Сведения из внешней баллистики

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

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

Траекторией называется кривая линия, описываемая центром тяжести пули (гранаты) в полете (Рис.4).

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.

Для изучения траектории пули приняты следующие определения:

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

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

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.

Рис. 4. Траектория и ее элементы

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.

Кратчайшее расстояние от вершины траектории до горизонта оружия называется высотой 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.

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.

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°.

Форма траектории полета пули и ее значение. Выше уже было сказано, что для бросания пули на определенную дальность необходимо придать стволу оружия некоторое возвышение относительно горизонта оружия.

Однако правильнее говорить о зависимости горизонтальной дальности стрельбы, следовательно, и формы траектории от угла бросания, который является алгебраической суммой угла возвышения и угла вылета.

Итак, между горизонтальной дальностью полета пули и углом бросания существует определенная зависимость. Согласно законам механики, наибольшая горизонтальная дальность полета в безвоздушном пространстве соответствует углу бросания, равному 45°°. При увеличении угла от 0°° до 45°° дальность полета пули возрастает, при дальнейшем увеличении углов от 45°° до 90°° – уменьшается. Угол бросания, при котором горизонтальная дальность полета пули будет наибольшей, называется углом наибольшей дальности.

При полете пули в воздухе угол наибольшей дальности не достигает величины 45°°. В зависимости от массы и формы пули его величина для современного стрелкового оружия колеблется в пределах 30-35°°. Угол наибольшей дальности для винтовки при стрельбе легкой пулей равен 35°°.

Траектории, образуемые при углах бросания меньше угла наибольшей дальности (0-35°°), называются настильными. Траектории, образуемые при углах бросания больше угла наибольшей дальности (35-90°°), называются навесными (рис. 384).

Рис.5. Настильные и навесные траектории

В большинстве случаев сотрудникам органов внутренних дел приходится открывать огонь на поражение на сверхкоротких (до 5 м), коротких (5 - 25 м) и средних дистанциях (25 - 100 м). На этих дистанциях выстрел практически из всех видов оружия (пистолеты-пулеметы, автоматы, винтовки) будет прямым (пистолеты и револьверы предназначены для стрельбы на дистанции до 50 м). Прямой выстрел это выстрел, траектория полета пули которого не превышает высоту цели над линией прицеливания на всем своем протяжении (рис. 6).

Рис.6. Прямой выстрел

Дальность прямого выстрела зависит от высоты цели и настильности. 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.

Сопротивление воздуха полету пули (гранаты) вызывается тем, что воздух представляет собой упругую среду, 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 (Рис. 7).

Частицы воздуха, соприкасающиеся с движущейся пулей (гранатой), вследствие внутреннего сцепления (вязкости) 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 движения 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.

Рис. 7. Образование силы сопротивления воздуха

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 меньшей скорости звука, образование этих волн оказывает незначительное влияние на ее полет, так как волны распространяются быстрее скорости полета пули (гранаты). При скорости полета 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 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. Например, пуля обр. 1930 г. при угле бросания 15º и начальной скорости 800 м/с 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.

При сверхзвуковых скоростях полета пули, когда основной причиной сопротивления воздуха является образование 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.

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

Под действием начальных возмущений в момент вылета пули из канала ствола между осью и касательной к траектории образуется угол 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 равна около 3000 оборотов в секунду1.

Не вдаваясь в подробности объяснения физических явлений, связанных с действием сил на тело, осуществляющее сложное движение, необходимо все же сказать о том, что пуля при полете совершает правильные колебания и своей головной частью описывает вокруг траектории окружности (рис. 8). При этом продольная ось пули как бы “следит” за траекторией, описывая вокруг нее коническую поверхность (рис. 9).

Если применить законы механики к летящей пуле, то станет очевидным, что чем больше скорость ее движения и чем пуля длиннее, тем сильнее воздух стремится ее опрокинуть. Поэтому пулям патронов разного типа необходимо придавать различную скорость вращения.

Рис. 8. Коническое вращение головной части пули

Рис. 9. Полет вращающейся пули в воздухе

Однако вращательное движение пули, столь необходимое для придания ей устойчивости во время полета, имеет и свои отрицательные стороны.

На быстро вращающуюся пулю, как уже было сказано, оказывает непрерывное опрокидывающее действие сила сопротивления воздуха, в связи с чем головная часть пули описывает вокруг траектории окружность. В результате сложения этих двух вращательных движений возникает новое движение, отклоняющее ее головную часть в сторону от плоскости стрельбы (рис. 10). При этом одна боковая поверхность пули подвергается давлению частиц больше, чем другая. Такое неодинаковое давление воздуха на боковые поверхности пули и отклоняет ее в сторону от плоскости стрельбы. Боковое отклонение вращающейся пули от плоскости стрельбы в сторону ее вращения называется деривацией (рис. 11).

В специальных 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 0-01) и ее влияние на результаты стрельбы практически не учитывается.

Рис. 10. Поворот головной части пули в результате

двух вращательных движений

Рис. 11. Явление деривации

Влияние условий стрельбы на полет пули. Табличные данные траектории соответствуют нормальным условиям стрельбы.

За нормальные (табличные) условия приняты следующие.

а) метеорологические условия:

- атмосферное (барометрическое) давление на горизонте оружия 750 мм рт.ст.;

- температура воздуха на горизонте оружия + 15º С;

- относительная влажность воздуха 50%;

- ветер отсутствует (атмосфера неподвижна).

б) баллистические условия;

- масса пули (гранаты), начальная скорость и угол вылета равны значениям, указанным в таблицах стрельбы;

- температура заряда + 15º С;

- форма пули (гранаты) соответствует установленному чертежу;

- высота мушки установлена по данным приведения оружия к нормальному бою.

в) топографические условия:

- цель находится на горизонте оружия;

- боковой наклон оружия отсутствует.

С увеличением атмосферного давления плотность воздуха увеличивается, а вследствие этого увеличивается сила сопротивления воздуха, уменьшается дальность полета пули (гранаты). И, наоборот, при повышении местности на каждые 100 м атмосферное давление понижается в среднем на 9 мм. В горных условиях при высоте местности над уровнем моря 2000 м и более необходимо учитывать поправки на изменение атмосферного давления.

При повышении температуры плотность воздуха уменьшается, а вследствие этого уменьшается сила сопротивления воздуха, увеличивается дальность полета пули (гранаты), и наоборот.

При повышении температуры порохового заряда увеличивается скорость горения пороха, начальная скорость и дальность полета пули.

При стрельбе в летних условиях поправки на изменение температуры воздуха и порохового заряда незначительны и практически не учитываются; при стрельбе зимой эти поправки необходимо учитывать.

При попутном ветре уменьшается скорость полета пули (гранаты) относительно воздуха. Например, если скорость пули относительно земли равна 800 м/с, а скорость попутного ветра 10 м/с, то скорость пули относительно воздуха будет равна 790 м/с. С уменьшением скорости полета пули относительно воздуха сила сопротивления его уменьшается. Поэтому при попутном ветре пуля летит дальше, чем при безветрии. В практике поправки на попутный ветер не учитываются. При стрельбе из гранатометов поправки на сильный продольный ветер необходимо учитывать.

Боковой ветер оказывает давление на боковую поверхность пули и отклоняет ее в сторону от плоскости стрельбы в зависимости от его направления: ветер справа отклоняет пулю в левую сторону, ветер слева - в правую.

Граната на активном участке полета отклоняется в сторону, откуда дует ветер: при ветре справа - в правую сторону, при ветре слева - в левую. На пассивном участке траектории граната отклоняется в сторону, куда дует ветер.

Изменение влажности воздуха оказывает незначительное влияние на плотность воздуха и, следовательно, на дальность полета пули (гранаты), поэтому оно не учитывается при стрельбе.

При стрельбе под большими углами места цели наклонная дальность полета пули изменяется значительно, поэтому при стрельбе в горах и по воздушным целям необходимо учитывать поправку на угол места цели, руководствуясь правилами, указанными в наставлении по стрелковому делу.