国外小型钻地核武器的发展及防护建议.pdf

笪————』型! 星塑墅丝丝鲨塑望望燮国外小型钻地核武器的发展及防护建议王振宇冯进技张殿臣( 总参工程兵科研三所，洛阳．4 7 1 0 2 3摘要：本文简要介绍了美国小型钻地核武器的发展概况和发展趋势，提出了对防护工程科 研工作的几点建议1 引言钻地核武器是指能钻入地下一定深度后爆炸的核炸弹或核导弹弹头，它利用核爆炸产生的冲击波，破坏敌方导弹发射井、地下指挥所等军事目标，也可用于攻击藏在极地厚冰层下的敌方目标核弹钻地后爆炸对地下目标的摧毁作用，要比同等威力的地面或空中爆炸有效得多( 摧毁效果一般比同等威力的地面爆炸大2 0 ～5 0 倍) ，而且在空气中形成的放射性污染要小得多冷战后，随着核大战爆发的可能性大大降低，美俄之间都开始对自己核武库进行限制和部分削减另一方面，随着美常规力量优势的进一步扩大，对付一些无核国家，美认为依靠常规力量就可以达成其军事目的相反，一些小当量的战术核武器，由于“会混淆核战争与常规战争之间的差别”，会在国际舆论面前造成被动所以冷战后，美国在大规模削减其战术核武库，还取消了其陆军的战术核力量另外，在1 9 9 3 年制定的美国防支出权限法中还禁止“进行一切与高精度低当量核武器有关的研究开发”，1 9 9 4 年美国又制定了禁止核实验室进行当量低于5 0 0 0 吨的核武器的研究和开发的规定，以限制这些武器的发展。

但是，经过海湾战争以来的几次局部战争后，美军又认为要对付深埋地下数百英尺的敌指挥机构和重要的军事设施，仅依靠传统的化学爆破力，无法将其摧毁要对付这类目标只能寻求核手段而美国目前已开发的钻地核弹头B 6 1 ．1 l 在爆炸前只能钻人地下3 ～6 米．虽然能破坏地下数百英尺的目标，但也产生了大量的附带杀伤和地面污染，所以还无法对人口密集城市的地下目标构成威胁因此，核武器专家和美国军方，包括布什政府的核心人物目前都在寻求发展一种可以使用的“干净”核武器他们认为这是一种既可深入打击地下目标又无大规模毁伤的有效手段2 美国钻地核武器的发展概况自2 0 世纪6 0 年代以来，美国钻地核武器的研制经历了4 个发展阶段探索阶段f1 9 6 1 —1 9 7 3 )美国于1 9 6 1 年起进行可行性研究1 9 6 3 年将钻地核弹头列一型查丝璺型丝塑堑鳖塑堕丝塑生笙塑堕堡人正式研究计划1 9 6 7 年桑迪亚国家实验室进行了大约3 5 0 次钻地试验，撞地速度从3 0 至3 0 0 米，秒以上，对各种不同介质做了试验该实验室把这项钻地试验称为“地运动学”，目的是研究各种土质的“流动”及对弹头钻入时的阻力。

同时，美国空军特种武器中心也进行了类似的模拟试验1 9 7 3 年1 0 月，美国国防核武器局参与了此项研究试验工作设计应用阶段( 1 9 7 4 —1 9 7 8 )1 9 7 4 年，美国决定把探索阶段的成果应用于“潘兴Ⅱ”战术导弹，将1 枚带模拟核装置的核弹头钻入土中5 0 多米1 9 8 7 年又用“潘兴Ⅱ”将4 0 0磅重的钻地弹头以6 0 0 米‘眇的速度钻人士中6 0 多米取回的弹体只是表面略有擦伤，结构和内部模拟装置正常全面工程研制阶段( 1 9 7 9 —1 9 9 7 )该阶段继续进行钻地弹模拟、原型和成坑爆炸等试验研究1 9 8 5 年，美国在内华达试验场进行了一次原型钻地核武器试验，证实了这种核弹头设计计算的成功1 9 8 8 年9 月，美国进行了一次钻地核武器的模拟试验，第一级火箭把1 ．2 米长的弹头送到6 4 0 0 米的高空，第二级火箭将弹头撞地速度提高至6 2 6 米，秒并穿透地层，钻人坚硬火山岩的深度达到6 ．6 米1 9 8 3 ～1 9 8 8 年，美国还进行了一系列的浅地下成坑爆炸试验，以研究钻地核爆炸对地下工程破坏效应的规律，为进一步研制和改进钻地核武器提供了基础数据和设计依据。

这一阶段主要解决了3 个关键技术问题：( 1 ) 钻地技术采用火箭助推发动机等方法，将弹头的撞地速度提高到7 8 3 米，秒以上，或采用穿甲弹头和喷气加速弹使弹头钻人目标内部爆炸 2 ) 结构材料技术确定钻地弹头钻地时的外荷载；增加弹头壳体钻地时的强度；计算弹头壳体形状及厚度；选择既便宜又满足要求的材料等桑迪亚实验室研制的钻地核弹头为细长锥形弹头，长径比为8 ～1 6 ，壳体材料为优质合金钢，抗压强度达1 2 6 7 ～1 3 0 0 兆帕该材料经过超高热处理，具有高硬度、高强度、高抗断裂韧性，能承受巨大的冲击力，耐高温、耐腐蚀 3 ) 引信技术研制能承受约5 0 0 0 9 极强冲击的引信保险装备，以适应钻地弹的新型引信结构要求经1 0 多年研究，该技术已取得了重大突破如桑迪亚国家实验室研制的发光二极管一光电二极管原型耦合器采用多路光纤部件作为耦合链路，已进行了抗8 0 0 0 9 的机械撞击试验，提高了点火装置的抗干扰性和可靠性发展深钻地弹阶段( 1 9 9 8 年以后)该阶段主要是继续进行深钻地弹试验研究，着重解决三个关键技术问题 1 ) 引信、装药结构抗1 0 0 0 0 9 强冲击技术以及能感知钻地过程中弹体周围介质性能的智能引信技术。

美国摩托罗拉公司的下一代攻击坚固目标的灵巧引信( H F S I ) 能够将钻地过程中的测量值与弹内数据库进行比较，确定钻地深度，探知空洞引爆炸弹，以便在最佳位置点火，并保障引信装药的安全该研究课题是美国国防部2 0 0 5 年前武器发展规划中的一项重大技术项目 2 ) 开发高速弹道导弹再入前后的全球定位系统接收机抗干扰技术，改进全球定位导航系统及钻地弹综合系统，发展再人大气层技术，改进飞行器结构、外壳材料和防过热控制6 8王振宇等：国孙小型钴遣核武器韵发展及防护建议系统，使其能以垂直角度，高速、精确地命中目标 3 ) 优化弹体设计，研制更优质的弹体( 特别是弹头) 材料据报道，纳米弹头材料的强度将比一般高强度合金钢的强度高几十倍3 钻地核武器的发展趋势近年来，美国十分重视提高核武器质量、增加核武器品种以及发展新型战略、战术核武器，做到既能有效摧毁深地下指挥中心等战略目标，又能最大限度地减小对周围目标的附带毁伤和政治风险，以增强核武器的战场实用性小布什上台后，这种积极主张发展新型核武器的势头有增无减美国国防部称，如有必要，有可能恢复核试验，以检验库存核武器、发展新型核武器，美国核武器的发展出现了如下值得引起关注的新动向：( 1 ) 小当量。

美国国会最近通过一项法律，要求国防部和能源部“着手研究如何摧毁敌人防守坚固，位于地下深处的目标美国国防部认为，大力发展爆炸当量为几十至几千吨的超小型和小型核武器系统，可以减小附带毁伤，将使核武器变得更容易使用 2 ) 多弹头、深钻地美国国会要求国防部、能源部研制一种比B 6 1 ．1 1 钻地弹钻地更深的新型钻地弹，以有效摧毁深入花岗岩中3 0 0 米的地下工程而又不伤及附近居民据报道，美国拟将“三叉戟Ⅱ”潜射弹道导弹的多个普通核弹头改装为3 —7 枚深钻地核弹头，每枚弹头的爆炸当量只有几十至几百吨，运用多弹同时爆炸聚集地冲击效应的原理，可有效摧毁深地下目标而又不伤及附近民用目标，对中等强度岩石或混凝土的钻地深度约1 8 米 3 ) 高命中精度目前，美国钻地弹的命中精度已达到l o 米美国拟进一步改进末制导技术，使其命中精度提高到3 米以内，并大力发展智能引信技术，在对地下工程破坏的最佳位置起爆，以最有效地摧毁目标4 对防护工程科研工作的建议以往军事家认为核战争异常激烈和残酷，它与常规战争有着截然不同的界限，也就是战略家常常提到的“核门槛”但小型核钻地弹如果能够像美国军方设想的那样，将使这一“门槛”大大降低，从而增大了核战争的危险性。

因为这种武器既可以产生常规武器不可能产生的巨大威力，又不会造成传统核武器长久难以消除的附加伤害，在战争中可以像常规武器一样随意使用，不用过分担心国际社会的激烈反应对这一新的严峻形势，我国的防护工程科研工作者必须具有清醒的认识，防护工程科研应当具有超前发展的意识当前，应在以下几个方面采取积极有效的措施，搞好小型钻地核弹的防护问题4 ．1 密切关注国外钻地核武器的发展动向美国现有的钻地核武器是B 6 1 ．11 型钴地核炸弹B 6 1 ·11 核炸弹利用B 6 1 - 7 普通型核航弹改进而成，将现成的核装置装在非常坚硬的炸弹外壳中，利用其新型头锥体提供钻地自日力该弹重3 4 3 7 2 6 千克，长约3 ．7 米，弹径约0 ．3 4 米，弹尾直径约0 ．5 7 米，爆炸当量3 0 0 吨一中国土本I 程学会磅护工程分会第九次学术年会论文集6 93 0 万吨测试表明，从1 ．2 万米的高空投放时，能钻入6 米左右的干土下一步究竟是在原有弹种的基础上加以改进，还是另外研制新型核弹；新的核武器的爆炸当量是多少，能钻人地下多深，命中精度如何，这些问题目前尚是未知数应当采取多种措施，通过各种渠道收集国外钻地核武器的最新发展情报，为防护工程科研工作提供及时、准确、可靠的情报支持。

4 ．2 深入研究钻地核爆的作用机理钻地核爆由于大部分或全部能量均传人地下，并能与周围的岩石发生相互作用，因此不仅其破坏威力远大于空中爆炸和触地爆炸，而且其对地下工事的作用机理也与空爆或触地爆有所不同对于空中和触地核爆，我们已进行了相当深入的研究当前亟需研究的是钻地核爆，特别是深钻地核爆对地下工事的作用机理和破坏模式问题4 ．3 大力开展钻地核爆工程防护技术研究为了有效抵御钻地核弹的威胁，提高防护工程在战时的生存能力，必须大力开展钻地核爆工程防护技术研究研究工作的思路应着眼于“隐、遮、偏、抗”，着眼于主动防护隐”是指隐蔽、伪装技术，目的是使钻地武器发现不了目标而无法打遮”是指遮弹层技术，如采用块石混凝土或浆砌块石等遮弹层，可导致弹体偏转，攻击角增大，弹道弯曲，并能使高速钻地弹产生屈曲变形甚至断裂偏”指的是弹道偏斜技术，目的是使钻地弹攻击角增大，钻地能力降低，并偏离目标抗”是指高抗力材料技术，如采用抗压强度为1 0 0 M P a左右的高强混凝土，与普通混凝士相比，抗钻地弹能力可提高2 倍左右若添加l 一2 ％的钢纤维，可以提高混凝土的韧性，减少崩落与震塌，亦即减小弹坑直径，提高工事抗重复打击能力。

主动防护技术是指采取主动行动，干扰、制止、摧毁来袭武器，以减轻或防止对防护工程的破坏作用其主要技术措施有以下两种：一是干扰、误导来袭武器的制导系统特别是末制导系统，使其偏离或丢失目标干扰、误导来袭武器的方法很多，如采用强激光、电子、烟幕和水幕、低空人造电磁场、低空人造诱饵、低空障碍等，都可以干扰来袭武器的制导效果、降低其打击能力，起到主动防护的作用二是发展超低空、低空拦截技术，摧毁来袭武器如遮弹式、破片式和集束自锻破片式等超低空反导系统，技术上已比较成熟其中，自锻破片( S F F ) 战斗部或爆炸成型弹丸( E F P ) 反导系统，技术先进、使用方便，已受到许多国家的重视采取主动防护措施能够改变防护工程一味被动挨打的局面，是提高防护工程抗钻地武器打击的有效途径参考文献【1 】庞立，“美国研制低当量钻地核武器剖析”，现代军事，2 0 0 2 ．7【2 l 李文盛，“美国发展新型核钻地弹面面观”，现代军事．2 0 0 1 ．8f 3 】胡学兵，“小当量核武器东山再起? ”，军事世界画刊，2 0 0 2 ．6。