GBU-57钻地弹长度6米出头,全重大约14吨,直径0.8米,算下来大约3立方米体积,平均密度4.7吨/立方米。
高性能混凝土密度大约是3吨/立方米,因为混凝土硬度高,所以钻地弹必须高速撞击,在不考虑弹体变形的情况下,对无限深的混凝土穿深大约是略高于6*4.7/3=9.3米。实际上在9.3米之前,钻地弹就会因为变成低速目标而钻不动了。
不过好消息是,因为没有谁去造无限深的混凝土结构,所以如果在钻地弹减速后,混凝土厚度不够,会因为混凝土比较脆而被钻地弹崩穿,导致穿深大于9.3米。
至于应对方式嘛,加钢筋,就能把高速撞击的GBU-57钻地弹的穿深降低到9米以下。
以上只是理想情况。实际情况由于所谓的高速,其实是指比至少音速高几倍的速度,实际上坦克的脱壳穿甲弹也才刚摸到这种穿甲过程的边而已。原本这个计算方式好像是牛顿用来计算陨石撞击地面深度的。
GBU-57钻地弹的速度远远达不到这个速度,所以实际上他撞击高硬度的钢筋混凝土(比如你在里面塞两层钢板),穿深大概率远远达不到9米,可能只有一半,四五米的样子。
特别是要注意的,如果靶子材料被压碎,排挤开了,那对弹体动能的损耗就很小,但如果靶子具有一定弹性,出现大面积的变形,就会消耗弹体很多动能。高速撞击下靶子一般没等到大范围的变形就出现断裂了,所以靶子的弹性基本上起不到什么作用,但对于低速弹头来说,高硬度高弹性的材料就没那么容易发生断裂了,所以我说,对GBU-57这种低速弹体,往混凝土里塞钢筋甚至直接塞钢板,效果会非常好。
高速撞击目标的过程,可以看成一种惯性约束的过程,因为高速撞击会把靶子的材料也高速撞飞,这个过程会快速把能量传递给靶子,所以提升速度带来的穿深效果边际效应很明显,你撞击速度越高,能量损失也就越快。当弹体变成低速后,穿甲过程就是另一个原理了。
GBU-57钻地弹实际上是走的低速穿甲方式,本质上是把阻挡自己的材料挤压到旁边,这样并不要求靶子材料高速被撞飞,因此损失的能量较少,缺点是这种穿甲过程对高硬度的靶子不破防,优点是在低密度的,可压缩的材料里,这种穿甲过程的深度会大大提升。像黄土这种材质,在干燥情况下,哪怕比较密实的情况下,密度也往往不到2吨,这是因为有大量的细小空隙存在。
我百度的黄土干燥情况下,密度大约1.5~1.8吨/立方米,我们取密度为1.8,按高速撞击的穿甲计算方式,穿深大约在6*4.7/1.8=15.7米,如果把速度控制在黄土出现流体特性,但弹药本身没有出现流体特性的速度上,那就可以让黄土被滑挤到一旁。这样估计还能再增加一部分穿深。所以GBU-57砸在干燥土地上,穿深远超过15.7米没问题。具体是多少,我也不会算,估计实际穿深能达到三四十米,当然60米也有可能。
实际上高速弹体撞击后,只要没变形,速度自然会变慢,在某个减速后的速度区间,就自然会符合这个低速穿甲的过程,所以实际穿深是高速段穿深+低速段穿深。所以,如果能保证弹头不变形不损毁,那其他条件一致的情况下,高速弹体的穿深还是会比低速弹体高。当然,如果你速度太快,弹体刚接触靶子就开始损坏,那就是另一回事了。
总之,靶子材料差别很大,最后结果会相差几倍,你用一般的干燥泥土去当靶子,那就是几十米的穿深,你要是用岩石、或者钢筋混凝土这类密度高,硬度也高的材料去,那这钻地弹的效果就瞬间打骨折。
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实际上算下来,其实GBU-57的密度太低了,而直径又太大,不算是很好的穿甲弹。穿甲过程比较复杂,我也说不太清楚,但个人感觉,如果用高密度的金属,比如钨或者贫铀,把密度拉倒12吨/立方米,再做细长点儿,速度还可以再提高,估计速度达到3倍音速时,撞击黄土也不会出现很严重的变形。弹体可以再拉细长点儿,换句话说就是10米长,24吨重,密度12吨/立方米,直径0.5米,外形修一修减小空气阻力,让末端速度更高,这样搞在面对一般的泥土时,估计能把穿深再翻好几倍,特别是直径减小了,而重量却增加了,需要排挤开的泥土减少很多,穿深可以暴涨。