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動圖演示:英國是如何炸毀固若金湯的德國大壩的...

—二戰往事:會「水上漂」的炸彈,跳著跳著就摧毀德國魯爾水壩-Abaqus/CEL仿真

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01.英軍的「懲戒行動」

魯爾區是德國重要的工業區,二戰時期,在那裡每天都會生產大量的武器投入戰爭。

魯爾水壩

1943年,戰爭正打的火熱,為了打擊德軍,魯爾水壩成為盟軍重點攻擊對象。

然而要摧毀魯爾水壩並非易事,水壩由混凝土澆築,在那個年代需要使用超級重型炸彈(10噸級)從高空(1萬米)直接命中,轟炸機根本沒辦法攜帶這麼重的炸彈爬到這個高度;低空轟炸,飛機會被當時德軍最先進的雷達發現,然後被火力防護系統打成篩子;採用水下魚雷攻擊的話,無法突破一層層的魚雷防護網。

好難哦,魯爾水壩就真的固若金湯嗎?

英國的航空工程師巴恩斯·沃利斯天才的想到一種超低空轟炸方式,轟炸機30米以下飛行,避開雷達偵測,然後在18米的高度,距離水壩700m左右的時候,以100Km/h的飛行速度投放炸彈,根據他的計算,炸彈會在水上打水漂一樣,彈跳6、7次抵達水壩,最後以小於5m/s的末速撞到水壩上,再落到水裡,達到一定的深度之後,通過靜水壓力引信進行起爆,水下爆炸可以造成壩體成坑、氣穴沖切、震塌拉伸、彎曲以及衝擊波破壞等多種破壞形式,能夠有效地摧毀大壩。

巴恩斯·沃利斯

76年前的4月1日,世界人民的愚人節活動好像都暫停了,巴恩斯·沃利斯也和英軍細緻地籌備著轟炸水壩的計劃,要使用的水上彈跳炸彈正在緊鑼密鼓的進行試驗,已經進入最後階段。

5月16日晚,水位正高,皇家空軍3個編隊機群,帶著大量彈跳炸彈,自英國起飛,略過荷蘭比利時上空來到魯爾區,對幾個大壩進行超低空輪番轟炸,默內水壩首先崩潰,1.3億立方米洪流從決口洶湧而出,壩下的水電站頃刻被毀滅。另外兩座水壩也相繼崩潰,水淹下游80公里的煤礦,125座軍工廠受損停產,淹沒農田3000公頃,傷亡人員數以千計,給法西斯後勤力量一次沉重的打擊。英國方面也損失8架飛機,犧牲56人,這次任務號稱「懲戒行動」。

這段二戰往事後來被拍成了電影The Dam Busters(1955)。

被摧毀的魯爾水壩

02.彈跳炸彈原理與Abaqus仿真

彈跳炸彈原理圖

大家都玩過打水漂,這個彈跳炸彈的原理很直觀地就可以理解了,與打水漂不同的是它的旋轉軸是橫向的,我們來看一下其他細節問題。

掛在轟炸機上高速旋轉的彈跳炸彈

技術參數-Bouncing bomb維基百科

我們利用這些參數在Abaqus中建立彈跳炸彈的CEL分析模型,歐拉區域採用多相流體,上下各自分布空氣和水兩種材料。

材料初始位置定義

700m的範圍內彈跳6、7次的完整仿真有點跨尺度,我們僅對第一次彈跳進行仿真。

彈跳炸彈的第一次水上反彈

空氣域的體積分數變化

類似案例有之前做過一個簡單的打水漂仿真,小石子在水面上彈跳了3、4次,網格比較粗糙,運算量小,這個案例適合拿來學習, 我在Simwe論壇也發過一個早期的版本,貌似16年做的。

打水漂仿真

03. Bouncing bomb再現試驗

2011年,劍橋大學的Hugh Hunt博士在加拿大的一個試驗場地里進行了彈跳炸彈炸毀大壩的再現試驗,壩體較小,磚砌的。

Bouncing bomb投彈

Bouncing bomb炸毀試驗壩

1943年被彈跳炸彈炸掉的魯爾水壩,比這個試驗中的要大將近兩個數量級。

責任編輯: 秦瑞   轉載請註明作者、出處並保持完整。

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