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. Рис. 1. Кривые изменения давления пороховых газов (Р) и скорости снаряда (v) в зависимости от пути снаряда (l). Ln — расстояние, на котором прекращается воздействие пороховых газов на снаряд в периоде последействия. Lg — длина пути снаряда до дульного среза. Рис. 2. Элементы траектории и основные силы, действующие на снаряд в полёте.

О — точка вылета снаряда. S — вершина траектории. С — точка падения. V0 — начальная скорость снаряда. Θo — угол бросания. Х и y — текущая горизонтальная дальность и высота полёта снаряда. Y — высота траектории. Х — полная горизонтальная дальность полёта. Vc — конечная скорость снаряда. Θc — угол падения. R — сила сопротивления воздуха, q — сила тяжести..