溫壓彈

溫壓彈

可以打擊地下的新型炸彈
溫壓彈(英文:Thermobaric Bomb),又稱:溫壓武器,是采用溫壓炸藥(富含鋁、硼、矽、钛、鎂、锆等物質的高爆炸藥),利用空氣炸藥的溫度和壓力效應提高爆轟威力、産生殺傷效果的炸彈。溫壓彈是在雲爆彈(燃料空氣彈)基礎上研制發展而成的新型武器,雖然其基本概念和作用原理與燃料空氣彈相似,但其燃料成分有了較大的變化,其特點是:殺傷隐蔽目标能力強,特别适合對付隐蔽在地下或洞穴内的各種目标;爆轟時産生較高的溫度和壓力;爆轟沖擊波作用時間長、威力大;造成人員因缺氧窒息而死;溫壓彈可以做成炸彈,也可做成單兵榴彈、火箭彈或導彈。2001年12月,美國進行了溫壓彈的地下測試,成功地摧毀了地下目标。溫壓彈屬于常規武器,但卻具有超常規的殺傷威力和毀傷效果,由于溫壓彈在封閉空間内使用的殺傷效果更加顯著,因而特别适合殺傷洞穴、地下工事和建築物中的人員。相比于大規模殺傷性武器而言,溫壓彈破壞力巨大、成本又不高,又被稱為“亞核武器”。
  • 中文名:溫壓彈
  • 英文名:Thermobaric Weaponry
  • 所屬:溫壓武器
  • 發現時間:20世紀80年代
  • 爆點:20-500米
  • 别名:雲爆彈

發展曆程

研制背景

溫壓彈,亦稱溫壓武器,是指采用溫壓炸藥(富含鋁、硼、矽、钛、鎂、锆等物質的高爆炸藥),利用溫度和壓力效應産生殺傷效果的彈藥,裝備使用的有溫壓炸彈、單兵溫壓榴彈、溫壓火箭彈和溫壓空地導彈等。

1966年,在越南戰争時期,美軍就使用了名為BLU-82雲爆彈,可以說是溫壓彈的前身,該型炸彈爆炸時可以将方圓500多米的地區炸成焦炭。

1984年,世界上第一種溫壓武器是蘇聯研制的PRO-ASHMEL“什米卡火箭彈”,裝備部隊後在車臣戰争中,俄軍曾多次使用PRO-ASHMEL“清剿”洞穴,對付車臣反政府武裝的狙擊手。

長久以來,美國一直沒有合适武器打擊加固掩體和地下工事(尤其是洞穴和山洞)内的目标,因為現役武器和發展中的武器都難以鑽透足夠的深度來直接摧毀有效目标。但是研究發現打擊此類目标,可以通過攻擊防護厚度比較薄的洞穴入口或外部裸露的山洞入口,使戰鬥部深入工事内部在地洞結構内部産生爆炸。

20世紀80年代以後,美軍越來越強調“非對稱”戰争理念,由于美軍的對手越來越多地通過深藏在地下工事的辦法來對抗美軍的狂轟濫炸。針對這種情況,美國國防部提出了要研制一種能最大限度地打擊地下洞穴加固掩體工事的新型武器,該種新式武器能夠鑽透地道上方較薄的岩層或穿過外部裸露的洞穴入口,讓炸彈的戰鬥部深入地下工事内部後爆炸。進而使炸彈有可能摧毀整個地下工事系統,最大限度地殺傷其人員,并完全破壞藏匿在地下的武器裝備。

研制過程

2001年10月,美國國防部加速開發了先期概念技術演示(ACTD)研究項目,以期在阿富汗“持久自由”作戰中可以使用新研制的武器。随即美國國防部威脅降低局(DTRA)組建了快速應對專家小組,包括海軍、空軍、能源部和工業方面的專家,加速研究反地下加固掩體工事的增強型武器。

美國海軍水面武器研究中心的炸藥專家研制出了溫壓炸藥。美國空軍精确打擊項目辦公室負責武器系統的集成、驗證其安全性和允許的飛行高度,以及為新戰鬥部生産改進的引信。印第安海德實驗場(Indian Head facility)負責測試引信的靜态測試,檢驗引爆新型炸藥的可靠性。最後在内華達測試中心進行靜态測試和飛行測試,然後進行全規模洞穴試驗。

2001年12月14日,在内華達測試中心成功進行了帶溫壓彈頭的BLU-118B激光制導炸彈測試。在測試中,第53飛行試驗聯隊的F-15E戰鬥機投放了BLU-118B激光制導炸彈。激光制導炸彈“跳”入洞穴,然後延遲引爆,在洞穴内産生了顯著的超壓和高溫。美國國防部說,該次試驗成功标志着為生産一種能提高對地下工事殺傷力的武器驗證。

2002年1月末,美國空軍完成了使用BLU-118B溫壓彈戰鬥部的技術數據和飛行允許高度驗證和鑒定,随即生産了10個BLU-118B溫壓彈裝備美國空軍。

技術特點

爆炸原理

溫壓彈炸藥兼具高爆炸藥和燃料空氣炸藥的特點,準确地說是一種富含燃料的高爆炸藥,其爆炸速度一般為3000~4000米/秒,比高爆炸藥的爆炸速度(典型值為8000米/秒)低許多;同時在爆炸過程中從周圍空氣中大量吸取氧氣,造成缺氧的環境。由于在溫壓炸藥中添加了鋁、硼、矽、钛、鎂、锆等物質粉末,在加熱狀态下多物質粉末起燃并釋放大量能量,大大增強了溫壓炸藥的熱效應和壓力效應。

溫壓炸藥的爆炸過程由以下三個“反應”步驟組成:

1、最初的無氧爆炸反應。不需要從周圍空氣中吸取氧氣,持續時間為數百萬分之一秒,主要是分子形式的氧化還原反應。此階段僅釋放一部分能量,并産生大量富含燃料的産物。

2、爆炸後的無氧燃燒反應。不需要從周圍空氣中吸取氧氣,持續時間為數萬分之一秒,主要是燃料粒子的燃燒。

3、爆炸後的有氧燃燒反應。需要從周圍空氣中吸取氧氣,持續時間為千分之一秒,主要是富含燃料的産物與周圍空氣混合燃燒。此階段釋放大量能量,延長了高壓沖擊波的持續時間,并使火球越來越大。

上述三個“反應”步驟确定了溫壓彈的基本性能:最初的無氧爆炸反應确定了其高壓性能,以及對裝甲的侵徹能力;爆炸後的無氧燃燒反應确定了其中壓性能,以及對牆壁/工事的穿透能力;爆炸後的有氧燃燒反應确定了高壓沖擊和熱性能,以對人員和裝備的損傷能力。

溫壓彈使用的燃料空氣炸藥為固體燃料,是一種呈顆粒狀的溫壓炸藥,屬于含有氧化劑的“富燃料”合成物。溫壓彈的戰鬥部炸開後溫壓藥以粒子雲形式擴散,其微小的炸藥顆粒充滿空間,爆炸力強,其爆炸效果比常規爆炸物和雲爆彈更強,釋放能量的時間更長,形成的壓力波持續時間更長。

投爆方式

溫壓彈的通常作戰投放和爆炸方式有4種∶

1、垂直投放,在洞穴或地下工事的入口處爆炸;

2、采用短延時引信(一次或兩次觸發)的跳彈爆炸,将其投放在目标附近,然後跳向目标爆炸;

3、采用長延時引信的跳彈爆炸,将其投放在目标附近,然後穿透防護工事門,在洞穴深處爆炸;

4、垂直投放,穿透防護工事表層,在洞穴内爆炸。

溫壓彈爆炸後形成3個毀傷區∶一區為中心區,區内人員和大部分設備會受爆炸超壓和高熱而毀傷;在中心區的外圍一定範圍内為二區,具有較強爆炸和燃燒效能,會造成人員燒傷和内髒損傷;在二區外面相當距離内為三區,仍有爆炸沖擊效果,會造成人員某些部位的嚴重損傷和燒傷。

溫壓彈爆炸後産生的高溫、高壓可以向四面八方擴散,通過目标上面尚未關好的各種通道如射擊孔、炮塔座圈縫隙、通氣部位等進入目标結構内部,高溫可使人員表皮燒傷,高壓可造成人員内髒破裂。溫壓彈更多地被用來殺傷有限空間内的敵人,引爆後空間内氧氣被迅速耗盡,爆炸帶來的高壓沖擊波席卷洞穴,徹底殺傷洞内有生力量。

彈藥技術

截至2013年,溫壓彈的彈藥技術已經發展了三代,典型配方有俄羅斯的液固相體系和美國的全固相體系兩大類。

•第一代

液固相配方一般采用高能液體燃料與可燃金屬粉末混合,其優點是毀傷能量大,配制工藝簡單,輸出能量易于調整。缺點是裝填密度低,環境适應性和抗過載安定性差,彈藥壽命也不易過長等。如俄羅斯什米爾溫壓藥劑配方主成分是硝酸異丙酯/鋁粉/鎂粉/敏化劑,其炸藥爆炸的化學能是1.6倍TNT當量,裝藥毀傷能量約是3.5倍TNT當量。

•第二代

全固相配方一般采用高含鋁的PBX炸藥技術,其優點是毀傷能量大,裝填密度高,抗過載及環境适應性好,彈藥壽命長達20年以上,具有低易損特性等。如美國BLU-118/B溫壓彈裝填的PBXIH135溫壓炸藥,其配方由奧克托今普通軍用炸藥和聚氯酯燃料混合而成,加入了精确比例的鋁粉,可在較長時間内釋放大量能量,在封閉空間内爆炸時能對數千米遠的目标造成“功能性殺傷”,其炸藥爆炸的化學能是1.9倍TNT當量,裝藥毀傷能量大約是4.7倍TNT當量。

•第三代

第三代溫壓技術克服以往該類藥劑需二次起爆的應用難題,大大簡化武器結構,提高武器性能,拓寬了應用範圍,增強自身生存能力,降低費效比,而且不受氣象條件的限制,具備全天候作戰的能力。當武器在密閉或半封閉空間如船艙、建築物、地下工事内爆炸時,可加速爆燃反應的速度和溫壓作用的強度,從而擴大破壞作用效果,良好的“窒息”效應會産生其它彈藥無法替代的殺傷效果。可見,溫壓炸藥和彈藥技術是武器裝備實現高效毀傷的有效途徑。

結構組成

溫壓彈的結構随其種類不同而異,主要由彈體、裝藥、引信、穩定裝置等組成。溫壓炸藥是溫壓彈有效毀傷目标的重要組成部分,其中藥劑的配方尤為重要,需要模拟與試驗最終确定。引信是溫壓彈适時起爆和有效發揮作用的重要部件,當溫壓彈用于對付地下掩體目标時,則要求引信在彈藥貫穿混凝土之後引爆,才能發揮最佳效果。對主要用于侵徹掩體的溫壓彈來說,要求有較好的彈體外形結構,彈的長細比要大,阻力小,且彈體材料要保證在侵徹目标過程中不發生破壞。以美國研制的溫壓彈BLU-82B為例,其結構仍與雲爆彈BLU-82類似,由彈體、引信、穩定傘、含氧化劑的爆炸裝藥等部分組成。

毀傷效能

溫壓彈的殺傷效應主要體現于高壓沖擊波和熱殺傷上,其次是沖擊波與建築物等物質相互作用時産生的碎片以及有毒氣體與煙霧所導緻的窒息。在這些殺傷效應中,對人員而言最緻命的莫過于沖擊波,世界軍事研究表明,溫壓彈沖擊波會導緻神經、血液等組織發生化學異變。

溫壓彈主要是用來殺傷有限空間(洞穴和山洞)内的敵人,在洞穴和山洞内引爆後,氧氣被迅速耗盡,爆炸帶來的高壓與沖擊波席卷洞穴,徹底殺死洞内人員以及破壞關鍵設備和電子設施,同時不毀壞洞穴和山洞,保持洞口完好無損。溫壓彈爆炸時不僅可在瞬間釋放出大量熱量,更可形成溫度高達2500攝氏度、每秒2000米膨脹的高溫高壓熾熱火球,同時還可在作用範圍内形成缺氧區域,達到恐怖的殺傷效果。

性能數據

基本參數

彈長

2.5米

彈徑

0.37米

全彈重

910公斤

爆炸裝藥重

250公斤

戰鬥部

型号

BLU-109鑽地彈頭

炸藥型号

PBXIH-135鈍感聚合粘結炸藥

起爆物

FMU-143J/B引信;FMU-143引信(新型傳爆藥)

起爆延時

120毫秒

爆轟性能

侵徹性

穿深3.4米混凝土層

爆炸威力

大于普通TNT7倍

服役動态

美國

從20世紀90年代起,美國在海灣戰争、科索沃戰争、阿富汗戰争、伊拉克戰争等幾場局部戰争中,均使用了高爆武器。

美國研制的BLU-82型溫壓彈,可由MC-130H特種運輸機實施投放,該彈全長5.37米、直徑1.56米,重達6804公斤,是個外形粗短的大胖子。然而,看似“顔值”不高的BLU-82型溫壓彈一旦引爆,可直接殺死半徑600米範圍内的人和動物,并形成直徑200米的真空殺傷區,并将周邊的草木燃燒成灰燼。

2001年9月11日的9·11事件後,為滿足在阿富汗和伊拉克的作戰需要,美國又開發了多種溫壓武器。

2002年3月3日,美國F-15E戰鬥機在阿富汗投下了新型BLU-118/B溫壓彈,是美國溫壓彈首次在戰場投入實戰,用于打擊加德茲地區在山洞躲藏的塔利班和基地組織成員。

随後,美國在伊拉克戰争和阿富汗戰争中陸續使用了空投BLU-118/B溫壓彈、XM1060型40毫米溫壓榴彈、SMAW-NE(肩射多用途突擊武器/新型炸藥)和AGM-114N金屬增強裝藥“地獄火”溫壓導彈。特别是在阿富汗戰争中,用溫壓彈武器鏟除躲藏在洞穴和地道裡的塔利班和“基地”組織武裝分子。

2015年12月3日,美國《國家利益》雙月刊網站發表題為《美軍的緻命溫壓武器》文章,報道了美國在阿富汗和伊拉克境内打擊恐怖分子時使用了溫壓武器的情況。

2017年4月13日,美國首次在戰鬥條件下使用了大威力非核炸彈GBU-43,目标為在阿富汗的極端組織武裝分子。該炸彈重9.5噸,由MC-130飛機投放。美國總共裝備有15枚此種彈藥。

據悉,打擊并摧毀地下洞穴目标,正在成為美軍在戰争中保持“非對稱”優勢和保證“零傷亡”的一個重要内容。為此,美軍進一步改進溫壓彈,并計劃發展溫壓彈摧毀地下核、生、化武器系統和戰劑及其支持與儲存設施的能力。

俄羅斯

在蘇聯開發出PRO-ASHMEL之後,還研制了TBG-7和RShG-1溫壓榴彈,并為KORNET-E反坦克制導武器系統安裝了溫壓戰鬥部。

截至2012年,俄羅斯軍隊裝備的溫壓彈等武器型号較多,既有肩扛式短程溫壓火箭彈,也有火炮發射的溫壓榴彈,還有空射型溫壓炸彈。

•溫壓航彈

俄羅斯研制的“炸彈之父”溫壓彈,采用了納米技術和先進燃料,威力相當于引燃了44噸TNT,而其自身炸藥裝載量僅為7.8噸。該型溫壓彈殺傷範圍達到330米。叙利亞空軍使用的俄羅斯制ODAB-500PM型溫壓彈主要用于打擊野戰陣地上的人員和裝備,并用于清除雷場和摧毀其他重要目标,已經在第二次車臣戰争中得到了重點應用。

•溫壓火箭彈

2001年,俄羅斯把蘇聯時期研制的TOS-1噴火坦克升級為TOS-1A自行火箭炮,發射管數量減至24個,火箭彈射程增至6000米。經過叙利亞實戰檢驗後,俄羅斯再次對TOS-1A升級,為其換裝輪式底盤,并将發射管數量減少為18個。升級後的TOS-2重型噴火器不僅可發射溫壓火箭彈,還可兼容其他型号火箭彈。

俄羅斯對TOS-2重型噴火器配備的溫壓火箭彈進行國家測試,溫壓火箭彈不僅射程增加,而且更具殺傷力。TOS-2重型噴火器裝備新型溫壓火箭彈後,殺傷力将大幅提升。

2015年9月以後,俄羅斯軍隊在叙利亞反恐作戰中,不僅使用了便攜式的單兵溫壓火箭發射器,還有射程為400~3500米的溫壓火箭炮系統。更遠程的則是由射程達90公裡的“龍卷風-M”火箭炮發射的溫壓高爆彈,對恐怖分子造成高溫和破片雙重殺傷。俄軍裝備的溫壓彈也實現了從近程到遠程的無縫覆蓋。

其他國家

繼俄羅斯、美國之後, 保加利亞、英國、瑞士等國也紛紛開展了溫壓彈研究。

•保加利亞

保加利亞已經研制出采用溫壓戰鬥部的 GTB-7G榴彈,并多次在武器展覽會上展示。該榴彈可由RPG-7榴彈發射器發射,重4.7公斤,長1.12米,口徑93毫米,爆炸威力相當于2公斤TNT炸藥,足以破壞野戰防禦工事和輕型裝甲車輛。從RPG-7榴彈發射器發射時,GTB-7G的初速為66米/秒,最大有效射程 200米。

•英國

英國奎耐蒂克公司計劃研制“步兵反掩體武器”(IASW),并考慮引入溫壓戰鬥部,使其在攻擊掩體、地下工事等目标時具有良好效果。按設想,IASW可由單兵攜帶和發射,有效射程為150米,重量約為10公斤,主要用于城市作戰,預定2005年裝備部隊。

•瑞士

瑞士RUAG彈藥公司近年研制了一種溫壓戰鬥部,并于2004年初進行了首次技術性能演示。據稱,這種溫壓戰鬥部可配用于俄制火箭彈,能摧毀按美軍标準建造的土木結構掩體。

總體評價

溫壓彈爆炸效果比任何常規爆炸物更強勁、更持久。溫壓彈在有限空間中爆炸時的殺傷效應比開放區域中高出50~100%。溫壓彈爆炸産生的沖擊波和超壓,既能大面積殺傷有生力量,又能摧毀無防護或隻有軟防護的武器和電子設備。爆炸在洞穴和地道中産生的氣流對關鍵的設備和系統有顯著的破壞能力。通過這種方法破壞的關鍵設備,使其産生“功能損傷”,緻使被損設備效能大幅下降、甚至完全失效。(新浪網 評)

溫壓彈将成為城市和山地作戰對付地面大面積軟目标、掩體内目标和地下工事的殺手锏武器。(光明網 評)

溫壓武器是對付地下隐蔽目标最有效的武器,最新類型的鑽地武器能夠從高爆武器變為溫壓武器,如Mephisto和 BROACH戰鬥部。從國外現裝備使用的溫壓武器品種看,美國既有适合攻擊地面目标的大直徑航空炸彈,也有适合攻擊地下硬目标及地道、山洞的鑽地炸彈;俄羅斯的花樣更多,不僅有單兵便攜式火箭助推雲爆彈,而且多種反坦克導彈、不同口徑的火箭彈都可配裝溫壓戰鬥部,可以根據戰術作戰需要、目标特性,靈活選用适用的彈種,達到作戰目的。(《現代兵器》《飛航導彈》 評)

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