空襲事件中的物理知識(shí)

王海兵

1948年至今，中東地區(qū)已經(jīng)發(fā)生過五次戰(zhàn)爭。日前，就在全球關(guān)注如何從經(jīng)濟(jì)危機(jī)的困境中擺脫出來的時(shí)候，以色列國防軍在當(dāng)?shù)貢r(shí)間2008年12月27日上午11時(shí)30分出動(dòng)了50多架戰(zhàn)斗機(jī)和武裝直升機(jī)，對(duì)加沙地帶進(jìn)行了空襲，向50個(gè)目標(biāo)投射了100多枚炸彈和導(dǎo)彈。飛行員報(bào)告稱，導(dǎo)彈和炸彈直接命中了空襲目標(biāo)，空襲目標(biāo)包括哈馬斯基地、訓(xùn)練營、總部和辦公室。30分鐘后，60架戰(zhàn)機(jī)和直升機(jī)對(duì)60個(gè)目標(biāo)進(jìn)行了第二波空襲，其中還包括隱藏在地下掩體內(nèi)的卡桑火箭發(fā)射器。

素材觀察

空襲是使用航空航天飛行兵器對(duì)地面（下）、水面（下）目標(biāo)實(shí)施轟炸和射擊，既可以針對(duì)大規(guī)模區(qū)域，也可以針對(duì)特定建筑物。目的是摧毀、破壞敵方重要目標(biāo)，削弱其軍事實(shí)力和戰(zhàn)爭潛力?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭通常從空襲開始，總的來說，現(xiàn)代空襲主要具以下特點(diǎn)：

1. 范圍廣。隨著航天技術(shù)、空中加油技術(shù)、精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)代空襲幾乎不受空間限制，空襲的縱向行動(dòng)上可始于太空，下可至于“一樹之高”。

2. 行動(dòng)隱蔽。一是隱形技術(shù)和超高空、超低空飛行技術(shù)的應(yīng)用，能躲避防空雷達(dá)的“眼睛”。二是機(jī)載空地導(dǎo)彈可使飛機(jī)遠(yuǎn)離被襲擊目標(biāo)實(shí)施“超視距”空襲。三是空襲兵器飛行速度快，大大縮短了被空襲一方的反應(yīng)時(shí)間。四是飛機(jī)載彈量和破壞威力增大。

3. 手段多?，F(xiàn)代空襲作戰(zhàn)已經(jīng)形成了現(xiàn)代航空、航天兵器、彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈以及電子戰(zhàn)武器的會(huì)攻戰(zhàn)，出現(xiàn)了陸?？找惑w和電子干擾“軟殺傷”與各種炸彈、導(dǎo)彈“硬摧毀”的所謂“軟硬打擊”相結(jié)合的空襲大景觀。

4. 打擊精確?，F(xiàn)代高技術(shù)常規(guī)空襲，使用激光、紅外、電磁制導(dǎo)的炸彈、導(dǎo)彈，平均命中偏差僅幾米，打擊精度大幅度提高，命中率高達(dá)95％以上。

5. 破壞嚴(yán)重。20世紀(jì)80年代以來，由于高技術(shù)的應(yīng)用，許多常規(guī)武器也都具備了震撼人心的超常的毀壞力和威懾作用。

原創(chuàng)試題

1． 空襲中以軍主要使用“F-16”戰(zhàn)斗機(jī)和“阿帕奇”戰(zhàn)斗機(jī)執(zhí)行轟炸任務(wù)。假設(shè)以軍的一架AH-64“阿帕奇”武裝直升機(jī)裝載著常規(guī)炸彈在980 m的高空中以60 m/s的速度水平勻速飛行，發(fā)現(xiàn)正前方地面上的一個(gè)與直升機(jī)同方向以20 m/s行駛的“哈馬斯”運(yùn)輸彈藥的軍車，問該直升機(jī)在離地面目標(biāo)的水平距離Δx多遠(yuǎn)時(shí)投彈才能準(zhǔn)確命中目標(biāo)？（設(shè)空氣阻力不計(jì)，g=10 m/s2）

2． 以軍一架“阿帕奇”直升機(jī)在低空飛行完成轟炸任務(wù)后，為了躲避“哈馬斯”地面火箭炮的襲擊，以50 m/s2的加速度垂直向上飛行。假如駕駛員的質(zhì)量為75 kg，則駕駛員對(duì)座椅的作用力是多大？（取g=10 m/s2）

3． “哈馬斯”在地面上用某型號(hào)防空雷達(dá)發(fā)現(xiàn)一架以軍“F-16”戰(zhàn)斗機(jī)正以一定速度從遠(yuǎn)處在某一高度水平勻速飛來。雷達(dá)通過向一定方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，再接收遇到障礙物時(shí)反射回來的電磁波，判斷障礙物的距離和運(yùn)行速度。已知該雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時(shí)間間隔為5×10－4 s，某時(shí)刻在雷達(dá)監(jiān)視屏上顯示的波形如圖1。t=223 s后雷達(dá)向與原發(fā)射方向垂直的方向發(fā)射和接收的反射波形如圖2。雷達(dá)監(jiān)視屏上相鄰刻度間表示的時(shí)間間隔為10－4 s，電磁波在空氣中的傳播速度為c=3×108 m/s，則該飛機(jī)的飛行速度約為（）

A． 500 m/s B． 400 m/s C． 300 m/s D． 100 m/s

4． 自以色列于2008年12月27日發(fā)動(dòng)大規(guī)?？找u行動(dòng)后不久，“哈馬斯”就開始用火箭炮和迫擊炮彈報(bào)復(fù)。其中12月28日發(fā)射了40枚，29日也至少有17枚。28日，兩枚直徑122 mm的“喀秋莎”火箭炮彈落在阿什杜德附近。當(dāng)?shù)鼐嚯x加沙約30 km，是迄今為止從加沙向以色列境內(nèi)發(fā)射的火箭彈抵達(dá)的最遠(yuǎn)位置。

（1）炮彈彈道是由發(fā)射角、彈頭初速和飛行所受阻力來決定的。假設(shè)不計(jì)阻力且所有炮彈發(fā)射的初速度都一樣，則炮彈的發(fā)射角在多大時(shí)，射程最遠(yuǎn)？（）

A． 30°B． 45°C． 60°D． 75°

（2）假設(shè)“哈巴斯”從圖3所示水平的地面上的P點(diǎn)以一定的初速度和仰角發(fā)射一枚“喀秋莎”火箭炮彈，在不計(jì)阻力的情況下，炮彈經(jīng)過最高點(diǎn)A（僅具有水平速度）到達(dá)水平地面上的Q點(diǎn)時(shí)爆炸。P、Ｑ、Ａ三點(diǎn)的坐標(biāo)軸已在圖中標(biāo)明。已知在某次發(fā)射中，“喀秋莎”火箭炮彈到達(dá)Ａ后立即爆裂成a、b兩塊，其中彈片a恰好沿原路徑返回到P點(diǎn)，若炮彈到達(dá)Ａ點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E₀，炸裂后彈片a的質(zhì)量是炮彈質(zhì)量的1/4，彈片b的質(zhì)量是炮彈質(zhì)量的3/4，空氣阻力可忽略不計(jì)，試求：

①彈片b的落地點(diǎn)B的橫坐標(biāo)x_B；

②炮彈爆炸時(shí)，由化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能ΔE。

5． 據(jù)以色列媒體2008年12月29日?qǐng)?bào)道，以色列空軍在空襲中大量使用了GBU-39型小直徑鉆地精確智能導(dǎo)彈，摧毀了“哈馬斯”武裝組織的許多地下掩體和武器庫。以軍方證實(shí)在昨天曾用這種炸彈在4 min內(nèi)炸毀了位于拉法地區(qū)的連接加沙與埃及西奈半島的40條地道。以色列軍方人士在接受采訪時(shí)表示，由GPS全球定位系統(tǒng)制導(dǎo)的GBU-39是當(dāng)今世界上攻擊精準(zhǔn)度最高的導(dǎo)彈之一。它是一種低成本、高精確度的小直徑導(dǎo)彈，此外GBU-39導(dǎo)彈受惡劣天氣影響不大，并可以在110 km的敵防空區(qū)外發(fā)射。

目前高精度制導(dǎo)導(dǎo)彈有像GBU-39采用GPS全球定位系統(tǒng)制導(dǎo)的，也有一些則采用激光制導(dǎo)，也就是利用激光獲得制導(dǎo)信息或傳輸制導(dǎo)指令使導(dǎo)彈按一定導(dǎo)引規(guī)律飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方法。激光制導(dǎo)炸彈投射時(shí)，它是利用載機(jī)上的激光照射器，先向目標(biāo)照射激光束，經(jīng)目標(biāo)反射后，由裝在炸彈頭部的激光導(dǎo)引頭接收，再經(jīng)光電變換形成電信號(hào)，輸入炸彈控制艙，控制炸彈舵面偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)引炸彈飛向目標(biāo)。激光制導(dǎo)炸彈在普通氣象條件下捕獲目標(biāo)率高，遇有雨、霧、灰塵、水時(shí)命中精度降低。

（1）對(duì)于激光的認(rèn)識(shí)，以下說法正確的是（）

A． 激光的亮度很高

B． 激光的平行度非常好

C． 激光的波長較大，十分容易在煙霧中發(fā)生衍射現(xiàn)象

D． 強(qiáng)激光照射核燃料，可以利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓引起核聚變

（2）張小明同學(xué)在看了上面文章后想到，載機(jī)發(fā)射出的激光經(jīng)目標(biāo)反射后，被炸彈接收，炸彈根據(jù)收到的信息調(diào)整姿態(tài)，然后轟炸目標(biāo)。他想光是沿直線傳播的，照到目標(biāo)上面，它不可能確保反射的光線一定會(huì)傳到武器接收系統(tǒng)中（或者說強(qiáng)度可能不夠）。就像一個(gè)人拿著手電筒照地面上的一面鏡子，你站在鏡子周圍。你站的位置合適，可能被反射的光線照射到，位置不合適，可能就無法被照射到。接收不到反射的激光，炸彈也就無法“盯住”目標(biāo)。你能幫他分析一下他思考時(shí)錯(cuò)在哪里了嗎？假如你是目標(biāo)守護(hù)方軍事人員，你如何從激光制導(dǎo)武器的原理入手，有效防止被激光制導(dǎo)炸彈轟炸呢？給出你合理的理由。