弹头侵彻技术：动于九地之下
1991年2月13日夜，422名伊拉克居民为了躲避美英的空袭，匆忙躲进了阿米里亚防空洞。凌晨3点左右，以美国为首的多国部队向巴格达发起猛烈攻势，美军在3分钟内先后投下2枚钻地炸弹击中防空洞，将防空洞厚2.15米的钢筋混凝土层以及覆盖层部分炸开，弹洞直径2米左右，408名男女老少当场死亡，仅有14人幸免于难，这就是著名的“阿米里亚惨案”。阿米里亚防空洞位于巴格达西南，分为地上和地下两层。地上部分为一幢高5米、面积250平方米的正方形建筑，有内外两层墙壁，外墙厚40厘米、内墙厚100厘米，中间有35米宽的通道。据介绍，整个建筑为钢筋混凝土结构，交织钢筋的直径为32毫米和16毫米。下层防空洞更加结实牢靠，仅大铁门就有35厘米厚。防空洞里有各种必要的设备，造价在1000万美元以上。但“盾”坚不抵“矛”利，“阿米里亚惨案”使人们开始认识了钻地炸弹的威力。
钻地弹之所以能钻进地下是依靠其强大的动能实现的。钻地弹的壳体一般用高强度的材料制成，在壳体的内外表面还要敷上防热层。这样，当高速运动的钻地弹到达地面时，其壳体就不会被撞裂，钻地弹就会依靠自身巨大的动能，顺着尖锐的弹头方向继续向下钻，就像我们向木板上钉钉子一样。那么，为什么钻地弹触地不爆炸，只有钻到地下深处才爆炸呢？原来，这是延时引信在起作用。当钻进地下一定深度后，按特定的指令便适时引爆弹头。与普通弹药相比，钻地弹之所以具有钻地的特殊功能，是因为它们有着许多技术上的独特之处：（1）引信的智能化。智能引信由电子引信发展而来，可以按照钻地层数、距离和时间控制爆炸点。引信根据炸弹打击目标过程中重力加速度的变化感应爆炸参数，能区别土壤、混凝土、岩石和空气。（2）弹体设计高强度。钻地弹的作用环境恶劣，弹体材料要求必须具有高强度和高韧性，以保证弹头内电子器件等装置能够在高速侵彻时形成的高温、高压等极端环境下正常工作。（3）攻击速度恰到好处。如果撞击速度太低，会使侵彻深度过小，甚至无法侵彻到达目标；但撞击速度过高，则又可能出现因撞击温度接近或超过弹头材料的熔点而导致弹头变形。这些技术成为今天巨型钻地炸弹发展的基础。
钻地武器是一种携载侵彻战斗部，用于攻击机场跑道、地面加固目标、地下设施等目标的兵器。它是由欧洲人在20世纪80年代率先开始研制的，最初是一种由飞机挂载的、用于攻击飞机跑道的钻地炸弹，如德国的由MW-2机载布撒器携带的“戴维斯”反跑道动能侵彻弹，以及法国的由“强盗”反跑道布撒器携带的反跑道侵彻子弹药。钻地武器是实施“外科手术”式打击的主力武器，可轻而易举地穿透数米的水泥结构，有的甚至能钻入目标体100多米深。
钻地武器主要由载体（携载工具）和钻地弹头组成。由于武器携载能力有限，钻地弹头直径一般不超过500毫米。为了增加侵彻深度，弹头的长径比较大，弹体细长。钻地弹头由侵彻弹头、高爆装药和引信组成。侵彻弹头一般为高强度钢或重金属合金材料，采用破片杀伤式战斗部；使用延时近炸引信或智能引信；弹上装有控制、导引结构，以实现精确打击。载体一般为巡航导弹（包括空射、舰射、潜射和陆射）弹体、洲际弹道导弹弹体、航空炸弹弹体等，其运载功能是使钻地弹头命中目标，并在末端达到足够的侵彻速度。
钻地武器按照功能的不同可分为反跑道、反地面掩体和反地下坚固设施三种类型；按携带工具的不同可分为巡航导弹型钻地弹、洲际弹道导弹型钻地弹、机载航空炸弹型钻地弹、精确制导炸弹型钻地弹、航空布撒器携带的侵彻子弹药、炮射钻地弹、肩射火箭型钻地弹等；根据钻地弹头的不同，又分为动能型钻地弹头和复合型钻地弹头。其中，动能钻地弹头是利用弹丸飞行的动能，撞击、穿入掩体内部，再引爆弹头内的高爆炸药，摧毁目标。美军研制的450千克J-100型、900千克BLU-109型和特制的1800千克BLU-113型钻地弹头均属于此种类型。复合钻地弹头一般由一个或多个安装在弹体前部的聚能空心装药弹头与安装在后部的侵彻弹头（随进弹头）构成。聚能空心装药弹头由药型罩、壳体和高能钝感装药组成。使用时，弹头前面的聚能空心装药弹头主要对目标进行“预处理”，可编程引信在最佳高度启爆空心装药，药型罩被压垮并沿装药轴线方向产生一个拉长的金属射流，射流前部的短行速度可达6000米/秒以上。强大的射流能使混凝土等硬目标破碎、变形、并沿弹头方向形成孔道，侵彻弹头循孔道跟进并穿入目标内部。从这两种战斗部的毁伤机理可以得知，复合钻地弹头比动能钻地弹头的效能更高，重35千克、速度450米/秒的动能钻地弹头的动能为3500千焦，而重6千克、速度700米/秒的空心半装药复合钻地弹头产生的金属射流的动能却高达2300千焦，二者对目标的穿透能力相差不大。因此复合钻地弹头不但可以减轻武器的重量，而且可以增大武器的弹着角范围，是一种更先进的侵彻弹头技术。
钻地弹的自身重量、弹头形状、装药量、触及目标时的速度及角度等因素，均对钻地深度构成影响，提高钻地弹头穿透能力的主要途径有：一是选取适当的战斗部长径比，提高对目标单位面积上的压力；二是提高弹头末速度，增大攻击目标时的动能，如带火箭发动机的可推进钻地弹头，末速度可达1200米/秒；三是选择合适的弹着角和攻击角。弹着角一般以9°为最佳，攻击角限制在±5°以内；四是采用复合钻地弹头，甚至可以采用多个空心装药串联结构的弹头。其中第一级空心装药主要在目标上形成弹孔，第二级空心装药主要用于获得更大的侵彻深度。
目前，美国的钻地弹水平代表着世界最先进的水平，经过几十年不断地推陈出新，目前美国的钻地导弹日渐完善，可谓种类繁多，功效齐全，其中最有代表性的要数以下几种型号：（1）威力巨大的钻地核弹B61-11。B61-11于1997年开始批量生产并装备空军，分别部署在德国、英国、意大利、土耳其、比利时、荷兰和希腊等国的军事基地。B61-11核弹头长约3.66米，装在一个坚硬的贫铀弹头里，头锥部采用钢制造，厚度为100毫米，爆炸威力为30万～300万吨TNT当量，用B-2隐形轰炸机投掷。这种贫铀弹头能够射穿地下工事上面覆盖的坚固岩石和混凝土，穿入地下达15米；如果地层比较松软，它的钻地深度可达到数十米，然后在地下工事里爆炸，用冲击波摧毁深达数百米的目标。（2）“深度挖掘者”。美军从2006年初开始研制一种被称为“深度挖掘者”的新型钻地炸弹。这种炸弹的弹头尺寸较小，质量只有90千克，却能够穿透10米厚的岩石或水泥。在攻击过程中，可先投掷一枚“深度挖掘者”击穿覆盖在目标上方的保护层，从而为后续的常规炸弹打开通道。它并非依靠下降时的冲力来穿透目标，它在下降过程中甚至还要依靠降落伞减速以修正轨迹。在抵达目标上方后，“深度挖掘者”会像钻头一样迅速地穿透岩石。这种方式，可有效避免传统钻地弹单纯依靠自身下降冲力来击穿目标的局限性。据悉，除了威力强大的爆炸装置外，“深度挖掘者”的弹体内还可以安装运动传感器，以便及时地将挖掘进度汇报给执行任务的飞机。（3）超空泡“鱼雷式”钻地弹，该炸弹吸收了俄罗斯“暴风”鱼雷超空化设计原理。钻地弹有一个钝头，高速运转时，钝头可以在弹体前端制造一个空气泡，让弹头在产生的气泡层包裹中前进，所以阻力非常小。设计者希望这种炸弹的钻地效果比美军现役的钻地弹BLU-113深9倍，这意味着可以钻透54米的混凝土或者200多米的软土层。如果这一设计成为现实，无疑将比B61-11钻地核弹的杀伤力更大。（4）高超声速钻地弹，美军还在研制能由F-22和F-35飞机携带的飞行速度高达6马赫的高超声速钻地弹，充分利用其撞地时的高速度和特殊的壳体以增大钻地深度。该型钻地弹使用爆破杀伤战斗部，投放高度12～15千米，弹重113～227千克，撞地速度为1370米/秒，在一次模拟弹试验中，弹体能以1800米/秒的撞地速度钻入水泥地面。美军还计划研究撞地速度达2130～2440米/秒的高超声速深钻地弹。
近几年，美、英、德等国相继开展了钻地武器的研究。美国在这方面的发展尤为迅速，为了达到最佳作战效果，美国对其性能不断进行完善，开发出了许多新的功能。（1）新型侵彻弹头，为满足对地下深层坚固目标实施高效侵彻破坏的要求，国外已经放弃了仅仅增大装药量的方法，而是通过改进弹头结构、设计高速弹头来提高其侵彻能力。如将GBU-113的侵彻弹头安装到GBU-28上，命名为GBU-37。该钻地弹采用GPS/惯性制导，用固体火箭发动机提高飞行速度，撞地速度达1200米/秒，钻混凝土深度达18米，能够攻击深藏在地下发射井中的洲际弹道导弹。（2）小型化和隐身化，美国早期研制的GBU-28钻地弹弹长5.7米，只能由F-15E和F-111等少数飞机挂载。而这些飞机不具备隐身功能，这正是美军在阿富汗战争中等到夺取制空权后才使用GBU-28的主要原因。美军飞机为了实现隐身不能外挂炸弹，只能弹舱装载，但F-117A、F-22、联合攻击机等隐身飞机的弹舱容积有限，而钻地炸弹均是弹体细长，如F-117隐身战斗机出动1次只能携带2枚重908千克的激光制导钻地炸弹，作战效能不高。因此，美军钻地弹小型化是大势所趋。（3）智能化，钻地弹的关键部件是引信装置。目前美军使用标准引信的FMU-143钻地弹，它能在命中目标后的预定时间引爆战斗部，但需要预先提供有关打击目标、投放条件、侵彻过程等数据，准备工作复杂。而智能化引信不仅可以“敏感地知道”钻地的深度，而且还可以通过钻地弹运行的速度变化，觉察出钻入地下建筑的层数，“敏感”程度甚至可以精确到几十厘米，然后按照事先编制的程序在预计的位置爆炸。未来美军将对钻地武器的引信进一步进行智能化改造，以提高对复杂目标的打击能力。正在研制的FMC-152/B联合可编程引信、硬目标智能引信和多次作用引信，可以提供20种不同的定时，自动探测地下指挥中心、仓库等建筑物内坚硬部分的层数并计算空隙和通过的距离，自动确定最佳引爆点位置（比如在某一硬层下的空隙内、某一特定的深度）并在该位置引爆战斗部，以获得最佳毁伤效果。智能引信不仅能对地下井、坑道等结构简单的目标实施打击，而且还能对多层（目前不超过16层）地下掩体和指挥所等结构复杂的目标实施重点攻击。