Что изучают внутренняя и внешняя баллистика. Сведения по баллистике: внутренняя и внешняя баллистика. раневая баллистика. Импульс = Останавливающая сила

Представлены основные понятия: периоды выстрела, элементы траектории полёта пули, прямой выстрел и т.д.

Для того чтобы освоить технику стрельбы из любого оружия, необходимо знать ряд теоретических положений, без которых ни один стрелок не сможет показывать высоких результатов и его обучение будет малоэффективным.
Баллистика - наука о движении снарядов. В свою очередь, баллистику разделяют на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя баллистика

Внутренняя баллистика изучает явления, происходящие в канале ствола во время выстрела, движение снаряда по каналу ствола, характер сопровождающих это явление термо- и аэродинамических зависимостей, как в канале ствола, так и за его пределами в период последействия пороховых газов.
Внутренняя баллистика решает вопросы наиболее рационального использования энергии порохового заряда во время выстрела с тем, чтобы снаряду заданного веса и калибра сообщить определенную начальную скорость (V0) при соблюдении прочности ствола. Это дает исходные данные для внешней баллистики и проектирования оружия.

Выстрелом называется выбрасывание пули (гранаты) из канала ствола оружия энергией газов, образующихся при сгорании порохового заряда.
От удара бойка по капсюлю боевого патрона, посланного в патронник, взрывается ударный состав капсюля и образуется пламя, которое через затравочные отверстия в дне гильзы проникает к пороховому заряду и воспламеняет его. При сгорании порохового (боевого) заряда образуется большое количество сильно нагретых газов, создающих в канале ствола высокое давление на дно пули, дно и стенки гильзы, а также на стенки ствола и затвор.
В результате давления газов на дно пули она сдвигается с места и врезается в нарезы; вращаясь по ним, продвигается по каналу ствола с непрерывно возрастающей скоростью и выбрасывается наружу по направлению оси канала ствола. Давление газов на дно гильзы вызывает движение оружия (ствола) назад.
При выстреле из автоматического оружия, устройство которого основано на принципе использования энергии пороховых газов, отводимых через отверстие в стенке ствола - снайперская винтовка Драгунова, часть пороховых газов, кроме того, после прохождения через него в газовую камеру, ударяет в поршень и отбрасывает толкатель с затвором назад.
При сгорании порохового заряда примерно 25-35% выделяемой энергии затрачивается на сообщение пуле поступательного движения (основная работа); 15-25 % энергии - на совершение второстепенных работ (врезание и преодоление трения пули при движении по каналу ствола; нагревание стенок ствола, гильзы и пули; перемещение подвижной части оружия, газообразной и не сгоревшей части пороха); около 40 % энергии не используется и теряется после вылета пули из ствола канала.

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени (0,001-0,06с.). При выстреле различают четыре последовательных периода:

предварительный
первый, или основной
второй
третий, или период последних газов

Предварительный период длится от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола. В течение этого периода в канале ствола создается давление газов, необходимое для того, чтобы сдвинуть пулю с места и преодолеть сопротивление ее оболочки врезанию в нарезы ствола. Это давление называется давлением форсирования; оно достигает 250 - 500 кг/см2 в зависимости от устройства нарезов, веса пули и твердости ее оболочки. Принимают, что горение порохового заряда в этом периоде происходит в постоянном объеме, оболочка врезается в нарезы мгновенно, а движение пули начинается сразу же при достижении в канале ствола давления форсирования.

Первый, или основной, период длится от начала движения пули до момента полного сгорания порохового заряда. В этот период горение порохового заряда происходит в быстро изменяющемся объеме. В начале периода, когда скорость движения пули по каналу ствола еще невелика, количество газов растет быстрее, чем объем запульного пространства (пространство между дном пули и дном гильзы), давление газов быстро повышается и достигает наибольшей величины - винтовочный патрон 2900 кг/см2. Это давление называется максимальным давлением. Оно создается у стрелкового оружия при прохождении пулей 4 - 6 см пути. Затем вследствие быстрого скорости движение пули объем запульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов, и давление начинает падать, к концу периода оно равно примерно 2/3 максимального давления. Скорость движения пули постоянно возрастает и к концу периода достигает примерно 3/4 начальной скорости. Пороховой заряд полностью сгорает незадолго до того, как пуля вылетит из канала ствола.

Второй период длится до момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули из канала ствола. С началом этого периода приток пороховых газов прекращается, однако сильно сжатые и нагретые газы расширяются и, оказывая давление на пулю, увеличивают скорость ее движения. Спад давления во втором периоде происходит довольно быстро и у дульного среза дульное давление составляет у различных образцов оружия 300 - 900 кг/см2. Скорость пули в момент вылета ее из канала ствола (дульная скорость) несколько меньше начальной скорости.

Третий период, или период после действия газов длится от момента вылета пули из канала ствола до момента прекращения действия пороховых газов на пулю. В течение этого периода пороховые газы, истекающие из канала ствола со скоростью 1200 - 2000 м/с, продолжают воздействовать на пулю и сообщают ей дополнительную скорость. Наибольшей (максимальной) скорости пуля достигает в конце третьего периода на удалении нескольких десятков сантиметров от дульного среза ствола. Этот период заканчивается в тот момент, когда давление пороховых газов на дно пули будет уравновешено сопротивлением воздуха.

Начальная скорость пули и ее практическое значение

Начальной скоростью называется скорость движения пули у дульного среза ствола. За начальную скорость принимается условная скорость, которая несколько больше дульной и меньше максимальной. Она определяется опытным путем с последующими расчетами. Величина начальной скорости пули указывается в таблицах стрельбы и в боевых характеристиках оружия.
Начальная скорость является одной из важнейших характеристик боевых свойств оружия. При увеличении начальной скорости увеличивается дальность полета пули, дальность прямого выстрела, убойное и пробивное действие пули, а также уменьшается влияние внешних условий на ее полет. Величина начальной скорости пули зависит от:

длины ствола
веса пули
веса, температуры и влажности порохового заряда
формы и размеров зерен пороха
плотности заряжания

Чем длиннее ствол, тем большее время на пулю действуют пороховые газы и тем больше начальная скорость. При постоянной длине ствола и постоянном весе порохового заряда начальная скорость тем больше, чем меньше вес пули.
Изменение веса порохового заряда приводит к изменению количества пороховых газов, а следовательно, и к изменению величины максимального давления в канале ствола и начальной скорости пули. Чем больше вес порохового заряда, тем больше максимальное давление и начальная скорость пули.
С повышением температуры порохового заряда увеличивается скорость горения пороха, а поэтому увеличиваются максимальное давление и начальная скорость. При понижении температуры заряда начальная скорость уменьшается. Увеличение (уменьшение) начальной скорости вызывает увеличение (уменьшение) дальности полета пули. В связи с этим необходимо учитывать поправки дальности на температуру воздуха и заряда (температура заряда примерно равна температуре воздуха).
С повышением влажности порохового заряда уменьшаются скорость его горения и начальная скорость пули.
Формы и размеры пороха оказывают существенное влияние на скорость горения порохового заряда, а следовательно, и на начальную скорость пули. Они подбираются соответствующим образом при конструировании оружия.
Плотностью заряжания называется отношение веса заряда к объему гильзы при вставленной пуле (камеры сгорания заряда). При глубокой посадке пули значительно увеличивается плотность заряжания, что может привести при выстреле к резкому скачку давления и вследствие этого к разрыву ствола, поэтому такие патроны нельзя использовать для стрельбы. При уменьшении (увеличении) плотности заряжания увеличивается (уменьшается) начальная скорость пули.
Отдачей называется движение оружия назад во время выстрела. Отдача ощущается в виде толчка в плечо, руку или грунт. Действие отдачи оружия примерно во столько раз меньше начальной скорости пули, во сколько раз пуля легче оружия. Энергия отдачи у ручного стрелкового оружия обычно не превышает 2 кг/м и воспринимается стреляющим безболезненно.

Сила отдачи и сила сопротивления отдаче (упор приклада) расположены не на одной прямой и направлены в противоположные стороны. Они образуют пару сил, под воздействием которой дульная часть ствола оружия отклоняется кверху. Величина отклонения дульной части ствола данного оружия тем больше, чем больше плечо этой пары сил. Кроме того, при выстреле ствол оружия совершает колебательные движения - вибрирует. В результате вибрации дульная часть ствола в момент вылета пули может также отклоняться от первоначального положения в любую сторону (вверх, вниз, вправо, влево).
Величина этого отклонения увеличивается при неправильном использовании упора для стрельбы, загрязнения оружия и т.п.
Сочетание влияния вибрации ствола, отдачи оружия и других причин приводят к образованию угла между направлением оси канала ствола до выстрела и ее направлением в момент вылета пули из канала ствола. Этот угол называется углом вылета.
Угол вылета считается положительным, когда ось канала ствола в момент вылета пули выше ее положения до выстрела, отрицательным - когда ниже. Влияние угла вылета на стрельбу устраняется при приведении его к нормальному бою. Однако при нарушении правил прикладки оружия, использовании упора, а также правил ухода за оружием и его сбережением, изменяется величина угла вылета и бой оружия. С целью уменьшения вредного влияния отдачи на результаты стрельбы применяются компенсаторы.
Итак, явления выстрела, начальная скорость пули, отдача оружия имеют большое значение при стрельбе и влияют на полет пули.

Внешняя баллистика

Это наука, изучающая движение пули после прекращения действия на нее пороховых газов. Основную задачу внешней баллистики составляет изучение свойств траектории и закономерностей полета пули. Внешняя баллистика дает данные для составления таблиц стрельбы, расчета шкал прицелов оружия, и выработки правил стрельбы. Выводы из внешней баллистики широко используются в бою при выборе прицела и точки прицеливания в зависимости от дальности стрельбы, направления и скорости ветра, температуры воздуха и других условий стрельбы.

Траектория полета пули и ее элементы. Свойства траектории. Виды траектории и их практическое значение

Траекторией называется кривая линия, описываемая центром тяжести пули в полете.
Пуля при полете в воздухе подвергается действию двух сил: силы тяжести и силы сопротивления воздуха. Сила тяжести заставляет пулю постепенно понижаться, а сила сопротивления воздуха непрерывно замедляет движение пули и стремится опрокинуть ее. В результате действия этих сил скорость полета пули постепенно уменьшается, а ее траектория представляет собой по форме неравномерно изогнутую кривую линию. Сопротивление воздуха полету пули вызывается тем, что воздух представляет собой упругую среду и поэтому на движение в этой среде затрачивается часть энергии пули.

Сила сопротивления воздуха вызывается тремя основными причинами: трением воздуха, образованием завихрений и образованием баллистической волны.
Форма траектории зависит от величины угла возвышения. С увеличением угла возвышения высота траектории и полная горизонтальная дальность полета пули увеличиваются, но это происходит до известного предела. За этим пределом высота траектории продолжает увеличиваться, а полная горизонтальная дальность начинает уменьшаться.

Угол возвышения, при котором полная горизонтальная дальность полета пули становится наибольшей, называется углом наибольшей дальности. Величина угла наибольшей дальности для пуль различных видов оружия составляет около 35°.

Траектории, получаемые при углах возвышения, меньших угла наибольшей дальности, называются настильными. Траектории, получаемые при углах возвышения, больших угла наибольших угла наибольшей дальности, называются навесными. При стрельбе из одного и того же оружия (при одинаковых начальных скоростях) можно получить две траектории с одинаковой горизонтальной дальностью: настильную и навесную. Траектории, имеющие одинаковую горизонтальную дальность рои разных углах возвышения, называются сопряженными.

При стрельбе из стрелкового оружия используются только настильные траектории. Чем настильнее траектория, тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела (тем меньшее влияние на результаты стрельбы оказывают ошибка в определении установки прицела): в этом заключается практическое значение траектории.
Настильность траектории характеризуется наибольшим ее превышением над линией прицеливания. При данной дальности траектория тем более настильная, чем меньше она поднимается над линией прицеливания. Кроме того, о настильности траектории можно судить по величине угла падения: траектория тем более настильна, чем меньше угол падения. Настильность траектории влияет на величину дальности прямого выстрела, поражаемого, прикрытого и мертвого пространства.

Элементы траектории

Точка вылета - центр дульного среза ствола. Точка вылета является началом траектории.
Горизонт оружия - горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета.
Линия возвышения - прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола наведенного оружия.
Плоскость стрельбы - вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения.
Угол возвышения - угол, заключенный между линией возвышения и горизонтом оружия. Если этот угол отрицательный, то он называется углом склонения (снижения).
Линия бросания - прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола в момент вылета пули.
Угол бросания
Угол вылета - угол, заключенный между линией возвышения и линией бросания.
Точка падения - точка пересечения траектории с горизонтом оружия.
Угол падения - угол, заключенный между касательной к траектории в точке падения и горизонтом оружия.
Полная горизонтальная дальность - расстояние от точки вылета до точки падения.
Окончательная скорость - скорость пули (гранаты) в точке падения.
Полное время полета - время движения пули (гранаты) от точки вылета до точки падения.
Вершина траектории - наивысшая точка траектории над горизонтом оружия.
Высота траектории - кратчайшее расстояние от вершины траектории до горизонта оружия.
Восходящая ветвь траектории - часть траектории от точки вылета до вершины, а от вершины до точки падения - нисходящая ветвь траектории.
Точка прицеливания (наводки) - точка на цели (вне ее), в которую наводится оружие.
Линия прицеливания - прямая линия, проходящая от глаза стрелка через середину прорези прицела (на уровне с ее краями) и вершину мушки в точку прицеливания.
Угол прицеливания - угол, заключенный между линией возвышения и линией прицеливания.
Угол места цели - угол, заключенный между линией прицеливания и горизонтом оружия. Этот угол считается положительным (+), когда цель выше, и отрицательным (-), когда цель ниже горизонта оружия.
Прицельная дальность - расстояние от точки вылета до пересечения траектории с линией прицеливания. Превышение траектории над линией прицеливания - кратчайшее расстояние от любой точки траектории до линии прицеливания.
Линия цели - прямая, соединяющая точку вылета с целью.
Наклонная дальность - расстояние от точки вылета до цели по линии цели.
Точка встречи - точка пересечения траектории с поверхностью цели (земли, преграды).
Угол встречи - угол, заключенный между касательной к траектории и касательной к поверхности цели (земли, преграды) в точке встречи. За угол встречи принимается меньший из смежных углов, измеряемый от 0 до 90 градусов.

Прямой выстрел, поражаемое и мертвое пространство наиболее близко соприкасаются с вопросами стрелковой практики. Основная задача изучения этих вопросов - получить твердые знания в использовании прямого выстрела и поражаемого пространства для выполнения огневых задач в бою.

Прямой выстрел его определение и практическое использование в боевой обстановке

Выстрел, при котором траектория не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем своем протяжении, называется прямым выстрелом. В пределах дальности прямого выстрела в напряженные моменты боя стрельба может вестись без перестановки прицела, при этом точка прицеливания по высоте, как правило, выбирается на нижнем краю цели.

Дальность прямого выстрела зависит от высоты цели, настильности траектории. Чем выше цель и чем настильнее траектория, тем больше дальность прямого выстрела и тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела.
Дальность прямого выстрела может определяться по таблицам путем сравнения высоты цели с величинами наибольшего превышения траектории над линией прицеливания или с высотой траектории.

Прямой снайперский выстрел в городских условиях
Высота установки оптических прицелов над каналом ствола оружия в среднем составляет 7 см. На дистанции 200 метров и прицеле "2" наибольшие превышения траектории, 5 см на дистанции 100 метров и 4 см - на 150 метров, практически совпадают с линией прицеливания - оптической осью оптического прицела. Высота линии прицеливания на середине дистанции 200 метров составляет 3,5 см. Происходит практическое совпадение траектории пули и линии прицеливания. Разницей в 1,5 см можно пренебречь. На дистанции 150 метров высота траектории 4 см, а высота оптической оси прицела над горизонтом оружия составляет 17-18 мм; разница по высоте составляет 3 см, что также не играет практической роли.

На расстоянии 80 метров от стрелка высота траектории пули будет 3 см, а высота прицельной линии - 5 см, та же самая разница в 2 см не имеет решающего значения. Пуля ляжет всего на 2 см ниже точки прицеливания. Вертикальный разброс пуль в 2 см настолько мал, что он принципиального значения не имеет. Поэтому, стреляя с делением "2" оптического прицела, начиная с 80 метров дистанции и до 200 метров, цельтесь противнику в переносицу - вы туда и попадете ±2/3 см выше ниже на всей этой дистанции. На 200 метров пуля попадет строго в точку прицеливания. И даже далее, на дистанции до 250 метров, цельтесь с тем же прицелом "2" противнику в "макушку", в верхний срез шапки - пуля после 200 метров дистанции резко понижается. На 250 метров, целясь таким образом, вы попадете ниже на 11 см - в лоб или переносицу.
Вышеописанный способ может пригодиться в уличных боях, когда расстояния в городе и есть примерно 150-250 метров и все делается быстро, на бегу.

Поражаемое пространство его определение и практическое использование в боевой обстановке

При стрельбе по целям, находящимся на расстоянии, большем дальности прямого выстрела, траектория вблизи ее вершины поднимается выше цели и цель на каком-то участке не будет поражаться при той же установке прицела. Однако около цели будет такое пространство (расстояние), на котором траектория не поднимается выше цели и цель будет поражаться ею.

Расстояние на местности, на протяжении которого нисходящая ветвь траектории не превышает высоты цели, называется поражаемым пространством (глубиной поражаемого пространства).
Глубина поражаемого пространства зависит от высоты цели (она будет тем больше, чем выше цель), от настильности траектории (она будет тем больше, чем настильнее траектория) и от угла наклона местности (на переднем скате она уменьшается, на обратном скате - увеличивается).
Глубину поражаемого пространства можно определить по таблицам превышения траектории над линией прицеливания путем сравнения превышения нисходящей ветви траектории на соответствующую дальность стрельбы с высотой цели, а в том случае, если высота цели меньше 1/3 высоты траектории, то по форме тысячной.
Для увеличения глубины поражаемого пространства на наклонной местности огневую позицию нужно выбирать так, чтобы местность в расположении противника по возможности совпадала с линией прицеливания. Прикрытое пространство его определение и практическое использование в боевой обстановке.

Прикрытое пространство его определение и практическое использование в боевой обстановке

Пространство за укрытием, не пробиваемым пулей, от его гребня до точки встречи называется прикрытым пространством.
Прикрытое пространство будет тем больше, чем больше высота укрытия и чем настильнее траектория. Глубину прикрытого пространства можно определить по таблицам превышения траектории над линией прицеливания. Путем подбора отыскивается превышение, соответствующее высоте укрытия и дальности до него. После нахождения превышения определяется соответствующая ему установка прицела и дальность стрельбы. Разность между определенной дальностью стрельбы и дальностью до укрытия представляет собой величину глубины прикрытого пространства.

Мертвое пространство его определения и практическое использование в боевой обстановке

Часть прикрытого пространства, на котором цель не может быть поражена при данной траектории, называется мертвым (не поражаемым) пространством.
Мертвое пространство будет тем больше, чем больше высота укрытия, меньше высота цели и настильнее траектория. Другую часть прикрытого пространства, на которой цель может быть поражена, составляет поражаемое пространство. Глубина мертвого пространства равна разности прикрытого и поражаемого пространства.

Знание величины поражаемого пространства, прикрытого пространства, мертвого пространства позволяет правильно использовать укрытия для защиты от огня противника, а также принимать меры для уменьшения мертвых пространств путем правильного выбора огневых позиций и обстрела целей из оружия с более навесной траекторией.

Явление деривации

Вследствие одновременного воздействия на пулю вращательного движения, придающего ей устойчивое положение в полете, и сопротивления воздуха, стремящегося опрокинуть пулю головной частью назад, ось пули отклоняется от направления полета в сторону вращения. В результате этого пуля встречает сопротивление воздуха больше одной своей стороной и поэтому отклоняется от плоскости стрельбы все больше и больше в сторону вращения. Такое отклонение вращающейся пули в сторону от плоскости стрельбы называется деривацией. Это довольно сложный физический процесс. Деривация возрастает непропорционально расстоянию полета пули, вследствие чего последняя забирает все больше и больше в сторону и ее траектория в плане представляет собой кривую линию. При правой нарезке ствола деривация уводит пулю в правую сторону, при левой - в левую.

Дистанция, м	Деривация, см	Тысячные
100	0	0
200	1	0
300	2	0,1
400	4	0,1
500	7	0,1
600	12	0,2
700	19	0,2
800	29	0,3
900	43	0,5
1000	62	0,6

На дистанциях стрельбы до 300 метров включительно деривация не имеет практического значения. Особенно это характерно для винтовки СВД, у которой оптический прицел ПСО-1 специально смещен влево на 1,5 см. Ствол при этом слегка развернут влево и пули слегка (на 1 см) уходят левее. Принципиального значения это не имеет. На дистанции 300 метров силой деривации пули возвращаются в точку прицеливания, то есть по центру. И уже на дистанции 400 метров пули начинают основательно уводиться вправо, поэтому, чтобы не крутить горизонтальный маховик, цельтесь противнику в левый (от вас) глаз. Деривацией пулю уведет на 3- 4 см вправо, и она попадет противнику в переносицу. На дистанции 500 метров цельтесь противнику в левую (от вас) сторону головы между глазом и ухом - это и будет приблизительно 6-7 см. На дистанции 600 метров - в левый (от вас) обрез головы противника. Деривация уведет пулю вправо на 11-12 см. На дистанции 700 метров возьмите видимый просвет между точкой прицеливания и левым краем головы, где-то над центром погона на плече противника. На 800 метров - дать поправку маховиком горизонтальных поправок на 0,3 тысячной (сетку подать вправо, среднюю точку попадания переместить влево), на 900 метров - 0,5 тысячной, на 1000 метров - 0,6 тысячной.

баллистика

ж. греч. наука о движении брошенных (метаемых) тел; ныне особенно пушечных снарядов; баллистический, относящийся до этой науки; баллиста ж. и баллист м. снаряд, орудие для метки тяжестей, особенно старинная военная машина, для метки камней.

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков

баллистика

(али), баллистики, мн. нет, ж. (от греч. ballo - мечу) (воен.). Наука о полете орудийных снарядов.

Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.

баллистика

И, ж. Наука о законах полета снарядов, мин, бомб, пуль.

прил. баллистический, -ая, -ое. Баллистическая ракета (проходящая часть пути как свободно брошенное тело).

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

баллистика

Раздел теоретической механики, в котором изучаются законы движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

баллистика

БАЛЛИСТИКА (нем. Ballistik, от греч. ballo - бросаю) наука о движении артиллерийских снарядов, неуправляемых ракет, мин, бомб, пуль при стрельбе (пуске). Внутренняя баллистика изучает движение снаряда в канале ствола (или в других ограничивающих движение условиях) под действием пороховых газов, внешняя - после вылета его из канала ствола.

Баллистика

(нем. Ballistik, от греч. ballo ≈ бросаю), наука о движении артиллерийских снарядов, пуль, мин, авиабомб, активнореактивных и реактивных снарядов, гарпунов и т.п. Б. ≈ военно-техническая наука, основывающаяся на комплексе физико-математических дисциплин. Различают внутреннюю и внешнюю баллистику.

Внутренняя Б. изучает движение снаряда (или другие тела, механическа свобода которого ограничена определенными условиями) в канале ствола орудия под действием пороховых газов, а также закономерности других процессов, происходящих при выстреле в канале ствола или каморе пороховой ракеты. Рассматривая выстрел как сложный процесс быстрого превращения химической энергии пороха в тепловую, а затем в механическую работу перемещения снаряда, заряда и откатных частей орудия, внутренняя Б. различает в явлении выстрела: предварительный период ≈ от начала горения пороха до начала движения снаряда; 1-й (основной) период ≈ от начала движения снаряда до конца горения пороха; 2-й период ≈ от конца горения пороха до момента вылета снаряда из канала ствола (период адиабатическом расширения газов) и период последействия пороховых газов на снаряд и ствол. Закономерности процессов, связанные с последним периодом, рассматриваются специальным разделом баллистики ≈промежуточной баллистикой. Конец периода последействия на снаряд разделяет область явлений, изучаемых внутренней и внешней Б. Основными разделами внутренней Б. являются пиростатика, пиродинамика и баллистическое проектирование орудий. Пиростатика изучает законы горения пороха и газообразования при сгорании пороха в постоянном объёме и устанавливает влияние химической природы пороха, его формы и размеров на законы горения и газообразования. Пиродинамика изучает процессы и явления, происходящие в канале ствола при выстреле, и устанавливает связи между конструктивными характеристиками канала ствола, условиями заряжания и различными физико-химическими и механическими процессами, протекающими при выстреле. На основании рассмотрения этих процессов, а также сил, действующих на снаряд и ствол, устанавливается система уравнений, описывающих процесс выстрела, в том числе основное уравнение внутренней Б., связывающее величину сгоревшей части заряда, давление пороховых газов в канале ствола, скорость снаряда и длину пройденного им пути. Решение этой системы и нахождение зависимости изменения давления пороховых газов Р, скорости снаряда v и других параметров от пути снаряда 1 (рис. 1 ) и от времени его движения по каналу ствола является первой основной (прямой) задачей внутренней Б. Для решения этой задачи применяются: аналитический метод, методы численного интегрирования [в т. ч. на основе электронно-вычислительных машин (ЭВМ)] и табличные методы. Во всех этих методах ввиду сложности процесса выстрела и недостаточной изученности отдельных факторов делаются некоторые допущения. Большое практическое значение имеют поправочные формулы внутренней Б., позволяющие определить изменение дульной скорости снаряда и максимального давления в канале ствола при изменении различных условий заряжания.

══Баллистическое проектирование орудий является второй основной (обратной) задачей внутренней Б. Оно определяет конструктивные данные канала ствола и условия заряжания, при которых снаряд данного калибра и массы получит при вылете заданную (дульную) скорость. Для выбранного при проектировании варианта ствола рассчитываются кривые изменения давления газов в канале ствола и скорости снаряда по длине ствола и по времени. Эти кривые являются исходными данными при проектировании артиллерийской системы в целом и боеприпасов к ней. Внутренняя Б. изучает также процесс выстрела при специальных и комбинированных зарядах, в стрелковом оружии, системах с коническими стволами, системах с истечением газов во время горения пороха (газодинамические и безоткатные орудия, миномёты). Важным разделом является также внутренней Б. пороховых ракет, которая развилась в специальную науку. Основные разделы внутренней Б. пороховых ракет составляют: пиростатика полузамкнутого объёма, рассматривающая законы горения пороха при сравнительно небольшом постоянном давлении; решение основные задачи внутр. Б. пороховой ракеты, состоящей в определении (при заданных условиях заряжания) закона изменения давления пороховых газов в камере в зависимости от времени, а также закона изменения силы тяги для обеспечения требуемой скорости ракеты; баллистическое проектирование пороховой ракеты, состоящее в определении энергетических характеристик пороха, веса и формы заряда, а также конструктивных параметров сопла, которые обеспечивают при заданном весе боевой части ракеты необходимую силу тяги во время её действия.

Внешняя Б. изучает движение неуправляемых снарядов (мин, пуль и т.д.) после вылета их из канала ствола (пускового устройства), а также факторы, влияющие на это движение. Основное её содержанием являются изучение всех элементов движения снаряда и сил, действующих на него в полёте (сила сопротивления воздуха, сила тяжести, реактивная сила, сила, возникающая в период последействия, и др.); движения центра масс снаряда с целью расчёта его траектории (рис. 2 ) при заданных начальных и внешних условиях (основная задача внешней Б.), а также определение устойчивости полёта и рассеивания снарядов. Важными разделами внешней Б. являются теория поправок, разрабатывающая методы оценки влияния факторов, определяющих полёт снаряда, на характер его траектории, а также методика составления таблиц стрельбы и способов нахождения оптимального внешнебаллистического варианта при проектировании артиллерийской систем. Теоретическое решение задач о движении снаряда и задач теории поправок сводится к составлению уравнений движения снаряда, упрощению этих уравнений и отысканию методов их решения; последнее значительно облегчилось и ускорилось с появлением ЭВМ. Для определения начальных условий (начальные скорость и угол бросания, форма и масса снаряда), необходимых для получения заданной траектории, во внешней Б. пользуются специальными таблицами. Разработка методики составления таблиц стрельбы состоит в определении оптимального сочетания теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих получить таблицы стрельбы требуемой точности при минимальных затратах времени. Методами внешней Б. пользуются также при изучении законов движения космических аппаратов (при их движении без воздействия управляющих сил и моментов). С появлением управляемых снарядов внешней Б. сыграла большую роль в становлении и развитии теории полёта, став частным случаем последней.

Возникновение Б. как науки относится к 16 в. Первыми трудами по Б. являются книги итальянца Н. Тартальи «Новая наука» (1537) и «Вопросы и открытия, относящиеся к артиллерийской стрельбе» (1546). В 17 в. фундаментальные принципы внешней Б. были установлены Г. Галилеем, разработавшим параболическую теорию движения снарядов, итальянцем Э. Торричелли и французом М. Мерсенном, который предложил назвать науку о движении снарядов баллистикой (1644). И. Ньютон провёл первые исследования о движении снаряда с учётом сопротивления воздуха ≈ «Математические начала натуральной философии» (1687). В 17≈18 вв. исследованием движения снарядов занимались: голландец Х. Гюйгенс, француз П. Вариньон, швейцарец Д. Бернулли, англичанин Б. Робинс, русский учёный Л. Эйлер и др. Экспериментальные и теоретические основы внутренней Б. заложены в 18 в. в трудах Робинса, Ч. Хеттона, Бернулли и др. В 19 в. были установлены законы сопротивления воздуха (законы Н. В. Маиевского, Н. А. Забудского, Гаврский закон, закон А. Ф. Сиаччи). В начале 20 в. дано точное решение основной задачи внутренней Б. ≈ работы Н. Ф. Дроздова (1903, 1910), исследовались вопросы горения пороха в неизменном объёме ≈ работы И. П.Граве (1904) и давления пороховых газов в канале ствола ≈ работы Н. А. Забудского (1904, 1914), а также француза П. Шарбонье и итальянца Д. Бианки. В СССР большой вклад в дальнейшее развитие Б. внесён учёными Комиссии особых артиллерийских опытов (КОСЛРТОП) в 1918≈26. В этот период В. М. Трофимовым, А. Н. Крыловым, Д. А. Вентцелем, В. В. Мечниковым, Г. В. Оппоковым, Б. Н. Окуневым и др. выполнен ряд работ по совершенствованию методов расчёта траектории, разработке теории поправок и по изучению вращательного движения снаряда. Исследования Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина по аэродинамике артиллерийских снарядов легли в основу работ Е. А. Беркалова и др. по совершенствованию формы снарядов и увеличению дальности их полёта. В. С. Пугачев впервые решил общую задачу о движении артиллерийского снаряда.

Важную роль в решении проблем внутренней Б. играли исследования Трофимова, Дроздова и И. П. Граве, написавшего в 1932≈38 наиболее полный курс теоретической внутренней Б. значительный вклад в развитие методов оценки и баллистического исследования артиллерийских систем и в решение специальных задач внутренней Б. внесли М. Е. Серебряков, В. Е. Слухоцкий, Б. Н. Окунев, а из иностранных авторов ≈ П. Шарбонье, Ж. Сюго и др.

В период Великой Отечественной войны 1941≈45 под руководством С. А. Христиановича проведены теоретические и экспериментальные работы по повышению кучности реактивных снарядов. В послевоенное время эти работы продолжались; исследовались также вопросы повышения начальных скоростей снарядов, установления новых законов сопротивления воздуха, повышения живучести ствола, развития методов баллистического проектирования. Значительное развитие получили работы по исследованию периода последействия (В. Е. Слухоцкий и др.) и развитию методов Б. для решения специальных задач (гладкоствольные системы, активнореактивные снаряды и др.), задач внешней и внутренней Б. применительно к реактивным снарядам, дальнейшего совершенствования методики баллистических исследований, связанных с использованием ЭВМ.

Лит.: Граве И. П., Внутренняя баллистика. Пиродинамика, в. 1≈4, Л., 1933≈37; Серебряков М. Е., Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет, М., 1962 (библ.); Корнер Д., Внутренняя баллистика орудий, пер. с англ., М., 1953; Шапиро Я. М., Внешняя баллистика, М., 1946.

Ю. В. Чуев, К. А. Николаев.

Википедия

Баллистика

Балли́стика - наука о движении тел, брошенных в пространстве, основанная на математике и физике. Она занимается, главным образом, исследованием движения пуль и снарядов, выпущенных из огнестрельного оружия, ракетных снарядов и баллистических ракет.

В зависимости от этапа движения снаряда различают:

внутреннюю баллистику, занимающуюся исследованием движения снаряда в стволе орудия;
промежуточную баллистику, исследующую прохождение снаряда через дульный срез и поведение в районе дульного среза. Она важна специалистам по точности стрельбы, при разработке глушителей, пламегасителей и дульных тормозов;
внешнюю баллистику, исследующую движение снаряда в атмосфере или пустоте под действием внешних сил. Ею пользуются, когда рассчитывают поправки на превышение, ветер и деривацию;
преградную или терминальную баллистику, которая исследует последний этап - движение пули в преграде. Терминальной баллистикой занимаются оружейники-специалисты по снарядам и пулям, прочности и другие специалисты по броне и защите, а также криминалисты.

Примеры употребления слова баллистика в литературе.

Когда волнение улеглось, Барбикен заговорил еще более торжественным тоном: -- Вам известно, какие успехи сделала баллистика за последние годы и до какой высокой степени совершенства могли бы дойти огнестрельные орудия, если бы война все еще продолжалась!

Конечно, не может быть и речи о том, что баллистика не прогрессирует, но да будет вам известно, что в средние века добивались результатов, смею сказать, еще более удивительных, чем наши.

Теперь дело шло о попытке нарушить равновесие Земли, - попытке, основанной на вычислениях точных и неоспоримых, попытке, которую развитие баллистики и механики делало вполне исполнимой.

Четырнадцатого сентября телеграмма была препровождена на Вашингтонскую обсерваторию, с просьбой выяснить последствия, учитывая законы баллистики и все географические данные.

Барбикен,-- как я задал себе вопрос: нельзя ли нам, не выходя за пределы нашей специальности, отважиться на какое-нибудь выдающееся предприятие, достойное девятнадцатого столетия, и не позволят ли высокие достижения баллистики с успехом его осуществить?

Нам предстоит разрешить одну из основных проблем баллистики , этой науки из наук, трактующей о движении снарядов, то есть тел, которые, получив известный толчок, устремляются в пространство и далее летят уже в силу инерции.

А сейчас, насколько я понимаю, мы ничего не в состоянии предпринять, пока полиция не получит отчет из отдела баллистики относительно пуль, извлеченных из тела миссис Эллис.

Если в Отделе баллистики выяснили, что Надин Эллис убили пулей, выпущенной из револьвера, который полиция нашла среди вещей Элен Робб в мотеле, то у твоей клиентки нет и одного шанса из ста.

Насколько мне известно, ее передали в Отдел баллистики и эксперты пришли к заключению, что она выпущена из того револьвера, что лежал на полу рядом с женщиной.

Я прошу Отдел баллистики провести необходимые эксперименты и сравнить пули до начала завтрашнего заседания, - заявил судья Кейзер.

Я прошу занести в протокол, что во время перерыва в слушании эксперт по вопросам баллистики Александр Редфилд сделал несколько пробных выстрелов из всех трех револьверов, находящихся в собственности Джорджа Анклитаса.

Высвободив на короткое время одну руку, он провел тыльной стороной ладони по лбу, как бы желая изгнать из головы призрак римской баллистики раз и навсегда.

Опыты показали, что давление действительно сильно снижается, но позднее эксперты баллистики говорили мне, что такой же эффект можно получить, сделав снаряд с длинным острым концом.

Второй залп российской минометной батареи, в точном соответствии с законами баллистики , накрыл разбегающихся в панике солдат.

А в артиллерийской науке -- в баллистике -- американцы, на диво всем, даже превзошли европейцев.

Содержание статьи

БАЛЛИСТИКА, комплекс физико-технических дисциплин, охватывающих теоретическое и экспериментальное исследование движения и конечного воздействия метаемых твердых тел – пуль, артиллерийских снарядов, ракет, авиационных бомб и космических летательных аппаратов. Баллистика разделяется на: 1) внутреннюю баллистику, изучающую методы приведения снаряда в движение; 2) внешнюю баллистику, изучающую движение снаряда по траектории; 3) баллистику в конечной точке, предметом изучения которой являются закономерности воздействия снарядов на поражаемые цели. Разработка и проектирование видов и систем баллистического оружия основываются на применении математики, физики, химии и конструкторских достижений для решения многочисленных и сложных задач баллистики. Основателем современной баллистики принято считать И.Ньютона (1643–1727). Формулируя законы движения и рассчитывая траекторию материальной точки в пространстве, он опирался на математическую теорию динамики твердого тела, которую разработали И.Мюллер (Германия) и итальянцы Н.Фонтана и Г.Галилей в 15 и 16 вв.

Классическая задача внутренней баллистики, которая состоит в расчете начальной скорости снаряда, максимального давления в стволе и зависимости давления от времени, для стрелкового оружия и пушек решена теоретически довольно полно. Что касается современных артиллерийских и ракетных систем – безоткатных орудий, газовых пушек, артиллерийских ракет и систем с реактивной тягой, – то здесь ощущается потребность в дополнительном уточнении баллистической теории. Типичные задачи баллистики с наличием аэродинамических, инерционных и гравитационных сил, действующих на снаряд или ракету в полете, за последние годы стали более сложными. Гиперзвуковые и космические скорости, вхождение носового конуса в плотные слои атмосферы, огромная длина траектории, полет за пределами атмосферы и межпланетные космические полеты – все это требует обновления законов и теорий баллистики.

Истоки баллистики теряются в древности. Самым первым ее проявлением было, несомненно, метание камней доисторическим человеком. Такие предшественники современного оружия, как лук, катапульта и баллиста, могут служить типичным примером самых ранних видов применения баллистики. Прогресс в конструировании оружия привел к тому, что в наши дни артиллерийские орудия стреляют 90-килограммовыми снарядами на расстояния более 40 км, противотанковые снаряды способны пробивать стальную броню толщиной 50 см, а управляемые ракеты могут доставить исчисляемую в тоннах боевую нагрузку в любую точку земного шара.

На протяжении многих лет использовались разные способы ускорения метательных снарядов. Лук ускорял стрелу за счет энергии, запасенной в согнутом куске дерева; пружинами баллисты служили скручиваемые сухожилия животных. Были опробованы электромагнитная сила, сила пара, сжатого воздуха. Однако ни один из способов не был столь успешен, как сжигание горючих веществ.

ВНУТРЕННЯЯ БАЛЛИСТИКА

Внутренняя баллистика – это раздел баллистики, изучающий процессы приведения снаряда в поступательное движение. Такие процессы требуют: 1) энергии; 2) наличия рабочего вещества; 3) наличия устройства, управляющего подводом энергии и разгоняющего снаряд.Устройством для разгона снаряда может служить орудийная система или реактивный двигатель.

Ствольные системы ускорения.

Общая классическая задача внутренней баллистики в применении к ствольным системам начального ускорения снаряда состоит в отыскании предельных соотношений между характеристиками заряжания и баллистическими элементами выстрела, которыми в совокупности полностью определяется процесс выстрела. Характеристики заряжания – это размеры пороховой каморы и канала ствола, конструкция и форма нарезов, а также массы порохового заряда, снаряда и орудия. Баллистические элементы – это давление газа, температура пороха и пороховых газов, скорость газов и снаряда, расстояние, преодолеваемое снарядом, и количество действующих в данный момент газов. Орудие, в сущности, представляет собой однотактный двигатель внутреннего сгорания, в котором снаряд движется как свободный поршень под давлением быстро расширяющегося газа.

Давление, возникающее вследствие превращения твердого горючего вещества (пороха) в газ, очень быстро повышается до максимального значения, составляющего от 70 до 500 МПа. При продвижении снаряда по каналу ствола давление довольно быстро падает. Длительность действия высокого давления – порядка нескольких миллисекунд для винтовки и нескольких десятых долей секунды для оружия большого калибра (рис. 1).

Характеристики внутренней баллистики ствольной системы ускорения зависят от химического состава метательного взрывчатого вещества, скорости его горения, формы и размера порохового заряда и от плотности заряжания (массы порохового заряда на единицу объема каморы орудия). Кроме того, на характеристиках системы могут сказываться длина ствола орудия, объем пороховой каморы, масса и «поперечная плотность» снаряда (масса снаряда, деленная на квадрат его диаметра). С точки зрения внутренней баллистики, желательна малая плотность, так как при этом снаряд достигает большей скорости.

Для удержания орудия с откатом в равновесии во время выстрела требуется прилагать значительную внешнюю силу (рис. 2). Внешняя сила, как правило, обеспечивается противооткатным механизмом, состоящим из механических пружин, гидравлических устройств и газовых амортизаторов, рассчитанных так, чтобы гасился направленный назад импульс ствола и казенной части с затвором орудия. (Импульс, или количество движения, определяется как произведение массы на скорость; по третьему закону Ньютона импульс, сообщаемый орудию, равен импульсу, передаваемому снаряду.)

В безоткатном орудии не требуется внешней силы для поддержания равновесия системы, так как здесь полное изменение импульса, сообщаемого всем элементам системы (газам, снаряду, стволу и казенной части) за заданное время, равно нулю. Чтобы оружие не давало отдачи, импульс движущихся вперед газов и снаряда должен быть равен и противоположно направлен импульсу газов, движущихся назад и выходящих наружу через казенную часть.

Газовая пушка.

Газовая пушка состоит из трех основных частей, показанных на рис. 3: секции сжатия, ограничительной секции и пускового ствола. Обычный пороховой заряд поджигается в каморе, что заставляет поршень двигаться по стволу секции сжатия и сжимать газообразный гелий, заполняющий канал ствола. Когда давление гелия нарастает до определенного уровня, разрывается диафрагма. Резкий прорыв газа под высоким давлением выталкивает снаряд из пускового ствола, а ограничительная секция останавливает поршень. Скорости снаряда, выпущенного газовой пушкой, могут достигать 5 км/с, тогда как для обычного орудия это максимум 2000 м/с. Более высокая эффективность газовой пушки объясняется малой молекулярной массой рабочего вещества (гелия) и соответственно высокой скоростью звука в гелии, воздействующем на донную часть снаряда.

Реактивные системы.

Реактивные пусковые установки выполняют в основном те же функции, что и артиллерийские орудия. Такая установка играет роль неподвижной опоры и обычно задает начальное направление полета реактивного снаряда. При пуске управляемой ракеты, имеющей, как правило, бортовую систему наведения, точная наводка, необходимая при стрельбе из орудия, не требуется. В случае же неуправляемых ракет направляющие пусковой установки должны вывести ракету на траекторию, ведущую к цели.

ВНЕШНЯЯ БАЛЛИСТИКА

Внешняя баллистика занимается движением снарядов в пространстве между пусковой установкой и целью. Когда снаряд приведен в движение, его центр масс прочерчивает в пространстве кривую, называемую траекторией. Основная задача внешней баллистики состоит в том, чтобы описать эту траекторию, определив положение центра масс и пространственное положение снаряда в функции времени полета (времени после запуска). Для этого нужно решить систему уравнений, в которых учитывались бы силы и моменты сил, действующие на снаряд.

Вакуумные траектории.

Самый простой из частных случаев движения снаряда – движение снаряда в вакууме над плоской неподвижной земной поверхностью. В этом случае предполагается, что на снаряд не действуют никакие другие силы, кроме земного тяготения. Уравнения движения, соответствующие такому предположению, легко решаются и дают траекторию параболической формы.

Траектории материальной точки.

Другой частный случай – движение материальной точки; здесь снаряд рассматривается как материальная точка, и учитываются его лобовое сопротивление (сила сопротивления воздуха, действующая в обратном направлении по касательной к траектории и замедляющая движение снаряда), сила тяжести, скорость вращения Земли и кривизна земной поверхности. (Вращение Земли и кривизну земной поверхности можно не учитывать, если время полета по траектории не очень велико.) Следует сказать несколько слов о лобовом сопротивлении. Сила лобового сопротивления D , оказываемого движению снаряда, дается выражением

D = rSv 2 C D (M ),

где r – плотность воздуха, S – площадь поперечного сечения снаряда, v – скорость движения, а C D (M ) – безразмерная функция числа Маха (равного отношению скорости снаряда к скорости звука в среде, в которой движется снаряд), называемая коэффициентом лобового сопротивления. Вообще говоря, коэффициент лобового сопротивления снаряда можно определить экспериментально в аэродинамической трубе или на испытательном полигоне, оснащенном точным измерительным оборудованием. Задача облегчается тем, что для снарядов разного диаметра коэффициент лобового сопротивления одинаков, если они имеют одинаковую форму.

Теория движения материальной точки (хотя в ней не учитываются многие силы, действующие на реальный снаряд) с очень хорошим приближением описывает траекторию ракет после прекращения работы двигателя (на пассивном участке траектории), как и траекторию обычных артиллерийских снарядов. Поэтому она широко применяется для вычисления данных, используемых в системах прицеливания оружия такого рода.

Траектории твердого тела.

Во многих случаях теория движения материальной точки неадекватно описывает траекторию снаряда, и тогда приходится рассматривать его как твердое тело, т.е. учитывать, что он будет не только двигаться поступательно, но и вращаться, и принимать во внимание все аэродинамические силы, а не только лобовое сопротивление. Такого подхода требует, например, расчет движения ракеты с работающим двигателем (на активном участке траектории) и снарядов любого типа, выпущенных перпендикулярно траектории полета высокоскоростного самолета. В некоторых случаях вообще невозможно обойтись без представления о твердом теле. Так, например, для попадания в цель необходимо, чтобы снаряд был устойчив (двигался головной частью вперед) на траектории. И в случае ракет, и в случае обычных артиллерийских снарядов этого достигают двумя путями – при помощи хвостовых стабилизаторов или за счет быстрого вращения снаряда вокруг продольной оси. Далее, говоря о стабилизации полета, отметим некоторые соображения, не учитываемые теорией материальной точки.

Стабилизация посредством хвостового оперения – это очень простая и очевидная идея; недаром один из самых древних снарядов – стрела – стабилизировался в полете именно таким способом. Когда оперенный снаряд движется с углом атаки или рыскания (углом между касательной к траектории и продольной осью снаряда), отличным от нуля, площадь позади центра масс, на которую действует сопротивление воздуха, больше площади впереди центра масс. Разность неуравновешенных сил заставляет снаряд повернуться вокруг центра масс так, чтобы этот угол стал равен нулю. Здесь можно отметить одно важное обстоятельство, не учитываемое теорией материальной точки. Если снаряд движется с отличным от нуля углом атаки, то на него действуют подъемные силы, обусловленные возникновением разности давлений по обе стороны снаряда. (На этом основана способность самолета летать.)

Идея стабилизации вращением не столь очевидна, но ее можно пояснить сравнением. Хорошо известно, что если колесо быстро вращается, то оно оказывает сопротивление попыткам повернуть ось его вращения. (Примером может служить обычный волчок, и это явление используется в приборах систем управления, навигации и наведения – гироскопах.) Самый обычный способ привести снаряд во вращение – нарезать в канале ствола спиральные канавки, в которые врезался бы металлический поясок снаряда при разгоне снаряда по стволу, что и заставляло бы его вращаться. В ракетах, стабилизируемых вращением, это достигается при помощи нескольких наклонных сопел. Здесь тоже можно отметить некоторые особенности, не учитываемые теорией материальной точки. Если выстрелить вертикально вверх, то стабилизирующее действие вращения заставит снаряд и после достижения верхней точки полета опускаться донной частью вниз. Это, конечно, нежелательно, а потому из орудий не стреляют под углом более 65–70° к горизонту. Второе интересное явление связано с тем, что, как можно показать на основании уравнений движения, стабилизируемый вращением снаряд должен лететь с отличным от нуля углом нутации, называемым «естественным». Поэтому на такой снаряд действуют силы, вызывающие деривацию – боковое отклонение траектории от плоскости стрельбы. Одна из этих сил – сила Магнуса; именно она вызывает искривление траектории «крученого» мяча в теннисе.

Все сказанное об устойчивости полета, не охватывая полностью явлений, определяющих полет снаряда, тем не менее иллюстрирует сложность задачи. Отметим лишь, что в уравнениях движения необходимо учитывать много разных явлений; в эти уравнения входит ряд переменных аэродинамических коэффициентов (типа коэффициента лобового сопротивления), которые должны быть известны. Решение этих уравнений – очень трудоемкая задача.

Применение.

Применение баллистики в боевых действиях предусматривает расположение системы оружия в таком месте, которое позволяло бы быстро и эффективно поразить намеченную цель с минимальным риском для обслуживающего персонала. Доставка ракеты или снаряда к цели обычно разделяется на два этапа. На первом, тактическом, этапе выбирается боевая позиция ствольного оружия и ракет наземного базирования либо положение носителя ракет воздушного базирования. Цель должна находиться в пределах радиуса доставки боезаряда. На этапе стрельбы производится прицеливание и осуществляется стрельба. Для этого необходимо определить точные координаты цели относительно оружия – азимут, возвышение и дальность, а в случае движущейся цели – и ее будущие координаты с учетом времени полета снаряда.

Перед стрельбой должны вноситься поправки на изменения начальной скорости, связанные с износом канала ствола, температурой пороха, отклонениями массы снаряда и баллистических коэффициентов, а также поправки на постоянно меняющиеся погодные условия и связанные с ними изменения плотности атмосферы, скорости и направления ветра. Кроме того, должны быть внесены поправки на деривацию снаряда и (при большой дальности) на вращение Земли.

С увеличением сложности и расширением круга задач современной баллистики появились новые технические средства, без которых возможности решения нынешних и будущих баллистических задач были бы сильно ограничены.

Расчеты околоземных и межпланетных орбит и траекторий, учитывающие одновременное движение Земли, планеты-цели и космического аппарата, как и влияние различных небесных тел, были бы крайне трудны без компьютеров. Скорости сближения гиперскоростных целей и снарядов столь велики, что совершенно исключается решение задач стрельбы на основе обычных таблиц и ручное задание параметров стрельбы. В настоящее время данные для стрельбы из большинства систем оружия хранятся в электронных банках данных и оперативно обрабатываются компьютерами. Выходные команды компьютера автоматически приводят оружие в положение с азимутом и возвышением, необходимыми для доставки боезаряда к цели.

Траектории управляемых снарядов.

В случае управляемых снарядов и без того сложная задача описания траектории усложняется тем, что к уравнениям движения твердого тела добавляется система уравнений, называемых уравнениями наведения, связывающая отклонения снаряда от заданной траектории с корректирующими воздействиями. Суть управления полетом снаряда такова. Если тем или иным путем с использованием уравнений движения определяется отклонение от заданной траектории, то на основе уравнений наведения для этого отклонения рассчитывается корректирующее действие, например, поворот воздушного или газового руля, изменение тяги. Это корректирующее действие, изменяющее те или иные члены уравнений движения, приводит к изменению траектории и уменьшению ее отклонения от заданной. Такой процесс повторяется, пока отклонение не уменьшится до приемлемого уровня.

БАЛЛИСТИКА В КОНЕЧНОЙ ТОЧКЕ

Баллистика в конечной точке рассматривает физику разрушающего действия оружия на поражаемые цели. Ее данные используются для усовершенствования большинства систем оружия – от винтовок и ручных гранат до ядерных боеголовок, доставляемых к цели межконтинентальными баллистическими ракетами, а также средств защиты – солдатских бронежилетов, танковой брони, подземных укрытий и т.д. Ведутся как экспериментальные, так и теоретические исследования явлений взрыва (химических взрывчатых веществ либо ядерных зарядов), детонации, проникновения пуль и осколков в различные среды, ударных волн в воде и грунте, горения и ядерных излучений.

Взрыв.

Эксперименты в области взрыва проводятся как с химическими взрывчатыми веществами в количествах, измеряемых граммами, так и с ядерными зарядами мощностью до нескольких мегатонн. Взрывы могут производиться в разных средах, таких, как земля и скальные породы, под водой, у поверхности земли в нормальных атмосферных условиях или в разреженном воздухе на больших высотах. Главный результат взрыва – образование ударной волны в окружающей среде. Ударная волна распространяется от места взрыва сначала со скоростью, превышающей скорость звука в среде; затем с уменьшением интенсивности ударной волны ее скорость приближается к скорости звука. Ударные волны (в воздухе, воде, грунте) могут поражать живую силу противника, разрушать подземные укрепления, морские суда, здания, наземные транспортные средства, самолеты, ракеты и спутники.

Для моделирования интенсивных ударных волн, возникающих в атмосфере и у поверхности земли при ядерных взрывах, применяются особые устройства, называемые ударными трубами. Ударная труба, как правило, представляет собой длинную трубу, состоящую из двух секций. На одном ее конце расположена камера сжатия, которая заполняется воздухом или другим газом, сжатым до сравнительно высокого давления. Другой ее конец представляет собой камеру расширения, открытую на атмосферу. При мгновенном разрыве тонкой диафрагмы, разделяющей две секции трубы, в камере расширения возникает ударная волна, бегущая вдоль ее оси. На рис. 4 показаны кривые давления ударной волны в трех поперечных сечениях трубы. В сечении 3 она принимает классическую форму ударной волны, возникающей при детонации. Внутри ударных труб можно размещать миниатюрные модели, которые будут претерпевать ударные нагрузки, аналогичные действию ядерного взрыва. Нередко проводятся испытания, в которых действию взрыва подвергаются более крупные модели, а иногда и полномасштабные объекты.

Экспериментальные исследования дополняются теоретическими, и вырабатываются полуэмпирические правила, позволяющие предсказывать разрушающее действие взрыва. Результаты таких исследований используются при проектировании боезарядов межконтинентальных баллистических ракет и противоракетных систем. Данные такого рода необходимы также при проектировании ракетных шахт и подземных убежищ для защиты населения от взрывного действия ядерного оружия.

Для решения специфических задач, характерных для верхних слоев атмосферы, имеются специальные камеры, в которых имитируются высотные условия. Одна из таких задач – оценка уменьшения силы взрыва на больших высотах.

Проводятся также исследования, в которых измеряются интенсивность и длительность прохождения ударной волны в грунте, возникающей при подземных взрывах. На распространение таких ударных волн влияют тип грунта и степень его слоистости. Лабораторные опыты проводятся с химическими ВВ в количествах менее 0,5 кг, тогда как в полномасштабных экспериментах заряды могут измеряться сотнями тонн. Такие эксперименты дополняются теоретическими исследованиями. Результаты исследований используются не только для усовершенствования конструкции оружия и убежищ, но и для обнаружения несанкционированных подземных ядерных взрывов. Исследования детонации требуют проведения фундаментальных исследований в области физики твердого тела, химической физики, газодинамики и физики металлов.

Осколки и пробивная способность.

Осколочные боевые части и снаряды имеют металлическую наружную оболочку, которая при детонации заключенного в нее заряда химического бризантного ВВ разрывается на многочисленные кусочки (осколки), разлетающиеся с большой скоростью. Во время Второй мировой войны были разработаны снаряды и боеголовки с зарядами кумулятивного действия. Такой заряд обычно представляет собой цилиндр из взрывчатого вещества, на переднем конце которого имеется коническая выемка с размещенным в ней коническим металлическим вкладышем, как правило медным. Когда с другого конца заряда ВВ начинается взрыв и вкладыш сжимается под действием очень высоких давлений детонации, образуется тонкая кумулятивная струя материала вкладыша, вылетающая в направлении цели со скоростью более 7 км/с. Такая струя способна пробивать стальную броню толщиной в десятки сантиметров. Процесс формирования струи в боеприпасе с зарядом кумулятивного действия показан на рис. 5.

Если металл находится в прямом контакте с взрывчатым веществом, ему могут передаваться давления ударной волны, измеряемые десятками тысяч МПа. При обычных размерах заряда ВВ порядка 10 см длительность импульса давления составляет доли миллисекунды. Столь огромные давления, действующие кратковременно, вызывают необычные процессы разрушения. Примером таких явлений может служить «скалывание». Детонация тонкого слоя ВВ, помещенного на броневую плиту, создает очень сильный импульс давления малой длительности (удар), пробегающий по толщине плиты. Дойдя до противоположной стороны плиты, ударная волна отражается как волна растягивающих напряжений. Если интенсивность волны напряжений превысит предел прочности на растяжение материала брони, происходит разрывное разрушение вблизи поверхности на глубине, зависящей от первоначальной толщины заряда ВВ и скорости распространения ударной волны в плите. В результате внутреннего разрыва броневой плиты образуется металлический «осколок», с большой скоростью отлетающий от поверхности. Такой летящий осколок может вызвать большие разрушения.

Чтобы выяснить механизм явлений разрушения, проводят дополнительные эксперименты в области металлофизики высокоскоростной деформации. Такие эксперименты проводятся как с поликристаллическими металлическими материалами, так и с монокристаллами различных металлов. Они позволили сделать интересный вывод относительно зарождения трещин и начала разрушения: в тех случаях, когда в металле имеются включения (примеси), трещины всегда начинаются на включениях. Проводятся экспериментальные исследования пробивной способности снарядов, осколков и пуль в разных средах. Ударные скорости лежат в пределах от нескольких сотен метров в секунду для низкоскоростных пуль до космических скоростей порядка 3–30 км/с, что соответствует осколкам и микрометеорам, встречающимся с межпланетными летательными аппаратами.

На основе таких исследований выводятся эмпирические формулы относительно пробивной способности. Так, установлено, что глубина проникновения в плотную среду прямо пропорциональна количеству движения снаряда и обратно пропорциональна площади его поперечного сечения. Явления, наблюдающиеся при ударе с гиперзвуковой скоростью, показаны на рис. 6. Здесь стальная дробинка со скоростью 3000 м/с ударяется о свинцовую пластину. В разное время, измеряемое микросекундами от начала соударения, сделана последовательность снимков в рентгеновских лучах. На поверхности пластины образуется кратер, и, как показывают снимки, из него выбрасывается материал пластины. Результаты исследования соударения при гиперзвуковой скорости делают более понятным образование кратеров на небесных телах, например на Луне, в местах падения метеоритов.

Раневая баллистика.

Для имитации действия осколков и пуль, поражающих человека, производят выстрелы в массивные мишени из желатина. Подобные эксперименты относятся к т.н. раневой баллистике. Их результаты позволяют судить о характере ран, которые может получить человек. Информация, которую дают исследования по раневой баллистике, дает возможность оптимизировать эффективность разных видов оружия, предназначающегося для уничтожения живой силы противника.

Броня.

С использованием ускорителей Ван-де-Граафа и других источников проникающего излучения исследуется степень радиационной защиты людей в танках и бронеавтомобилях, обеспечиваемая специальными материалами для брони. В экспериментах определяется коэффициент прохождения нейтронов сквозь плиты из разных слоев материалов, имеющие типичные танковые конфигурации. Энергия нейтронов может лежать в пределах от долей до десятков МэВ.

Горение.

Исследования в области воспламенения и горения проводятся с двоякой целью. Первая – получить данные, необходимые для увеличения способности пуль, осколков и зажигательных снарядов вызывать загорание топливных систем самолетов, ракет, танков и т.д. Вторая – повысить защищенность транспортных средств и стационарных объектов от зажигательного действия вражеских боеприпасов. Проводятся исследования по определению воспламеняемости разных топлив под действием различных средств воспламенения – искр электрического разряда, пирофорных (самовоспламеняющихся) материалов, высокоскоростных осколков и химических воспламенителей.

В котором отсутствует тяга либо управляющая сила и момент, называется баллистической траекторией. Если механизм, приводящий в действие объект, остается рабочим на протяжении всего времени передвижения - он относится к ряду авиационных либо динамических. Траекторию самолета во время полета с выключенными двигателями на большой высоте также можно назвать баллистической.

На объект, который передвигается по заданным координатам, действует лишь механизм, приводящий тело в действие, силы сопротивления и тяжести. Набор таких факторов исключает появление возможности к прямолинейному движению. Данное правило работает даже в космосе.

Тело описывает траекторию, которая подобна эллипсу, гиперболе, параболе либо окружности. Последние два варианта достигаются при второй и первой космических скоростях. Расчеты для движения по параболе или окружности проводятся для определения траектории баллистической ракеты.

Учитывая все параметры при запуске и полете (массу, скорость, температуру и т. д.), выделяют следующие особенности траектории:

Для того чтобы запустить ракету как можно дальше необходимо подобрать правильный угол. Наилучшим является острый, около 45º .
Объект имеет одинаковую начальную и конечную скорости.
Тело приземляется под таким же углом, как и запускается.
Время движения объекта от старта и до середины, а также от середины до финишной точки является одинаковым.

Свойства траектории и практические значения

Движение тела после прекращения влияния на него движущей силы изучает внешняя баллистика. Данная наука предоставляет расчеты, таблицы, шкалы, прицелы и вырабатывает оптимальные варианты для стрельбы. Баллистическая траектория пули - это кривая линия, которую описывает центр тяжести объекта, находящегося в полете.

Так как на тело влияют сила тяжести и сопротивления, путь, который описывает пуля (снаряд), образует форму кривой линии. Под действием приведенных сил скорость и высота объекта постепенно снижается. Различают несколько траекторий: настильную, навесную и сопряженную.

Первая достигается при использовании угла возвышения, который является меньшим, нежели угол наибольшей дальности. Если при разных траекториях дальность полета остается одинаковой - такую траекторию можно назвать сопряженной. В случае, когда угол возвышения больше, чем угол наибольшей дальности, путь приобретает название навесного.

Траектория баллистического движения объекта (пули, снаряда) состоит из точек и участков:

Вылета (например, дульный срез ствола) - данная точка является началом пути, и, соответственно, отсчета.
Горизонта оружия - этот участок проходит через точку вылета. Траектория пересекает ее дважды: при выпуске и падении.
Участка возвышения - это линия, которая является продолжением горизонта образует вертикальную плоскость. Данный участок носит название плоскости стрельбы.
Вершины траектории - это точка, которая находится посредине между начальной и конечной точками (выстрела и падения), имеет наивысший угол на протяжении всего пути.
Наводки - мишень или место прицела и начало движения объекта образуют линию прицеливания. Между горизонтом оружия и конечной целью формируется угол прицеливания.

Ракеты: особенности запуска и движения

Различают управляемые и неуправляемые баллистические ракеты. На формирование траектории также влияют внешние и наружные факторы (силы сопротивления, трения, вес, температура, требуемая дальность полета и т.д).

Общий путь запущенного тела можно описать следующими этапами:

Запуск. При этом ракета переходит в первую стадию и начинает свое движение. С этого момента и начинается измерение высоты траектории полета баллистической ракеты.
Приблизительно через минуту запускается второй двигатель.
Через 60 секунд после второго этапа запускается третий двигатель.
Далее тело входит в атмосферу.
В последнюю очередь происходит взрыв боевых головок.

Запуск ракеты и формирование кривой передвижения

Кривая передвижения ракеты состоит из трех частей: периода запуска, свободного полета и повторного входа в земную атмосферу.

Боевые снаряды запускаются с фиксированной точки переносных установок, а также транспортных средств (судов, субмарин). Приведение в полет продолжается от десятых тысячных секунд до нескольких минут. Свободное падение составляет наибольшую часть траектории полета баллистической ракеты.

Преимуществами запуска такого приспособления являются:

Продолжительное время свободного полета. Благодаря этому свойству существенно уменьшается расход топлива в сравнении с другими ракетами. Для полета прототипов (крылатых ракет) используются более экономичные двигатели (например, реактивные).
На скорости, с которой движется межконтинентальная орудие (примерно 5 тыс. м/с), перехват дается с большой сложностью.
Баллистическая ракета в состоянии поразить цель на расстоянии до 10 тыс. км.

В теории путь передвижения снаряда - это явление из общей теории физики, раздела динамики твердых тел в движении. Относительно данных объектов рассматривается передвижение центра масс и движение вокруг него. Первое относится к характеристике объекта, совершающего полет, второе - к устойчивости и управлению.

Так как тело имеет программные траектории для совершения полета, расчет баллистической траектории ракеты определяется физическими и динамическими расчетами.

Современные разработки в баллистике

Поскольку боевые ракеты любого вида являются опасными для жизнедеятельности, главной задачей обороны является усовершенствование точек для запуска поражающих систем. Последние должны обеспечить полную нейтрализацию межконтинентального и баллистического оружия в любой точке движения. К рассмотрению предложена многоярусная система:

Данное изобретение состоит из отдельных ярусов, каждый из которых имеет свое назначение: первые два будут оснащены оружием лазерного типа (самонаводящиеся ракеты, электромагнитные пушки).
Следующих два участка оснащаются тем же оружием, но предназначенного для поражения головных частей оружия противника.

Разработки в оборонном ракетостроении не стоят на месте. Ученные занимаются модернизацией квазибаллистической ракеты. Последняя представлена как объект, имеющий низкий путь в атмосфере, но при этом резко изменяющий направление и диапазон.

Баллистическая траектория такой ракеты не влияет на скорость: даже на предельно низкой высоте объект передвигается быстрее, нежели обычный. Например, разработка РФ «Искандер» летит на сверхзвуковой скорости - от 2100 до 2600 м/с при массе 4 кг 615 г, круизы ракеты передвигают боеголовку весом до 800 кг. При полете маневрирует и уклоняется от противоракетной обороны.

Межконтинентальное оружие: теория управления и составляющие

Многоступенчатые баллистические ракеты носят название межконтинентальных. Такое название появилось неспроста: из-за большой дальности полета становится возможным перебросить груз на другой конец Земли. Основным боевым веществом (зарядом), в основном, является атомное либо термоядерное вещество. Последнее размещается в передней части снаряда.

Далее в конструкции устанавливается система управления, двигатели и баки с топливом. Габариты и масса зависят от требуемой дальности полета: чем больше расстояние, тем выше стартовый вес и габариты конструкции.

Баллистическую траекторию полета МБР отличают от траектории иных ракет по высоте. Многоступенчатая ракета проходит процесс запуска, затем на протяжении нескольких секунд движется вверх под прямым углом. Системой управления обеспечивается направления орудия в сторону цели. Первая ступень привода ракеты после полного выгорания самостоятельно отделяется, в этот же момент запускается следующая. При достижении заданной скорости и высоты полета ракета начинает стремительно двигаться вниз к цели. Скорость полета к объекту назначения достигает 25 тыс. км/ч.

Мировые разработки ракет специального назначения

Около 20 лет назад в ходе модернизации одного из ракетных комплексов средней дальности был принят проект противокорабельных баллистических ракет. Такая конструкция размещается на автономной пусковой платформе. Вес снаряда составляет 15 тонн, а дальность пуска - почти 1,5 км.

Траектория баллистической ракеты для уничтожения кораблей не поддается для быстрых расчетов, поэтому предугадать действия противника и устранить данное орудие невозможно.

Такая разработка имеет преимущества:

Дальность пуска. Эта величина в 2-3 раза больше, нежели у прототипов.
Скорость и высота полета делают боевое оружие неуязвимым для противоракетной обороны.

Мировые специалисты уверены в том, что оружие массового поражения все-таки можно обнаружить и нейтрализовать. Для таких целей используются специальные разведывательные заорбитные станции, авиацию, подводные лодки, корабли и др. Самым главным «противодействием» является космическая разведка, которая представлена в виде радиолокационных станций.

Баллистическая траектория определяется системой разведки. Полученные данные передаются по месту назначения. Основной проблемой является быстрое устаревание информации - за короткий период времени данные теряют свою актуальность и могут расходиться с настоящим местом нахождения оружия на расстояние до 50 км.

Характеристики боевых комплексов отечественной оборонной промышленности

Наиболее мощным оружием нынешнего времени считается межконтинентальная баллистическая ракета, которая размещается стационарно. Отечественный ракетный комплекс "Р-36М2" является одним из наилучших. На нем размещается сверхпрочное боевое орудие "15А18М", которое способно нести до 36 ядерных снарядов индивидуального точного наведения.

Баллистическую траекторию полета такого оружия практически невозможно предугадать, соответственно, нейтрализация ракеты также предоставляет сложности. Боевая мощность снаряда составляет 20 Мт. Если данный боеприпас взорвется на низкой высоте - системы связи, управления, противоракетной обороны выйдут из строя.

Модификации приведенной ракетной установки можно использовать и в мирных целях.

Среди твердотопливных ракет особенно мощной считается "РТ-23 УТТХ". Такое приспособление базируется автономно (мобильно). В стационарной станции-прототипе ("15Ж60") стартовая тяга выше на 0,3, в сравнении с мобильной версией.

Запуск ракет, который проводится непосредственно со станций сложно нейтрализовать, ведь количество снарядов может достигать 92 единиц.

Ракетные комплексы и установки заграничной оборонной промышленности

Высота баллистической траектории ракеты американского комплекса «Минитмен-3» не особо отличается от характеристик полета отечественных изобретений.

Комплекс, который разработан в США, является единственным «защитником» Северной Америки среди оружия такого вида до сегодняшнего дня. Несмотря на давность изобретения, показатели устойчивости орудия являются неплохими и в нынешнее время, ведь ракеты комплекса могли противостоять противоракетной обороне, а также поразить цель с высоким уровнем защиты. Активный участок полета непродолжительный, и составляет 160 с.

Другое изобретение американцев - «Пискипер». Он также мог обеспечить точное попадание в цель благодаря наивыгоднейшей траектории баллистического движения. Специалисты утверждают, что боевые возможности приведенного комплекса почти в 8 раз выше, нежели у «Минитмена». Боевое дежурство «Пискипера» составляло 30 секунд.

Полет снаряда и движение в атмосфере

Из раздела динамики известно влияние плотности воздуха на скорость передвижения любого тела в различных слоях атмосферы. Функция последнего параметра учитывает зависимость плотности непосредственно от высоты полета и выражается в зависимости:

Н (у) =20000-у/20000+у;

где у - высота полета снаряда (м).

Расчет параметров, а также траектории межконтинентальной баллистической ракеты можно производить с помощью специальных программ на ЭВМ. Последние приведут ведомости, а также данные о высоте полета, скорости и ускорении, продолжительности каждого этапа.

Экспериментальная часть подтверждает расчетные характеристики, и доказывает, что на скорость оказывает влияние форма снаряда (чем лучше обтекаемость, тем выше скорость).

Управляемое оружие массового поражения прошлого века

Все оружие приведенного типа можно разделить на две группы: наземное и авиационное. Наземным называется такие приспособления, запуск которых осуществляется со стационарных станций (например, шахт). Авиационное, соответственно, запускается с корабля-носителя (самолета).

К группе наземных относятся баллистические, крылатые и зенитные ракеты. К авиационным - самолеты-снаряды, АБР и управляемые снаряды воздушного боя.

Основной характеристикой расчета баллистической траектории движения является высота (несколько тысяч километров над слоем атмосферы). При заданном уровне над уровнем Земли снаряды достигают высоких скоростей и создают огромные сложности для их выявления и нейтрализации ПРО.

Известными БР, которые рассчитаны на среднюю дальность полета, являются: «Титан», «Тор», «Юпитер», «Атлас» и др.

Баллистическая траектория ракеты, которая запускается из точки и попадает по заданным координатам, имеет форму эллипса. Размер и протяженность дуги зависит от начальных параметров: скорости, угла запуска, массы. Если скорость снаряда приравнивается к первой космической (8 км/с), боевое орудие, которое запущено параллельно к горизонту, превратится в спутник планеты с круговой орбитой.

Несмотря на постоянное усовершенствование в области обороны, путь полета боевого снаряда практически не изменяется. На текущий момент технологии не в состоянии нарушить законы физики, которым подчиняются все тела. Небольшим исключением являются ракеты с самонаведением - они могут менять направление в зависимости от перемещения цели.

Изобретатели противоракетных комплексов также модернизируют и разрабатывают орудие для уничтожения средств массового поражения нового поколения.

Внешняя баллистика. Траектория и ее элементы. Превышение траектории полета пули над точкой прицеливания. Форма траектории

Внешняя баллистика

Внешняя баллистика - это наука, изучающая движение пули (гранаты) после прекращения действия на нее пороховых газов.

Вылетев из канала ствола под действием пороховых газов, пуля (граната) движется по инерции. Граната, имеющая реактивный двигатель, движется по инерции после истечения газов из реактивного двигателя.

Траектория пули (вид сбоку)

Образование силы сопротивления воздуха

Траектория и ее элементы

Траекторией называется кривая линия, описываемая центром тяжести пули (гранаты) в полете.

Пуля (граната) при полете в воздухе подвергается действию двух сил: силы тяжести и силы сопротивления воздуха. Сила тяжести заставляет пулю (гранату) постепенно понижаться, а сила сопротивления воздуха непрерывно замедляет движение пули (гранаты) и стремится опрокинуть ее. В результате действия этих сил скорость полета пули (гранаты) постепенно уменьшается, а ее траектория представляет собой по форме неравномерно изогнутую кривую линию.

Сопротивление воздуха полету пули (гранаты) вызывается тем, что воздух представляет собой упругую среду и поэтому на движение в этой среде затрачивается часть энергии пули (гранаты).

Сила сопротивления воздуха вызывается тремя основными причинами: трением воздуха, образованием завихрений и образованием баллистической волны.

Частицы воздуха, соприкасающиеся с движущейся пулей (гранатой), вследствие внутреннего сцепления (вязкости) и сцепления с ее поверхностью создают трение и уменьшают скорость полета пули (гранаты).

Примыкающий к поверхности пули (гранаты) слой воздуха, в котором движение частиц изменяется от скорости пули (гранаты) до нуля, называется пограничным слоем. Этот слой воздуха, обтекая пулю, отрывается от ее поверхности и не успевает сразу же сомкнуться за донной частью.

За донной частью пули образуется разреженное пространство, вследствие чего появляется разность давлений на головную и донную части. Эта разность создает силу, направленную в сторону, обратную движению пули, и уменьшающую скорость ее полета. Частицы воздуха, стремясь заполнить разрежение, образовавшееся за пулей, создают завихрение.

Пуля (граната) при полете сталкивается с частицами воздуха и заставляет их колебаться. Вследствие этого перед пулей (гранатой) повышается плотность воздуха и образуются звуковые волны. Поэтому полет пули (гранаты) сопровождается характерным звуком. При скорости полета пули (гранаты), меньшей скорости звука, образование этих волн оказывает незначительное влияние на ее полет, так как волны распространяются быстрее скорости полета пули (гранаты). При скорости полета пули, большей скорости звука, от набегания звуковых волн друг на друга создается волна сильно уплотненного воздуха - баллистическая волна, замедляющая скорость полета пули, так как пуля тратит часть своей энергии на создание этой волны.

Равнодействующая (суммарная) всех сил, образующихся вследствие влияния воздуха на полет пули (гранаты), составляет силу сопротивления воздуха. Точка приложения силы сопротивления называется центром сопротивления.

Действие силы сопротивления воздуха на полет пули (гранаты) очень велико; оно вызывает уменьшение скорости и дальности полета пули (гранаты). Например, пуля обр. 1930 г. при угле бросания 15° и начальной скорости 800 м/сек в безвоздушном пространстве полетела бы на дальность 32 620 м; дальность полета этой пули при тех же условиях, но при наличии сопротивления воздуха равна лишь 3900 м.

Величина силы сопротивления воздуха зависит от скорости полета, формы и калибра пули (гранаты), а также от ее поверхности и плотности воздуха.

Сила сопротивления воздуха возрастает с увеличением скорости полета пули, ее калибра и плотности воздуха.

При сверхзвуковых скоростях полета пули, когда основной причиной сопротивления воздуха является образование уплотнения воздуха перед головной частью (баллистической волны), выгодны пули с удлиненной остроконечной головной частью. При дозвуковых скоростях полета гранаты, когда основной причиной сопротивления воздуха является образование разреженного пространства и завихрений, выгодны гранаты с удлиненной и суженной хвостовой частью.

Действие силы сопротивления воздуха на полет пули: ЦТ - центр тяжести; ЦС - центр сопротивления воздуха

Чем глаже поверхность пули, тем меньше сила трения и. сила сопротивления воздуха.

Разнообразие форм современных пуль (гранат) во многом определяется необходимостью уменьшить силу сопротивления воздуха.

Под действием начальных возмущений (толчков) в момент вылета пули из канала ствола между осью пули и касательной к траектории образуется угол (б) и сила сопротивления воздуха действует не вдоль оси пули, а под углом к ней, стремясь не только замедлить движение пули, но и опрокинуть ее.

Для того чтобы пуля не опрокидывалась под действием силы сопротивления воздуха, ей придают с помощью нарезов в канале ствола быстрое вращательное движение.

Например, при выстреле из автомата Калашникова скорость вращения пули в момент вылета из канала ствола равна около 3000 оборотов в секунду.

При полете быстро вращающейся пули в воздухе происходят следующие явления. Сила сопротивления воздуха стремится повернуть пулю головной частью вверх и назад. Но головная часть пули в результате быстрого вращения согласно свойству гироскопа стремится сохранить приданное положение и отклонится не вверх, а весьма незначительно в сторону своего вращения под прямым углом к направлению действия силы сопротивления воздуха, т. е. вправо. Как только головная часть пули отклонится вправо, изменится направление действия силы сопротивления воздуха - она стремится повернуть головную часть пули вправо и назад, но поворот головной части пули произойдет не вправо, а вниз и т. д. Так как действие силы сопротивления воздуха непрерывно, а направление ее относительно пули меняется с каждым отклонением оси пули, то головная часть пули описывает окружность, а ее ось - конус с вершиной в центре тяжести. Происходит так называемое медленное коническое, или прецессионное, движение, и пуля летит головной частью вперед, т. е. как бы следит за изменением кривизны траектории.

Медленное коническое движение пули

Деривация (вид траектории сверху)

Действие силы сопротивления воздуха на полет гранаты

Ось медленного конического движения несколько отстает от касательной к траектории (располагается выше последней). Следовательно, пуля с потоком воздуха сталкивается больше нижней частью и ось медленного конического движения отклоняется в сторону вращения (вправо при правой нарезке ствола). Отклонение пули от плоскости стрельбы в сторону ее вращения называется деривацией.

Таким образом, причинами деривации являются: вращательное движение пули, сопротивление воздуха и понижение под действием силы тяжести касательной к траектории. При отсутствии хотя бы одной из этих причин деривации не будет.

В таблицах стрельбы деривация дается как поправка направления в тысячных. Однако при стрельбе из стрелкового оружия величина деривации незначительная (например, на дальности 500 м она не превышает 0,1 тысячной) и ее влияние на результаты стрельбы практически не учитывается.

Устойчивость гранаты на полете обеспечивается наличием стабилизатора, который позволяет перенести центр сопротивления воздуха назад, за центр тяжести гранаты.

Вследствие этого сила сопротивления воздуха поворачивает ось гранаты к касательной к траектории, заставляя гранату двигаться головной частью вперед.

Для улучшения кучности некоторым гранатам придают за счет истечения газов медленное вращение. Вследствие вращения гранаты моменты сил, отклоняющие ось гранаты, действуют последовательно в разные стороны, поэтому стрельбы улучшается.

Для изучения траектории пули (гранаты) приняты следующие определения.

Центр дульного среза ствола называется точкой вылета. Точка вылета является началом траектории.

Элементы траектории

Горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета, называется горизонтом оружия. На чертежах, изображающих оружие и траекторию сбоку, горизонт оружия имеет вид горизонтальной линии. Траектория дважды пересекает горизонт оружия: в точке вылета и в точке падения.

Прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола наведенного оружия, называется линией возвышения.

Вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения, называется плоскостью стрельбы.

Угол, заключенный между линией возвышения и горизонтом оружия, называется углом возвышения. Если этот угол отрицательный, то он называется углом склонения (снижения).

Прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола в момент вылета пули, называется линией бросания.

Угол, заключенный между линией бросания и горизонтом оружия, называется углом бросания.

Угол, заключенный между линией возвышения и линией бросания, называется углом вылета.

Точка пересечения траектории с горизонтом оружия называется точкой падения.

Угол, заключенный между касательной к траектории в точке падения и горизонтом оружия, называется углом падения.

Расстояние от точки вылета до точки падения называется полной горизонтальной дальностью.

Скорость пули (гранаты) в точке падения называется окончательной скоростью.

Время движения пули (гранаты) от точки вылета до точки падения называется полным временем полета.

Наивысшая точка траектории называется вершиной траектории.

Кратчайшее расстояние от вершины траектории до горизонта оружия называется высотой траектории.

Часть траектории от точки вылета до вершины называется восходящей ветвью; часть траектории от вершины до точки падения называется нисходящей ветвью траектории.

Точка на цели или вне ее, в которую наводится оружие, называется точкой прицеливания (наводки).

Прямая линия, проходящая от глаза стрелка через середину прорези прицела (на уровне с ее краями) и вершину мушки в точку прицеливания, называется линией прицеливания.

Угол, заключенный между линией возвышения и линией прицеливания, называется углом прицеливания.

Угол, заключенный между линией прицеливания и горизонтом оружия, называется углом места цели. Угол места цели считается положительным (+), когда цель выше горизонта оружия, и отрицательным (-), когда цель ниже горизонта оружия. Угол места цели может быть определен с помощью приборов или по формуле тысячной.

Расстояние от точки вылета до пересечения траектории с линией прицеливания называется прицельной дальностью.

Кратчайшее расстояние от любой точки траектории до линии прицеливания называется превышением траектории над линией прицеливания.

Прямая, соединяющая точку вылета с целью, называется линией цели. Расстояние от точки вылета до цели по линии цели называется наклонной дальностью. При стрельбе прямой наводкой линия цели практически совпадает с линией прицеливания, а наклонная дальность с прицельной дальностью.

Точка пересечения траектории с поверхностью цели (земли, преграды) называется точкой встречи.

Угол, заключенный между касательной к траектории и касательной к поверхности цели (земли, преграды) в точке встречи, называется углом встречи. За угол встречи принимается меньший из смежных углов, измеряемый от 0 до 90°.

Траектория пули в воздухе имеет следующие свойства :

Нисходящая ветвь короче и круче восходящей;

Угол падения больше угла бросания;

Окончательная скорость пули меньше начальной;

Наименьшая скорость полета пули при стрельбе под большими углами бросания - на нисходящей ветви траектории, а при стрельбе под небольшими углами бросания - в точке падения;

Время движения пули по восходящей ветви траектории меньше, чем по нисходящей;

Траектория вращающейся пули вследствие понижения пули под действием силы тяжести и деривации представляет собой линию двоякой кривизны.

Траектория гранаты (вид сбоку)

Траекторию гранаты в воздухе можно разделить на два участка: активный - полет гранаты под действием реактивной силы (от точки, вылета до точки, где действие реактивной силы прекращается) и пассивный - полет гранаты по инерции. Форма траектории гранаты примерно такая же, как и у пули.

Форма траектории

Форма траектории зависит от величины угла возвышения. С увеличением угла возвышения высота траектории и полная горизонтальная дальность полета пули (гранаты) увеличиваются, но это происходит до известного предела. За этим пределом высота траектории продолжает увеличиваться, а полная горизонтальная дальность начинает уменьшаться.

Угол наибольшей дальности, настильные, навесные и сопряженные траектории

Угол возвышения, при котором полная горизонтальная дальность полета пули (гранаты) становится наибольшей, называется углом наибольшей дальности. Величина угла наибольшей дальности для пуль различных видов оружия составляет около 35°.

Траектории, получаемые при углах возвышения, меньших угла наибольшей дальности, называются настильными. Траектории, получаемые при углах возвышения, больших угла наибольшей дальности, называются навесными.

При стрельбе из одного и того же оружия (при одинаковых начальных скоростях) можно получить две траектории с одинаковой горизонтальной дальностью: настильную и навесную. Траектории, имеющие одинаковую горизонтальную дальность при разных углах возвышения, называются сопряженными.

При стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов используются только настильные траектории. Чем настильнее траектория, тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела (тем меньшее влияние на результаты стрельбы оказывают ошибки в определении установки прицела); в этом заключается практическое значение настильной траектории.

Превышение траектории полета пули над точкой прицеливания

Настильность траектории характеризуется наибольшим ее превышением над линией прицеливания . При данной дальности траектория тем более настильна, чем меньше она поднимается над линией прицеливания. Кроме того, о настильности траектории можно судить по величине угла падения: траектория тем более настильна, чем меньше угол падения.