3.5. Общие сведения о внешней баллистике

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

Вылетев из канала ствола под действием пороховых газов, пуля движется по инерции. Пуля при полете в воздухе подвергается действию двух сил: силы тяжести и силы сопротивления воздуха. Сила тяжести заставляет пулю постепенно понижаться, а сила сопротивления воздуха непреравно замедляет движение пули и стремится опрокинуть ее. В результате действия этих сил скорость полета пули постепенно уменьшается, а ее траектория представляет собой по форме неравномерно изогнутую кривую линию.

Траекторией называется кривая линия, описываемая центром тяжести пули в полете (рис.

11).

	Линия бросания
		Направление силы
		сопротивления	Направление
Точка вылета	Траектория	воздуха	силы тяжести

Рис. 11. Траектория полета пули (вид сбоку)

Сопротивление воздуха полету пули (рис. 12) вызывается тем, что воздух представляет собой упругую среду, поэтому на движение в этой среде затрачивается часть энергии пули. Сила сопротивления воздуха вызывается тремя основными причинами: трением воздуха, образованием завихрений и образованием баллистической волны.

Разреженное

пространство

Трение

	Завихрение	Волна сильно
		уплотненного
		воздуха

Рис. 12. Образование силы сопротивления воздуха

Примыкающий к поверхности пули слой воздуха, в котором движение частиц изменяется от скорости пули до нуля, называется пограничным слоем. Этот слой воздуха, обтекая пулю, отрывается от 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.

Пуля при полете сталкивается с частицами воздуха и заставляет их колебаться. Вследствие

этого перед пулей повышается плотность воздуха и образуются звуковые волны. Поэтому полет пули сопровождается характерным звуком. При скорости полета пули, меньшей скорости звука, образование этих волн оказывает незначительное влияние на ее полет, так как волны распростроняются быстрее скорости полета пули. При скорости полета пули, 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, составляет силу сопротивления воздуха. Точка приложения силы сопротивления называется

центром сопротивления.

Действие силы сопротивления воздуха на полет пули очень велико, оно вызывает уменьшение скорости и дальности полета пули. Величина силы сопротивления воздуха зависит от скорости полета, формы и калибра пули, а также от ее поверхности и плотности воздуха. Сила сопротивления воздуха возрастает с увеличением скорости полета пули, ее калибра и плотности воздуха. При сверхзвуковых скоростях полета пули, когда основной причиной сопротивления воздуха является образование уплотнения воздуха перед головной частью (баллистической волны), выгодны пули с удлиненной остроконечной головной частью. Чем глаже поверхность пули, тем меньше сила трения и сила сопротивления воздуха.

Под действием начальных возмущений в момент вылета пули из канала ствола между осью пули и касательной к траектории образуется угол (σ) и сила сопротивления воздуха действует не вдоль оси пули, а под углом к ней, стремясь не только замедлить движение пули, но и опрокинуть ее (рис. 13).

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 из канала ствола равна около 3000 оборотов в секунду.

Равнодействующая

Ось пули

силы сопротивления

воздуха

угол δ

Касательная к

траектории

Траектория

Сила тяжести

Рис. 13.Действие силы сопротивления воздуха на полет пули: ЦТ – центр тяжести; ЦС – центр сопротивления воздуха

При полете быстро вращающейся пули в воздухе происходят следующие явления. Сила сопротивления воздуха стремится повернуть пулю головной частью вверх и назад. Но головная часть пули в результате быстрого вращения согласно свойству гироскопа стремится сохранить приданное положение и отклониться не вверх, а весьма незначительно в сторону своего вращения под прямым углом к направлению действия силы сопротивления воздуха, т. е. вправо. Как только головная часть пули отклонится вправо, изменится направление действия силы сопротивления воздуха – она стремится повернуть головную часть пули вправо и назад, но поворот головной части пули произойдет не вправо, а вниз и т. д. Так как действие силы сопротивления воздуха

непрерывно, а направление ее относительно пули меняется с каждым отклонением оси пули, то головная часть пули описывает окружность, а ее ось – конус с вершиной в центре тяжести.

Происходит так называемое медленное коническое, или прецессионное, движение, и пуля летит головной частью вперед, т. е. как бы следит за изменением кривизны траектории (рис. 14).

Касательная к

траектории

Траектория

Рис. 14. Медленное коническое движение пули

Пуля с потоком воздуха сталкивается больше нижней частью, и ось медленного конического движения отклоняется в сторону вращения (вправо при правой нарезке ствола). Отклонение пули от плоскости стрельбы в сторону ее вращения называется деривацией (рис. 15).

Рис. 15. Деривация (вид траектории сбоку)

где: О1 - точка вылета; 1, 2, 3 - траектория и её проекция; К - касательная к траектории; ξ - ось собственного вращения снаряда; ωζ - угловая скорость собственного вращения снаряда; 4, 5 - деривация на траектории и в точке падения; R - полная сила сопротивления воздуха; R'= - R; О - центр масс снаряда; Р - центр давления воздуха; С - точка падения снаряда; δ - угол атаки снаряда.

Таким образом, причинами деривации являются: вращательное движение пули, сопротивление воздуха и понижение под действием силы тяжести касательной к траектории. При отсутствии хотя бы одной из этих причин деривации не будет. Однако при стрельбе из стрелкового оружия величина деривации незначительна и ее влияние на результаты стрельбы

практически не учитывается.
Для	изучения	траектории	пули	приняты	следующие	определения
(рис. 16):

-точка вылета – центр дульного среза ствола. Точка вылета является началом траектории;

-горизонт оружия – горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета;

-линия возвышения – прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола наведенного оружия;

-плоскость стрельбы – вертикальная плоскость, проходящая через линию возвышения;

Рис. 16. Элементы траектории

-угол возвышения – угол, заключенный между линией возвышения и горизонтом оружия;

-линия бросания – прямая линия, являющаяся продолжением оси канала ствола в момент вылета пули;

-угол бросания – угол, заключенный между; линией бросания и горизонтом оружия;

-угол вылета – угол, заключенный между линией возвышения и линией бросания;

-точка падения – точка пересечения траектории с горизонтом оружия;

-угол падения – угол, заключенный между касательной к траектории в точке падения и горизонтом оружия;

-полная горизонтальная дальность – расстояние от точки вылета до точки падения ;

-полное время полета – время движения пули от точки вылета до точки падения;

-окончательная скорость – скорость пули в точке падения;

-вершина траектории – наивысшая точка траектории;

-высота траектории – кратчайшее расстояние от вершины траектории до горизонта оружия;

-восходящая ветвь траектории – часть траектории от точки вылета до вершины;

-нисходящая ветвь траектории – часть траектории от вершины до точки падения;

-точка прицеливания – точка на цели или вне ее, в которую наводится оружие;

-линия прицеливания – прямая линия, проходящая от глаза стрелка через середину прорези прицела и вершину мушки в точку прицеливания;

-угол прицеливания – угол, заключенный между линией возвышения и линией прицеливания;

-угол места цели – угол, заключенный между линией прицеливания и горизонтом оружия. Угол места цели считается положительным (+), когда цель выше горизонта оружия, и отрицательным (-), когда цель ниже горизонта оружия.

-прицельная дальность – расстояние от точки вылета до пересечения траектории с линией прицеливания;

-превышение траектории над линией прицеливания – кратчайшее расстояние от любой точки траектории до линии прицеливания;

-линия цели – прямая, соединяющая точку вылета с целью;

-наклонная дальность – расстояние от точки вылета до цели по линии цели;

-точка встречи – точка пересечения траектории с поверхностью цели (земли, преграды);

-угол встречи – угол, заключенный между касательной к траектории и касательной к поверхности цели (земли, преграды) в точке встречи.

Траектория пули в воздухе имеет следующие свойства:

-нисходящая ветвь короче и круче восходящей;

-угол падения больше угла бросания;

-окончательная скорость пули меньше начальной;

-наименьшая скорость полета пули при стрельбе под большими углами бросания - на нисходящей ветви траектории, а при стрельбе под небольшими углами бросания - в точке падения;

-время движения пули по восходящей ветви траектории меньше, чем по нисходящей;

-траектория вращающейся пули вследствие понижения пули под действием силы тяжести и

деривации представляет собой линию двоякой кривизны.

Форма траектории зависит от величины угла возвышения. С увеличением угла возвышения высота траектории и полная горизонтальная дальность полета пули увеличиваются, но это происходит до известного предела. за этим пределом высота траектории продолжает увеличиваться, а полная горизонтальная дальность начинает уменьшаться (рис. 17).

Угол возвышения, при котором полная горизонтальная дальность полета пули становится наибольшей, называется углом наибольшей дальности. Величина угла наибольшей дальности для пуль различных видов оружия составляет около 350.

Траектории, получаемые при углах возвышения меньших угла наибольшей дальности, называются настильными. Траектории, получаемые при углах возвышения, больших угла наибольшей дальности, называются, навесными.

При стрельбе из одного и того же оружия (при одинаковых начальных скоростях) можно получить две траектории с одинаковой горизонтальной дальностью: настильную и навесную. Траектории, имеющие одинаковую горизонтальную дальность при различных углах возвышения,

называются	сопряженными.
	Навесные
	траектории

Линия возвышения Настильные

траектории

Сопряженные

траектории

Угол наибольшей

дальности

Горизонт оружия Рис. 17. Угол наибольшей дальности, настильные, навесные и сопряженные

траектории

При стрельбе из стрелкового оружия используются только настильные траектории. Чем настильнее траектория, тем на большем протяжении местности цель может быть поражена с одной установкой прицела. В этом заключается практическое значение настильной траектории. Настильность траектории характеризуется наибольшим ее превышением над линией прицеливания. При данной дальности траектория тем более настильна, чем меньше она поднимается над линией прицеливания. Кроме того, о настильности траектории можно судить по величине угла падения: траектория тем более настильна, чем меньше угол падения.

Настильность траектории влияет на величину дальности прямого выстрела, поражаемого, прикрытого и мертвого пространства.

Выстрел, при котором траектория не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем своем протяжении, называется прямым выстрелом (рис. 18).

В пределах дальности прямого выстрела в напряженные моменты боя стрельба может вестись без перестановки прицела, при этом точка прицеливания по высоте, как правило, выбирается на нижнем краю цели. Дальность прямого выстрела зависит от высоты цели и настильности траектории.

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.

	Наивысшая		Д=600 м
	точка	Траектория	Наибольшее	Высота
	траектории
				цели
			превышение
			траектории	150 см
		Линия прицеливания
		Точка вылета	Точка прицеливания
	Прицел 6		Дальность прямого выстрела
	дальность стрельбы
	до 600 м

Рис.18. Прямой выстрел (дальность стрельбы до 600 м)

При стрельбе по целям, находящимся на расстоянии, большем дальности прямого выстрела, траектория вблизи ее вершины поднимается выше цели и цель на каком – то участке не будет поражаться при той же установке прицела. Однако около цели будет такое пространство (расстояние), на котором траектория не поднимается выше цели и цель будет поражаться ею. Расстояние на местности, на протяжении которого нисходящая ветвь траектории не превышает высоты цели, называется поражаемым пространством (глубиной поражаемого пространства).

Глубина поражаемого пространства (рис. 19) зависит от высоты цели (она будет тем больше, чем выше цель), от настильности траектории (она будет тем больше, чем настильнее траектория) и от угла наклона местности (на переднем скате она уменьшается, на обратном скате - увеличивается).

линия прицеливания

Рис. 19. Зависимость глубины поражаемого пространства от высоты цели и настильности траектории (угла падения)

Глубину поражаемого пространства можно определить по таблицам превышения траекторий над линией прицеливания путем сравнения превышения нисходящей ветви траектории на соответствующую дальность стрельбы с высотой цели, а в том случае, если высота цели меньше 1/3 высоты траектории, - по формуле тысячной (1)

Ппр = (Вц × 1000)/θс (1)

где: Ппр – глубина поражаемого пространства в метрах; Вц – высота цели в метрах; θс – угол падения в тысячных.

Поражаемое пространство в некоторой степени компенсирует ошибки, допускаемые при выборе прицела, и позволяет округлять измеренное расстояние до цели в большую сторону.

Для увеличения глубины поражаемого пространства на наклонной местности огневую позицию нужно выбирать так, чтобы местность в расположении противника по возможности совпадала с продолжением линии прицеливания.

Пространство за укрытием, не пробиваемым пулей, от его гребня до точки встречи называется прикрытым пространством (рис. 20).

	траектория	мертвое
		пространство
укрытие		поражаемое
		пространство

прикрытое пространство

ТВ

Рис. 20. Прикрытое, мертвое и поражаемое пространство

Прикрытое пространство будет тем больше, чем больше высота укрытия и чем настильнее траектория. Часть прикрытого пространства, на котором цель не может быть поражена при данной траектории, называется мертвым (непоражаемым) пространством. Мертвое пространство будет тем больше, чем больше высота укрытия, меньше высота цели и настильнее траектория. Другую часть прикрытого пространства, на которой цель может быть поражена, составляет паражаемое пространство. Глубина мертвого пространства равна разности прикрытого и поражаемого пространства.

Знание величины прикрытого и мертвого пространства позволяет правильно использовать укрытия для зашиты от огня противника, а также принимать меры для уменьшения мертвых пространств путем правильного выбора огневых позиций и обстрела целей из оружия с более навесной траекторией.