Рух авіаційних бомб при відсутності опору.

Передбачимо, що бомба скидається з літака, що летить горизонтально на висоті Н і зі швидкістю V.

Якщо опір повітря відсутній, то як і раніше, на бомбу діятиме лише одна сила - сила тяжіння, але різниця від попереднього закладається в тому, що у момент скидання бомба матиме початкову швидкість, рівну швидкості літака і направлену горизонтально. Рух бомби складається з двох рухів: рівномірного руху в горизонтальному направленні і рівномірно-прискореного руху по вертикалі. Інакше кажучи вертикальна швидкість бомби за кожну секунду зростатиме на 9,81 м/сек як і при скиданні з нерухомої точки, а горизонтальна швидкість буде незмінною і у будь-який момент дорівнюватиме швидкості літака у момент скидання бомби. Таким чином, бомба скинута з літака, що горизонтально летить, описує в просторі криволінійну траєкторію, що є параболою.

Основними елементами, що характеризують траєкторію бомби, є:

- віднесення АБ, А;

- кінцева швидкість АБ, Vс;

- кут падіння бомби Qс, в деяких випадках - λ.

 

Віднесенням бомби, А називається переміщення бомби по горизонту з час її падіння. На малюнку №1 показаний ключ НЛ-10 для розрахунку А (віднесення АБ).

 

A=VT- Δ

S – шлях, пройдений літаком за час падіння АБ;

Мал.1

Кінцевою швидкістю бомби, Vc називається швидкість бомби у момент її падіння (у момент зустрічі з точкою цілі).

Кутом падіння, Qс називається кут нахилу вектора швидкості АБ до горизонту в точці падіння.

tgQ_c

 

 

Таким чином, траєкторія бомби скинутої з літака, що горизонтально летить в порожнечі є гілкою параболи, вид якої залежить від початкової швидкості скидання (і не залежить від геометричних і вагових даних). Горизонтальна швидкість, V_г бомби залишається постійно рівною відносно швидкості літака у момент скидання. Вертикальна швидкість, V_в рівномірно зростає. Всі вище перечисленні елементи можна побачити на малюнку 2.

 

=

 

= gT=g =

 

=

Мал.2

Виникнення сили опору повітря

При русі в повітряній середі бомба піддається силі опору (R). Суть цієї протидії полягає в тому, що головна частина бомби стикається з частками повітря. В результаті створюються сила тиску, що гальмує рух бомби.

Сила тиску створюється і в хвостовій частині бомби при зімкненні повітряного потоку. Ця сила тиску буде протилежна силі, що виникає в головній частині бомби, але по величині менше її.

Тому спільна рівнодійна сила тиску буде направлена протилежно руху. Окрім цього між поверхнею бомби і шарами повітря виникає сила тертя, яка також гальмуватиме рух бомби. Сила тиску і сила тертя разом утворюють одну спільну силу - силу опору повітря.

R=R_т+R_теp

 

Сила опору повітря направлена протилежно направленню вектора швидкості бомби. При малих швидкостях руху АБ сила тиску (R_т), яка виникає в головній частині АБ при розмиканні потоку повітря, в значній мірі компенсується силоміць тиском, що утворюється в хвостовій частині АБ при зімкненні потоку повітря. Тому спільна R залежить від сили тертя (R_теp).

При збільшенні швидкості руху АБ настає такий момент, коли плавне обтікання АБ повітрям порушується. У хвостовій частині АБ утворюються завихрення, спостерігається явище зриву потоку повітря, що забезпечує обтікання АБ. Зрив потоку повітря супроводжується утворенням розрядженого простору позаду АБ. Внаслідок чого в хвостовій частині АБ при зімкненні потоку повітря сили тиску не утворюється і сила тиску повітря, що виникла в головній частині АБ, залишається некомпенсованою. Ця обставина приводить до помітного збільшення сили опору повітря причому найбільшого значення набуває сила тиску, а не сила тертя, вплив якої при цьому другорядний.

По своїй фізичній суті сила опору повітря аналогічна аеродинамічній силі лобового опору, вона має наступне аналітичне вираження:

 

R=S C_x, (I)

 

де С_х - коефіцієнт опору повітря, що залежить від типу АБ;

S - площа найбільшого поперечного перетину;

- динамічний тиск (швидкісний натиск).

Із співвідношення (I) виходить, що при даних розмірах бомби (при даній величині поперечного перетину) сила опору повітря зростатиме із збільшенням швидкості і коефіцієнта опору повітря С_х.

Коефіцієнт опору повітря С_х характеризує у якому ступені зустрічний потік повітря надає опір рухомій бомбі. Він визначається дослідним шляхом. Кожна авіаційна бомба характеризується своїм коефіцієнтом опору.