Теория баллистики. Часть 3: Внешняя баллистика

0
2681
Теория баллистики. Часть 3 - Внешняя баллистика

Продолжаем наш разговор о баллистике. В прошлый раз мы закончили на внутренней баллистике, предметом сегодняшнего разговора будет внешняя . Наш источник – Учебный Циркуляр TC 3-22.9 «Винтовка и Карабин» (Training Circular TC 3-22.9 Rifle and Carbine), приложение B (изменение 1 от января 2017 года).

Внешняя баллистика изучает движение снаряда с момента выхода из ствола до момента столкновения с целью, какой бы она ни была. ТС 3-22.9 определяет её так:

«Внешняя баллистика изучает физические процессы – воздействие гравитации, торможение о воздушную среду и влияние ветра во время полета снаряда (пули) к цели».

Терминология внешней баллистики

Для описания процессов и реакций снаряда во время полета, для любого оружия или оружейных систем, независимо от калибра, используются следующие термины и определения:

Ось канала ствола, она же линия выстрела, она же линия возвышения (axis of the bore / line of bore / line of elevation) – линия, проходящая через центр канала ствола.

Линия прицеливания (line of sight, LOS) или линия оружие-цель (gun target line, GTL) – прямая линия между механическим или оптическим прицелом, и целью. Она никогда не совпадает с осью канала ствола. LOS – это то, что видит солдат через прицел, это можно изобразить проведением воображаемой линии от глаз стрелка через прицел в бесконечность. LOS аналогична GTL при рассмотрении отношения прицела к цели.

Угол возвышения (angle of elevation) – угол между землей (горизонтом оружия) и осью канала ствола.

Баллистическая траектория (ballistic trajectory) – путь снаряда под влиянием только внешних сил, как то гравитация и атмосферное трение.

Высота траектории (maximum ordinate) – максимальная высота снаряда над линией прицеливания на пути к точке попадания.

Время полёта (time of flight) – время, которое требуется конкретному снаряду для достижения цели после выстрела.

Подброс (jump) – вертикальный рывок ствола вверх и назад, вызванный отдачей. Обычно это угол, измеряемый в тысячных, между исходной позицией и линией выстрела.

Линия бросания (line of departure) – линия, на которой находится снаряд при вылете из ствола.

Дульный срез (muzzle) – конец ствола.

Начальная скорость пули (Muzzle velocity) – скорость движения снаряда у дульного среза ствола. Начальная скорость пули со временем падает из-за сопротивления воздуха. Для боеприпасов для стрелкового оружия скорость измеряется в футах в секунду.

Скорость закручивания (twist rate) – скорость вращения снаряда внутри ствола оружия после выстрела, зависит от расстояния, необходимого для полного оборота. Скорость закручивания связана с гироскопической стабилизацией снаряда в стволах с нарезами – таким образом улучшается аэродинамическую стабильность и точность полёта пули. Например, скорость закручивания в оружии серии М4 или М16 – один оборот на каждые 7 дюймов длины ствола (говорят: «шаг нарезов, или “твист” 1:7»).

Вылет пули (shot exit) – момент, когда снаряд покидает дульный срез ствола – т.е. пуля уже не поддерживается и не направляется стволом. Точка вылета – центр дульного среза ствола.

Осцилляция (oscillation) – вращательное движение пули вокруг своей оси во время полета.

Деривация (drift) – движение пули в сторону во время полета, вызванное вращением.

Рыскание пули (yaw) – отклонения от стабильного полета из-за осцилляции. Может быть вызвано встречным ветром или дестабилизацией во время вхождения или выхода снаряда из трансзвуковой фазы.

Гран, гр (grain, gr ) – единица измерения веса пули либо снаряда. В одном фунте 7000 гранов, в одной унции – 437,5 (1 гран – 0,0647989 грамма).

Давление пороховых газов (pressure) – сила, порождаемая расширением газов при горении пороха. Давление для стрелкового оружия измеряется в фунт-силе на квадратный дюйм (psi).

Гравитация (gravity) – постоянное влияние притяжения земли с силой примерно 9,8 м/с2, независимо от веса, формы или скорости снаряда. Часто также называется падением пули, так как вызывает падение с исходной позиции. Стрелкам следует учитывать эффекты гравитации во время пристрелки оружия, а так же знать, как применить её для определения адекватных поправок при стрельбе на расстояния за пределами дальности прямого выстрела.

Торможение, сопротивление воздуха (drag, air resistance) – сила трения о плотную среду (воздух), которая тормозит снаряд во время его движения. Торможение начинается сразу после того, как снаряд покидает ствол (вылет пули). Оно снижает скорость снаряда со временем и наиболее ощущается при стрельбе на дальние расстояния. У каждого снаряда есть баллистический коэффициент (ballistic coefficient, ВС) – измерение способности снаряда минимизировать эффект сопротивления воздуха (торможения) во время полета.

Траектория (trajectory) – путь полета снаряда после выхода из ствола. В рамках этого пособия будем считать, что траектория заканчивается в точке встречи (точке столкновения к целью, point of impact).

Ветер – это фактор с наибольшим эффектом на траекторию полёта пули. Действие ветра на снаряд наиболее заметно между половиной и двумя третями пути к цели:

  • Время (Т) – количество времени, когда снаряд подвержен действию ветра на своей траектории. Чем дальше расстояние до цели, тем больше времени снаряд подвержен воздействию ветра.
  • Направление – направление воздушных потоков по отношению к оси канала ствола. Определяет боковое смещение снаряда, которое нужно компенсировать.
  • Скорость (V) – скорость ветра во время полета пули к цели. Переменные в общей скорости ветра, которые вызывают изменение траектории, включают в себя усредненную скорость ветра и шквальные изменения в скорости.

На рисунках показано, как влияют эти факторы на траекторию полёта пули. Помните, что они взаимодействуют со снарядом на протяжении отрезка от миллисекунд до секунд.

внешняя баллистика внешняя баллистика

Теперь поговорим о том, как эти факторы учитываются солдатами для расчёта горизонтальных и вертикальных поправок при стрельбе.

Внешняя баллистика на практике

Понимание внешней баллистики поможет нам лучше попадать в цели на разных расстояниях, так как мы будем знать, где они находятся по отношению к нашей линии прицеливания, или проще говоря, нашей точке прицеливания. При работе с внешней баллистикой можно встретить несколько заблуждений, с которыми нужно разобраться, а также нужно выяснить несколько основных фактов.

Торможение о воздух и рыскание пули

Всё начинается, когда снаряд выходит из канала. Как только это происходит, скорость начинает падать, так как нет больше сил, которые бы увеличивали или поддерживали скорость пули. На неё сразу же начинает воздействовать сопротивление воздуха. Как только снаряд прекращает соприкасаться с полями и нарезами ствола, плотность газового потока, который подталкивал его, нарушается.

Расширяющийся за пулей газ выходит вместе с ней и рассеивается вокруг пули и ствола. После выхода из канала пуля нестабильна из-за отсутствия ограничений, накладываемых стволом и выходящими газами. Пуля начинает вилять в полете до тех пор, пока не стабилизируется гироскопическим воздействием (прецессия). Это первичное виляние называется эффектом Магнуса.

Отрезок полета пули, когда она не стабилизирована, достаточно короткий. Из-за гироскопической стабилизации пуля может отклоняться от линии полета, и будет вращаться вокруг своего центра тяжести. Эффект Магнуса стабилизирует пулю и заставит её смотреть вперед (с отклонением примерно на один градус) на цель.

Нарезы в канале ствола и стабилизация пули

На полет пули влияет шаг нарезов в стволе. Чтобы иметь равномерное торможение, пуля должна быть стабилизирована. Если пуля виляет в полете, у каждого витка будет своя траектория, и точность будет падать.

Главное правило для выбора шага нарезов – чем длиннее пуля (и, обычно, тяжелее), тем больше стабилизации ей нужно. Получается, что более легким снарядам нужно меньше нарезов, а более тяжелым – больше. Исключение – трассирующие , из-за их длины.

Оптимальное количество оборотов для пули в 62 грана (SS109 в M855) – один оборот на длину от восьми до девяти дюймов (1:8, 1:9). Оптимальное количество оборотов для  трассирующей пули M856 – до 1:5 до 1:6, потому что она длиннее. Лучший компромисс для достижения примерно одинаковых траекторий – выбрать боевую винтовку с твистом 1:7. Не оптимально, но приемлемо.

Влияние бокового ветра на траекторию снаряда

Снос ветром – самый весомый фактор внешней баллистики. Непосредственно сноса пули ветром не происходит. На самом деле кончик пули слегка поворачивается в сторону ветра, таким образом, происходит постепенная деривация пули по направлению ветра. Стрелок может компенсировать воздействие ветра, если он понимает, как ветер влияет на снаряд и где будет точка встречи. Как мы уже говорили выше, наиболее важные показатели влияния ветра на траекторию:

  • Время, когда снаряд подвержен действию ветра (расстояние).
  • Направление, откуда дует ветер.
  • Скорость ветра, который воздействует на снаряд во время полета.

На рисунке показано, как определить направление и силу ветра.

Теория баллистики. Часть 3 - Внешняя баллистика

Перед тем, как делать поправку на ветер, десантник должен определить направление и скорость ветра. Для этого можно использовать некоторые индикаторы. Флаги на полигоне, дым, деревья, трава, дождь и физические ощущения – нет одного наиболее предпочтительного метода метод определения направления и скорости ветра, стрелку надо уметь оценивать скорость и направление ветра по совокупности индикаторов. В Приложении С Циркуляра ТС 3-22.9 приведены такие примеры для определения скорости ветра:

  • От 0 до 1,3 метров в секунду – ветер едва ощущается, но дым движется;
  • От 1,3 до 2,2 – слегка ощущается на лице;
  • От 2,2 до 3,5 – листья летят с постоянной скоростью;
  • От 3,5 до 5,3 – поднимает пыль и листы бумаги;
  • От 5,3 до 6,7 – колышутся маленькие деревья.

Учитывайте, что ветер, который дует возле десантника, может отличаться от ветра, который дует на пути к цели.

Расчёт боковых поправок

Наконец, когда определены расстояние, направление  и скорость, десантники могут компенсировать действие ветра. Существует три основных метода определить надлежащую задержку для поправки на сильный ветер: использование ветровой формулы, оценка ветра и обращение к общей баллистической таблице поправок на ветер.

Когда известны расстояние до цели и скорость ветра, для определения деривации используется формула на рисунке ниже. В результате вычисления получаются угловые минуты, округленные до целых для скорости вычисления. Эта формула позволяет десантнику компенсировать расстояние, на которое ветер сместит его снаряд.

Теория баллистики. Часть 3 - Внешняя баллистика

Баллистическая таблица показывает деривацию ветра в дюймах на расстоянии от 100-300 метров и при скорости до 9 в секунду. Данные о 100 метрах показывают, что даже при скорости ветра 9 м/с деривация пули очень мала. На 300 м ветер 9 м/с отодвинет пулю на 26 дюймов. Это показывает, что влияние ветра на пулю растет с ростом расстояния до цели.

Подведём итоги. Мы обсудили, что такое внешняя баллистика, и что происходит, когда снаряд выходит за пределы дульного среза и летит к цели. Мы обсудили три элемента воздействия ветра. И мы обсудили формулы, которые можно использовать для поправок на ветер для снаряда М855.

В следующий раз мы продолжим говорить о баллистике и рассмотрим, как на ветер влияет воздушное пространство над зоной боевых действий.

Оригинальные статьи – External Ballistics TermsExternal Ballistics Part II

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Напишите ваш комментарий!
Ваше Имя
Этот сайт защищен reCAPTCHA и применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания Google.