Предположим, что целью наступающей стороны в ходе штурма города является полное его разрушение, для снижения потерей штурмующих войск в городских боях. При этом городская застройка состоит преимущественно из 10-этажных многоквартирных домов.
N.B. Данная статья не призывает к насилию и не рассматривает этическую составляющую бомбардировки городов. Посвящена механике разрушения и публикуется исключительно в научно-образовательных целях.
Характер разрушений
В случае применения фугасных боеприпасов в простейшем случае радиус поражения снаряда зависит как кубический корень от его массы. Однако, в действительности, ситуация несколько сложнее и такое подобие не сохраняется в широком диапазоне масс.
Напротив, существует несколько условных характерных зон.
1. "Зона выбоин". Характерна для 30 мм снарядов, против высокопрочных Ж/Б зданий или более крупных снарядов против долговременной фортификации. Снаряд углубляется в толстую стену, далее взрывается и создаёт не сквозную выбоину или воронку.
2. "Зона пробоин". Характерна для 122...152 мм снарядов против Ж/Б зданий. Снаряд взрывается при прохождении стены. Возникает сквозное отверстие с диаметром, как правило, существенно превышающим толщину стены.
3. "Зона локального разрушения". Характерна для 250-кг авиабомбы или 305 мм снаряда. Взрыв происходит между перекрытиями и хотя бы 2 соседних перекрытия разрушаются. В случае взрыва снаружи здания на достаточно малом расстоянии стена также получает сквозное локальное разрушение. Для более мощных боеприпасов, например, авиабомб калибра 1000...2000 кг, как правило, происходит полное разрушение секции дома на всю ширину и высоту в случае взрыва в его центре.
4. "Зона глобального разрушения". Характерна для очень мощных взрывов, как правило, ядерных. В этом случае радиус разрушения существенно больше, чем высота и ширина здания. Ударная волна воздействует на всё здание целиком и вызывает его разрушение. Вероятно, в случае воздействия на здания, восприимчивые главном образом к избыточному давлению, т.е. хрупкие, например, бетонные с малой площадью окон. (в отличие от стальных каркасных зданий со сплошным остеклением, восприимчивых, главным образом, к импульсу, ко времени воздействия скоростного напора), радиусы разрушения масштабируются по крайней мере до 0,2 кт для ядерного взрыва или 0,1 кт для неядерного, когда при воздушном взрыве радиус разрушения около 214 м (что существенно больше ширины и высоты здания 12х30 м), а избыточное давление во фронте около 1 атм.
Радиусы разрушений
При переходе к каждой следующей зоне для разрушения требуется ударная волна со всё меньшим избыточным давлением, т.е. радиус разрушения растёт быстрее, чем кубический корень из тротилового эквивалента взрыва.
Приняв релевантные на наш взгляд значения в реперных точках, проиллюстрируем количественные зависимости. Здесь прямые линии - масштабирование по закону кубического корня для каждого из 4-х вышеописанных вариантов воздействий. Синяя линия, как мы считаем, - приблизительно отражает реальную ситуацию. Зелёная - она же, только в сглаженном варианте с учётом больше неопределённости по исходным данным. (кстати, в наиболее крутой области она соответствует закону со степенью 0,531)
Обсуждение результатов
При бомбардировке Дрездена плотность только фугасного воздействия (без учёта зажигательных авиабомб) достигала оценочно 100 т TNT на км.кв. Это примерно в 20 раз меньше, чем мы оценили необходимо для полного разрушения, для 250-кг авиабомб (превращения в завалы, вот, чтобы не осталось ничего напоминающего окна, из которых можно стрелять). Нужно учитывать, что скорее всего дома в Дрездене постройки 19 века были менее прочными, чем многие более современные типовые многоэтажки. Также, скорее всего, характер разрушений свидетельствует о наличии деревянных перекрытий, которые просто сгорели, а стены, по большей части, остались стоять. Таким образом, город с чисто бетонной застройкой будет более устойчив.
Данные результаты свидетельствуют, что оптимальными для сноса городских кварталов неядерными зарядами являются 10...100 т TNT. Напротив, применение для этих целей фугасных снарядов полевой артиллерии, содержащих, как правило, всего несколько кг ВВ, крайне неэффективно и требует в 10...40 раз большей плотности взрывчатки. (что сопоставимо с необходимой плотностью при ядерной бомбардировке)
Например, если принять 5000 т/км.кв, то для полного разрушения города 10х10 км требуется около 50 млн. 152 мм снарядов. (750 поездов по 100 вагонов, если что) Принимая ресурс ствола в 3000 выстрелов, требуется почти 17 тыс. стволов.
Напротив, существенно более эффективными для этих целей являются мортиры, стреляющие снарядами массой 0,5...1 т (из соображения транспортабельности) с коэффициентом наполнения около 0,5 или даже ещё более тонкостенным термобарическим снарядом. В принципе, наиболее близким аналогом такого оружия является 914 мм экспериментальная мортира "Литл Дэвид".
Или, ещё более мощные неуправляемые ракеты с массой БЧ (также, возможно, термобарической) до 10 т с небольшой дальностью стрельбы несколько десятков км, отдалённо напоминающая ракетный комплекс 2K1 "Марс" (в этом случае относительная масса БЧ может быть более 0,5, а тротиловый эквивалент может составить 50-60 т.).