并加入钢钎、石英粉等成份,增强地下工事的抗压强度。上述技术手段可以增强人防工事的抗摧毁能力,有效抗击钻地炸弹的攻击。
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  同时在人防设施的结构设计上,应该突破只以钢筋混凝土结构实现防护的传统思想,而应该针对钻地炸弹的特点,构筑具备综合防护能力的多层复合结构,包括有抗贯穿力的合金结构层,有吸波能力的吸波层,橡胶等材料构成的抗震层等。在内部结构中,应该增加防止爆炸能量扩散的隔离间,或者设计一定的转折通道,将爆炸冲击、弹片、放射性物质、燃烧热量等杀伤效应降低到最低点。
  为了在遭受首次打击中有效地保存战争潜力,防护工程仍然是抵御空袭的有效手段。世界上许多国家都十分重视民防设施的建设,大量建设地下防护设施。如日本认为,城市防空最理想的方法就是建设地下城市,构筑了大量的地下街道、地铁、地下停车场、地下发电厂等工程。瑞典全国已建有民防地下掩蔽所6万多处。德国政府要求即使是私人住宅也要具备“三防”功能。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  在20世纪六七十年代“深挖洞”时期,我国全民动员,建成了一批早期的人防工事。但是这些工事多数没有等级防护,质量较差,少数已经废弃多年,无法使用。因此为了适应未来城市反空袭战争的需要,必须增加人防设施的数量,建设一批具有高强度防护效能,分布广,种类齐全,配套功能齐全的地下人防工程。也可以对部分早期工事加以改造,成为达到一定标准的等级防护工程。钻地炸弹具有较强的杀伤力和破坏力,但是同样其造价昂贵,同时由于钻地炸弹体积较大,受攻击平台携载方式的限制,每次空袭能够投入使用的数量有限。大量增加人防设施的数量,在战时可以分散敌精力,使敌人对我重点目标的判断产生疑惑,减轻打击强度。
  对于人防设施来说,隐藏和防护两大功能中,隐藏功能十分重要。我国城市人防设施一般建设周期较长,位置固定,尤其是很多重要目标的防护工事暴露特征明显,已经被敌方侦知,战时敌很可能会使用钻地炸弹对我实施攻击,因此必须加强人防设施的隐蔽伪装。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  由于钻地炸弹杀伤力强,破坏性大,一旦在城市空袭中投入使用,必将对城市设施造成巨大破坏,对人员造成重大伤亡,产生强大的震慑作用,对城市军民心理的稳定性产生强烈影响。城市设施的毁坏,人员的重大伤亡会增加政府抗击空袭行动的压力。还会使军民产生悲观失望情绪,对钻地炸弹过分惧怕,从而对反空袭作战丧失信心。少数民众可能缺乏足够的心理承受力,容易引起人们心理恐慌,造成社会秩序混乱。因此给我们的启示是,必须注重人员的心理防护。
揭秘防护工程背后的高科技:如何让钻地武器望而却步?
  在和平时期应经常组织城市反空袭演练,加强教育,提高军民对钻地炸弹的认识。同时要加强心理疏导,通过广泛的宣传教育,消除民众对钻地炸弹的巨大破坏力和杀伤力所产生的恐惧心理,使民众树立必胜的坚定信念,构建坚强的心理防线。加大正面宣传力度,及时揭露欺骗宣传,形成统一的舆论导向,消除负面心理诱因,增强人员的心理防护能力。