«Вакуумна» бомба | Журнал Популярна Механіка

1. Побутові бомби
2. Ми підемо іншим шляхом
3. «Вакуумні» міфи
4. гігантська фотоспалах
5. Мати і батько всіх бомб
6. об'ємне моделювання

Наша сеть партнеров Banwar

Через шість з половиною років «Популярна механіка» знову звертається до об'ємно-детонирующим, Термобарический і іншим «вакуумним» бомбам. За цей час нам вдалося поспілкуватися з розробниками цього дивного зброї, і отриманими знаннями ми хочемо поділитися з читачами.

Борошномельні цеху, підприємства з переробки цукру, столярні майстерні, вугільні шахти та найпотужніша російська неядерна бомба - що їх об'єднує? Об'ємний вибух. Саме завдяки йому все вони можуть злетіти на повітря. Втім, нема чого ходити так далеко - вибух побутового газу в квартирі теж з цього ряду. Об'ємний вибух, мабуть, один з перших, з якими познайомилося людство, і один з останніх, які людство приручило.

Принцип об'ємного вибуху зовсім не складний: необхідно створити суміш пального з атмосферним повітрям і подати в цю хмару іскру. Причому витрата пального буде в кілька разів менше, ніж БРИЗАНТНА вибухівки для вибуху такої ж потужності: об'ємний вибух «забирає» кисень з повітря, а вибухівка «містить» його в своїх молекулах.

Побутові бомби

Як і багато інших видів зброї, об'ємно-детонирующие боєприпаси своїм народженням зобов'язані похмурому німецькому інженерного генія. У пошуках найбільш ефективних способів вбивства німецькі зброярі звернули увагу на вибухи вугільного пилу в шахтах та спробували змоделювати умови вибуху на відкритому повітрі. Вугільний пил розпилювали зарядом пороху і потім підривали. Але дуже міцні стіни шахт сприяли розвитку детонації, а на відкритому повітрі вона вщухла.

Косильники джунглів Застосування об'ємно-детонирующие заряди знайшли і при будівництві вертодромів. Розчищення джунглів для посадки всього лише одного вертольота типу «Ірокез» вимагала від 10 до 26 годин роботи інженерного взводу, в той час як часто в бою все вирішувалося в перші 1-2 години. Застосування звичайного заряду проблему не вирішувала - дерева-то він валив, але і утворював величезну воронку. А ось об'ємно-детонує авіабомба (ОДАБ) воронку не утворює, а просто розкидає дерева в радіусі 20-30 метрів, створюючи майже ідеальну посадочний майданчик. Вперше бомби об'ємного вибуху були використані у В'єтнамі влітку 1969 року саме для розчищення джунглів. Ефект перевершив всі очікування. «Ірокез» прямо в кабіні міг нести 2-3 таких бомби, а вибух однієї в будь-яких джунглях створював цілком придатну посадочний майданчик. Поступово технологія відточувалася, в результаті вилившись в найвідомішу авіабомбу об'ємно-детонуючого типу - американську BLU-82 Daisy Cutter «косильщик маргариток». І її вже використовували не тільки для вертолітних майданчиків, скидаючи на що завгодно.

Після війни розробки дісталися союзникам, але спочатку не викликали інтересу. Першими до них заново звернулися американці, зіткнувшись в 1960-х у В'єтнамі з розгалуженою мережею тунелів, в яких ховалися в'єтконгівці. Але ж тунелі - це майже ті ж шахти! Правда, возитися з вугільним пилом американці не стали, а почали використовувати самий звичайний ацетилен. Цей газ чудовий широкими межами концентрації, при яких можлива детонація. Ацетилен зі звичайних промислових балонів закачували в тунелі і потім кидали гранату. Ефект, кажуть, був приголомшливим.

Ми підемо іншим шляхом

Американці споряджали бомби об'ємного вибуху окисом етилену, окисом пропілену, метаном, пропілнітратом і МАРР (сумішшю метилацетилену, пропадієну і пропану). Вже тоді було встановлено, що при спрацьовуванні бомби, що містить 10 галонів (32-33 л) окису етилену, утворювалося хмара паливо-повітряної суміші радіусом 7,5-8,5 м і висотою до 3 м. Через 125 мс хмара підривалося декількома детонаторами. Утвориться ударна хвиля мала по фронту надлишковий тиск 2,1 МПа. Для порівняння: щоб створити такий тиск на відстані 8 м від тротилового заряду, потрібно близько 200-250 кг тротилу. На відстані 3-4 радіусів (22,5-34 м) тиск в ударній хвилі швидко знижується і становить вже близько 100 кПа. Для руйнування ударною хвилею літака потрібно тиск 70-90 кПа. Отже, така бомба під час вибуху здатна в радіусі 30-40 м від місця вибуху повністю вивести з ладу літак або вертоліт на стоянці. Це було написано в спеціальній літературі, яку читали і в СРСР, де теж почали експерименти в цій галузі.

Цікава фізика Ударна хвиля від традиційного ВВ, наприклад тротилу, має крутий фронт, швидке згасання і подальшу пологу хвилю розрядження.

Радянські фахівці спочатку намагалися зобразити німецький варіант з вугільним пилом, але поступово перейшли на металеві порошки: алюміній, магній та їх сплави. В експериментах з алюмінієм було виявлено, що особливого фугасної дії він не дає, зате дає чудове запальне.

Відпрацювали і різні окису (окис етилену і пропилену), але вони були токсичні і досить небезпечні при зберіганні через свою летючості: досить було невеликого подтравливания окису, щоб будь-яка іскра підняла арсенал на повітря. У підсумку зупинилися на компромісному варіанті: суміші різних видів пального (аналогів легких бензинів) і порошку алюміній-магнієвого сплаву в пропорції 10: 1. Однак експерименти показали, що при шикарних зовнішніх ефектах нищівну силу об'ємно-детонуючих зарядів залишало бажати кращого. Першою зазнала фіаско ідея атмосферного вибуху для ураження літаків - ефект виявився незначним, хіба що «сбоілі» турбіни, які тут же перезапускати заново, так як вони навіть не встигали зупинитися. Проти бронетехніки це взагалі не працювало, там навіть двигун не глухнув. Експерименти показали, що ОДАБ - це спеціалізовані боєприпаси для ураження малостійких до ударної хвилі цілей, перш за все неукріплених будівель, і живої сили. І все.

Об'ємно-детонує вибух має більш пологий фронт ударної хвилі з більш розтягнутої за часом зоною високого тиску.

Однак маховик чудо-зброї був розкручений, і ОДАБам приписувалися прямо-таки легендарні подвиги. Особливо відомий випадок спуску такими бомбами снігових лавин в Афганістані. Посипався дощ нагород, в тому числі найвищих. У звітах про операції була згадана маса лавини (20 000 т) і написано, що вибух об'ємно-детонуючого заряду еквівалентний ядерного заряду. Ні багато ні мало. Хоча будь-який рятувальник спускає точно такі ж лавини простими тротиловими шашками.

Зовсім екзотична застосування технології збиралися знайти в порівняно недавні часи, розробивши в рамках програм по конверсії об'ємно-детонує систему на основі бензину для знесення хрущовок. Виходило швидко і дешево. Було тільки одне «але»: зносяться хрущовки розташовувалися не в чистому полі, а в заселених містах. А плити при такому вибуху розліталися метрів на сто.

Вибух термобарического боєприпасу має сильно розмитий фронт ударної хвилі, який не є первинним вражаючим чинником.

«Вакуумні» міфи

Міфотворчість навколо ОДАБ завдяки деяким малоосвіченим журналістам зі штабів плавно перекочувало на сторінки газет і журналів, а сама бомба отримала назву «вакуумна». Мовляв, під час вибуху в хмарі випалюється весь кисень і утворюється глибокий вакуум, мало не як в космосі, і цей самий вакуум починає поширюватися назовні. Тобто замість фронту підвищеного тиску, як при звичайному вибуху, йде фронт зниженого тиску. Був навіть придуманий термін «зворотна вибухова хвиля». Так що там преса! На початку 1980-х на військовій кафедрі мого фізфаку мало не під підписку про нерозголошення якийсь полковник з Генштабу розповідав про нові види зброї, застосовуваних США в Лівані. Не обійшлося без «вакуумної» бомби, яка нібито при попаданні в будівлю перетворює його в пил (газ проникає в найдрібніші щілини), а низька розрідження акуратно укладає цей пил в епіцентр. О! Чи не ця ясна голова збиралася зносити хрущовки таким же способом ?!

Якби ці люди хоч трохи вчили хімію в школі, то здогадалися б, що кисень нікуди не зникає - він просто переходить в процесі реакції, наприклад, в вуглекислий газ з тим же об'ємом. І якби він якимось фантастичним чином просто зник (а його в атмосфері всього близько 20%), то недолік обсягу був би компенсований іншими розширеними при нагріванні газами. І якби навіть із зони вибуху зник весь газ і утворився вакуум, то перепад тиску в одну атмосферу навряд чи міг би зруйнувати навіть картонний танк - у будь-якого військового таке припущення просто викличе сміх.

А зі шкільного курсу фізики можна було б дізнатися, що за будь-якої ударною хвилею (зоною стиснення) в обов'язковому порядку слід зона розрідження - за законом збереження мас. Просто вибух бризантного вибухової речовини (ВВ) можна вважати точковим, а об'ємно-детонує заряд в силу великого обсягу формує більш тривалу ударну хвилю. Саме тому воронок він не риє, але дерева валить. А ось бризантного (дробить) дії взагалі практично немає.

Кінограм дії боєприпасу об'ємного вибуху На розкадруванні чітко видно спрацьовування первинного детонатора для утворення хмари і кінцевий вибух паливо-повітряної суміші.

Сучасні боєприпаси об'ємного вибуху найчастіше представляють собою циліндр, довжина якого в 2-3 рази більше діаметра, наповнений пальним і забезпечений зарядом звичайного ВВ. Цей заряд, маса якого становить 1-2% від ваги пального, розташований на осі боєзаряду, і підрив його руйнує корпус і розпорошує пальне, утворюючи топливовоздушную суміш. Суміш повинна підривати після досягнення розмірів хмари, що забезпечує оптимальне згоряння, а не відразу при початку розпилення, тому що спочатку кисню в хмарі недостатньо. Коли ж хмара розшириться до потрібного ступеня, його підривають викидаються з хвостової частини бомби чотирма вторинними зарядами. Затримка їх спрацьовування складає 150 мс і вище. Чим більше затримка, тим вище ймовірність того, що хмара здує; чим менше - тим вище ризик неповного вибуху суміші через нестачу кисню. Крім вибухового, можуть застосовуватися й інші методи ініціювання хмари, наприклад хімічний: в хмарі розпилюють трифторид брому або хлору, самозаймисті при контакті з паливом.

З кинограмм видно, що вибух розташованого на осі первинного заряду формує тороїдальне хмара з пального, а отже, максимальний ефект ОДАБ забезпечує при вертикальному падінні на цілі - тоді ударна хвиля «стелиться» по землі. Чим більше відхилення від вертикалі, тим більша енергія хвилі йде на марне «струс» повітря над цілями.

Спуск потужного об'ємно-детонуючого боєприпасу нагадує посадку космічного корабля «Союз». Відрізняється лише наземна стадія.

гігантська фотоспалах

Але повернемося в післявоєнні роки, до експериментів з порошками алюмінію та магнію. Було виявлено, що якщо розривний заряд в повному обсязі втопити в суміші, а залишити відкритим з торців, то хмара практично гарантовано підпалюється з самого початку його диспергування. З точки зору вибуху це шлюб, замість детонації в хмарі ми отримуємо всього лише пшик - правда, викокотемпературний. Ударна хвиля при такому вибуховому горінні теж утворюється, але значно слабша, ніж при детонації. Цей процес отримав назву «термобарического».

Подібний ефект військові використовували задовго до появи самого терміна. Під час Другої світової війни авіарозвідки з успіхом застосовувалися так звані ФОТАБи - фотографічні авіабомби, начинені подрібненим сплавом алюмінію і магнію. Фотосмесь детонатором розкидається, запалюється і згорає з використанням кисню повітря. Та не просто згоряє - стокілограмовий ФОТАБ-100 створює спалах з силою світла більше 2,2 млрд кд тривалістю близько 0,15 с! Світло настільки яскравий, що на чверть години засліплює не тільки ворожих зенітників - наш консультант по надпотужним зарядів подивився на спрацював ФОТАБ днем, після чого ще години три бачив зайчиків в очах. До речі, спрощується і технологія фотографування - бомбу скидають, затвор фотоапарата відкривають, і через деякий час весь світ осяває суперфотовспишка. Якість знімків, кажуть, було не гірше, ніж в ясну сонячну погоду.

Точність попадання компенсується потужністю боєприпасу
Надпотужні ОДАБ нагадують величезні бочки з відповідною аеродинамікою. До того ж вага і габарити роблять їх придатними для бомбометання тільки з військово-транспортних літаків, які не мають бомбових прицілів. Більш-менш точно в ціль може потрапити тільки GBU-43 / B, забезпечена гратчастими кермом і системою наведення на основі GPS.

Але повернемося до майже марної Термобарический ефекту. Він так би і числився шкідливим, якби не постало питання захисту від диверсантів. Була подана ідея оточити захищаються об'єкти мінами на основі термобарических сумішей, які випалять все живе, але об'єкт не зашкодять. На початку 1980-х дію термобарических зарядів побачило все військове керівництво країни, і практично всі роди військ загорілися бажанням мати таку зброю. Для піхоти почалася розробка реактивних вогнеметів «Джміль» і «Рись», Головне ракетно-артилерійське управління зробило замовлення на проектування термобарических бойових частин до реактивних систем залпового вогню, ну а війська радіаційного, хімічного і біологічного захисту (РХБЗ) вирішили обзавестися власною важкою вогнеметної системою (ТОС) «Буратіно».

Мати і батько всіх бомб

До недавнього часу найпотужнішою неядерної бомбою вважалася американська Massive Ordnance Air Blast, або більш офіційно - GBU-43 / B. Але у MOAB є інша, неофіційна, розшифровка - Mother Of All Bombs ( «Мати всіх бомб»). Бомба справляє величезне враження: її довжина 10 м, діаметр 1 м. Настільки громіздкий боєприпас передбачається навіть скидати ні з бомбардувальника, а з транспортного літака, наприклад з C-130 або C-17. З 9,5 т маси цієї бомби 8,5 т складає потужна вибухівка типу H6 австралійського виробництва, до складу якої входить алюмінієвий порошок (по потужності в 1,3 рази перевищує тротил). Радіус гарантованого ураження - близько 150 м, хоча часткові руйнування спостерігаються на відстані більше 1,5 км від епіцентру. GBU-43 / B не можна назвати високоточною зброєю, але наводиться вона, як і належить сучасному зброї, за допомогою GPS. До речі, це перша американська бомба, яка використовує гратчасті керма, широко застосовуються в російських боєприпасах. MOAB замислювалася як наступник знаменитої BLU-82 Daisy Сutter і вперше була випробувана в березні 2003 року на полігоні у Флориді. Військове застосування подібних боєприпасів, на думку самих же американців, досить обмежено - ними можна лише розчищати великі території від лісових насаджень. Як протипіхотні або протитанкову зброю вони не дуже ефективні в порівнянні, скажімо, з касетними бомбами.

Але пару років тому вустами тодішнього міністра оборони Ігоря Іванова був озвучений наша відповідь: десятитонний «тато всіх бомб», створений з використанням нанотехнологій. Самі технології були названі військовою таємницею, але весь світ вправлявся в дотепності щодо цієї вакуумної нанобомб. Мовляв, під час вибуху розпорошуються тисячі і тисячі нанопилесосов, які в зоні ураження і висмоктують все повітря до вакууму. Але де реальна нанотехнологія в цій бомбі? Як ми писали вище, до складу суміші сучасних ОДАБ входить алюміній. А технології виробництва алюмінієвого порошку для військових застосувань дають можливість отримання порошку з розміром частинок до 100 нм. Є нанометра - значить, є і нанотехнології.

об'ємне моделювання

Останнім часом, з масовим впровадженням високоточних авіабомб, знову прокинувся інтерес до об'ємно-детонирующим зарядів, але на якісно новому рівні. Сучасні керовані і коректовувані авіабомби здатні виходити на ціль з потрібного напрямку і по заданій траєкторії. І якщо пальне розпорошувати інтелектуальною системою, здатною міняти щільність і конфігурацію паливного хмари в заданому напрямку, і підривати його в певних точках, то ми отримаємо фугасний заряд спрямованої дії небаченої потужності. Дідуся всіх бомб.

Стаття опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №7, Грудень 2009 ).