Beton versus munitie: een lastig probleem in de moderne oorlogsvoering

(Dan Tri) - De race tussen wapentechnologie en defensiemateriaal beperkt zich niet alleen tot aanvallen en beschermen, maar is ook een symbool van moderne wetenschappelijke vooruitgang.

Diep onder de grond, waar ondergrondse structuren zijn ontworpen om bomaanslagen te weerstaan, vindt een stille maar felle confrontatie plaats tussen twee ogenschijnlijk losstaande vakgebieden: bouwmateriaaltechnologie en ballistische techniek.

Nu landen strategische ondergrondse infrastructuur verwerven om deze te beschermen tegen militaire aanvallen, is de ontwikkeling van penetrerende bommen een essentieel onderdeel geworden van verdedigings- en afschrikkingsstrategieën.

Moderne betontechnologie brengt echter een ongekend probleem met zich mee: hoe krachtig is een wapen om deze geavanceerde beschermingsmantel te doorboren?

Bunker-busterbom: de ‘stalen beitel’ van de 21e eeuw

Een bunkerbusterbom is de algemene naam voor een wapen dat speciaal is ontworpen om dikke lagen rots en beton te doorboren en zo structuren diep onder de grond aan te vallen.

In tegenstelling tot conventionele bommen hebben deze bommen een buitenmantel van superhard staal, een taps toelopende punt om de impactdruk te optimaliseren en een grote massa om een ​​extreem sterke penetratiekracht te creëren.

Een typisch voorbeeld van deze wapenlijn is de Massive Ordnance Penetrator (MOP), een bom met een gewicht tot 13.600 kg die momenteel alleen vanaf de Amerikaanse strategische bommenwerper B-2 kan worden afgevuurd.

Op 21 juni gooide de Amerikaanse luchtmacht met zes B-2-bommenwerpers twaalf bunkervernietigende bommen op Fordow, de belangrijkste nucleaire verrijkingsfaciliteit van Iran (Foto: Getty).

MOP's zijn ontworpen om tientallen meters rots en beton te doorboren voordat ze tot ontploffing komen. De behuizing van de bom is gemaakt van een speciale staallegering (Eglin Steel of USAF-96) die de structuur helpt behouden tijdens inslagen met hoge snelheid, terwijl de kern ongeveer 2400 kg explosieven met een hoge opbrengst bevat, zoals AFX-757.

De MOP wordt aangestuurd door een uiterst nauwkeurig GPS/INS-navigatiesysteem en maakt gebruik van een slimme lont die op diepte kan worden geactiveerd. Hierdoor kan de MOP zeer nauwkeurig aanvallen uitvoeren op zwaar beveiligde ondergrondse faciliteiten, zoals nucleaire installaties of strategische commandocentra.

Met hun vermogen om tientallen meters rots of gewapend beton te doorboren, worden MOP-bommen en andere bunkervernietigers beschouwd als de ultieme oplossing voor geharde doelen. Maar materiaalexperts zeggen dat de huidige doelen niet meer zo kwetsbaar zijn als vroeger.

“Tegenwoordig kunnen zelfs MOP’s moderne bunkers niet meer binnendringen”, waarschuwde Dr. Gregory Vartanov, een militair expert.

Doorbraak in defensief materiaal 'verdedigt' aanvallen

In een gerapporteerd incident eind jaren 2000 explodeerde een bunkerbom die op een ondergrondse faciliteit in Iran werd gedropt niet, maar bleef in het beton steken. De bom stopte abrupt, alsof hij een onzichtbaar schild raakte.

De reden hiervoor ligt in UHPC (afkorting voor Ultra-High Performance Concrete ), oftewel "ultrahogesterktebeton". Dit is een doorbraak in de bouwtechnologie, met name op het gebied van de bescherming van ondergrondse constructies tegen explosies en indringende krachten.

Een voorbeeld van ultrasterk staalvezelversterkt beton (Foto: Wikimedia Commons).

Volgens deskundigen heeft traditioneel beton een druksterkte van ongeveer 5.000 psi, terwijl UHPC dankzij de ultrafijne korrelstructuur en het wapeningssysteem met stalen of polymeermicrovezels een druksterkte van meer dan 40.000 psi kan bereiken.

Het bijzondere is dat UHSB niet alleen sterker, maar ook flexibeler is dan gewoon beton. De microvezels fungeren als een scheurwerend netwerk en voorkomen dat scheuren uitgroeien tot grotere scheuren die de constructie verzwakken.

Volgens Dr. Stephanie Barnett van de Universiteit van Portsmouth versplintert UHPC niet bij een sterke impact, maar ontstaan ​​er kleine, gecontroleerde scheurtjes die de impactenergie absorberen en verspreiden.

Dit betekent dat zelfs als de bom voldoende kracht heeft om het beton te penetreren, de resterende energie na de inslag niet voldoende is om de structuur binnenin te vernietigen. En als de bommantel beschadigd raakt voordat de ontsteker wordt geactiveerd, kan deze volledig worden uitgeschakeld.

Uit testen is gebleken dat UHPC verrassend effectief is in het laten afketsen van penetratorkoppen of het niet laten detoneren, waardoor ze veranderen in "nutteloze stukken ijzer".

En daarmee stopte het niet: er werd een nieuwe generatie materialen geboren met hetzelfde doel: FGCC ( Functionally Graded Cementitious Composites ). Dit is een type functioneel gegradeerd beton, waarbij elke laag zijn eigen taak heeft, van initiële slagvastheid tot energieabsorptie en structurele stabiliteit.

Beschrijft de impact van kracht op een materiaal.

Een typische FGCC-structuur bestaat uit een buitenlaag van UHPC met superharde eigenschappen om de kernkop te vernietigen, een dikke en zeer elastische middenlaag om kinetische energie af te voeren en een binnenlaag versterkt met staalvezels om te voorkomen dat rondvliegende fragmenten het beschermde gebied binnendringen.

Uit onderzoek dat in 2021 in het Chinese Journal of Cement Materials werd gepubliceerd, blijkt dat FGCC de penetratiediepte tot wel 70% kan verminderen en het beschadigde gebied aanzienlijk kan beperken in vergelijking met enkellaags UHPC.

Dit gelaagde ontwerp is eigenlijk geïnspireerd op biologische schelpen die in de natuur voorkomen, zoals schildpaddenpantsers, schelpen van tweekleppigen... De beschermende lagen hebben als gemeenschappelijk kenmerk dat ze een verschillende hardheid en zachtheid hebben, waardoor ze samen aanvallen van buitenaf afweren.

Dr. Phil Purnell, betondeskundige aan de Universiteit van Leeds, zei dat de lagentechniek niet alleen de impactenergie beter absorbeert, maar ook de voortplanting van scheuren aanzienlijk vertraagt, wat essentieel is voor het behoud van de integriteit van de constructie.

Materiaalkunde : de 'stille arena' van de 21e eeuw

De moderne geschiedenis heeft defensiemateriaal herhaaldelijk in twijfel getrokken door militaire technologie. Tijdens de Golfoorlog van 1991 werden de ondergrondse commandobunkers van Irak als onneembaar beschouwd vanwege hun dikke lagen gewapend beton.

Toen bommen van 2.000 pond niet effectief bleken, moest de VS in slechts zes weken een nieuwe bom bouwen. Hierbij werd de loop van een oud kanon als omhulsel gebruikt en de bom penetreerde met succes meer dan 6 meter beton tijdens veldtesten.

Met de komst van UHPC en FGCC is het tij echter gekeerd. Wat ooit het toppunt van penetratie was, kan nu onbruikbaar worden gemaakt zonder grote verbeteringen in wapens of tactieken.

Bunkers bij belangrijke locaties worden steeds robuuster en bieden een uitdaging voor conventionele pantserdoorborende bommen (Foto: Popular Mechanics).

Nu de omvang en het gewicht van bommen de maximale capaciteit hebben bereikt die vliegtuigen kunnen dragen, geloven veel deskundigen dat ondergrondse oorlogsvoering niet langer een verhaal zal zijn van gigantische bommen.

In plaats daarvan zullen tactieken die zich richten op zwakke punten zoals deuren, communicatiesystemen, ventilatie... de nieuwe prioriteit worden. Het leger kijkt ook naar hypersonische wapens met snelheden boven Mach 5, uitgerust met niet-explosieve wolfraampenetratoren, met als doel meerdere lagen materiaal te penetreren als een "pantserdoorborende kogel".

Dr. Justin Bronk van het RUSI Institute (VK) merkte op dat in veel gevallen het simpelweg verbreken van de communicatie of het uitschakelen van de operationele mogelijkheden van een bunker voldoende is om strategische doelen te bereiken, zelfs als de fysieke structuur intact blijft.

Het is duidelijk dat de strijd tussen wapentechnologie en defensiemateriaal niet alleen om vernietiging en bescherming gaat, maar ook een symbool is van moderne wetenschappelijke vooruitgang.

Daar spelen de gevechtslinies zich niet alleen af ​​op de grond of in de lucht, maar ook in laboratoria voor materiaalonderzoek, waar elk korreltje cement of elke staalvezel kan bijdragen aan de uitkomst van toekomstige oorlogen.

Bron: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/be-tong-doi-dau-bom-xuyen-pha-bai-toan-hoc-bua-trong-chien-tranh-hien-dai-20250702145508267.htm