БАЛЛИСТИКА

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).
Рис. 1. ИЗМЕНЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВО ВРЕМЕНИ в артиллерийском стволе и ракетном двигателе. При выстреле из ствольного оружия давление сильно повышается на короткое время, а на ракету действует сила, создаваемая более низким давлением, но в течение довольно длительного времени.
Рис. 1. ИЗМЕНЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВО ВРЕМЕНИ в артиллерийском стволе и ракетном двигателе. При выстреле из ствольного оружия давление сильно повышается на короткое время, а на ракету действует сила, создаваемая более низким давлением, но в течение довольно длительного времени.

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.)
Рис. 2. ОБЫЧНЫЕ СТВОЛЬНЫЕ ОРУДИЯ. Пороховые газы действуют непосредственно на снаряд. Орудие с противооткатной системой снабжено механизмом, поглощающим отдачу, обусловленную односторонним выходом газов. У более простого безоткатного орудия нет затвора в казенной части ствола, так что газы свободно выходят наружу. а - орудие с откатом: при выстреле ствол с затвором движется влево, противооткатная пружина возвращает его в исходное положение; б - безоткатное орудие: ствол с казенной частью не движется при выстреле; газы, выходящие через дуло и казенник, уравновешивают друг друга.
Рис. 2. ОБЫЧНЫЕ СТВОЛЬНЫЕ ОРУДИЯ. Пороховые газы действуют непосредственно на снаряд. Орудие с противооткатной системой снабжено механизмом, поглощающим отдачу, обусловленную односторонним выходом газов. У более простого безоткатного орудия нет затвора в казенной части ствола, так что газы свободно выходят наружу. а - орудие с откатом: при выстреле ствол с затвором движется влево, противооткатная пружина возвращает его в исходное положение; б - безоткатное орудие: ствол с казенной частью не движется при выстреле; газы, выходящие через дуло и казенник, уравновешивают друг друга.

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.
Рис. 3. ГАЗОВАЯ ПУШКА, получившая свое название от легкого газа (водорода или гелия), используемого в ней. Пороховые газы сжимают легкий газ, пока он не разорвет диафрагму и не выбросит снаряд. Газовая пушка может сообщать снаряду скорости, более чем вдвое превышающие 2000 м/с, - предел для обычных орудий. 1 - снаряд; 2 - ограничительная секция; 3 - диафрагма; 4 - легкий газ под начальным давлением 3-9 МПа; 5 - поршень; 6 - пороховая камора.
Рис. 3. ГАЗОВАЯ ПУШКА, получившая свое название от легкого газа (водорода или гелия), используемого в ней. Пороховые газы сжимают легкий газ, пока он не разорвет диафрагму и не выбросит снаряд. Газовая пушка может сообщать снаряду скорости, более чем вдвое превышающие 2000 м/с, - предел для обычных орудий. 1 - снаряд; 2 - ограничительная секция; 3 - диафрагма; 4 - легкий газ под начальным давлением 3-9 МПа; 5 - поршень; 6 - пороховая камора.

Реактивные системы. Ствольные системы разгона снаряда перестают удовлетворять все возрастающим требованиям военных в отношении дальнобойности, скорострельности, точности стрельбы и универсальности. Усилиями науки и техники ракетные и воздушно-реактивные двигатели достигли такого совершенства, что современные виды баллистического оружия строятся почти исключительно на реактивной тяге. Широко распространены ракетные двигатели на жидком (ЖРД) и на твердом (РДТТ) топливе.
См. также
РАКЕТА;
РАКЕТНОЕ ОРУЖИЕ. 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 = rSv2CD(M),

где r - плотность воздуха, S - площадь поперечного сечения снаряда, v - скорость движения, а CD(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.
Рис. 4. УДАРНАЯ ТРУБА для моделирования взрывных волн большой интенсивности и длительности, возникающих в воздухе при ядерных взрывах. Показана примерная форма волны, создаваемой в камере расширения, в трех последовательных поперечных сечениях. Форма волны в сечении 3 типична для детонации. 1, 2, 3 - сечения.
Рис. 4. УДАРНАЯ ТРУБА для моделирования взрывных волн большой интенсивности и длительности, возникающих в воздухе при ядерных взрывах. Показана примерная форма волны, создаваемой в камере расширения, в трех последовательных поперечных сечениях. Форма волны в сечении 3 типична для детонации. 1, 2, 3 - сечения.

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.
Рис. 5. ЗАРЯД КУМУЛЯТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ пробивает броневую плиту, расплавляя и выбрасывая с очень большой скоростью конический медный вкладыш. Показано формирование струи расплавленного металла.
Рис. 5. ЗАРЯД КУМУЛЯТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ пробивает броневую плиту, расплавляя и выбрасывая с очень большой скоростью конический медный вкладыш. Показано формирование струи расплавленного металла.

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.
Рис. 6. УДАР С ГИПЕРЗВУКОВОЙ СКОРОСТЬЮ (последовательность импульсных рентгеновских снимков). Стальная дробинка ударяется о свинцовую пластину на скорости около 3 км/с. Образуется кратер, по краям которого выбрасывается свинец.
Рис. 6. УДАР С ГИПЕРЗВУКОВОЙ СКОРОСТЬЮ (последовательность импульсных рентгеновских снимков). Стальная дробинка ударяется о свинцовую пластину на скорости около 3 км/с. Образуется кратер, по краям которого выбрасывается свинец.

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.
ЛИТЕРАТУРА
Шапиро Я.М. Внешняя баллистика. М., 1946 Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика. М., 1949 Костров А.В. Движение асимметричного баллистического аппарата. M., 1984

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Синонимы:

Смотреть что такое "БАЛЛИСТИКА" в других словарях:

  • БАЛЛИСТИКА — (от греч. ballein бросать). Наука о движении тяжелых тел, брошенных в пространство, преимущественно артиллерийских снарядов. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БАЛЛИСТИКА [< гр. ballo бросаю] наука,… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Баллистика — (от греч. βάλλειν  бросать)  наука о движении тел, брошенных в пространстве, основанная на математике и физике. Она занимается, главным образом, исследованием движения снарядов, выпущенных из огнестрельного оружия, ракетных снарядов и… …   Википедия

  • БАЛЛИСТИКА — (Ballistics) наука о движении тяжелого тела, брошенного в пространство. Прилагается преимущественно к изучению движения снарядов, пуль, а также авиабомб. Внутренняя Б. изучает движение снаряда внутри канала орудия, внешняя Б. по вылете снаряда.… …   Морской словарь

  • БАЛЛИСТИКА — (немецкое Ballistik, от греческого ballo бросаю), 1) наука о движении артиллерийских снарядов, неуправляемых ракет, мин, бомб, пуль при стрельбе (пуске). Внутренняя баллистика изучает движение снаряда в канале ствола, внешняя после его вылета. 2) …   Современная энциклопедия

  • БАЛЛИСТИКА — БАЛЛИСТИКА, наука о движении снарядов, включая пули, артиллерийские снаряды, бомбы, ракеты и УПРАВЛЯЕМЫЕ СНАРЯДЫ. Внутренняя баллистика изучает движение снарядов в канале ствола орудия. Внешняя баллистика исследует траекторию полета снарядов.… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Баллистика — (немецкое Ballistik, от греческого ballo бросаю), 1) наука о движении артиллерийских снарядов, неуправляемых ракет, мин, бомб, пуль при стрельбе (пуске). Внутренняя баллистика изучает движение снаряда в канале ствола, внешняя после его вылета. 2) …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • 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… …   Большой Энциклопедический словарь

  • баллистика — наука о движении артиллерийского снаряда, неуправляемой ракеты, авиабомбы, пули. Различают внутреннюю и внешнюю баллистику. Внутренняя баллистика изучает движение снаряда в канале ствола орудия под действием пороховых газов, внешняя движение… …   Морской биографический словарь

  • БАЛЛИСТИКА — [али], баллистики, мн. нет, жен. (от греч. ballo мечу) (воен.). Наука о полете орудийных снарядов. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • БАЛЛИСТИКА — БАЛЛИСТИКА, и, жен. Наука о законах полёта снарядов, мин, бомб, пуль. | прил. баллистический, ая, ое. Баллистическая ракета (проходящая часть пути как свободно брошенное тело). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • БАЛЛИСТИКА — жен., греч. наука о движении брошенных (метаемых) тел; ныне особенно пушечных снарядов; баллистический, относящийся до этой науки; баллиста жен. и баллист муж. снаряд, орудие для метки тяжестей, особенно старинная военная машина, для метки камней …   Толковый словарь Даля

Книги

Другие книги по запросу «БАЛЛИСТИКА» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.