空袭事件中的物理知识

王海兵

1948年至今，中东地区已经发生过五次战争。日前，就在全球关注如何从经济危机的困境中摆脱出来的时候，以色列国防军在当地时间2008年12月27日上午11时30分出动了50多架战斗机和武装直升机，对加沙地带进行了空袭，向50个目标投射了100多枚炸弹和导弹。飞行员报告称，导弹和炸弹直接命中了空袭目标，空袭目标包括哈马斯基地、训练营、总部和办公室。30分钟后，60架战机和直升机对60个目标进行了第二波空袭，其中还包括隐藏在地下掩体内的卡桑火箭发射器。

素材观察

空袭是使用航空航天飞行兵器对地面（下）、水面（下）目标实施轰炸和射击，既可以针对大规模区域，也可以针对特定建筑物。目的是摧毁、破坏敌方重要目标，削弱其军事实力和战争潜力。现代战争通常从空袭开始，总的来说，现代空袭主要具以下特点：

1. 范围广。随着航天技术、空中加油技术、精确制导技术的发展和应用，现代空袭几乎不受空间限制，空袭的纵向行动上可始于太空，下可至于“一树之高”。

2. 行动隐蔽。一是隐形技术和超高空、超低空飞行技术的应用，能躲避防空雷达的“眼睛”。二是机载空地导弹可使飞机远离被袭击目标实施“超视距”空袭。三是空袭兵器飞行速度快，大大缩短了被空袭一方的反应时间。四是飞机载弹量和破坏威力增大。

3. 手段多。现代空袭作战已经形成了现代航空、航天兵器、弹道导弹、巡航导弹以及电子战武器的会攻战，出现了陆海空一体和电子干扰“软杀伤”与各种炸弹、导弹“硬摧毁”的所谓“软硬打击”相结合的空袭大景观。

4. 打击精确。现代高技术常规空袭，使用激光、红外、电磁制导的炸弹、导弹，平均命中偏差仅几米，打击精度大幅度提高，命中率高达95％以上。

5. 破坏严重。20世纪80年代以来，由于高技术的应用，许多常规武器也都具备了震撼人心的超常的毁坏力和威慑作用。

原创试题

1． 空袭中以军主要使用“F-16”战斗机和“阿帕奇”战斗机执行轰炸任务。假设以军的一架AH-64“阿帕奇”武装直升机装载着常规炸弹在980 m的高空中以60 m/s的速度水平匀速飞行，发现正前方地面上的一个与直升机同方向以20 m/s行驶的“哈马斯”运输弹药的军车，问该直升机在离地面目标的水平距离Δx多远时投弹才能准确命中目标？（设空气阻力不计，g=10 m/s2）

2． 以军一架“阿帕奇”直升机在低空飞行完成轰炸任务后，为了躲避“哈马斯”地面火箭炮的袭击，以50 m/s2的加速度垂直向上飞行。假如驾驶员的质量为75 kg，则驾驶员对座椅的作用力是多大？（取g=10 m/s2）

3． “哈马斯”在地面上用某型号防空雷达发现一架以军“F-16”战斗机正以一定速度从远处在某一高度水平匀速飞来。雷达通过向一定方向发射不连续的电磁波，再接收遇到障碍物时反射回来的电磁波，判断障碍物的距离和运行速度。已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图1。t=223 s后雷达向与原发射方向垂直的方向发射和接收的反射波形如图2。雷达监视屏上相邻刻度间表示的时间间隔为10－4 s，电磁波在空气中的传播速度为c=3×108 m/s，则该飞机的飞行速度约为（）

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日发动大规模空袭行动后不久，“哈马斯”就开始用火箭炮和迫击炮弹报复。其中12月28日发射了40枚，29日也至少有17枚。28日，两枚直径122 mm的“喀秋莎”火箭炮弹落在阿什杜德附近。当地距离加沙约30 km，是迄今为止从加沙向以色列境内发射的火箭弹抵达的最远位置。

（1）炮弹弹道是由发射角、弹头初速和飞行所受阻力来决定的。假设不计阻力且所有炮弹发射的初速度都一样，则炮弹的发射角在多大时，射程最远？（）

A． 30°B． 45°C． 60°D． 75°

（2）假设“哈巴斯”从图3所示水平的地面上的P点以一定的初速度和仰角发射一枚“喀秋莎”火箭炮弹，在不计阻力的情况下，炮弹经过最高点A（仅具有水平速度）到达水平地面上的Q点时爆炸。P、Ｑ、Ａ三点的坐标轴已在图中标明。已知在某次发射中，“喀秋莎”火箭炮弹到达Ａ后立即爆裂成a、b两块，其中弹片a恰好沿原路径返回到P点，若炮弹到达Ａ点时的动能为E₀，炸裂后弹片a的质量是炮弹质量的1/4，弹片b的质量是炮弹质量的3/4，空气阻力可忽略不计，试求：

①弹片b的落地点B的横坐标x_B；

②炮弹爆炸时，由化学能转化成的机械能ΔE。

5． 据以色列媒体2008年12月29日报道，以色列空军在空袭中大量使用了GBU-39型小直径钻地精确智能导弹，摧毁了“哈马斯”武装组织的许多地下掩体和武器库。以军方证实在昨天曾用这种炸弹在4 min内炸毁了位于拉法地区的连接加沙与埃及西奈半岛的40条地道。以色列军方人士在接受采访时表示，由GPS全球定位系统制导的GBU-39是当今世界上攻击精准度最高的导弹之一。它是一种低成本、高精确度的小直径导弹，此外GBU-39导弹受恶劣天气影响不大，并可以在110 km的敌防空区外发射。

目前高精度制导导弹有像GBU-39采用GPS全球定位系统制导的，也有一些则采用激光制导，也就是利用激光获得制导信息或传输制导指令使导弹按一定导引规律飞向目标的制导方法。激光制导炸弹投射时，它是利用载机上的激光照射器，先向目标照射激光束，经目标反射后，由装在炸弹头部的激光导引头接收，再经光电变换形成电信号，输入炸弹控制舱，控制炸弹舵面偏转，导引炸弹飞向目标。激光制导炸弹在普通气象条件下捕获目标率高，遇有雨、雾、灰尘、水时命中精度降低。

（1）对于激光的认识，以下说法正确的是（）

A． 激光的亮度很高

B． 激光的平行度非常好

C． 激光的波长较大，十分容易在烟雾中发生衍射现象

D． 强激光照射核燃料，可以利用强激光产生的高压引起核聚变

（2）张小明同学在看了上面文章后想到，载机发射出的激光经目标反射后，被炸弹接收，炸弹根据收到的信息调整姿态，然后轰炸目标。他想光是沿直线传播的，照到目标上面，它不可能确保反射的光线一定会传到武器接收系统中（或者说强度可能不够）。就像一个人拿着手电筒照地面上的一面镜子，你站在镜子周围。你站的位置合适，可能被反射的光线照射到，位置不合适，可能就无法被照射到。接收不到反射的激光，炸弹也就无法“盯住”目标。你能帮他分析一下他思考时错在哪里了吗？假如你是目标守护方军事人员，你如何从激光制导武器的原理入手，有效防止被激光制导炸弹轰炸呢？给出你合理的理由。