Балістика
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Балістика

Балістика (йому. Ballistik, від греч.(грецький) ballo — кидаю), наука про рух артилерійських снарядів, куль, мін, авіабомб, актівнореактівних і реактивних снарядів, гарпунів і т.п. Би. — військово-стратегічна наука, що грунтується на комплексі фізико-математичних дисциплін. Розрізняють внутрішню і зовнішню балістику.

загрузка...

  Внутрішня Б. вивчає рух снаряда (або інші тіла, механічеська свобода якого обмежена певними умовами) у каналі ствола гармати під дією порохових газів, а також закономірності інших процесів, що відбуваються при пострілі в каналі ствола або каморі порохової ракети. Розглядаючи постріл як складний процес швидкого перетворення хімічної енергії пороху в теплову, а потім в механічну роботу переміщення снаряда, заряду і частин відкотів знаряддя, внутрішня Б. розрізняє в явищі пострілу: попередній період — від початку горіння пороху до початку руху снаряда; 1-й (основний) період — від початку руху снаряда до кінця горіння пороху; 2-й період — від кінця горіння пороху до моменту вильоту снаряда з каналу ствола (період адіабатичному розширення газів) і період післядії порохових газів на снаряд і ствол. Закономірності процесів, пов'язані з останнім періодом, розглядаються спеціальним розділом балістики —промежуточной балістикою. Кінець періоду післядії на снаряд розділяє область явищ, що вивчаються внутрішньою і зовнішньою Б. Основнимі розділами внутрішньої Б. є піростатіка, піродінаміка і балістичне проектування знарядь. Піростатіка вивчає закони горіння пороху і газоутворення при згоранні пороху в постійному об'ємі і встановлює вплив хімічної природи пороху, його форми і розмірів на закони горіння і газоутворення. Піродінаміка вивчає процеси і явища, що відбуваються в каналі ствола при пострілі, і встановлює зв'язки між конструктивними характеристиками каналу ствола, умовами заряджання і різними физико-хімічними і механічними процесами, що протікають при пострілі. На підставі розгляду цих процесів, а також сил, що діють на снаряд і ствол, встановлюється система рівнянь, що описують процес пострілу, у тому числі основне рівняння внутрішньої Б., що зв'язує величину згорілої частини заряду, тиск порохових газів в каналі ствола, швидкість снаряда і довжину пройденного ним дороги. Вирішення цієї системи і знаходження залежності зміни тиску порохових газів Р, швидкості снаряда v і інших параметрів від дороги снаряда 1 ( мал. 1 ) і від часу його руху по каналу ствола є першим основним (прямій) завданням внутрішньої Б. Для рішення цієї задачі застосовуються: аналітичний метод, методи чисельної інтеграції [в т.ч. на основі електронно-обчислювальних машин (ЕОМ)] і табличні методи. У всіх цих методах зважаючи на складність процесу пострілу і недостатньої вивченої окремих чинників робляться деякі допущення. Велике практичне значення мають поправочні формули внутрішньої Б., що дозволяють визначити зміну дульній швидкості снаряда і максимального тиску в каналі ствола при зміні різних умов заряджання.

  Балістичне проектування знарядь є другим основним (зворотною) завданням внутрішньою Б. Оно визначає конструктивні дані каналу ствола і умови заряджання, при яких снаряд даного калібру і маси отримає при вильоті задану (дульну) швидкість. Для вибраного при проектуванні варіанту ствола розраховуються криві зміни тиску газів в каналі ствола і швидкості снаряда по довжині ствола і за часом. Ці криві є вихідними даними при проектуванні артилерійської системи в цілому і боєприпасів до неї. Внутрішня Б. вивчає також процес пострілу при спеціальних і комбінованих зарядах, в стрілецькій зброї, системах з конічними стволами, системах з виділенням газів під час горіння пороху (газодинамічні і безвідкатні знаряддя, міномети). Важливим розділом є також внутрішньою Б. порохових ракет, яка розвинулася в спеціальну науку. Основні розділи внутрішньої Б. порохових ракет складають: піростатіка напівзамкненого об'єму, що розглядає закони горіння пороху при порівняно невеликому постійному тиску; рішення основні завдання внутр. Би. порохової ракети, що полягає у визначенні (за заданих умов заряджання) закону зміни тиску порохових газів в камері залежно від часу, а також закону зміни сили тяги для забезпечення необхідної швидкості ракети; балістичне проектування порохової ракети, що полягає у визначенні енергетичних характеристик пороху, ваги і форми заряду, а також конструктивних параметрів сопла, які забезпечують при заданій вазі бойової частини ракети необхідну силу тяги під час її дії.

  Зовнішня Б. вивчає рух некерованих снарядів (мін, куль і т.д.) після вильоту їх з каналу ствола (пускового пристрою), а також чинники, що впливають на цей рух. Основне її вмістом є вивчення всіх елементів руху снаряда і сил, що діють на нього у польоті (сила опору повітря, сила тяжіння, реактивна сила, сила, що виникає в період післядії, і др.); рухи центру мас снаряда з метою розрахунку його траєкторії ( мал. 2 ) за заданих початкових і зовнішніх умов (основне завдання зовнішньої Б.), а також визначення стійкості польоту і розсіювання снарядів. Важливими розділами зовнішньої Б. є теорія поправок, розробляюча методи оцінки впливу чинників, що визначають політ снаряда, на характер його траєкторії, а також методика складання таблиць стрілянини і способів знаходження оптимального внешнебаллістічеського варіанту при проектуванні артилерійської систем. Теоретичне вирішення завдань про рух снаряда і завдань теорії поправок зводиться до складання рівнянь руху снаряда, спрощення цих рівнянь і відшукання методів їх рішення; останнє значно полегшилося і прискорилося з появою ЕОМ(електронна обчислювальна машина). Для визначення початкових умов (початкова швидкість і кут кидання, форма і маса снаряда) необхідних для здобуття заданої траєкторії, в зовнішній Би. користуються спеціальними таблицями. Розробка методики складання таблиць стрілянини полягає у визначенні оптимального поєднання теоретичних і експериментальних досліджень, що дозволяють отримати таблиці стрілянини необхідної точності при мінімальних витратах часу. Методами зовнішньої Б. користуються також при вивченні законів руху космічних апаратів (при їх русі без дії сил, що управляють, і моментів). З появою керованих снарядів зовнішньої Б. зіграла велику роль в становленні і розвитку теорії польоту, ставши окремим випадком останньої.

  Виникнення Б. як науки відноситься до 16 ст Першими працями по Б. є книги італійця Н. Тартальі «Нова наука» (1537) і «Питання і відкриття, що відносяться до артилерійської стрілянини» (1546). У 17 ст фундаментальні принципи зовнішньої Б. були встановлені Р. Галілеєм, що розробив параболічну теорію рухи снарядів, італійцем Е. Торрічеллі і французом М. Мерсенном, який запропонував назвати науку про рух снарядів балістикою (1644). І. Ньютон провів перші дослідження про рух снаряда з врахуванням опору повітря — «Математичні початки натуральної філософії» (1687). У 17—18 вв.(століття) дослідженням руху снарядів займалися: голландець Х. Гюйгенс, француз П. Варіньон, швейцарець Д. Бернуллі, англієць Би. Робінс, російський учений Л. Ейлер і ін. Експериментальні і теоретичні основи внутрішньої Б. закладені в 18 ст в працях Робінса, Ч. Хеттона, Бернуллі і ін. У 19 ст були встановлені закони опору повітря (закони Н. Ст Маїевського, Н. А. Забудського, Гаврський закон, закон А. Ф. Сиаччи). На початку 20 ст дано точне рішення основної задачі внутрішньої Б. — роботи Н. Ф. Дроздова (1903, 1910), досліджувалися питання горіння пороху в незмінному об'ємі — роботи І. П.Граве (1904) і тиск порохових газів в каналі ствола — роботи Н. А. Забудського (1904, 1914), а також француза П. Шарбонье і італійця Д. Біанки. У СРСР великий внесок у подальший розвиток Би. внесений вченими Комісії особливих артилерійських дослідів (КОСЛРТОП) в 1918—26. У цей період Ст М. Трофімовим, А. Н. Криловим, Д. А. Вентцелем, Ст Ст Мечниковим, Р. Ст Оппоковим, Б. Н. Окуневим і ін. виконаний ряд робіт по вдосконаленню методів розрахунку траєкторії, розробці теорії поправок і по вивченню обертального руху снаряда. Дослідження Н. Е. Жуковського і С. А. Чаплигина по аеродинаміці артилерійських снарядів лягли в основу робіт Е. А. Беркалова і ін. по вдосконаленню форми снарядів і збільшенню дальності їх польоту. В. С. Пугачев вперше вирішив загальне завдання про рух артилерійського снаряда.

  Важливу роль у вирішенні проблем внутрішньої Б. грали дослідження Трофімова, Дроздова і І. П. Граве, що написав в 1932—38 якнайповніший курс теоретичної внутрішньою Б. значний внесок у розвиток методів оцінки і балістичного дослідження артилерійських систем і у вирішення спеціальних завдань внутрішньої Б. внесли М. Е. Серебряков, Ст Е. Слухоцкий, Би. Н. Окунев, а з іноземних авторів — П. Шарбонье, Ж. Сюго і ін.

  В період Великої Вітчизняної війни 1941—45 під керівництвом С. А. Хрістіановіча проведені теоретичні і експериментальні роботи по підвищенню купчастості реактивних снарядів. У післявоєнний час ці роботи продовжувалися; досліджувалися також питання підвищення початкових швидкостей снарядів, встановлення нових законів опору повітря, підвищення живучості ствола, розвитку методів балістичного проектування. Значний розвиток отримали роботи по дослідженню періоду післядії (В. Е. Слухоцкий і ін.) і розвитку методів Би. для вирішення спеціальних завдань (гладкоствольні системи, актівнореактівниє снаряди і ін.), завдань зовнішньою і внутрішньою Би. стосовно реактивних снарядів, подальшого вдосконалення методики балістичних досліджень, зв'язаних з використанням ЕОМ(електронна обчислювальна машина).

  Літ.: Граве І. П., Внутрішня балістика. Піродінаміка, ст 1—4, Л., 1933—37; Серебряков М. Е., Внутрішня балістика стовбурних систем і порохових ракет, М., 1962 (бібл.); Корнер Д., Внутрішня балістика знарядь, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1953; Шапіро Я. М., Зовнішня балістика, М., 1946.

  Ю. Ст Чуєв, До. А. Миколаїв.

Мал. 2. Елементи траєкторії і основні сили, що діють на снаряд у польоті: Про — точка вильоту снаряда; S — вершина траєкторії; З — точка падіння; v 0 — початкова швидкість снаряда; Q про — кут кидання: х і в — поточна горизонтальна дальність і висота польоту снаряда; Y — висота траєкторії; Х — повна горизонтальна дальність польоту; v з — кінцева швидкість снаряда; Q з — кут падіння; R — сила опору повітря, q — сила тяжіння.

Мал. 1. Криві зміни тиску порохових газів ( Р ) і швидкості снаряда ( v ) залежно від дороги снаряда ( l ); ln — відстань, на якій припиняється дія порохових газів на снаряд в періоді післядії; lg — довжина дороги снаряда до дульного зрізу.