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动图演示:英国是如何炸毁固若金汤的德国大坝的...

—二战往事:会“水上漂”的炸弹,跳着跳着就摧毁德国鲁尔水坝-Abaqus/CEL仿真

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01.英军的“惩戒行动”

鲁尔区是德国重要的工业区,二战时期,在那里每天都会生产大量的武器投入战争。

鲁尔水坝

1943年,战争正打的火热,为了打击德军,鲁尔水坝成为盟军重点攻击对象。

然而要摧毁鲁尔水坝并非易事,水坝由混凝土浇筑,在那个年代需要使用超级重型炸弹(10吨级)从高空(1万米)直接命中,轰炸机根本没办法携带这么重的炸弹爬到这个高度;低空轰炸,飞机会被当时德军最先进的雷达发现,然后被火力防护系统打成筛子;采用水下鱼雷攻击的话,无法突破一层层的鱼雷防护网。

好难哦,鲁尔水坝就真的固若金汤吗?

英国的航空工程师巴恩斯·沃利斯天才的想到一种超低空轰炸方式,轰炸机30米以下飞行,避开雷达侦测,然后在18米的高度,距离水坝700m左右的时候,以100Km/h的飞行速度投放炸弹,根据他的计算,炸弹会在水上打水漂一样,弹跳6、7次抵达水坝,最后以小于5m/s的末速撞到水坝上,再落到水里,达到一定的深度之后,通过静水压力引信进行起爆,水下爆炸可以造成坝体成坑、气穴冲切、震塌拉伸、弯曲以及冲击波破坏等多种破坏形式,能够有效地摧毁大坝。

巴恩斯·沃利斯

76年前的4月1日,世界人民的愚人节活动好像都暂停了,巴恩斯·沃利斯也和英军细致地筹备着轰炸水坝的计划,要使用的水上弹跳炸弹正在紧锣密鼓的进行试验,已经进入最后阶段。

5月16日晚,水位正高,皇家空军3个编队机群,带着大量弹跳炸弹,自英国起飞,略过荷兰比利时上空来到鲁尔区,对几个大坝进行超低空轮番轰炸,默内水坝首先崩溃,1.3亿立方米洪流从决口汹涌而出,坝下的水电站顷刻被毁灭。另外两座水坝也相继崩溃,水淹下游80公里的煤矿,125座军工厂受损停产,淹没农田3000公顷,伤亡人员数以千计,给法西斯后勤力量一次沉重的打击。英国方面也损失8架飞机,牺牲56人,这次任务号称“惩戒行动”。

这段二战往事后来被拍成了电影The Dam Busters(1955)。

被摧毁的鲁尔水坝

02.弹跳炸弹原理与Abaqus仿真

弹跳炸弹原理图

大家都玩过打水漂,这个弹跳炸弹的原理很直观地就可以理解了,与打水漂不同的是它的旋转轴是横向的,我们来看一下其他细节问题。

挂在轰炸机上高速旋转的弹跳炸弹

技术参数-Bouncing bomb维基百科

我们利用这些参数在Abaqus中建立弹跳炸弹的CEL分析模型,欧拉区域采用多相流体,上下各自分布空气和水两种材料。

材料初始位置定义

700m的范围内弹跳6、7次的完整仿真有点跨尺度,我们仅对第一次弹跳进行仿真。

弹跳炸弹的第一次水上反弹

空气域的体积分数变化

类似案例有之前做过一个简单的打水漂仿真,小石子在水面上弹跳了3、4次,网格比较粗糙,运算量小,这个案例适合拿来学习, 我在Simwe论坛也发过一个早期的版本,貌似16年做的。

打水漂仿真

03. Bouncing bomb再现试验

2011年,剑桥大学的Hugh Hunt博士在加拿大的一个试验场地里进行了弹跳炸弹炸毁大坝的再现试验,坝体较小,砖砌的。

Bouncing bomb投弹

Bouncing bomb炸毁试验坝

1943年被弹跳炸弹炸掉的鲁尔水坝,比这个试验中的要大将近两个数量级。

责任编辑: 秦瑞   转载请注明作者、出处並保持完整。

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