前言:21日下午6时40分,美军7架B-2轰炸机从美国本土起飞,越过大西洋对伊朗伊斯法罕、纳坦兹及福尔多地下核设施投下14枚GBU-57 巨型钻地弹,这是目前世界上钻地能力最强的航空炸弹,据说轰炸非常成功,但如果遇到中国C140混凝土会怎么样呢?

一:GBU-57 A/B巨型钻地弹
孙子曰 :“ 善守者藏于九地之下 ”,现代战争中的高价值军事目标都普遍深藏地下,目前全球有1万余处地下的军事设施,主要是指挥与控制中心、弹药库、核生化武器生产与储存设施等,海湾战争时伊军大量军事力量均隐藏在坚固的地下工程中,尽管多国部队的空袭击异常猛烈,地面的军事设施几乎全部被毁,但伊军的武器装备损失还不到10%,共和国卫队也没有受到重创,如果不是伊拉克指挥失当,仍能够保持相当的军事力量与美军一战,俄乌冲突中,乌军的亚速钢铁厂下面有坚固而复杂的地下设施,深度达25米,还有长达24公里的隧道,乌军在里面储存大量粮食与弹药,将其设为马里鸟波尔最后的抵抗阵地,俄军摧毁钢铁厂地面设施后,由于缺乏巨型钻地弹,俄军对这种国家级地下工程无可奈何,只能以围困迫敌投降。

美国则专门研发了用于攻击地下目标的钻地炸弹,和普通炸弹不同,钻地炸弹的弹头是专门为钻地而设计,原理就像向木板上打针子,依靠自身巨大的动能破坏地下工程坚固的外壳,2002年,美国空军就计划为B2A隐形轰炸机研制3万磅的大型钻地炸弹,但因经费与找使得一虔被搁置,但在伊拉克战争中现有的GBU-28激光制导钻地弹穿透力未能满足美军需要,2007年,小布什政府向国会中请8800万美元的经费给美国波鲁公司研制研发GBU-57型大型精确制导钻地炸弹装备项目,该弹长6.2米,弹径0.8米,重达13.6吨,内装有超过2.6吨的高性能复合炸药 ,预计可打穿60米抗压强度为 40MPa的C40加固混凝土或40米坚硬岩石,威力比BLU- 113型炸弹的6米混凝土层钻地深度提高十倍。

GBU-57型钻地炸弹长6.2米,弹径0.8米,重达13.6吨,200mm厚的战斗部壳体采用屈服强度≥1.4GPa的HY – 170镍钻钢合金锻造,尖部为圆锥体,锥高0.5米,硬度60HRC,长径比约 10:1,内装2.7吨爆速8350米/秒的PBX – 109高性能复合炸药 ,炸弹尾部安装了4个棚格型尾翼,可以在滑翔飞行中调整飞行方向,在最后飞行段可将炸弹调整到最有效的攻击角度,以600米 / 秒的落地速度撞击目标,攻击精度在1.2米之内,弹头的敏感引信能够精确测量出弹头穿过层数,根据预偏好的最佳引爆点来引爆弹头,2.3吨炸药在地下军事设施内部爆炸后能够产生高温高压气体和巨大而持久的爆轰波,并迅速消耗内部的氧气,造成大面积伤害,因此称为“碉堡破坏者 ” ,成了地下工程的“克星”。

二:中国的地下工程
但世间万物,相生相克,矛与盾总是在攻防对抗的进程中不断碰撞,中国在抗战时期为防备日军的轰炸,在一些市、县、镇设立了民防组织,并修建了大量的防空洞,新中国因同时面临美、苏两个军事大国,弱小的空防还无法保卫领空,所以建设防空洞就成了必不可少的手段,1969年在《关于加强全国人民防空工作的报告》指导下全国都开展防空洞建设活动,机关、工厂、学校、街道和各行各业都挖“防空洞” ,只要条件允许,一般居民地地下都有防空洞,不过很多民间建造防空洞没有多少技术,不是十分标准,只有官方专业队伍修建的防空洞是专业的防空洞,可以做到三防功能,几十年后民间建造的防空洞大部分已废弃,官方修建的防空洞则基本变成了商场、车库、休闲场所和仓库。

但这并不意味着中国不再重视防空洞,随着高技术精确对地打击武器的破坏效能迅速提高,防空作战的成败已成为战争胜负的决定性因素,中国在1997年实施了《人民防空法》,所有新建10层以上的民用建筑都修建了防空地下室,新建居民小区和重要经济目标区建筑,都要按地面总建筑面积的4. . 5%修建防空地下室,建在楼底下的防空地下室可以就地就近疏散,可以有效提高能有效地减轻空袭造成的危害,大大地减少人员的伤亡,保存战争资源,稳定民心士气,当然民间防空洞只应对普通航空炸弹的,中国的地下工程分为1、2、2b、3、4、4D、5、6等8个等级,常见的民用建筑防空地下室防护等级一般为6级,抗力为0.05Mpa,没有3防能力。

而军事防护工程不但更深入地下,可在空袭时封闭所有孔口以防止化学毒剂和生物战剂侵入,还能抵御核爆的攻击,像作战指挥中心、核武库之类的战略级防护工程是等级要求最高的1级,如美国夏延山北美防空司令部地下指挥中心就是典型代表,位于科罗拉多州普林斯市的夏延山军事基地修建在夏延山里面,顶部有厚达300米-400米的坚国花岗岩,可以起到增加防护的作用,从山洞入口到指挥中心需要经过长达500多米的隧道,工事内贮备有足够的食品和饮用水,有厨房,厕所和经过防护处理的生活设施,核弹头的直接命中也不是问题,虽然我们并不能知道中国的国家作战指挥中心防护如何,但如指挥中心被摧毁就意味着整个国防力量的瘫质。如此重要的目标防护能力绝对不会差过夏延山北美防空司令部。

最好的参考是著名的“816地下核工程”,六、七十年代中苏交恶后,全国都兴起了修建防护工事的热潮,并在中西部13个省、自治区进行的大规模国防、科技、工业的三线建设,为防止苏联对中国核武制造厂及储备库进行核打击,中国在重庆市涪陵区实施了816核项目,“816 工程” 是中国在冷战时期核威慑战略下最高防护规格的工程,建设于1966年开始,6万多建设大军用了18年在武陵山山体内部挖出151万立方米的土石方,建设了18个大型洞室,19个出入洞口,130多条道路、导洞、支洞、隧道及竖井,总长20余公里,主洞室高达79.6米,相当于20多层楼,拱顶跨高31.2米,深入乌江江底30余米。

武陵山四周被海拔500-1000米的山体环绕,外部覆盖着密集植被,其貌不扬的山体上除了高达150米的洞体排风烟囱外,看不出任何痕迹,洞内四季恒温在25C左右,内部总面积达10.4 万平方米,布局形如迷宫,通行洞、排风洞、排水沟、仓库应有尽有,纵横交错的通道上设置多重厚度超50厘米的钢制防爆门,洞顶覆盖层厚度均在200余米以上,洞壁与顶部是厚度达1-3 米钢筋混凝土,反应堆大厅和控制室使用的特种混凝土可抵御万吨炸药爆炸产生的冲击波,整个洞体结构可抵御100 万吨级当量核武器,洞体与岩层之间填充有弹性材料,能承受8级地震的地震波破坏,即是美军爆炸当量40万吨的B61 – 11核钻地弹直接命中,也无法对其造成破坏。

三:中国的地下工程和GBU-57 A/B巨型钻地弹
“816地下核工程”1984年已完成全部土建工程,但不适合当时形势,于是被停建,2010年4月底以旅游项目对外开放,“816地下核工程”虽然结束,但中国的“长城工程”建设一刻未停,“长城工程”就是中国二炮部队的导弹洞库,中国1979年开始部署东风-5型洲际导弹采用的加固的发射井部署,但发射井的附属设施庞大,在侦察卫星和越来越精确的导弹面前显得不再安全,核导弹的部署方式美国侧重海基和空基,俄罗斯偏爱可以到处移动的公路机动,但机动发射会降低一倍命中精度,二炮部队则选择让导弹平时在地下洞库待机,战时从地下网状走廊机动至固定地点发射,将机动发射的安全性和固定发射的精确性融为一体。

2008年3月24日,中央电视台军事频道的《军事纪实》曝光这一工程,提到这是数万名二炮官兵用10多年时间才完成的国防工程,记者看到二炮兵工程部队正在施工的导弹洞库位于群山峻岭的西部某地,地下山洞四通八达延伸数干米,有数不清的工程车和各型作业设备在各个点位上施工,施工指挥中心有几十台电脑处理着洞库各种信息,LED工区平面图上,用各种标志定位近百个工作点位、数十个作业面上的人员和装机械位置,智能化控制工程进度,工程兵不用像前那样手扶风钻打炮眼了,只需将钻孔深度、围岩硬度等数据输入电脑,电脑凿岩台车两条直径30厘米的的钻杆2分钟便在坚硬岩石上打出炮眼,爆破后电动铲车开到装起1立方米的石碴倒进了岩石破碎站,破碎成小石头通过皮带运输机送出洞外,再混凝土喷射机将混凝土喷射在岩壁上。

导弹洞库是根据导弹的体形、特点、功能和作战要求设计布局、形状和空间大小,还需模拟敌方的攻击强度规划钢筋水泥的厚度,高等级工事所用的C140 超高性能混凝土抗压强度是普通建筑混凝土的3 – 7倍,由硅酸盐水泥、 90%硅灰,磨细矿渣粉组成,通过水化硅酸钙凝胶填充孔隙并强化界面,使用粒径 0.15 – 2.36mm 的石英砂作为骨料,掺入3%直径 0.15 – 0.25mm,长径比 60 – 80的镀铜微丝钢纤维抑制裂缝,提升断裂能 10 倍以上,额外消耗 20%-30%动能,掺入0.5%碳纳米管或石墨烯提升材料的抗裂性能能力可提升20%,应力波衰减率提高 35%,形状记忆合金增强变形恢复能力,如果再嵌入金属网或陶瓷块还能使入侵弹体发生偏转或结构破坏。

再经90℃蒸汽养护或200℃高温高压养护加速水化反应并生成托贝莫来石晶体,固化后100mm×100mm×100mm标准立方体试块实测强度140 – 160MP,直接拉伸强度达8 – 12MPa,弯曲强度 > 30MPa,比普通混凝土提升10倍,能量吸收能力提升20倍,同等承载力下构件厚度减少50 – 70%,设计寿命可达 200 年以上,如果中国的洞库使用含钢筋与纤维增强体2400kg/m³,动态抗剪强度约 42-56MPa,抗压强度140MPa的C140混凝土,动态强度是花岗岩的1.4-1.68倍,采用由5-10米的伪装层, 20 – 30米泡沫混凝土 / 橡胶颗粒混凝土层,10 – 20米密度2400kg/m³,动态抗剪强度约 42-56MPa,抗压强度140MPa的C140混凝土主抗层、5 – 10米的C80 韧性混凝土吸能层和结构层”组成的5层复合结构。

GBU-57型钻地炸弹在12000米高空投放时,末端速度可达580m/米,动能为13600kg×(550m/s) 2≈2.05×10.9焦耳,相当于480公斤TNT 炸药的能量输出,对C40混凝土的穿透深度为50-60米,对抗压强度200-250MPa,密度2700kg/m³,含莫氏硬度7级石英晶体的花岗岩穿透深度为16-20米,穿透30米的2层结构后动能己消耗90% ,直径20mm 钢筋还可使动能降低30%-50%,镀铜微丝钢纤维还能消耗 20%-30%动能,最终穿透深度只有10-12 米,根据美国弹道研究实验室2018年试验显示,GBU-57钻地弹在800m/秒的速度侵彻深度2.1米的C140混凝土后弹头磨损己达40%。

中国工程物理研究院试验显示C140 + 体积分数 4%的玄武岩纤维复合层可降低 GBU-57钻地弹60%的侵彻力,其应变率 > 100/s 的高应变率强化效应提升了30 – 50%强度,当GBU-57钻地弹接触 C140 表面时冲击波速度大 6000米/秒,弹体过载超过其30000g的结构极限,引发弹头 “自锐化” 失效和发生解体,2.7 吨 PBX – 109 炸药爆炸可产生10 – 20GPa峰值超压,产生直径15米的粉碎区和100米的裂隙区,若在 C140混凝土中只有爆炸峰值压力
四:结语
另外,GBU-57型钻地炸弹只有在夺取制空权之后或打击防空能力极其微弱的对手时才能使用,面对拥有强大空军的和强大防空部队的中国,美国轰炸机连飞入领空的机会也没有,地下防护工程只是以防万一的后备手段而已。