Бетон проти боєприпасів: складна проблема сучасної війни

(Ден Трі) - Гонка між технологіями зброї та оборонними матеріалами не обмежується лише нападом та захистом, а й є символом сучасного наукового прогресу.

Глибоко під землею, де підземні споруди спроектовані так, щоб витримувати бомбові атаки, відбувається тихе, але запекле протистояння між двома, здавалося б, не пов'язаними галузями: технологією будівельних матеріалів та балістичною інженерією.

Оскільки країни набувають стратегічну підземну інфраструктуру з метою захисту від військового нападу, розробка проникаючих бомб стала життєво важливою частиною стратегій оборони та стримування.

Однак, сучасна технологія бетонування створює безпрецедентну проблему: наскільки потужної зброї достатньо, щоб пробити цю сучасну захисну оболонку?

Бомба-знищувач бункерів: «Сталеве долото» 21 століття

Бомба, що знищує бункери, — це загальна назва зброї, спеціально розробленої для проникнення в товсті шари гірських порід і бетону з метою атаки на споруди, приховані глибоко під землею.

На відміну від звичайних бомб, ці бомби мають зовнішню оболонку з надтвердої сталі, конічний наконечник для оптимізації ударного тиску та велику масу для створення надзвичайно сильної пробивної сили.

Одним із типових представників цієї лінійки озброєння є масивна бомбардувальна бомба (MOP) вагою до 13 600 кг, яку наразі можна розгорнути лише з американського стратегічного бомбардувальника B-2.

21 червня ВПС США використали шість бомбардувальників B-2, щоб скинути 12 бомб, що знищують бункери, на Фордо, найважливіший об'єкт зі збагачення ядерного урану Ірану (Фото: Getty).

Мікрофони (МОП) розроблені для проникнення крізь десятки метрів скелі та бетону перед детонацією. Корпус бомби виготовлений зі спеціального сталевого сплаву (Eglin Steel або USAF‑96), який допомагає зберігати її структуру під час ударів на високій швидкості, тоді як осердя містить приблизно 2400 кг високопотужної вибухівки, такої як AFX‑757.

Керуючись високоточною навігаційною системою GPS/INS та використовуючи інтелектуальний детонатор, який може активуватися в залежності від глибини, MOP здатний завдавати точних ударів по добре захищених підземних об'єктах, таких як ядерні об'єкти або стратегічні командні центри.

Завдяки здатності пробивати десятки метрів скелі або залізобетону, MOP та інші бомби для знищення бункерів вважаються найкращим рішенням для укріплених цілей. Але експерти з матеріалів кажуть, що сучасні цілі вже не такі вразливі, як колись.

«Сьогодні навіть патрульні не можуть проникнути крізь сучасні бункери», – попередив доктор Григорій Вартанов, військовий експерт.

Прорив у захисних матеріалах "захищає" від атак

В одному з зареєстрованих інцидентів наприкінці 2000-х років бомба, що знищувала бункери, скинута на підземний об'єкт в Ірані, насправді не вибухнула, а натомість застрягла в бетоні. Вона різко зупинилася, ніби вдарившись об невидимий щит.

Причина криється в UHPC (скорочення від Ultra-High Performance Concrete ), або «надвисокопродуктивному бетоні». Це прорив у будівельних технологіях, особливо в галузі захисту підземних споруд від вибухів та проникаючих сил.

Зразок надвисокоякісного сталефібробетону (Фото: Wikimedia Commons).

За словами експертів, тоді як традиційний бетон має міцність на стиск близько 5000 psi, UHPC може перевищувати 40 000 psi завдяки своїй наддрібнозернистій структурі та системі армування сталевими або полімерними мікроволокнами.

Особливість полягає в тому, що UHPC не тільки міцніший, але й гнучкіший за звичайний бетон. Мікроволокна діють як мережа проти розтріскування, запобігаючи переростанню тріщин у більші тріщини, які послаблюють конструкцію.

За словами доктора Стефані Барнетт з Портсмутського університету, замість того, щоб руйнуватися під сильними ударами, надвисокоміцний полімер (UHPC) створює невеликі, контрольовані тріщини, які поглинають та розсіюють енергію удару.

Це означає, що навіть якщо бомба має достатню силу, щоб пробити бетон, енергії, що залишилася після удару, недостатньо, щоб зруйнувати конструкцію всередині. А якщо корпус бомби пошкоджено до активації детонатора, її можна повністю вивести з ладу.

У випробуваннях UHPC виявився напрочуд ефективним у тому, щоб спричинити рикошет або недетонацію боєголовок проникаючих снарядів, перетворюючи їх на «марні шматки заліза».

Не зупиняючись на цьому, з тією ж метою народилося нове покоління матеріалів під назвою FGCC ( Функціонально Градуйовані Цементні Композити ). Це тип функціонально Градуйованого Бетону, в якому кожен шар має своє завдання, від початкової ударної стійкості до поглинання енергії та структурної стабільності.

Описує вплив сили на матеріал.

Типова структура FGCC має зовнішній шар, виготовлений з надтвердого полімеру (UHPC) з надтвердими властивостями для руйнування боєголовки, товстий і високоеластичний середній шар для розсіювання кінетичної енергії та внутрішній шар, армований сталевими волокнами, щоб запобігти потраплянню летючих фрагментів у захищену зону.

Дослідження, опубліковане в Китайському журналі цементних матеріалів у 2021 році, показує, що FGCC здатний зменшити глибину проникнення до 70% та значно обмежити площу пошкодження порівняно з одношаровим UHPC.

Цей багатошаровий дизайн насправді був натхненний біологічними панцирами, доступними в природі, такими як панцири черепах, мушлі молюсків... Спільною характеристикою захисних шарів є те, що вони мають різний ступінь твердості та м'якості, тим самим поєднуючись для відбиття зовнішніх атак.

Доктор Філ Пернелл, експерт з бетону в Університеті Лідса, сказав, що техніка нашарування не тільки краще поглинає енергію удару, але й значно уповільнює поширення тріщин, що є ключем до збереження цілісності конструкції.

Матеріалознавство : «Тиха арена» 21 століття

Сучасна історія свідчить про те, що оборонні матеріали неодноразово зазнавали труднощів з боку військових технологій. Під час війни в Перській затоці 1991 року підземні командні бункери Іраку вважалися неприступними через товсті шари залізобетону.

Коли 2000-фунтові бомби виявилися неефективними, США були змушені створити нову бомбу всього за шість тижнів, використовуючи старий ствол гармати як корпус та успішно пробивши понад 6 метрів бетону під час польових випробувань.

Однак, з появою UHPC та FGCC ситуація змінилася. Те, що колись було вершиною проникнення, тепер може бути зроблено неефективним без суттєвих удосконалень зброї чи тактики.

Бункери на ключових об'єктах стають більш стійкими, кидаючи виклик звичайним бронебійним бомбам (Фото: Popular Mechanics).

Оскільки розмір і вага бомб досягли максимального порогу, який можуть переносити літаки, багато експертів вважають, що підземна війна більше не буде історією про гігантські бомби.

Натомість новим пріоритетом стане тактика, спрямована на слабкі місця, такі як двері, системи зв'язку, вентиляція... Військові також розглядають гіперзвукову зброю зі швидкістю понад 5 Махів, оснащену невибуховими вольфрамовими проникаючими снарядами, з метою проникнення крізь кілька шарів матеріалу, як «бронебійна куля».

Доктор Джастін Бронк з Інституту RUSI (Велика Британія) зазначив, що в багатьох випадках простого відключення зв'язку або виведення з ладу оперативних можливостей бункера достатньо для досягнення стратегічних цілей, навіть якщо його фізична структура залишається недоторканою.

Очевидно, що гонка між технологіями зброї та оборонними матеріалами — це не лише питання руйнування та захисту, а й символ сучасного наукового прогресу.

Там лінії бою проходять не лише на землі чи в небі, а й у лабораторіях дослідження матеріалів, де кожна крупинка цементу чи сталевого волокна може внести свій вклад у вирішення результату майбутніх війн.

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