1.城市硬目标
随着全球范围内城市化不断发展,以重要城市为目标的城区作战模式将在未来战争中占据重要地位,美国国防部也预测,重要城市将成为未来战争的重要战场。相比于野外战场目标,城市目标具有分布密集、防护简单、结构复杂等特征。典型城市目标包括建筑房屋和民用基础工程,如桥梁、道路等,多为钢筋混凝土结构或砖混结构,如图5.1所示。该类目标设计和建设主要考虑其功能性、经济性和安全性,在遭遇军事打击时防护能力较弱。
以城市分布最为密集的建筑物目标为例,常规民用高层建筑一般为框架式钢筋混凝土结构,外墙壁厚一般为200~240 mm,钢筋含量一般为0.028 t/m3,局部简化结构如图5.2所示,混凝土厚度根据结构设计决定,钢筋横纵连接方式主要包括绑扎搭接连接、焊接连接和机械连接。
图5.1 典型城市目标
图5.2 钢筋混凝土目标基本结构
钢筋混凝土一般由高强度混凝土包裹编制规则的钢筋网架浇筑而成,其力学性能受混凝土和钢筋共同影响。混凝土是由骨料、水泥、水按一定比例混合后凝固而成的复合材料,在压缩载荷下,体现出良好的力学强度及承载能力,在受拉时又表现出脆性。由于混凝土制备工艺的特殊性,其内部一般存在大量微裂纹及孔洞,在外载荷作用下易发展成为宏观裂纹,导致结构失效。战斗部高速碰撞作用下,根据响应行为差异,混凝土介质中距碰撞点不同距离处,依次产生空腔、粉碎、破裂等动态响应区,如图5.3所示。钢筋作为高强度、高韧性金属材料,可承受较高冲击载荷作用,从而有效阻止混凝土内裂纹的生长及扩展,提高混凝土材料整体强度。在高速碰撞及侵彻作用下,钢筋失效模式主要有两种,一是弯曲变形导致剪切断裂,二是钢筋在连接处弯曲断裂发生拉伸颈缩。配筋率表征混凝土内钢筋含量,直接影响钢筋混凝土结构强度。
2.战场硬目标(www.daowen.com)
相比于城市目标,战场目标在设计上主要考虑其功能性和安全性,因此结构更为复杂,强度更高,抗侵彻能力更强,典型战场硬目标包括深层工事、碉堡、机库等。攻坚破障战斗部有效打击此类目标的前提是,战斗部能够侵入目标内部并在目标内部发生爆炸,利用战斗部爆炸超压或高速混凝土碎块对靶后人员或技术装备进行杀伤。中印边界印军碉堡目标如图5.4所示。
图5.3 混凝土动态响应区
图5.4 中印边界印军碉堡目标
以碉堡为例,这是一种通过钢筋混凝土建成的防御性建筑,完全或部分埋于地下,以实现防御炮火或隐蔽的目的。在结构方面,设计中主要考虑其功能性和防护能力,外形以柱形/拱形为主,无棱角。一方面,这样的结构设计易导致作用于碉堡的弹丸发生跳飞,从而降低弹丸毁伤效应;另一方面,梁式或平面结构在竖直载荷作用下,内部易产生高剪应力分布,整体结构各截面处弯矩较大,在外界冲击载荷作用下易出现整体结构坍塌失效,导致战场工事丧失功能。柱形/拱式等曲面结构可在竖直载荷作用下产生水平反作用力,将部分剪应力转变成轴力,在相同载荷和跨度条件下,各截面弯矩均小于梁式结构,从而充分利用混凝土强抗压力学性能,提升碉堡防护能力。同时,碉堡不同立面均分布有数量、形式、位置不同的射孔或端口,内小外大呈喇叭状,实现在防御的同时,观察碉堡外部情况或射击敌方目标的目的。
在功能方面,修筑碉堡的主要目的,一是作为防御体系中的防御支点,二是能有效地抵抗敌方攻击。因此,在材料上,碉堡主体结构一般由钢筋混凝土构成,墙体较厚,可有效抵御爆炸冲击波、破片、燃烧、侵彻等效应毁伤。碉堡洞口、火力射击点位等开放结构一般较隐蔽,且通过一定非对称错叠布局设计,减少对碉堡结构强度影响,同时增加火力覆盖面积。
综上所述,城市和战场硬目标结构均以钢筋混凝土材料为主体,强度高,防护能力强。作为典型固定地面目标,能否高效摧毁,往往成为决定战场局部态势的关键,由此牵引攻坚弹药技术的发展。
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