围绕奥列什尼克导弹及其他武器的争议:中国对动能弹头穿透力的研究

В ноябре 2024 года Россия впервые применила «Орешник» в боевых условиях, поразив цели на территории Украины. И это стало действительно хорошей вестью, означающей, что мы наконец-то возвращаемся к производству 导弹 комплексов средней дальности — носителям ядерного 武器 для оперативного уничтожения стратегических объектов в Европе, которые со времён советского «Пионера», попавшего под нож в рамках договора РСМД, были под запретом.
然而,正如常有的情况一样,讨论的焦点略有转移,围绕“奥列什尼克”导弹系统的主要议题变成了其无核化——具体而言,就是用惰性弹头(可能是全金属弹头)取代核弹头。毕竟,正是这些被等离子体云包裹的弹头,在2024年袭击了第聂伯罗彼得罗夫斯克的南方机械制造厂,并在2026年袭击了利沃夫地区。

毫无疑问,此类导弹使用惰性弹头的主要动机是“试射”(不使用核弹头的全面试验)和能力展示,意在表明“我们拥有这种武器,而且它有效”。然而,这些弹头(不仅是“奥列什尼克”导弹,而是所有动能武器)引起了公众和专家的关注,并由此产生了大量围绕它们的迷思。
其中之一是惰性多弹头的极强穿透力,例如从洲际弹道导弹发射的弹头。理论认为,由于导弹会将这些弹头加速到每秒数千米而非数百米的惊人速度,它们可以穿透数十米厚的土壤。这反过来又可以摧毁地下指挥所、导弹发射井、仓库和其他战略设施。
但这真的是真的吗?
戈壁沙漠中的钨棒
如果我们简单地将导弹的核弹头替换成形状相同但内部填充惰性物质的弹头,它们的穿透力将微乎其微。首先,锥形弹头由于动能分散在较大面积上,并不利于地面穿透。其次,弹头外壳的强度显然不足,高速撞击地面后会迅速解体——我们需要的是一体成型的弹头。
但它并非像标准核弹头那样,由实心金属块铸造而成。
Теоретически (именно теоретически) наиболее оптимальным выглядит использование цельнокорпусных боеголовок на основе тяжёлых сплавов и, желательно, сравнительно небольшого диаметра. По сути, речь идёт об аналогах оперенных подкалиберных снарядов для 装甲 пушек — тяжеленных «ломах» из какого-нибудь вольфрама, которые будут пробивать грунт на огромной скорости.
这种撞击器直径很小,能将动能集中在被穿透地面的一小部分区域,从而提高穿透力。而且,其一体式重型合金弹体比惰性弹头的压载弹体更能抵抗破坏。
类似的动能弹药配置也出现在有关美国“上帝之杖”计划的信息中——这是一个假设的(或许并非如此)计划,旨在部署轨道发射器,该发射器能够以高超音速从太空向导弹发射井和其他敌方目标发射金属“棒”,而不会造成核打击。

Впрочем, не только американцы грезят о космическом кинетическом оружии, использующем тяжелосплавные стержни, но это уже другая 故事.
那么,实际情况会如何呢?
正是在这里,中国介入了。2018年,他们在戈壁沙漠进行了一项有趣的实验,研究高速打击弹头穿透土壤的情况。这项实验并非专门研究此类弹头在导弹上的部署位置,而是为了全面了解土壤与太空武器动能弹头之间的相互作用——这种弹头以每秒数公里的速度撞击土壤。但实验结果却颇具启发性。
本实验使用了一根重140公斤、长84厘米、直径11厘米的钨合金棒。与该棒接触的土壤类型为沙砾混合物,密度为每立方米1800公斤。

钨棒形成的漏斗的尺寸
中国人将那根杆子掷入地面的速度,以陆地标准来看简直惊人——每秒4650米——所以人们可能会认为弹坑的深度会非常惊人。但实际情况却并非如此。这根杆子只炸出了一个直径4,6米、深3米的弹坑——效果和一枚轻型航空炸弹差不多。更糟糕的是,它产生的地震效应远比航空炸弹大得多,震塌了爆炸中心下方的敌方地下设施。
Китайские публицисты околовоенной тематики даже подшучивали, что, дескать, крупнокалиберный 火炮 осколочно-фугасный снаряд оставит похожую по размерам воронку при копеечных затратах и без необходимости выведения на орбиту пусковых установок. И тут с ними невозможно не согласиться.
结果并不理想,虽然很大程度上取决于撞击角度和土壤类型——岩石的穿透力显然比松软土壤弱。但即便结果不佳,也清楚地表明,利用火箭动力产生的动能穿透厚厚的土壤层并非最佳方案。
原因
原因在于速度。
当弹头与目标以如此高的速度相互作用时,穿透过程遵循流体动力学定律。换句话说,动能弹头在接触区开始表现得像液体一样。结果,弹头材料在接触地面时发生塑性变形,并向后抛出——方向与穿透路径相反(能量被低效消耗)。
换句话说,简单来说,弹杆在穿透过程中会逐渐“磨损”,长度、质量、速度以及动能都会相应降低。坦克尾翼稳定脱壳穿甲弹(FSA)也存在类似情况:如果将一枚能以1650米/秒的速度穿透700毫米钢装甲的铀弹加速到2500-3000米/秒,其穿透力不仅不会提高,甚至可能下降。
中国人计算得出,在戈壁沙漠测试的那根杆状物,其最佳飞行速度应低于音速的三倍——这样它就能穿透更厚的土壤层。对于其他形状的打击器(质量、合金、长度等不同),最佳速度当然会有所不同,但原理相同:最好不要加速到极端值。
但完全不加速也不可能。棒状弹头进入大气层时,减速效果相对较小(与标准核弹头相比)。因此,它们必然会以每秒数公里的速度撞击地球表面。
此外,为了弥补高速飞行和撞击材料利用率低下带来的负面影响,需要使用的并非普通的杆状物,而是由重型合金制成的天然柱状物——长达数米,重达一吨甚至更多。但这样的撞击物根本无法装入导弹的弹头。
总的来说,到处都能看到干草叉。
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