揭秘防護工(gōng)程背後的高科(kē)技(jì )：如何讓鑽地武器望而卻步？
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2019-04-08 09:23
“我們國(guó)家是積極防禦戰略，不打第一槍，不打第一槍意味着我們要挨敵人第一槍，也就是我們軍隊的指揮機構，我們的導彈、飛機、大炮、坦克，在别人首次攻擊的時候要能(néng)安(ān)全下來，然後才能(néng)打第二槍這叫二次反擊，所以我們的工(gōng)程現在非常重要了。”
——2018年度國(guó)家最高科(kē)學(xué)技(jì )術獎獲得者錢七虎
錢院士作(zuò)為(wèi)傑出科(kē)學(xué)家，擁有(yǒu)敏銳這一可(kě)貴品質(zhì)，這也正是他(tā)能(néng)夠引領我國(guó)防護工(gōng)程專業領域的原因之一，抗深鑽地武器防護工(gōng)程就是他(tā)的傑作(zuò)。
20世紀90年代，針對世界軍事強國(guó)開始研制試驗鑽地核彈，錢院士敏銳地意識到，這必将對我國(guó)防護工(gōng)程構成極大威脅。他(tā)通過查閱大量資料和推導計算。他(tā)提出，核鑽地彈會給戰略防護工(gōng)程建設提出嚴峻挑戰。
錢七虎在查閱資料
為(wèi)此，他(tā)帶領團隊開展了抗深鑽地武器防護工(gōng)程的系統研究。為(wèi)實現既能(néng)防當代又(yòu)能(néng)防未來敵戰略武器打擊的跨越式發展目标，避免不斷建設、不斷改造的被動局面，他(tā)提出建設深地下超高抗力防護工(gōng)程的總體(tǐ)構想。
經過長(cháng)達10多(duō)年的研究，他(tā)和團隊攻克了一個個難關，構建了破碎區(qū)受限内摩擦模型，研究了地沖擊誘發工(gōng)程性地震的不可(kě)逆運動規律和深部施工(gōng)災變孕育演化機理(lǐ)，為(wèi)抗鑽地核武器防護工(gōng)程的選址、安(ān)全埋深、指标體(tǐ)系的建立和抗爆結構的設計提供了理(lǐ)論依據。
随着高技(jì )術空襲兵器的廣泛應用(yòng)，重要經濟目标已經成為(wèi)空襲打擊的重點。二十世紀九十年代以來，西方軍事強國(guó)推行所謂“五環目标打擊理(lǐ)論”，把重要經濟目标列為(wèi)打擊重點。
海灣戰争中(zhōng)，以美國(guó)為(wèi)首的多(duō)國(guó)部隊發動對伊拉克的空襲，摧毀了伊拉克80%以上的煉油設備，毀壞了幾乎所有(yǒu)的橋梁、道路、電(diàn)力、供水、通信等重要設施。科(kē)索沃戰争中(zhōng)，北約對南聯盟78天的空襲，使其支持戰争的經濟活力被摧毀殆盡，盡管尚保存有(yǒu)90%的軍事實力，也不得不放棄抵抗。
國(guó)防和人防緊密相連，錢七虎把人防工(gōng)程作(zuò)為(wèi)自己的重要研究方向。他(tā)立志(zhì)先跟跑，再并跑、領跑，虛心吸納外國(guó)和外軍的先進理(lǐ)論。在研究過程中(zhōng)，他(tā)并不滿足于做“搬運工(gōng)”，而是和我國(guó)的地質(zhì)條件緊密聯系。一次研究，他(tā)發現某國(guó)關于城市毀傷效應的計算模型并不合理(lǐ)，進行了細緻研究和公(gōng)式推導，及時在我國(guó)人防研究領域發展了這一理(lǐ)論。
經過長(cháng)期研究，他(tā)建立了我國(guó)第一套“城市核毀傷分(fēn)析”理(lǐ)論模型和方法，合理(lǐ)确定了新(xīn)的工(gōng)程抗力指标體(tǐ)系，由他(tā)主持制訂的我國(guó)首部《城市人防工(gōng)程防護标準》，獲得國(guó)家人防科(kē)技(jì )進步一等獎，并在全國(guó)60多(duō)個大中(zhōng)型城市的毀傷分(fēn)析中(zhōng)廣泛應用(yòng)，在确保城市總體(tǐ)防護效能(néng)不降低的情況下，為(wèi)國(guó)家節約了大量建設經費。
人物(wù)簡介
錢七虎，1937年10月出生，江蘇昆山(shān)人，防護工(gōng)程專家，中(zhōng)國(guó)工(gōng)程院院士，陸軍工(gōng)程大學(xué)教授。60餘載從事防護工(gōng)程研究和人才培養工(gōng)作(zuò)，建立了我國(guó)現代防護工(gōng)程理(lǐ)論體(tǐ)系，解決了核武器空中(zhōng)、觸地、鑽地爆炸以及新(xīn)型鑽地彈侵徹爆炸等若幹工(gōng)程防護關鍵技(jì )術難題，對我國(guó)防護工(gōng)程各個時期的建設發展做出了突出貢獻。曾獲得全國(guó)科(kē)學(xué)大會重大科(kē)技(jì )成果獎、國(guó)家科(kē)技(jì )進步獎一、二、三等獎各1項，軍隊科(kē)技(jì )進步獎一等獎2項以及軍隊重大技(jì )術貢獻獎、何梁何利基金科(kē)學(xué)與技(jì )術進步獎等。
奮鬥一甲子，鑄盾60年。作(zuò)為(wèi)我國(guó)現代防護工(gōng)程理(lǐ)論的奠基人、防護工(gōng)程學(xué)科(kē)的創立者、防護工(gōng)程科(kē)技(jì )創新(xīn)的引領者，為(wèi)國(guó)設計打不爛、炸不毀的“鋼城堅盾”是錢七虎一生未曾動搖的目标。他(tā)用(yòng)畢生心血，鑄就了堅不可(kě)摧的共和國(guó)“盾牌”，赢得了我國(guó)科(kē)技(jì )領域的最高獎項——國(guó)家最高科(kē)學(xué)技(jì )術獎。
劃重點
什麽是鑽地核彈？
鑽地核彈人稱“地下工(gōng)事的克星”。所謂鑽地核彈就是一種攜帶核彈頭鑽入地下深處進行爆炸的武器裝(zhuāng)置，鑽地核彈在地下爆炸産(chǎn)生的沖擊波能(néng)有(yǒu)效地破壞已經加固處理(lǐ)的各類型的指揮中(zhōng)心、導彈發射井等軍事設施或控制部門。
地下空間工(gōng)程的設計和施工(gōng)和地面有(yǒu)什麽不一樣？
确保深部地下空間開發利用(yòng)中(zhōng)的安(ān)全問題，日益成為(wèi)世界各國(guó)共同關注的重大難題。随着經濟和國(guó)防建設的快速發展，人類對地下空間的開發利用(yòng)不斷走向深部：深逾千米乃至數千米的礦山(shān)；埋深逾千米的水電(diàn)工(gōng)程引水隧道。所有(yǒu)這些地下空間工(gōng)程的設計和施工(gōng)，都會遇到關鍵性問題，比如高地應力和高溫條件下深部岩體(tǐ)的變形、破壞，特别是岩爆問題，再比如高地應力和高溫條件下圍岩的穩定性和支護問題。
數年前，在伊朗核問題日漸升溫之際，美國(guó)試爆了巨型鑽地彈，其試爆時機的選擇和鑽地彈本身都引起了外界的廣泛關注。外界猜測，在未來戰争中(zhōng)，美國(guó)很(hěn)有(yǒu)可(kě)能(néng)用(yòng)其打擊對手的重要地下目标。與常規戰略打擊武器所不同，鑽地彈的最大本領，就是它能(néng)依靠自己堅硬的彈頭強行鑽過土壤、岩石和混凝土等障礙，炸毀敵方深埋地下的各種軍事設施。可(kě)以想象，随着對鑽地彈的加深研究和推廣運用(yòng)，地下防禦設施與鑽地彈在未來戰争中(zhōng)的鬥争将愈演愈烈。這種激烈的對抗與角逐，也必将推動信息化戰争向地下深層空間擴展和延伸。
鑽地彈聽起來神秘，其實離我們并不遙遠(yuǎn)。1999年5月8月，炸毀我駐南聯盟大使館的“傑達姆”（JDAM）炸彈就是一種鑽地彈。當時，B－2轟炸機共向我駐南大使館發射了5枚“傑達姆”炸彈，其中(zhōng)，兩枚從我大使館辦(bàn)公(gōng)樓的頂部進入，從上到下貫穿了5層樓房，一直鑽進樓底和地下室，然後才爆炸。
鑽地彈觸地後并非立即爆炸，而是鑽至預定深度通過延時引信的作(zuò)用(yòng)才爆炸。它的延時引信可(kě)以保證鑽地彈在觸地後仍處于保險，雷管不發火，直到鑽至一定深度後，才按預置指令适時引爆彈頭，産(chǎn)生爆炸，因此鑽地彈與普通炸藥相比，威力大、破壞力強。
在鑽地彈上加裝(zhuāng)制導裝(zhuāng)置後，大大提高了其打擊精(jīng)度。如具(jù)有(yǒu)穿甲、高爆和粉碎3種功能(néng)的GBU-28激光制導鑽地彈，由于具(jù)有(yǒu)智能(néng)化引信，在炸彈觸地後能(néng)将其鑽地過程中(zhōng)的有(yǒu)關數據随時與内儲程序進行比較，以确定鑽地深度，并記錄穿過的掩體(tǐ)層數，直至指定掩體(tǐ)層後才會爆炸，以最大限度地殺傷掩體(tǐ)内的目标，因此，GBU-28被稱為(wèi)“掩體(tǐ)粉碎機”。
鑽地炸彈彈頭不僅有(yǒu)穿甲、爆破彈頭，還有(yǒu)針對不同目标性質(zhì)的多(duō)種殺傷效應。如燃燒彈頭，可(kě)以鑽入工(gōng)事内爆炸，産(chǎn)生室内高溫，使人員窒息和中(zhōng)毒，而且還可(kě)以通過高溫燃燒、催化劑和氧化作(zuò)用(yòng)摧毀或封存武器庫中(zhōng)的特殊有(yǒu)害物(wù)質(zhì)；音響和微波彈頭，通過在工(gōng)事内爆炸後産(chǎn)生的噪音、微波對人員造成傷害，使電(diàn)子設備失效。
盾”更堅“矛”更利，盾者藏之；矛者攻之。二者較量，各有(yǒu)高招。鑽地炸彈在空襲戰場的廣泛使用(yòng)，它的巨大破壞力、殺傷力和震懾力，對我國(guó)城市人防建設産(chǎn)生了重要的挑戰與啓示。
鑽地炸彈所攜帶的侵徹戰鬥部根據其工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)不同，可(kě)分(fēn)為(wèi)動能(néng)型侵徹戰鬥部和複合型侵徹戰鬥部。動能(néng)型侵徹戰鬥部是利用(yòng)彈丸飛行的動能(néng)，撞擊、穿入地下工(gōng)事内部，再引爆彈頭内的高爆炸藥。複合型侵徹戰鬥部一般由一個或多(duō)個安(ān)裝(zhuāng)在彈體(tǐ)前部的聚能(néng)空心裝(zhuāng)藥彈頭與安(ān)裝(zhuāng)在後部的侵徹彈頭（随進彈頭）構成。聚能(néng)空心裝(zhuāng)藥彈頭由藥型罩、殼體(tǐ)和高能(néng)鈍感裝(zhuāng)藥組成。使用(yòng)時，彈頭前面的聚能(néng)空心裝(zhuāng)藥彈頭主要對目标進行“預處理(lǐ)”，可(kě)編程引信在最佳高度啓爆空心裝(zhuāng)藥，藥型罩被壓垮并沿裝(zhuāng)藥軸線(xiàn)方向産(chǎn)生一個拉長(cháng)的金屬射流，射流前部的飛行速度可(kě)達6000米/秒(miǎo)以上。強大的射流能(néng)使混凝土等硬目标産(chǎn)生破碎和極大的變形，并沿彈頭方向形成孔道，侵徹彈頭循孔道跟進并穿入目标内部，再引爆炸藥。
根據以上鑽地炸彈的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)，給我們的啓示是必須加強人防設施的高技(jì )術程度，大力提高地下工(gōng)事的抗毀強度。目前我國(guó)許多(duō)城市的人防設施由于年代久遠(yuǎn)或資金投入等因素，采用(yòng)的防護技(jì )術相對比較簡單，措施比較落後，僅能(néng)抗擊一般彈藥的毀傷，對于鑽地炸彈攻擊的防護技(jì )術措施考慮的較少。可(kě)以采用(yòng)的技(jì )術性措施主要有(yǒu)：異形表面技(jì )術，在人防工(gōng)事的口部或地表等處構築帶有(yǒu)球形、卵形等凸凹曲面的表層，使鑽地炸彈繞質(zhì)心偏轉，導緻其攻擊角急劇增大，甚至跳彈而不能(néng)鑽地；彈道偏斜技(jì )術，構築尺寸與彈徑相當的塊石或卵石堆壘層，或者在地上建築的各樓層間設置擾動屏，對彈體(tǐ)運載工(gōng)具(jù)的控制系統實施幹擾，使傾斜入射的鑽地炸彈攻擊角越來越大，同時使其速度矢量偏轉，使鑽地彈道不斷偏斜，利用(yòng)塊石的粉碎、移動等消耗鑽地炸彈的動能(néng)，減小(xiǎo)其鑽地深度；遮彈層技(jì )術，采用(yòng)混凝土或漿砌塊石等遮彈層，造成彈體(tǐ)偏轉攻擊角增大，彈道彎曲，并使高速鑽地彈産(chǎn)生扭曲變形甚至斷裂；高強度混凝土技(jì )術，采用(yòng)高強混凝土，并加入鋼釺、石英粉等成份，增強地下工(gōng)事的抗壓強度。上述技(jì )術手段可(kě)以增強人防工(gōng)事的抗摧毀能(néng)力，有(yǒu)效抗擊鑽地炸彈的攻擊。
同時在人防設施的結構設計上，應該突破隻以鋼筋混凝土結構實現防護的傳統思想，而應該針對鑽地炸彈的特點，構築具(jù)備綜合防護能(néng)力的多(duō)層複合結構，包括有(yǒu)抗貫穿力的合金結構層，有(yǒu)吸波能(néng)力的吸波層，橡膠等材料構成的抗震層等。在内部結構中(zhōng)，應該增加防止爆炸能(néng)量擴散的隔離間，或者設計一定的轉折通道，将爆炸沖擊、彈片、放射性物(wù)質(zhì)、燃燒熱量等殺傷效應降低到最低點。
為(wèi)了在遭受首次打擊中(zhōng)有(yǒu)效地保存戰争潛力，防護工(gōng)程仍然是抵禦空襲的有(yǒu)效手段。世界上許多(duō)國(guó)家都十分(fēn)重視民(mín)防設施的建設，大量建設地下防護設施。如日本認為(wèi)，城市防空最理(lǐ)想的方法就是建設地下城市，構築了大量的地下街(jiē)道、地鐵、地下停車(chē)場、地下發電(diàn)廠等工(gōng)程。瑞典全國(guó)已建有(yǒu)民(mín)防地下掩蔽所6萬多(duō)處。德(dé)國(guó)政府要求即使是私人住宅也要具(jù)備“三防”功能(néng)。
在20世紀六七十年代“深挖洞”時期，我國(guó)全民(mín)動員，建成了一批早期的人防工(gōng)事。但是這些工(gōng)事多(duō)數沒有(yǒu)等級防護，質(zhì)量較差，少數已經廢棄多(duō)年，無法使用(yòng)。因此為(wèi)了适應未來城市反空襲戰争的需要，必須增加人防設施的數量，建設一批具(jù)有(yǒu)高強度防護效能(néng)，分(fēn)布廣，種類齊全，配套功能(néng)齊全的地下人防工(gōng)程。也可(kě)以對部分(fēn)早期工(gōng)事加以改造，成為(wèi)達到一定标準的等級防護工(gōng)程。鑽地炸彈具(jù)有(yǒu)較強的殺傷力和破壞力，但是同樣其造價昂貴，同時由于鑽地炸彈體(tǐ)積較大，受攻擊平台攜載方式的限制，每次空襲能(néng)夠投入使用(yòng)的數量有(yǒu)限。大量增加人防設施的數量，在戰時可(kě)以分(fēn)散敵精(jīng)力，使敵人對我重點目标的判斷産(chǎn)生疑惑，減輕打擊強度。
對于人防設施來說，隐藏和防護兩大功能(néng)中(zhōng)，隐藏功能(néng)十分(fēn)重要。我國(guó)城市人防設施一般建設周期較長(cháng)，位置固定，尤其是很(hěn)多(duō)重要目标的防護工(gōng)事暴露特征明顯，已經被敵方偵知，戰時敵很(hěn)可(kě)能(néng)會使用(yòng)鑽地炸彈對我實施攻擊，因此必須加強人防設施的隐蔽僞裝(zhuāng)。
由于鑽地炸彈殺傷力強,破壞性大,一旦在城市空襲中(zhōng)投入使用(yòng),必将對城市設施造成巨大破壞,對人員造成重大傷亡,産(chǎn)生強大的震懾作(zuò)用(yòng)，對城市軍民(mín)心理(lǐ)的穩定性産(chǎn)生強烈影響。城市設施的毀壞，人員的重大傷亡會增加政府抗擊空襲行動的壓力。還會使軍民(mín)産(chǎn)生悲觀失望情緒,對鑽地炸彈過分(fēn)懼怕,從而對反空襲作(zuò)戰喪失信心。少數民(mín)衆可(kě)能(néng)缺乏足夠的心理(lǐ)承受力，容易引起人們心理(lǐ)恐慌，造成社會秩序混亂。因此給我們的啓示是，必須注重人員的心理(lǐ)防護。
在和平時期應經常組織城市反空襲演練,加強教育,提高軍民(mín)對鑽地炸彈的認識。同時要加強心理(lǐ)疏導,通過廣泛的宣傳教育,消除民(mín)衆對鑽地炸彈的巨大破壞力和殺傷力所産(chǎn)生的恐懼心理(lǐ),使民(mín)衆樹立必勝的堅定信念,構建堅強的心理(lǐ)防線(xiàn)。加大正面宣傳力度,及時揭露欺騙宣傳,形成統一的輿論導向,消除負面心理(lǐ)誘因,增強人員的心理(lǐ)防護能(néng)力。