Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Шлиренское изображение пули, летящей в свободном полете, демонстрирующее динамику давления воздуха вокруг пули.

Внешняя баллистика или внешняя баллистика - это часть баллистики, которая касается поведения снаряда в полете. Снаряд может быть приведен в действие или нет, управляемым или неуправляемым, вращающимся или стабилизированным, летящим в атмосфере или в космическом вакууме, но, безусловно, под действием гравитационного поля. [1]

Снаряды, запускаемые из пушки, могут быть лишены энергии, и вся их скорость определяется воспламенением метательного заряда до тех пор, пока снаряд не выйдет из ствола пушки . [2] Тем не менее, анализ внешней баллистики также имеет дело с траекториями ракетных снарядов и ракет, запускаемых с пушек; и ракеты, которые приобретают всю свою траекторию скорость из внутренней баллистики их бортовой двигательной установки, будь то ракетный двигатель или воздушно-реактивный двигатель, как во время фазы разгона, так и после выхода из строя двигателя. Внешняя баллистика также касается свободного полета других снарядов, таких как шары , стрелы и т. Д.

Силы, действующие на снаряд [ править ]

В полете основными или основными силами, действующими на снаряд, являются сила тяжести , лобовое сопротивление и, если присутствует, ветер ; в полете с двигателем - тяга; и, если направлено, силы, передаваемые управляющими поверхностями.

В приложениях внешней баллистики стрелкового оружия сила тяжести передает снаряду нисходящее ускорение, в результате чего он падает с линии прямой видимости . Перетаскивание или сопротивление воздуха замедляет снаряд с силой, пропорциональной квадрату скорости. Ветер заставляет снаряд отклоняться от траектории. Во время полета гравитация, сопротивление и ветер имеют большое влияние на траекторию полета снаряда и должны учитываться при прогнозировании того, как снаряд будет двигаться.

Для средних и больших дальностей и времени полета, помимо силы тяжести, сопротивления воздуха и ветра, для стрелкового оружия необходимо учитывать несколько промежуточных или мезопеременных, описанных в параграфе о внешних факторах . Мезопеременные могут стать значимыми для пользователей огнестрельного оружия, которым приходится иметь дело со сценариями выстрела под углом или с увеличенными дальностями, но они редко актуальны на обычных дистанциях охоты и стрельбы по цели.

При больших и очень больших дальностях и времени полета стрелкового оружия незначительные воздействия и силы, такие как описанные в параграфе о факторах большой дальности, становятся важными и должны приниматься во внимание. Практические эффекты этих второстепенных переменных, как правило, не имеют значения для большинства пользователей огнестрельного оружия, поскольку нормальный групповой разброс на коротких и средних дистанциях преобладает над влиянием, которое эти эффекты оказывают на траектории полета снаряда .

На очень больших дистанциях артиллерия должна стрелять снарядами по траекториям, которые даже не являются приблизительно прямыми; они ближе к параболическим , хотя на это влияет сопротивление воздуха. Снаряды с очень большой дальностью действия могут сильно отклоняться, в зависимости от обстоятельств, от линии к цели; и все внешние факторы и факторы дальнего действия должны быть приняты во внимание при прицеливании. В артиллерийских ящиках очень большого калибра , таких как Paris Gun , очень тонкие релятивистские эффекты, которые не рассматриваются в этой статье, могут способствовать дальнейшему совершенствованию решений прицеливания.

В случае с баллистическими ракетами высота также имеет существенное влияние, поскольку часть полета происходит в почти вакуумной скважине над вращающейся землей, постоянно перемещая цель от того места, где она находилась во время запуска.

Стабилизация несферических снарядов во время полета [ править ]

Для стабилизации несферических снарядов во время полета можно использовать два метода:

  • Снаряды, такие как стрелы или стрелы, такие как башмаки, такие как M829 Armor-Piercing, Fin-Stabilized, Discarding Sabot (APFSDS), достигают стабильности за счет того, что их центр давления (ЦП) оказывается позади центра масс (CM) с помощью поверхностей хвоста. CP за условием CM обеспечивает стабильный полет снаряда, что означает, что снаряд не перевернется во время полета через атмосферу из-за аэродинамических сил.
  • Снаряды, такие как пули стрелкового оружия и артиллерийские снаряды, должны иметь дело с их CP, находящимися перед их CM, что дестабилизирует эти снаряды во время полета. Для стабилизации таких снарядов снаряд вращается вокруг своей продольной (ведущей к ведомой) оси. Вращающаяся масса создает гироскопические силы, которые удерживают ось длины пули, устойчивую к дестабилизирующему опрокидывающему моменту ЦП, находящегося перед ЦМ.

Основные эффекты во внешней баллистике [ править ]

Падение снаряда / пули и траектория полета снаряда [ править ]

Типичный график траектории для карабина M4 и винтовки M16A2 при использовании одинаковых патронов M855 с одинаковыми снарядами. Хотя обе траектории имеют одинаковые 25 м около нуля, разница в начальных скоростях снарядов постепенно вызывает значительную разницу в траектории и далеком нуле. Ось 0 дюймов представляет собой линию визирования или горизонтальную плоскость визирования.

Воздействие силы тяжести на снаряд в полете часто называют падением снаряда или падением пули. При обнулении прицельных компонентов ружья важно понимать влияние силы тяжести . Чтобы спланировать падение снаряда и правильно его компенсировать, нужно понимать траектории параболической формы .

Падение снаряда / пули [ править ]

Чтобы снаряд поразил любую удаленную цель, ствол должен быть наклонен на положительный угол возвышения относительно цели. Это связано с тем, что снаряд начнет реагировать на действие силы тяжести в тот момент, когда он освободится от механических ограничений ствола. Воображаемая линия, идущая вниз по центральной оси канала ствола и уходящая в бесконечность, называется линией вылета и является линией, по которой снаряд выходит из ствола. Из-за действия силы тяжести снаряд никогда не может поразить цель выше линии вылета. Когда снаряд с положительным наклоном движется вниз по дальности, он изгибается под линией вылета, поскольку он отклоняется от первоначального пути под действием силы тяжести. Падение снаряда / пули определяется как вертикальное расстояние снаряда ниже линии вылета из канала ствола.Даже когда линия вылета наклонена вверх или вниз, падение снаряда все равно определяется как расстояние между пулей и линией вылета в любой точке траектории. Падение снаряда не описывает фактическую траекторию полета снаряда. Однако знание падения снаряда полезно при проведении прямого сравнения двух разных снарядов относительно формы их траекторий, сравнивая влияние переменных, таких как скорость и поведение сопротивления.Однако знание падения снаряда полезно при проведении прямого сравнения двух различных снарядов относительно формы их траекторий, сравнивая влияние переменных, таких как скорость и поведение сопротивления.Однако знание падения снаряда полезно при проведении прямого сравнения двух различных снарядов относительно формы их траекторий, сравнивая влияние переменных, таких как скорость и поведение сопротивления.

Путь снаряда / пули [ править ]

Для попадания в дальнюю цель необходим соответствующий положительный угол возвышения, который достигается за счет наклона линии визирования от глаза стрелка через центральную линию прицельной системы вниз к линии вылета. Это может быть достигнуто простым механическим опусканием прицела или закреплением всей прицельной системы на наклонной опоре с известным наклоном вниз, или сочетанием того и другого. Эта процедура имеет эффект поднятия дульного среза, когда впоследствии необходимо поднять ствол для совмещения прицела с целью. Снаряд, вылетающий из дула под заданным углом возвышения, следует по баллистической траектории.характеристики которого зависят от различных факторов, таких как начальная скорость, сила тяжести и аэродинамическое сопротивление. Эта баллистическая траектория называется траекторией пули. Если снаряд имеет стабилизированное вращение, аэродинамические силы также предсказуемо будут изгибать траекторию немного вправо, если нарезы используют «правое закручивание». Некоторые стволы режутся с поворотом влево, и в результате пуля будет изгибаться влево. Следовательно, чтобы компенсировать это отклонение от траектории, прицел также необходимо отрегулировать влево или вправо соответственно. Постоянный ветер также предсказуемо влияет на траекторию пули, слегка сдвигая ее влево или вправо и немного больше вверх и вниз, в зависимости от направления ветра. На величину этих отклонений также влияет то, находится ли пуля на восходящем или нисходящем уклоне траектории.из-за явления, называемого «рыскание покоя», когда вращающаяся пуля имеет тенденцию стабильно и предсказуемо выровняться с небольшим отклонением от центра траектории точечной массы. Тем не менее, каждое из этих возмущений траектории можно предсказать после определения аэродинамических коэффициентов снаряда с помощью комбинации подробного аналитического моделирования и измерений испытательной дальности.

Анализ траектории снаряда / пули очень полезен стрелкам, поскольку позволяет им составлять баллистические таблицы.это позволит предсказать, сколько поправок вертикального возвышения и горизонтального отклонения необходимо применить к линии визирования для выстрелов с различных известных расстояний. Наиболее подробные баллистические таблицы разработаны для дальнобойной артиллерии и основаны на анализе траектории с шестью степенями свободы, который учитывает аэродинамическое поведение в трех осевых направлениях - высоте, дальности и отклонении - и трех направлениях вращения - шаге. , рыскание и вращение. Для стрелкового оружия моделирование траектории часто можно упростить до расчетов, включающих только четыре из этих степеней свободы, объединяя эффекты тангажа, рыскания и вращения в эффект рыскания-откоса для учета отклонения траектории. После составления подробных таблиц дальности стрелок может относительно быстро настроить прицел в зависимости от дальности до цели, ветра и т. Д.температура и влажность воздуха, а также другие геометрические параметры, такие как перепад высот на местности.

Значения траектории снаряда определяются как высотой визирования, или расстоянием линии визирования над осевой линией канала ствола, так и диапазоном, на котором прицел обнуляется, что, в свою очередь, определяет угол возвышения. Снаряд, следующий по баллистической траектории, может двигаться как вперед, так и вертикально. Движение вперед замедляется из-за сопротивления воздуха, а при моделировании точечной массы вертикальное движение зависит от комбинации угла места и силы тяжести. Первоначально снаряд поднимается относительно линии визирования или горизонтальной прицельной плоскости. Снаряд в конечном итоге достигает своей вершины (высшей точки параболы траектории), где составляющая вертикальной скорости спадает до нуля под действием силы тяжести, а затем начинает снижаться, в конечном итоге ударяясь о землю. Чем дальше расстояние до намеченной цели,чем больше угол возвышения и тем выше вершина.

Траектория снаряда дважды пересекает горизонтальную прицельную плоскость. Точка, ближайшая к ружью, возникает, когда пуля проходит через линию визирования, и называется близкой к нулю. Вторая точка возникает, когда снаряд спускается по линии прямой видимости. Он называется дальним нулем и определяет текущее расстояние прицела для оружия. Путь снаряда численно описывается как расстояние выше или ниже горизонтальной плоскости визирования в различных точках траектории. Это отличается от падения снаряда, которое относится к плоскости, содержащей линию вылета, независимо от угла места. Поскольку каждый из этих двух параметров использует разные базовые данные,может возникнуть значительная путаница, потому что даже если снаряд движется значительно ниже линии вылета, он все равно может набирать фактическую и значительную высоту относительно линии обзора, а также поверхности земли в случае горизонтального или почти горизонтального выстрел сделан над ровной местностью.

Максимальная дальность стрельбы в упор и ноль боя [ править ]

Знание о падении снаряда и его траектории имеет практическое применение стрелкам, даже если оно не описывает фактическую траекторию полета снаряда. Например, если вертикальное положение снаряда на определенном расстоянии находится в пределах вертикальной высоты целевой области, в которую стрелок хочет попасть, точка прицеливания не обязательно должна регулироваться для этого диапазона; считается, что снаряд имеет достаточно плоскую траекторию дальности прямого выстрела для данной конкретной цели. [3]Также известный как «нулевой бой», максимальная дальность стрельбы в упор также важна для военных. Солдатам приказывают стрелять по любой цели в пределах этого диапазона, просто поместив прицел своего оружия в центр масс вражеской цели. Любые ошибки в оценке дальности не имеют тактического значения, так как прицельный выстрел попадет в торс вражеского солдата. Современная тенденция использования прицелов и патронов с более высокой скоростью в штурмовых винтовках отчасти объясняется желанием увеличить максимальную дальность стрельбы в упор, что упрощает использование винтовки. [4] [5] [6]

Сопротивление перетаскиванию [ править ]

Теневые фото / Shadowgraph из отошедшей ударной или носовой ударной волны вокруг пули в сверхзвуковом полете, опубликованной Эрнста Маха в 1888 году.

Математические модели , такие как вычислительная гидродинамика, используются для расчета эффектов лобового сопротивления или сопротивления воздуха; они довольно сложны и еще не полностью надежны, но исследования продолжаются. [7] Таким образом, наиболее надежным методом определения необходимых аэродинамических свойств снаряда для правильного описания траекторий полета является эмпирическое измерение.

Исправлены модели кривой сопротивления, созданные для снарядов стандартной формы [ править ]

Стандартный снаряд формы G1. Все размеры указаны в калибрах / диаметрах.

Использование баллистических таблиц или программного обеспечения для баллистики, основанного на методе Маевски / Сиаччи и модели сопротивления G1 , введенной в 1881 году, является наиболее распространенным методом, используемым для работы с внешней баллистикой. Снаряды описываются баллистическим коэффициентом , или BC, который объединяет сопротивление воздуха формы пули ( коэффициент лобового сопротивления ) и ее плотность в поперечном сечении (функция массы и диаметра пули).

Замедление из-за сопротивления , которое испытывает снаряд с массой m , скоростью v и диаметром d , пропорционально 1 / BC, 1 / m , и . BC дает соотношение баллистической эффективности по сравнению со стандартным снарядом G1, который представляет собой фиктивный снаряд с плоским основанием, длиной 3,28 калибра / диаметра и тангенциальной кривой радиуса 2 калибра / диаметра для острия. Стандартный снаряд G1 происходит от стандартного эталонного снаряда "C", определенного немецким производителем стали, боеприпасов и вооружений Krupp в 1881 году. Стандартный снаряд модели G1 имеет BC, равный 1. [8]Комиссия Французского Гавра решила использовать этот снаряд в качестве своего первого эталонного снаряда, присвоив ему название G1. [9] [10]

Спортивные пули калибром d от 0,177 до 0,50 дюйма (от 4,50 до 12,7 мм ) имеют BC G1 в диапазоне от 0,12 до чуть более 1,00, причем 1,00 является самой аэродинамической, а 0,12 - минимальной. Пули с очень низким лобовым сопротивлением и BC ≥ 1,10 могут быть спроектированы и изготовлены на высокоточных токарных станках с ЧПУ из монометаллических стержней, но их часто приходится стрелять из изготовленных на заказ полнокалиберных винтовок со специальными стволами. [11]

Плотность сечения является очень важным аспектом снаряда или пули, и для круглого снаряда, такого как пуля, это отношение площади лобовой поверхности (половина квадрата диаметра пули, умноженная на пи ) к массе пули. Поскольку для данной формы пули лобовая поверхность увеличивается как квадрат калибра, а масса увеличивается как куб диаметра, то плотность в поперечном сечении растет линейно с диаметром ствола. Поскольку BC сочетает в себе форму и плотность сечения, модель снаряда G1 в половинном масштабе будет иметь BC 0,5, а модель четвертичного масштаба будет иметь BC 0,25.

Поскольку снаряды различной формы по-разному реагируют на изменения скорости (особенно между сверхзвуковой и дозвуковой ), BC, предоставленный производителем пули, будет средним BC, который представляет общий диапазон скоростей для этой пули. Для винтовочных пуль это, вероятно, будет сверхзвуковая скорость, для пистолетных пуль, вероятно, будет дозвуковая. Для снарядов, которые перемещаются в сверхзвуковом , околозвуковом и дозвуковом режимах полета, BC не очень хорошо аппроксимируется единственной константой, но считается функцией BC (M) числа Маха.M; здесь M равно скорости снаряда, деленной на скорость звука . Во время полета снаряда M будет уменьшаться, и поэтому (в большинстве случаев) BC также уменьшится.

Большинство баллистических таблиц или программного обеспечения считают само собой разумеющимся, что одна конкретная функция сопротивления правильно описывает сопротивление и, следовательно, летные характеристики пули, связанные с ее баллистическим коэффициентом. Эти модели не делают различие между wadcutter , плоским основанием, Spitzer, лодка-хвост, с очень низким сопротивлением и т.д. типами пуль или формами. Они предполагают одну неизменную функцию сопротивления, как указано в опубликованном BC.

Однако доступно несколько моделей кривой сопротивления, оптимизированных для нескольких стандартных форм снарядов. Полученные в результате модели с фиксированной кривой сопротивления для нескольких стандартных форм или типов снарядов называются:

Стандартный снаряд формы G7. Все размеры указаны в калибрах / диаметрах.
  • G1 или Ingalls (плоское основание с огивом 2 калибра (тупым) - безусловно, наиболее популярное)
  • G2 (снаряд Aberdeen J)
  • G5 (короткий 7,5 ° "лодочка", длинная касательная 6,19 калибра )
  • G6 (плоское основание, 6 калибров, длинная секущая огива )
  • G7 (длинный 7,5 ° "лодочный хвост", 10 калибров по касательной, предпочтение отдается некоторыми производителями для пуль с очень низким лобовым сопротивлением [12] )
  • G8 (плоское основание, длинная секущая огива 10 калибров)
  • GL (тупой свинцовый нос)

Как различные скоростные режимы влияют на пули винтовки .338 калибра, можно увидеть в брошюре по продукции .338 Lapua Magnum, в которой указаны данные доплеровского радара G1 BC. [13] [14] Причина публикации данных, подобных этой брошюре, заключается в том, что модель Siacci / Mayevski G1 не может быть настроена на поведение сопротивления конкретного снаряда, форма которого значительно отличается от формы используемого эталонного снаряда. Некоторые разработчики баллистического программного обеспечения, основавшие свои программы на модели Siacci / Mayevski G1, дают пользователю возможность вводить несколько различных констант G1 BC для разных скоростных режимов, чтобы рассчитать баллистические прогнозы, которые больше соответствуют поведению полета пули на больших дальностях по сравнению с расчетами. которые используют только одну константу BC.

Приведенный выше пример иллюстрирует центральную проблему моделей с фиксированной кривой сопротивления. Эти модели будут давать удовлетворительные точные прогнозы только при условии, что интересующий снаряд имеет ту же форму, что и эталонный снаряд, или форму, которая очень похожа на эталонный снаряд. Любое отклонение от эталонной формы снаряда приведет к менее точным прогнозам. [15] [16] Насколько снаряд отклоняется от применяемого эталонного снаряда, математически выражается форм-фактором ( i ). [17]Форм-фактор можно использовать для сравнения сопротивления, испытываемого интересующим снарядом, с сопротивлением, которое испытывает используемый эталонный снаряд при данной скорости (дальности). Проблема, заключающаяся в том, что фактическая кривая сопротивления снаряда может значительно отклоняться от фиксированной кривой сопротивления любого используемого эталонного снаряда, систематически ограничивает традиционный подход к моделированию сопротивления сопротивлению. Однако относительная простота позволяет объяснить и понять ее широкой публике, и, следовательно, она также популярна среди разработчиков программного обеспечения для прогнозирования баллистических ракет и производителей пуль, которые хотят продавать свою продукцию.

Более продвинутые модели перетаскивания [ править ]

Модель Пейса [ править ]

Другой попыткой создания баллистического вычислителя является модель, представленная в 1980 году доктором Артуром Дж. Пейса . [18] Г-н Пейса утверждает на своем веб-сайте, что его метод неизменно позволял предсказывать (сверхзвуковые) траектории пули винтовки в пределах 2,5 мм (0,1 дюйма) и скорости пули в пределах 0,3 м / с (1 фут / с) до 914 м ( 1000 ярдов) теоретически. [19] Модель Пейса представляет собой решение в замкнутой форме .

Модель Пейса может прогнозировать снаряд в заданном режиме полета (например, в режиме сверхзвукового полета) только с двумя измерениями скорости, расстоянием между указанными измерениями скорости и постоянным коэффициентом наклона или замедления. [20] Модель позволяет кривой сопротивления изменять наклон (истинный / калиброванный) или кривизну в трех разных точках. [21] Данные измерения скорости в нижнем диапазоне могут быть предоставлены вокруг ключевых точек перегиба, что позволяет более точно рассчитать скорость замедления снаряда, что очень похоже на таблицу Маха против CD. Модель Пейса позволяет настраивать коэффициент наклона, чтобы учесть небольшие различия в скорости замедления для разных форм и размеров пуль. Он колеблется от 0,1 (пули с плоским носом) до 0,9 (пули с очень низким лобовым сопротивлением ). Если этот постоянный коэффициент наклона или замедления неизвестен, используется значение по умолчанию 0,5. С помощью измерений при пробной стрельбе можно определить постоянную крутизны для конкретной комбинации пуля / винтовочная система / стрелок. Желательно, чтобы эти испытательные стрельбы производились на 60%, а для прогнозирования баллистических расчетов на экстремально дальние дистанции также на 80–90% сверхзвуковой дальности интересующих снарядов, избегая хаотичных трансзвуковых эффектов. Благодаря этому модель Pejsa может быть легко настроена. Практический недостаток модели Пейса состоит в том, что точные измерения скорости снаряда на дальности полета для обеспечения этих лучших прогнозов не могут быть легко выполнены подавляющим большинством любителей стрельбы.

Средний коэффициент замедления может быть вычислен для любого заданного постоянного коэффициента наклона, если известны точки данных скорости и известно расстояние между указанными измерениями скорости. Очевидно, это верно только в рамках одного и того же режима полета. Под скоростью подразумевается фактическая скорость , поскольку скорость - это векторная величина, а скорость - это величина вектора скорости. Поскольку степенная функция не имеет постоянной кривизны, простая хордасредний не может быть использован. Модель Пейса использует средневзвешенный коэффициент замедления, взвешенный в диапазоне 0,25. Более близкая скорость имеет больший вес. Коэффициент замедления измеряется в футах, тогда как дальность действия измеряется в ярдах, следовательно, 0,25 * 3,0 = 0,75, в некоторых местах используется 0,8 вместо 0,75. 0,8 получается округлением, чтобы облегчить ввод в калькуляторы. Поскольку в модели Пейса не используется простое средневзвешенное значение по хорде, используются два измерения скорости, чтобы найти средний коэффициент замедления по хорде на среднем диапазоне между двумя точками измерения скорости, ограничивая его точностью до короткого диапазона. Чтобы найти начальный коэффициент запаздывания, доктор Пейса приводит два отдельных уравнения в своих двух книгах. Первый связан со степенной функцией. [22]Второе уравнение идентично тому, которое использовалось для нахождения средневзвешенного значения при R / 4; прибавить N * (R / 2), где R - расстояние в футах к среднему коэффициенту замедления хорды на средних частотах, а N - коэффициент константы наклона. [23]После определения начального коэффициента запаздывания используется обратная процедура для определения средневзвешенного значения при R / 4; коэффициент пускового замедления минус N * (R / 4). Другими словами, N используется как наклон линии хорды. Д-р Пейса утверждает, что он расширил свою формулу капель в ряд по степеням, чтобы доказать, что средневзвешенный коэффициент замедления при R / 4 является хорошим приближением. Для этого доктор Пейса сравнил расширение в степенной ряд своей формулы падения с степенным расширением какой-либо другой безымянной формулы падения, чтобы прийти к своим выводам. Четвертый член в обоих степенных рядах совпал, когда коэффициент замедления в диапазоне 0,25 использовался в формуле падения Пейсы. Четвертый член также был первым термином, в котором использовалось N. Высшие члены, включающие N, были несущественными и исчезли при N = 0,36, что, по мнению доктора Ф.Пейса оказался удачным совпадением, сделавшим чрезвычайно точное линейное приближение, особенно для N около 0,36. Если используется функция коэффициента запаздывания, могут быть получены точные средние значения для любого N, потому что из расчетов легко найтисреднее любой интегрируемой функции . [24] Д-р Пейса утверждает, что коэффициент замедления можно смоделировать с помощью C * V N, где C - подгоночный коэффициент, который исчезает при выводе формулы капли, а N - коэффициент постоянной наклона. [25]

Коэффициент замедления равен квадрату скорости, деленному на коэффициент замедления A. Использование среднего коэффициента замедления позволяет модели Пейса быть выражением в замкнутой форме в рамках заданного режима полета.

Пять пуль, используемых в вооруженных силах США слева направо: пуля M1903, шар M1906, шар M1, шар M2, используемый доктором Пейса для второй эталонной кривой сопротивления, и бронебойная пуля (AP) M2.

Чтобы позволить использовать баллистический коэффициент G1, а не данные о скорости, доктор Пейса предоставил две эталонные кривые сопротивления. Первая эталонная кривая сопротивления основана исключительно на функции скорости замедления Сиаччи / Маевски. Вторая эталонная кривая сопротивления настраивается так, чтобы соответствовать функции скорости замедления Сиаччи / Маевски при скорости снаряда 2600 футов в секунду (792,5 м / с) с использованием патрона .30-06 Springfield, Ball, калибра .30 M2 152 гран (9,8 г) винтовочная пуля спитцера с коэффициентом наклона или замедления 0,5 в сверхзвуковом режиме полета. В других режимах полета вторая эталонная модель кривой сопротивления Пейса использует постоянные коэффициенты наклона 0,0 или -4,0. Эти постоянные коэффициенты замедления можно проверить, отказавшись от формул Пейсы (сегменты кривой сопротивления соответствуют форме V(2 - N) / C, а сегменты кривой коэффициента замедления соответствуют форме V 2 / (V (2 - N) / C) = C * V N, где C - коэффициент соответствия). Данные эмпирических испытаний, которые Пейса использовал для определения точной формы выбранной им эталонной кривой сопротивления, и предопределенная математическая функция, которая возвращает коэффициент замедления при заданном числе Маха, были предоставлены военными США для пули патронного, шарикового калибра .30 M2. . При вычислении функции коэффициента замедления также учитывается плотность воздуха, о которой Пейса не упомянул прямо. В модели Siacci / Mayevski G1 используется следующая параметризация замедления (60 ° F, 30 дюймов рт. Ст. И влажность 67%, плотность воздуха ρ = 1,2209 кг / м 3 ). [26]Доктор Пейса предлагает использовать вторую кривую сопротивления, потому что кривая сопротивления Siacci / Mayevski G1 не подходит для современных пуль спитцеров. [27] Чтобы получить соответствующие коэффициенты замедления для оптимального моделирования на дальних дистанциях, доктор Пейса предложил использовать точные данные измерения скорости полета конкретного снаряда для конкретного снаряда для эмпирического расчета среднего коэффициента замедления, а не использовать средний коэффициент замедления, полученный с помощью эталонной кривой сопротивления. Далее он предложил использовать боеприпасы с пониженной загрузкой пороха для эмпирической проверки фактического поведения снаряда в полете на более низких скоростях. При работе с пониженными пороховыми зарядами следует проявлять особую осторожность, чтобы избежать опасных или катастрофических условий (детонации), которые могут возникнуть при стрельбе экспериментальных зарядов из огнестрельного оружия.[21]

Модель Манжеса [ править ]

Хотя эта модель не так широко известна, как модель Пейса, дополнительная альтернативная баллистическая модель была представлена ​​в 1989 году полковником Даффом Мангесом (в отставке армии США) на 11-м Международном симпозиуме по обеспечению военной готовности США (ADPA), проходившем в Конгресс-центре Брюсселя, Брюссель, Бельгия , 9–11 мая 1989 г. Статья под названием «Решения по траектории замкнутой формы для систем оружия прямой наводки» появляется в сборнике материалов, том 1, «Динамика движения, динамика запуска, динамика полета», страницы 665–674. Первоначально задуманная для моделирования сопротивления снаряда для боеприпасов 120-мм танковой пушки , новая формула коэффициента лобового сопротивления была впоследствии применена к баллистическим траекториям боеприпасов центральной винтовки с результатами, сопоставимыми с результатами, заявленными для модели Pejsa.

Модель Manges использует теоретический подход из первых принципов, который избегает кривых "G" и "баллистических коэффициентов", основанных на стандартной G1 и других кривых подобия. Теоретическое описание состоит из трех основных частей. Во-первых, разработать и решить формулировку двумерных дифференциальных уравнений движения, управляющих плоскими траекториями снарядов с точечной массой, путем математического определения набора квадратур, которые допускают решения в замкнутой форме для траекторных дифференциальных уравнений движения. Генерируется последовательность функций коэффициента сопротивления последовательного приближения, которые быстро сходятся к фактическим наблюдаемым данным сопротивления. Вакуумная траектория, упрощенная аэродинамика, модели закона сопротивления Дантонио и Эйлера являются частными случаями.Таким образом, закон сопротивления Манже обеспечивает объединяющее влияние по сравнению с более ранними моделями, используемыми для получения двумерных решений в замкнутой форме для уравнений движения точечных масс. Третья цель данной статьи - описать процедуру аппроксимации методом наименьших квадратов для получения новых функций сопротивления из наблюдаемых экспериментальных данных. Автор утверждает, что результаты демонстрируют превосходное согласие с шестью степенями свободы численных расчетов для современных танковых боеприпасов и доступными опубликованными таблицами стрельбы для боеприпасов центральной винтовки, имеющих большое разнообразие форм и размеров.Автор утверждает, что результаты демонстрируют превосходное согласие с шестью степенями свободы численных расчетов для современных танковых боеприпасов и доступными опубликованными таблицами стрельбы для боеприпасов центральной винтовки, имеющих большое разнообразие форм и размеров.Автор утверждает, что результаты демонстрируют превосходное согласие с шестью степенями свободы численных расчетов для современных танковых боеприпасов и доступными опубликованными таблицами стрельбы для боеприпасов центральной винтовки, имеющих большое разнообразие форм и размеров.

Было создано приложение Microsoft Excel, которое использует аппроксимацию методом наименьших квадратов для коэффициентов сопротивления аэродинамической трубы, полученных в виде таблицы. В качестве альтернативы, производитель предоставил данные о баллистической траектории, или данные скорости, полученные с помощью Доплера, могут быть адаптированы для калибровки модели. Затем приложение Excel использует настраиваемые макрокоманды для вычисления интересующих переменных траектории. Используется модифицированный алгоритм интегрирования Рунге-Кутты 4-го порядка . Как и Пейса, полковник Манжеш заявляет, что точность стрельбы по центру стрельбы составляет одну десятую дюйма для положения пули и ближайший фут в секунду для скорости снаряда.

Труды 11-го Международного баллистического симпозиума доступны через Национальную оборонную промышленную ассоциацию (NDIA) на веб-сайте http://www.ndia.org/Resources/Pages/Publication_Catalog.aspx .

Модель шести степеней свободы [ править ]

Также доступны продвинутые профессиональные баллистические модели, такие как PRODAS . Они основаны на расчетах с шестью степенями свободы (6 степеней свободы ). 6 При моделировании глубины резкости учитываются координаты x, y и z в пространстве, а также угол наклона, рыскания и крена снарядов. 6 Моделирование глубины резкости требует такого сложного ввода данных, знания используемых снарядов и дорогостоящих методов сбора и проверки данных, что непрактично для непрофессиональных специалистов по баллистике, [28]но не невозможно для любопытных, компьютерных грамотных и математически склонных. Были разработаны полуэмпирические модели аэродинамического прогноза, которые сократили данные обширного диапазона испытаний для большого разнообразия форм снарядов, нормализуя входные геометрические размеры к калибрам; с учетом длины и радиуса носовой части, длины корпуса и размера боаттэйла, а также с возможностью оценки полного набора аэродинамических коэффициентов с шестью степенями свободы. Ранние исследования программного обеспечения для аэропрогнозирования со стабилизацией вращения привели к созданию компьютерной программы SPINNER. [29] Программа аэропрогнозирования FINNER вычисляет входные данные с шестью степенями свободы для снарядов с плавниковой стабилизацией. [30] Программное обеспечение для моделирования твердых тел, которое определяет такие параметры снаряда, как массу, центр тяжести, осевой и поперечный моменты инерции, необходимые для анализа устойчивости, также легко доступно и просто для компьютерной программы. [31] Наконец, легко доступны алгоритмы численного интегрирования с шестью степенями свободы, подходящие для 4-го порядка Рунге-Кутты. [32] Все, что требуется от баллистика-любителя, чтобы исследовать более тонкие аналитические детали траекторий снаряда, а также нутации и прецессию пули.поведение, это определение компьютерного программирования. Тем не менее, для энтузиастов стрелкового оружия, помимо академического любопытства, можно обнаружить, что способность предсказывать траектории с точностью до 6 степеней свободы, вероятно, не имеет практического значения по сравнению с более упрощенными траекториями точечных масс, основанными на опубликованных баллистических коэффициентах пули. 6 DoF обычно используется в аэрокосмической и оборонной промышленности, а также военными организациями, которые изучают баллистическое поведение ограниченного числа (предполагаемых) снарядов военного назначения. Рассчитанные тренды 6 степеней свободы могут быть включены в качестве поправочных таблиц в более традиционные баллистические программные приложения.

Хотя 6 программных приложений для моделирования степеней резкости и программного обеспечения используются профессиональными хорошо оснащенными организациями в течение десятилетий, ограничения вычислительной мощности мобильных вычислительных устройств, таких как (усиленные) персональные цифровые помощники , планшетные компьютеры или смартфоны, затрудняют использование в полевых условиях, поскольку расчеты обычно должны выполняться на лету . В 2016 году скандинавский производитель боеприпасов Nammo Lapua Oy выпустил бесплатную баллистическую программу для расчета 6 степеней свободы под названием Lapua Ballistics. Программное обеспечение распространяется только как мобильное приложение и доступно для устройств Android и iOS. [33]Однако используемая модель с 6 степенями свободы ограничена пулями Lapua, поскольку решателю с 6 степенями свободы необходимы данные о коэффициенте сопротивления пули (Cd) / доплеровском радаре и геометрические размеры интересующего (ых) снаряда (ов). Для других пуль решатель Lapua Ballistics ограничен баллистическими коэффициентами G1 или G7 и методом Маевски / Сиаччи и основан на них.

Комплекты артиллерийского программного обеспечения [ править ]

Военные организации разработали баллистические модели, такие как баллистическое ядро ​​вооружения НАТО (NABK), для систем управления огнем артиллерии, например, SG2 Shareable (Fire Control) Software Suite (S4) от Группы вооружений НАТО (NAAG). Баллистическое ядро ​​вооружения НАТО представляет собой модифицированную модель точечной массы с 4 степенями свободы. Это компромисс между простой моделью точечной массы и вычислительно-интенсивной моделью с 6 степенями свободы. [34]Стандарт с шестью и семью степенями свободы под названием BALCO также был разработан в рабочих группах НАТО. BALCO - это программа моделирования траектории, основанная на математической модели, определенной в Рекомендации НАТО по стандартизации 4618. Основная цель BALCO - вычислять траектории с высокой точностью как для обычных осесимметричных, так и для высокоточных снарядов с управляющими поверхностями. Модель траектории BALCO - это программа FORTRAN 2003, которая реализует следующие функции:

  • Уравнения движения с 6/7 степенями свободы
  • Интеграция Рунге-Кутта-Фельберга 7-го порядка
  • Модели Земли
  • Модели атмосферы
  • Аэродинамические модели
  • Модели Thrust и Base Burn
  • Модели приводов [35]

Прогнозы, которые дают эти модели, подлежат сравнительному исследованию. [36]

Доплеровские радиолокационные измерения [ править ]

Для точного определения эффектов лобового сопротивления или сопротивления воздуха снарядам требуются измерения с помощью доплеровского радара . Доплеровские радары Weibel 1000e или Infinition BR-1001 используются правительствами, профессиональными специалистами по баллистике, силами обороны и некоторыми производителями боеприпасов для получения реальных данных о характеристиках полета интересующих их снарядов. Правильно установленные современные измерения с помощью доплеровского радара могут определять характеристики полета снарядов размером с пули пневматического оружия в трехмерном пространстве с точностью до нескольких миллиметров. Собранные данные о замедлении снаряда могут быть получены и выражены несколькими способами, такими как баллистические коэффициенты (BC) или коэффициенты сопротивления (C d). Поскольку вращающийся снаряд испытывает как прецессию, так и нутацию относительно своего центра тяжести во время полета, требуется дальнейшее сокращение данных измерений доплеровского радара, чтобы отделить коэффициенты сопротивления и подъемной силы, вызванные рысканием, от коэффициента сопротивления нулевого рыскания, чтобы измерения были полностью применимы к Анализ траектории с 6 степенями свободы.

Результаты измерений доплеровским радаром для токарной монолитной цельной пули .50 BMG с очень низким лобовым сопротивлением (монолитная цельная пуля Lost River J40 .510-773 гран / коэффициент скручивания 1:15 дюйма) выглядят следующим образом:

Первоначальный рост значения BC объясняется постоянным рысканием и прецессией снаряда из канала ствола. Результаты испытаний были получены не из одного выстрела, а из множества выстрелов. Производитель пули Lost River Ballistic Technologies присвоил пуле 1.062 за ее BC-номер.

Результаты измерений доплеровским радаром для пули Lapua GB528 Scenar калибра 19,44 г (300 г) 8,59 мм (0,338 дюйма) с очень низким лобовым сопротивлением выглядят следующим образом:

Эта испытанная пуля демонстрирует максимальный коэффициент лобового сопротивления при переходе в околозвуковой режим полета около 1200 Маха.

С помощью измерений доплеровского радара можно определить модели сопротивления снарядов, которые наиболее полезны при стрельбе на больших дистанциях, когда скорость пули замедляется до околозвуковой области скорости, близкой к скорости звука. Здесь сопротивление снаряда, предсказанное математическим моделированием, может значительно отличаться от фактического сопротивления, испытываемого снарядом. Дальнейшие измерения доплеровского радара используются для изучения тонких эффектов различных конструкций пуль в полете. [37]

Правительства, профессиональные баллисты, силы обороны и производители боеприпасов могут дополнить измерения доплеровского радара измерениями, полученными с помощью датчиков телеметрии, установленных на более крупных снарядах.

Общие тенденции сопротивления или баллистического коэффициента [ править ]

В общем, заостренный снаряд будет иметь лучший коэффициент лобового сопротивления (C d ) или баллистический коэффициент (BC), чем пуля с круглым носом, а пуля с круглым носом будет иметь лучший C d или BC, чем пуля с плоским острием. Кривые с большим радиусом, приводящие к меньшему углу при вершине, будут вызывать меньшее сопротивление, особенно при сверхзвуковых скоростях. Пули с полым концом ведут себя как плоское острие того же диаметра. Снаряды, предназначенные для сверхзвукового использования, часто имеют слегка сужающееся основание в задней части, называемое хвостовой частью лодки , что снижает сопротивление воздуха в полете. [38] Каннелюры, которые представляют собой утопленные кольца вокруг снаряда, используемые для надежного зажима снаряда в гильзе, вызовут увеличение сопротивления.

Аналитическое программное обеспечение было разработано Исследовательской лабораторией баллистики, позже названной Армейской исследовательской лабораторией, которая свела фактические данные о диапазоне испытаний к параметрическим отношениям для прогнозирования коэффициента сопротивления снаряда. [39] Артиллерия большого калибра также использует механизмы уменьшения сопротивления в дополнение к обтекаемой геометрии. Ракетные снаряды используют небольшой ракетный двигатель, который воспламеняется на выходе из дульного среза, обеспечивая дополнительную тягу для преодоления аэродинамического сопротивления. Реактивная помощь наиболее эффективна с дозвуковыми артиллерийскими снарядами. Для сверхзвуковой дальнобойной артиллерии, где преобладает сопротивление базы, кровотечение базыИспользуется. Базовый отвод - это форма газогенератора, который не обеспечивает значительной тяги, а скорее заполняет газом область низкого давления за снарядом, эффективно снижая базовое сопротивление и общий коэффициент сопротивления снаряда.

Трансзвуковая проблема [ править ]

Снаряд, выпущенный со сверхзвуковой начальной скоростью, в какой-то момент замедлится, чтобы приблизиться к скорости звука. В околозвуковой области (около 1,2–0,8 Маха ) центр давления (ЦД) большинства несферических снарядов смещается вперед по мере замедления снаряда. Этот сдвиг CP влияет на (динамическую) стабильность снаряда. Если снаряд недостаточно стабилизирован, он не может оставаться направленным вперед через трансзвуковую область (снаряд начинает проявлять нежелательную прецессиюили конусообразное движение, называемое рысканием предельного цикла, которое, если его не погасить, может в конечном итоге закончиться неконтролируемым кувырком вдоль оси длины). Однако даже если снаряд имеет достаточную устойчивость (статическую и динамическую), чтобы иметь возможность пролететь через околозвуковую область и остается направленным вперед, он все равно подвергается воздействию. Неустойчивый и внезапный сдвиг КП и (временное) снижение динамической устойчивости может вызвать значительную дисперсию (и, следовательно, значительное снижение точности), даже если полет снаряда снова станет нормальным, когда он войдет в дозвуковую область. Это затрудняет точное прогнозирование баллистического поведения снарядов в околозвуковой области.

Из-за этого стрелки обычно ограничиваются поражением целей достаточно близко, чтобы снаряд оставался сверхзвуковым. [примечание 1] В 2015 году американский специалист по баллистике Брайан Литц представил концепцию «увеличенной дальности» для определения стрельбы из винтовки на дистанциях, где сверхзвуковые (винтовочные) пули входят в околозвуковую область. По словам Литца, «Расширенная дальность действия начинается всякий раз, когда пуля замедляется до околозвуковой дальности. Когда пуля замедляется, приближаясь к 1 Маха, она начинает сталкиваться с околозвуковыми эффектами, которые более сложны и трудны для учета по сравнению со сверхзвуковой дальностью. где пуля ведет себя относительно хорошо ". [40]

Плотность окружающего воздухаоказывает существенное влияние на динамическую устойчивость при трансзвуковом переходе. Хотя плотность окружающего воздуха является переменным фактором окружающей среды, неблагоприятные трансзвуковые эффекты перехода можно лучше нейтрализовать, если снаряд летит через менее плотный воздух, чем при перемещении через более плотный воздух. Длина снаряда или пули также влияет на предельный цикл рыскания. Более длинные снаряды испытывают большее рыскание с ограниченным циклом, чем более короткие снаряды того же диаметра. Еще одна особенность конструкции снаряда, которая, как было установлено, влияет на нежелательное рыскание по предельному циклу, - это скос у основания снаряда. В самом основании или пятке снаряда или пули имеется фаска или радиус от 0,25 до 0,50 мм (от 0,01 до 0,02 дюйма). Наличие этого радиуса заставляет снаряд лететь с большими углами рыскания предельного цикла. [41]Нарезка также может незначительно повлиять на рыскание предельного цикла. [42] В целом, более быстро вращающиеся снаряды испытывают меньшее рыскание по предельному циклу.

Исследования управляемых снарядов [ править ]

Чтобы обойти трансзвуковые проблемы, с которыми сталкиваются снаряды со стабилизированным вращением, снаряды теоретически могут управляться во время полета. Sandia National Laboratoriesобъявленный в январе 2012 года, он исследовал и провел испытания прототипа 4-дюймовой (102 мм) длинной прототипной самонаводящейся пули для малокалиберного гладкоствольного огнестрельного оружия, которое могло поражать обозначенные лазером цели на дистанциях более миля (около 1610 метров или 1760 ярдов). Эти снаряды не имеют стабилизации вращения, и траектория полета может регулироваться в определенных пределах с помощью электромагнитного привода 30 раз в секунду. Исследователи также утверждают, что у них есть видео пули радикально качка, как он выходит из ствола и качки меньше, так как он летит вниз диапазон, спорное явление, известное в огнестрельных оружии экспертов дальнобойного как «засыпание». По словам исследователя Sandia Реда Джонса, поскольку движение пули уравновешивается, чем дольше она находится в полете, точность увеличивается на больших дистанциях. «Никто никогда этого не видел,но у нас есть высокоскоростная видеосъемка, которая показывает, что это правда », - сказал он.[43] Недавние испытания показывают, что, возможно, он приближается к начальной эксплуатационной способности или уже достиг ее. [44]

Тестирование прогностических качеств программного обеспечения [ править ]

Из-за практической неспособности заранее знать и компенсировать все переменные полета никакое программное моделирование, каким бы сложным оно ни было, не даст прогнозов, которые всегда будут идеально соответствовать траекториям реального мира. Однако можно получить прогнозы, очень близкие к реальным характеристикам полета.

Эмпирический метод измерения [ править ]

Компьютерные программы баллистического прогнозирования, предназначенные для (экстремальных) дальних дистанций, могут быть оценены путем проведения полевых испытаний в диапазоне перехода от сверхзвукового к дозвуковому (последние 10-20% сверхзвукового диапазона комбинации винтовка / патрон / пуля). Например, для типичной винтовки .338 Lapua Magnum, стреляющей стандартными пулями Lapua Scenar GB488 весом 16,2 грамма (250 г) при начальной скорости 905 м / с (2969 футов / с), полевые испытания программного обеспечения должны проводиться при ≈ 1200–1300 метров (1312 - 1422 ярдов) в условиях международного стандарта атмосферы на уровне моря ( плотность воздухаρ = 1,225 кг / м³). Чтобы проверить, насколько хорошо программное обеспечение предсказывает траекторию на малых и средних дистанциях, необходимо провести полевые испытания на 20, 40 и 60% сверхзвуковой дальности. На таких коротких и средних дистанциях околозвуковых проблем и, следовательно, не должно возникать неконтролируемого полета пули, а BC с меньшей вероятностью будет переходным. Тестирование прогностических качеств программного обеспечения на (экстремальных) дальностях дорого, потому что расходуется боеприпасы; фактическая начальная скорость всех произведенных выстрелов должна быть измерена, чтобы можно было сделать статистически достоверные утверждения. Группы образцов, состоящие из менее 24 выстрелов, могут не получить желаемый статистически значимый доверительный интервал .

Метод измерения доплеровским радаром [ править ]

Правительства, профессиональные специалисты по баллистике, силы обороны и некоторые производители боеприпасов используют доплеровские радары и / или телеметрические зонды, установленные на более крупные снаряды, для получения точных реальных данных о полете конкретных снарядов, представляющих их интерес, и затем сравнивают собранные реальные данные с прогнозы, рассчитанные баллистическими компьютерными программами. Однако энтузиаст обычной стрельбы или аэродинамики не имеет доступа к таким дорогим профессиональным измерительным приборам. Власти и производители снарядов обычно неохотно делятся результатами испытаний доплеровских радаров и коэффициентами сопротивления, полученными при испытаниях (C d) снарядов с широкой публикой. Примерно в 2020 году более доступное, но менее способное (любительское) доплеровское оборудование для определения коэффициентов сопротивления в свободном полете стало доступно для широкой публики. [45]

В январе 2009 года скандинавский производитель боеприпасов Nammo / Lapua опубликовал данные о коэффициенте лобового сопротивления, полученные с помощью доплеровского радара, для большинства своих винтовочных снарядов. [46] [47] В 2015 году американский производитель боеприпасов Berger Bullets объявил об использовании доплеровского радара в унисон с программным обеспечением PRODAS 6 DoF для создания решений по траектории. [48] В 2016 году американский производитель боеприпасов Hornady объявил об использовании данных о лобовом сопротивлении, полученных с помощью доплеровского радара, в программном обеспечении с использованием модифицированной модели точечных масс для создания решений по траектории. [49] [50] [51] [52] С полученным измерением C dинженеры по обработке данных могут создавать алгоритмы, которые одновременно используют как известные математические баллистические модели, так и табличные данные для конкретных испытаний. При использовании прогностическим программным обеспечением, таким как QuickTARGET Unlimited , Lapua Edition, [53] Lapua Ballistics [54] или Hornady 4DOF, данные о коэффициенте сопротивления, полученные в результате испытаний доплеровского радара, можно использовать для более точных внешних баллистических прогнозов.

Некоторые данные о коэффициенте сопротивления, предоставленные Lapua, показывают резкое увеличение измеренного сопротивления около или ниже области скорости полета в 1 Маха. Такое поведение наблюдалось для большинства измеренных пуль малого калибра, но не особенно для пуль большего калибра. Это подразумевает, что некоторые (в основном меньшего калибра) пули для винтовки демонстрируют больший рыскание с ограниченным циклом (конусообразное движение и / или кувырок) в режиме околозвуковой / дозвуковой скорости полета. Информация относительно неблагоприятных околозвуковых / дозвуковых характеристик полета для некоторых из испытанных снарядов важна. Это ограничивающий фактор для использования стрельбы на дальние дистанции, потому что эффекты рыскания предельного цикла нелегко предсказать и потенциально катастрофичны для лучших моделей баллистического прогнозирования и программного обеспечения.

Представленные данные C d не могут быть просто использованы для каждой комбинации оружия и боеприпасов, поскольку они были измерены для стволов, скорости вращения (вращения) и партий боеприпасов, которые испытатели Lapua использовали во время своих испытательных стрельб. Такие переменные, как различия в нарезках (количество канавок, глубина, ширина и другие размерные характеристики), скорость поворота и / или дульные скорости, придают снарядам разные скорости вращения (вращения) и следы нарезов. Изменения в таких переменных и изменения партии снаряда могут привести к различному взаимодействию на дальности с воздухом, через который проходит снаряд, что может привести к (незначительным) изменениям в характеристиках полета. Эта конкретная область внешней баллистики в настоящее время (2009 г.) недостаточно изучена и не изучена. [55]

Прогнозы нескольких методов моделирования и измерения сопротивления сопротивлению [ править ]

Метод, используемый для моделирования и прогнозирования внешнего баллистического поведения, может давать разные результаты с увеличением дальности и времени полета. Чтобы проиллюстрировать это, несколько методов прогнозирования внешнего баллистического поведения для пули Lapua Scenar GB528 калибра 19,44 г (300 г) 8,59 мм (0,338 дюйма) с очень низким лобовым сопротивлением и заявленным производителем баллистическим коэффициентом (BC) G1 при выстреле на 830 м. / с (2723 фут / с) начальная скорость пули в условиях уровня моря по международному стандарту ( плотность воздуха ρ = 1,225 кг / м³), 1 Маха = 340,3 м / с, 1,2 Маха = 408,4 м / с), предсказал это для снаряда. скорость и время полета от 0 до 3000 м (от 0 до 3281 ярда): [примечание 2]

В таблице показан метод прогнозирования коэффициентов сопротивления (C d ), полученных в результате доплеровского радиолокационного тестирования, а прогноз приложения Lapua Ballistics 6 DoF 2017 дает аналогичные результаты. Моделирование с 6 степенями свободы оценивает устойчивость пули ((S d ) и (S g )), которая тяготеет к сверхстабилизации на дальностях более 2400 м (2625 ярдов) для этой пули. На высоте 2400 м (2625 ярдов) прогноз общего падения отклоняется на 47,5 см (19,7 дюйма) или 0,20 мил (0,68 моа ) на широте 50 ° и до 2700 м (2953 ярда) прогноз общего падения находится в пределах 0,30 мил (1 моа). на 50 ° широты. Прогнозы версии приложения Lapua Ballistics 6 DoF 2016 были даже ближе к предсказаниям испытаний доплеровского радара.

Традиционный метод прогнозирования модели кривой сопротивления Siacci / Mayevski G1 обычно дает более оптимистичные результаты по сравнению с методом прогнозирования коэффициентов сопротивления (C d ), полученных в ходе современных испытаний доплеровского радара . [примечание 3] На дальности 300 м (328 ярдов) различия будут едва заметны, но на 600 м (656 ярдов) и выше различия увеличиваются более чем на 10 м / с (32,8 фута / с) скорости снаряда и постепенно становятся значительными. На расстоянии 1500 м (1640 ярдов) прогнозируемая скорость снаряда отклоняется на 25 м / с (82,0 фут / с), что соответствует прогнозируемой разнице общего падения 125,6 см (49,4 дюйма) или 0,83 мил (2,87 моа) на широте 50 °. .

Метод прогнозирования решения в замкнутой форме модели сопротивления Пейсы без точной настройки коэффициента константы наклона дает очень похожие результаты в сверхзвуковом режиме полета по сравнению с методом прогнозирования коэффициентов сопротивления (C d ), полученных в результате доплеровского радиолокатора . На расстоянии 1500 м (1640 ярдов) прогнозируемая скорость снаряда отклоняется на 10 м / с (32,8 фут / с), что соответствует прогнозируемой разнице общего падения 23,6 см (9,3 дюйма) или 0,16 мил (0,54 моа) на широте 50 °. .

Метод прогнозирования модели кривой сопротивления G7 (рекомендуемый некоторыми производителями для винтовочных пуль с очень низким лобовым сопротивлением) при использовании баллистического коэффициента (BC) G7, равного 0,377, дает очень похожие результаты в сверхзвуковом режиме полета по сравнению с доплеровским радаром, полученным в результате сопротивления. коэффициентов (C d ) метода прогнозирования. На дальности 1500 м (1640 ярдов) прогнозируемая скорость снаряда имеет максимальное отклонение 10 м / с (32,8 фута / с). Прогнозируемая разница общего падения на высоте 1500 м (1640 ярдов) составляет 0,4 см (0,16 дюйма) на широте 50 °. Прогнозируемая разница общего падения с высоты 1800 м (1969 ярдов) составляет 45,0 см (17,7 дюйма), что соответствует 0,25 мил (0,86 моа).

Ожидается, что хорошие модели прогнозирования дадут аналогичные результаты в сверхзвуковом режиме полета. Пяти примеры модели до 1200 м (1312 ярдов) все предсказывают сверхзвуковой Мах 1,2 + скорость снаряда и общее падение различия в пределах 51 см (20,1 дюйма) ширина полосы частот. В околозвуковом режиме полета на высоте 1500 м (1640 ярдов) модели предсказывают скорость снаряда от 1,0 до 1,1 Маха и общую разницу в падении в пределах гораздо большей ширины полосы 150 см (59 дюймов).

Внешние факторы [ править ]

Ветер [ править ]

Ветер имеет ряд эффектов, первым из которых является отклонение снаряда в сторону (горизонтальное отклонение). С научной точки зрения, "ветер, толкающий снаряд" не является причиной горизонтального ветрового дрейфа. Что вызывает дрейф ветра, так это сопротивление. Drag заставляет снаряд поворачиваться против ветра, как флюгер, удерживая центр давления воздуха на носу. Это приводит к тому, что нос взводится (с вашей точки зрения) против ветра, а основание взводится (с вашей точки зрения) «по ветру». Итак, (опять же с вашей точки зрения) сопротивление толкает снаряд по ветру в направлении от носа к хвосту.

Ветер также вызывает аэродинамический скачок, который представляет собой вертикальную составляющую отклонения поперечного ветра, вызванную боковыми (ветровыми) импульсами, активированными во время свободного полета снаряда или у дульного среза или очень близко к нему, что приводит к динамическому дисбалансу. [56] Величина аэродинамического прыжка зависит от скорости бокового ветра, гироскопической устойчивости пули в дульном срезе и от того, поворачивается ли ствол по часовой стрелке или против часовой стрелки. Подобно направлению ветра, изменение направления кручения на противоположное приведет к изменению направления аэродинамического прыжка.

Несколько менее очевидный эффект вызван встречным или попутным ветром. Встречный ветер немного увеличит относительную скорость снаряда и увеличит сопротивление и соответствующее падение. Попутный ветер уменьшит сопротивление и падение снаряда / пули. В реальном мире чистый встречный или попутный ветер редки, поскольку ветер редко бывает постоянным по силе и направлению и обычно взаимодействует с местностью, над которой он дует. Это часто затрудняет стрельбу на сверхдальние дистанции в условиях встречного или попутного ветра.

Вертикальные углы [ править ]

Вертикальный угол (или высота) выстрела также повлияет на траекторию выстрела. Баллистические таблицы для малокалиберных снарядов (стреляющих из пистолетов или винтовок) предполагают горизонтальную линию визирования между стрелком и целью с гравитацией, действующей перпендикулярно земле. Следовательно, если угол между стрелком и целью находится вверх или вниз (направление гравитационной составляющей не меняется с направлением наклона), то ускорение изгиба траектории из-за силы тяжести фактически будет меньше, пропорционально косинусу угла наклона. наклонный угол. В результате снаряд, выпущенный вверх или вниз, на так называемой «наклонной дистанции», на ровной поверхности пролетит такое же расстояние до цели. Эффект настолько велик, что охотники должны соответствующим образом регулировать удержание цели в гористой местности.Хорошо известная формула регулировки наклонного диапазона для удержания горизонтального диапазона известна какПравило стрелка . Правило стрелка и несколько более сложные и менее известные модели правил усовершенствованного стрелка дают достаточно точные прогнозы для многих приложений стрелкового оружия. Однако простые модели прогнозирования игнорируют незначительные эффекты гравитации при съемке в гору или под гору. Единственный практический способ компенсировать это - использовать баллистическую компьютерную программу. Помимо силы тяжести под очень крутыми углами на больших расстояниях, влияние плотности воздуха изменяет попадание снаряда во время полета, что становится проблематичным. [57] Математические модели прогнозирования, доступные для сценариев наклонного пожара, в зависимости от величины и направления (вверх или вниз) угла наклона и дальности, дают различные уровни ожидаемой точности. [58]Менее продвинутые баллистические компьютерные программы предсказывают одну и ту же траекторию для выстрелов в гору и под гору с одинаковым вертикальным углом и дальностью. В более продвинутых программах учитывается небольшое влияние силы тяжести при съемке в гору и под гору, что приводит к слегка различающимся траекториям при одинаковом вертикальном угле и дальности. Ни одна из общедоступных баллистических компьютерных программ в настоящее время (2017 г.) не учитывает сложные явления разной плотности воздуха, с которыми сталкивается снаряд во время полета.

Плотность окружающего воздуха [ править ]

Воздух давление , температура и влажность колебание составляют окружающую плотность воздуха . Влажность имеет обратное интуитивное влияние. Поскольку водяной пар имеет плотность 0,8 грамма на литр, а сухой воздух в среднем составляет около 1,225 грамма на литр, более высокая влажность фактически снижает плотность воздуха и, следовательно, снижает сопротивление.

Факторы дальнего действия [ править ]

Гироскопический дрейф (Spin drift) [ править ]

Гироскопический дрейф - это взаимодействие массы и аэродинамики пули с атмосферой, в которой она летит. Даже в совершенно спокойном воздухе, при отсутствии бокового движения воздуха, снаряд со стабилизацией вращения будет испытывать боковую составляющую, вызываемую вращением из-за гироскопическое явление, известное как «рыскание покоя». Для правого (по часовой стрелке) направления вращения этот компонент всегда будет вправо. При левом (против часовой стрелки) направлении вращения этот компонент всегда будет влево. Это связано с тем, что продольная ось снаряда (его ось вращения) и направление вектора скорости центра тяжести (CG) отклоняются на небольшой угол, который называется равновесным рысканием.или рыскание покоя. Величина рысканья или угла естественного откоса обычно составляет менее 0,5 градуса. [59]Поскольку вращающиеся объекты реагируют с вектором угловой скорости в 90 градусах от вектора приложенного крутящего момента, ось симметрии пули перемещается с компонентом в вертикальной плоскости и компонентом в горизонтальной плоскости; для пуль, вращающихся вправо (по часовой стрелке), ось симметрии пули отклоняется вправо и немного вверх относительно направления вектора скорости, когда снаряд движется по своей баллистической дуге. В результате этого небольшого наклона создается непрерывный воздушный поток, который стремится отклонить пулю вправо. Таким образом, возникновение рыскания покоя является причиной сноса пули вправо (для правого вращения) или влево (для левостороннего вращения). Это означает, что пуля в любой момент «скользит» вбок и, таким образом, испытывает боковой компонент.[60] [61]

Следующие переменные влияют на величину гироскопического дрейфа:

  • Длина снаряда или пули: более длинные снаряды испытывают больший гироскопический дрейф, потому что они производят больший боковой «подъем» для данного угла рыскания.
  • Скорость вращения: более высокая скорость вращения приведет к большему гироскопическому дрейфу, потому что нос будет направлен дальше в сторону.
  • Дальность, время полета и высота траектории: гироскопический дрейф увеличивается со всеми этими переменными.
  • плотность атмосферы: более плотный воздух увеличивает гироскопический дрейф.

Результаты измерений доплеровским радаром для гироскопического дрейфа нескольких американских военных и других пуль с очень низким лобовым сопротивлением на 1000 ярдов (914,4 м) выглядят следующим образом:

Таблица показывает, что гироскопический дрейф нельзя предсказать только по весу и диаметру. Чтобы сделать точные прогнозы гироскопического дрейфа, необходимо учитывать некоторые детали как внешней, так и внутренней баллистики. Такие факторы, как скорость закручивания ствола, скорость снаряда на выходе из дульного среза, гармоники ствола и атмосферные условия - все это влияет на траекторию снаряда.

Эффект Магнуса [ править ]

Эффект Магнуса

На снаряды, стабилизированные вращением, действует эффект Магнуса , при котором вращение пули создает силу, действующую вверх или вниз, перпендикулярную боковому вектору ветра. В простом случае горизонтального ветра и правого (по часовой стрелке) направления вращения, вызванные эффектом Магнуса перепады давления вокруг пули вызывают направленную вниз (ветер справа) или восходящую (ветер слева) силу, если смотреть с точки. стрельбы, чтобы воздействовать на снаряд, влияя на точку его попадания. [62] Значение вертикального отклонения обычно мало по сравнению с компонентом отклонения, вызываемым горизонтальным ветром, но, тем не менее, оно может быть значительным при ветре, который превышает 4 м / с (14,4 км / ч или 9 миль в час).

Эффект Магнуса и устойчивость пули [ править ]

Эффект Магнуса играет важную роль в стабильности пули, потому что сила Магнуса действует не на центр тяжести пули, а на центр давления, влияющий на рыскание пули. Эффект Магнуса будет действовать как дестабилизирующая сила на любую пулю с центром давления, расположенным впереди центра тяжести, и, наоборот, действуя как стабилизирующая сила на любую пулю с центром давления, расположенным позадицентр тяжести. Расположение центра давления зависит от структуры поля потока, другими словами, от того, находится ли пуля в сверхзвуковом, околозвуковом или дозвуковом полете. Что это означает на практике, зависит от формы и других атрибутов пули, в любом случае сила Магнуса сильно влияет на стабильность, потому что она пытается «крутить» пулю по траектории полета. [63] [64]

Как это ни парадоксально, пули с очень низким сопротивлением из-за их длины имеют тенденцию демонстрировать большие дестабилизирующие ошибки Магнуса, потому что они имеют большую площадь поверхности, которую они представляют для встречного воздуха, через который они проходят, тем самым снижая их аэродинамическую эффективность. Этот тонкий эффект является одной из причин, по которым рассчитанные C d или BC, основанные на форме и плотности сечения, имеют ограниченное применение.

Эффект Пуассона [ править ]

Другой второстепенной причиной сноса, которая зависит от того, находится ли носовая часть снаряда над траекторией, является эффект Пуассона. Это, если оно вообще происходит, действует в том же направлении, что и гироскопический дрейф, и даже менее важно, чем эффект Магнуса. Предполагается, что поднятый нос снаряда вызывает образование воздушной подушки под ним. Кроме того, предполагается, что трение между этой подушкой и снарядом увеличивается, так что последний при вращении будет стремиться скатиться с подушки и двигаться вбок.

Это простое объяснение довольно популярно. Однако нет никаких доказательств того, что повышенное давление означает повышенное трение, и если это не так, не может быть никакого эффекта. Даже если он существует, он должен быть совсем незначительным по сравнению с гироскопическим и кориолисовым дрейфами.

Эффекты Пуассона и Магнуса изменят направление своего сноса на противоположное, если нос упадет ниже траектории. Когда нос смещен в сторону, как в случае равновесного рыскания, эти эффекты будут вносить незначительные изменения в диапазон.

Дрейф Кориолиса [ править ]

Эффект Кориолиса вызывает дрейф Кориолиса в направлении, перпендикулярном оси Земли; для большинства мест на Земле и направлений стрельбы это отклонение включает горизонтальную и вертикальную составляющие. Отклонение происходит вправо от траектории в северном полушарии, влево в южном полушарии, вверх для снимков на восток и вниз для снимков на запад. Вертикальное отклонение Кориолиса также известно как эффект Этвёша . Дрейф Кориолиса не является аэродинамическим эффектом; это следствие вращения Земли.

Величина эффекта Кориолиса невелика. Для стрелкового оружия величина эффекта Кориолиса, как правило, незначительна (для мощных винтовок порядка 10 см (3,9 дюйма) на расстоянии 1000 м (1094 ярда)), но для баллистических снарядов с длительным временем полета, таких как экстремальные дальнобойные винтовочные снаряды, артиллерия и ракеты, такие как межконтинентальные баллистические ракеты , являются важным фактором при расчете траектории. Величина сноса зависит от места выстрела и цели, азимута выстрела, скорости снаряда и времени полета.

Горизонтальный эффект [ править ]

Если смотреть из невращающейся системы отсчета (т.е. не вращающейся вместе с Землей), игнорируя силы тяжести и сопротивления воздуха, снаряд движется по прямой линии. Если смотреть из системы отсчета, фиксированной по отношению к Земле, эта прямая траектория кажется изогнутой в сторону. Направление этой горизонтальной кривизны - вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии и не зависит от азимута выстрела. Горизонтальная кривизна наибольшая на полюсах и уменьшается до нуля на экваторе. [65]

Вертикальный (Eötvös) эффект [ править ]

Эффект Этвёша изменяет воспринимаемое гравитационное притяжение движущегося объекта в зависимости от соотношения между направлением и скоростью движения и направлением вращения Земли. [66] [67]

Эффект Этвёша максимален на экваторе и уменьшается до нуля на полюсах. Он заставляет летящие на восток снаряды отклоняться вверх, а летящие на запад снаряды - вниз. Эффект менее выражен для траекторий в других направлениях и равен нулю для траекторий, направленных строго на север или юг. В случае больших изменений импульса, например, при запуске космического корабля на околоземную орбиту, эффект становится значительным. Это способствует наиболее быстрому и наиболее экономичному пути к орбите: запуску с экватора, который поворачивает в направлении прямо на восток.

Факторы оборудования [ править ]

Хотя это не силы, действующие на траектории снаряда, есть некоторые факторы, связанные с оборудованием, которые влияют на траектории. Поскольку эти факторы могут вызывать в противном случае необъяснимые характеристики внешнего баллистического полета, о них следует упомянуть кратко.

Боковой прыжок [ править ]

Боковой скачок вызывается небольшим боковым и вращательным движением ствола орудия в момент выстрела. Это приводит к небольшой погрешности пеленга. Эффект игнорируется, поскольку он небольшой и меняется от раунда к раунду.

Боковой бросок [ править ]

Боковой бросок вызывается дисбалансом масс применяемых снарядов со стабилизированным вращением или дисбалансом давления во время переходной фазы полета, когда снаряд выходит из ствола пушки вне оси, что приводит к статическому дисбалансу. Если присутствует, вызывает рассеивание. Эффект непредсказуем, поскольку он, как правило, невелик и варьируется от снаряда к снаряду, от снаряда к снаряду и / или от ствола к стволу орудия.

Максимальная эффективная дальность стрельбы из стрелкового оружия [ править ]

Максимальная практическая дальность [примечание 4] для всего стрелкового оружия и особенно мощных снайперских винтовок в основном зависит от аэродинамической или баллистической эффективности используемых снарядов со стабилизированным вращением. Стрелки на дальние дистанции также должны собирать соответствующую информацию для расчета поправок на высоту и ветер, чтобы иметь возможность наносить удары первым выстрелом по точечным целям. Данные для расчета этих поправок на управление огнем содержат длинный список переменных, включая: [68]

  • баллистический коэффициент или полученные по результатам испытаний коэффициенты сопротивления (Cd) / поведение используемых пуль
  • высота прицельных элементов над осью канала ствола винтовки
  • нулевой диапазон, на котором прицельные компоненты и комбинация винтовки были прицелены в
  • масса пули
  • фактическая начальная скорость пули (температура пороха влияет на начальную скорость пули, воспламенение капсюля также зависит от температуры)
  • дальность до цели
  • сверхзвуковая дальность стрельбы из пистолета, патрона и пули
  • угол наклона при стрельбе в гору / под гору
  • скорость и направление цели
  • скорость и направление ветра (основная причина горизонтального отклонения снаряда и, как правило, самая сложная баллистическая переменная, которую трудно правильно измерить и оценить. Воздействие ветра также может вызвать вертикальное отклонение).
  • воздушное давление , температуры , высота и влажность вариация (они составляют окружающую плотность воздуха )
  • Гравитация Земли (незначительно меняется в зависимости от широты и высоты )
  • гироскопический дрейф (гироскопический эффект в горизонтальной и вертикальной плоскости, часто известный как спиновой дрейф, вызванный направлением и скоростью поворота ствола)
  • Дрейф эффекта Кориолиса ( широта , направление огня и данные северного или южного полушария определяют этот эффект)
  • Эффект Этвёша (взаимосвязанный с эффектом Кориолиса, широта и направление огня определяют этот эффект)
  • аэродинамический прыжок (вертикальная составляющая отклонения бокового ветра, вызванная боковыми (ветровыми) импульсами, активированными во время свободного полета или у дульного среза или очень близко к нему, что приводит к динамическому дисбалансу) [56]
  • боковой выброс (разброс, вызванный дисбалансом масс в примененном снаряде или его отклонением от оси ствола, что приводит к статическому дисбалансу)
  • присущая потенциальная точность и диапазон регулировки прицельных компонентов
  • присущая потенциальная точность винтовки
  • присущая потенциальная точность боеприпасов
  • присущая потенциальная точность компьютерной программы и других компонентов управления стрельбой, используемых для расчета траектории

Плотность окружающего воздуха максимальна в условиях арктического уровня моря. Холодный порох также дает более низкое давление и, следовательно, более низкую дульную скорость, чем теплый порох. Это означает, что максимальная практическая дальность стрельбы будет минимальной в условиях арктического уровня моря.

Способность поразить точечную цель на большом расстоянии во многом связана со способностью справляться с экологическими и метеорологическими факторами и хорошим пониманием внешней баллистики и ограничений оборудования. Без (компьютерной) поддержки и высокоточных лазерных дальномеров и метеорологического измерительного оборудования в качестве вспомогательных средств для определения баллистических решений стрельба на дальние дистанции свыше 1000 м (1100 ярдов) на неизвестных дистанциях становится догадками даже для самых опытных стрелков-дальнобойщиков. [примечание 5]

Интересное дальнейшее чтение: Викибук по меткости

Использование баллистических данных [ править ]

Вот пример баллистической таблицы для пули Speer калибра .30 калибра 169 гран (11 г) с заостренным хвостовым оперением и BC 0,480. Предполагается, что прицел находится на 1,5 дюйма (38 мм) выше линии ствола, а прицел настроен таким образом, чтобы точка прицеливания и точка удара соответствовали 200 ярдам (183 м) и 300 ярдам (274 м) соответственно.

Эта таблица демонстрирует, что даже при достаточно аэродинамической пуле, выпущенной с высокой скоростью, «падение пули» или изменение точки удара является значительным. Это изменение точки воздействия имеет два важных следствия. Во-первых, оценка расстояния до цели имеет решающее значение на больших дистанциях, потому что разница в точке удара между 400 и 500 ярдами (460 м) составляет 25–32 дюйма (в зависимости от нуля), другими словами, если стрелок считает, что цель находится на расстоянии 400 ярдов, тогда как на самом деле она находится на расстоянии 500 ярдов, выстрел попадет на 25–32 дюйма (635–813 мм) ниже места наведения, возможно, полностью не попав в цель. Во-вторых, винтовку следует пристрелить на расстояние, соответствующее типичному диапазону поражения целей.потому что стрелку, возможно, придется целиться так далеко над целью, чтобы компенсировать большое падение пули, что он может полностью потерять цель из виду (например, находясь вне поля зрения оптического прицела). В примере с винтовкой, пристреленной на 200 ярдов (180 м), стрелок должен был бы прицелиться на 49 дюймов или более 4 футов (1,2 м) выше точки попадания в цель на 500 ярдах.

Бесплатное программное обеспечение для внешней баллистики стрелкового оружия [ править ]

  • БЕСПЛАТНОЕ приложение для баллистики Hawke X-ACT Pro . iOS, Android, OS X и Windows.
  • ChairGun Pro - бесплатная баллистика для кольцевого огня и пулеметов.
  • Баллистический_XLR . (Таблица MS Excel)] - Существенное усовершенствование и модификация электронной таблицы Pejsa (ниже).
  • Компьютер внешней баллистики GNU (GEBC) - компьютер баллистики 3DOF с открытым исходным кодом для Windows, Linux и Mac - поддерживает модели сопротивления G1, G2, G5, G6, G7 и G8. Создано и поддерживается Дереком Йейтсом.
  • Раздел баллистики 6mmbr.com ссылается на / hosts 4 бесплатных внешних компьютерных программы для баллистики.
  • 2DOF и 3DOF RL McCoy - внешняя баллистика Гавра (zip-файл) - поддерживает модели сопротивления G1, G2, G5, G6, G7, G8, GS, GL, GI, GB и RA4
  • PointBlank Ballistics (zip-файл) - модель сопротивления Siacci / Mayevski G1.
  • Ремингтон Стреляй! Баллистический калькулятор для заводских боеприпасов Remington (на основе программного обеспечения Pinsoft Shoot! ). - Модель сопротивления Siacci / Mayevski G1.
  • Калькуляторы баллистики стрелкового оружия JBM Онлайн- калькуляторы траектории - Поддерживает G1, G2, G5, G6, G7 (для некоторых снарядов экспериментально измеренные баллистические коэффициенты G7), G8, GI, GL и для некоторых снарядов, полученные в результате доплеровского радиолокационного тестирования (C d ) перетащить модели. [69]
  • Pejsa Ballistics (таблица MS Excel) - модель Пейса.
  • Sharpshooter Friend (программа для КПК Palm) - модель Пейса.
  • Quick Target Unlimited, Lapua Edition - версия баллистического программного обеспечения QuickTARGET Unlimited (для загрузки требуется бесплатная регистрация) - Поддерживает G1, G2, G5, G6, G7, G8, GL, GS Spherical 9/16 "SAAMI, GS Spherical Don Miller , RA4, Soviet 1943, British 1909 Hatches Notebook и для некоторых снарядов Lapua, полученные в результате доплеровских радиолокационных испытаний (Cd) модели сопротивления.
  • Программное обеспечение для баллистики Lapua Ballistics Exterior для мобильных телефонов Java или Android. На основе доплеровских радиолокационных испытаний (Cd) моделей сопротивления для снарядов и патронов Lapua.
  • Lapua Ballistics App 6 Модель DoF ограничена пулями Lapua для Android и iOS.
  • BfX - Баллистика для Excel Набор функций надстроек MS Excel - Поддерживает модели сопротивления G1, G2, G5, G6, G7, G8 и RA4 и Pejsa, а также пули для пневматических винтовок. Может работать с моделями, поставляемыми пользователем, например, снарядами Lapua, созданными на основе доплеровских радиолокационных испытаний (Cd).
  • GunSim "GunSim" бесплатная браузерная программа-симулятор баллистики для Windows и Mac.
  • BallisticSimulator "Ballistic Simulator" - бесплатная программа-симулятор баллистики для Windows.
  • 5H0T Бесплатный онлайн-калькулятор баллистики с возможностью экспорта данных и построения графиков.
  • SAKO Баллистика Бесплатная онлайн-баллистическая калькуляция от SAKO. Калькулятор также доступен в виде приложения для Android (mybe на iOS, я не знаю) под названием «SAKO Ballistics».

См. Также [ править ]

  • Внутренняя баллистика - поведение снаряда и пороха перед вылетом из ствола.
  • Переходная баллистика - поведение снаряда с момента его вылета из дула до выравнивания давления за снарядом.
  • Терминальная баллистика - поведение снаряда при попадании в цель.
  • Траектория снаряда - Основные математические формулы внешней баллистики.
  • Правило стрелка - Процедуры или «правила» для стрелка для прицеливания по целям на расстоянии как вверх, так и под гору.
  • Таблица пистолетных и винтовочных патронов

Примечания [ править ]

  1. ^ Большинство снарядов со стабилизированным вращением, которые страдают от недостатка динамической устойчивости, имеют проблему, близкую к скорости звука, когда аэродинамические силы и моменты сильно изменяются. Менее часто (но возможно) пули демонстрируют значительное отсутствие динамической устойчивости на сверхзвуковых скоростях. Поскольку динамическая устойчивость в основном определяется околозвуковой аэродинамикой, очень трудно предсказать, когда снаряд будет иметь достаточную динамическую устойчивость (это самые сложные аэродинамические коэффициенты для точного расчета в наиболее сложном для прогнозирования скоростном режиме (околозвуковой)). Аэродинамические коэффициенты, которые определяют динамическую устойчивость: момент тангажа, момент Магнуса и сумма коэффициентов динамического момента тангажа и угла атаки (очень трудно предсказать). В конце концов,моделирование и имитация мало что могут сделать для точного прогнозирования уровня динамической устойчивости пули на дальности полета. Если у снаряда очень высокий или низкий уровень динамической устойчивости, моделирование может дать правильный ответ. Однако, если ситуация является пограничной (динамическая стабильность около 0 или 2), на моделирование нельзя положиться для получения правильного ответа. Это одна из тех вещей, которые необходимо проверить в полевых условиях и тщательно задокументировать.
  2. ^ G1, G7 и доплеровский радар проверяют полученные коэффициенты сопротивления (C d ) прогнозы метода прогнозирования, рассчитанные с помощью QuickTARGET Unlimited, Lapua Edition. Прогнозы Пейса рассчитываются с помощью баллистической программы Lex Talus Corporation на основе Пейса с постоянным коэффициентом наклона, установленным на значение по умолчанию 0,5. 6 прогнозов DoF, рассчитанных с помощью приложения Lapua Ballistics 1.0 для Android.
  3. ^ Данные C d используются инженерами для создания алгоритмов, которые одновременно используют как известные математические баллистические модели, так и табличные данные для конкретных испытаний для получения прогнозов, очень близких к фактическому поведению в полете.
  4. ^ Snipershide архивации 2007-11-07 в Вайбак Machine сайт определяет эффективный диапазон как: диапазонв котором компетентный и обученный индивидуумиспользующий огнестрельное оружие имеет возможность поразить цель шестидесяти до восьмидесяти процентов времени. На самом деле, у большинства огнестрельного оружия истинная дальность стрельбы намного больше, чем эта, но вероятность поражения цели мала на дальности, превышающей эффективную. Кажется, нет хорошей формулы для эффективной дальности действия различного огнестрельного оружия.
  5. ^ Пример того, насколько точно стрелок на дальние дистанции должен установить параметры прицеливания для расчета правильного баллистического решения, объясняется этими результатами тестовых выстрелов. Винтовка .338 Lapua Magnum прицелена на 300 м выстрелом 250 гран (16,2 г) пулями Lapua Scenar при измеренной начальной скорости 905 м / с. Плотность воздуха ρ во время пробного выстрела составила 1,2588 кг / м³ . Для тестовой винтовки потребоваласьпоправка науголвозвышения в13,2 мил (45,38 МОА ) с нулевого диапазона 300 м на 61 градусе широты ( сила тяжестислегка изменяется с широтой), чтобы поразить цель размером с туловище человека в мертвую точку на высоте 1400 м. График баллистической кривой показал, что между 1392 м и 1408 м пули должны поразить цель высотой 60 см (2 фута). Это означает, что если бы была сделана ошибка измерения дальности только в 0,6%, цель высотой 60 см на высоте 1400 м была бы полностью пропущена. Когда та же цель была установлена ​​на менее сложной дистанции 1000 м, ее можно было поразить между 987 м и 1013 м, что означает, что ошибка дальности 1,3% будет вполне приемлемой для того, чтобы иметь возможность поразить цель высотой 2 MOA из .338 Lapua Снайперский патрон Magnum. Это делает очевидным, что с увеличением расстояния очевидные незначительные ошибки измерения и оценки становятся серьезной проблемой.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дизайн для управления характеристиками полета снаряда, AMCP 706-242, Командование материальной частью армии США, 1966
  2. ^ Армия (февраль 1965 г.), Внутренняя баллистика орудий (PDF) , Руководство по инженерному проектированию: серия по баллистике, Командование материальной частью армии США, стр. 1-2, AMCP 706-150
  3. ^ Максимальная дальность прямого выстрела и нулевой уровень боевого прицела
  4. ^ "Улучшенный нулевой боевой прицел для карабина M4 и винтовки M16A2" . Проверено 11 сентября 2007 .
  5. ^ «TM 9-1005-319-10 (2010) - Руководство по эксплуатации винтовки, 5.56 MM, M16A2 / M16A3 / M4 (Battlesight Zero, страницы 48-55)» (PDF) . Проверено 3 июня 2014 .
  6. ^ «Использование нуля 400 метров с 5,45 × 39» . Проверено 16 ноября 2014 года .
  7. ^ Прогнозирование характеристик, стабильности и свободного движения снаряда с использованием вычислительной гидродинамики, Weinacht, Исследовательская лаборатория армии США, 2003
  8. ^ "Баллистических коэффициентов не существует!" . Проверено 12 января 2017 года .
  9. ^ Weite Schüsse - драй (немецкий) архивации 2008-05-24 в Wayback Machine
  10. Spin, 305. «Внешняя баллистика» . Проверено 12 января 2017 года .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Пули LM класса, очень высокие BC пули для ветреных долго Ranges в архив 2008-02-19 в Wayback Machine
  12. ^ «Лучший баллистический коэффициент» . Архивировано из оригинального 2 -го августа 2009 года . Проверено 12 января 2017 года .
  13. ^ .338 Брошюра по продукции Lapua Magnum от Lapua [ постоянная мертвая ссылка ]
  14. ^ 300 grs Брошюра по СКЭНАР HPBT от Lapua [ постоянная мертвая ссылка ]
  15. ^ "Баллистические коэффициенты - Объяснение" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 октября 2013 года . Проверено 12 января 2017 года .
  16. ^ Математическое моделирование траекторий снарядов под воздействием факторов окружающей среды, Райан Ф. Гук, * Университет Нового Южного Уэльса в Канберре, Академия сил обороны Австралии, 2612, Австралия.
  17. ^ «Форм-факторы: полезный инструмент анализа - блог Berger Bullets» . 16 мая 2011 . Проверено 12 января 2017 года .
  18. ^ О Art Pejsa Архивированных 2008-08-29 в Wayback Machine
  19. ^ Пейса, Артур. "Баллистика винтовки Пейса: программное обеспечение и книги по баллистике винтовки Арта Пейса" . Пейса Баллистика . Пейса Баллистика. Архивировано из оригинала 8 февраля 2012 года . Проверено 31 июля 2018 года .
  20. ^ Arthur J Pejsa (2002). Справочник Пейсы по новой прецизионной баллистике . Kenwood Publishing. п. 3.
  21. ^ a b Артур Дж Пейса (2008). Новая точная баллистика стрелкового оружия . Kenwood Publishing. С. 65–76.
  22. ^ Arthur J Pejsa (2008). Новая точная баллистика стрелкового оружия . Kenwood Publishing. п. 63.
  23. ^ Arthur J Pejsa (2002). Справочник Пейсы по новой прецизионной баллистике . Kenwood Publishing. п. 34.
  24. ^ Arthur J Pejsa (2002). Справочник Пейсы по новой прецизионной баллистике . Kenwood Publishing. п. 4.
  25. ^ Arthur J Pejsa (2008). Новая точная баллистика стрелкового оружия . Kenwood Publishing. С. 131–134.
  26. ^ Meijer, Роберт. «Пейса и обычные функции перетаскивания» . Проверено 12 января 2017 года .
  27. ^ Arthur J Pejsa (2008). Новая точная баллистика стрелкового оружия . Kenwood Publishing. С. 33–35.
  28. ^ «Варианты испытаний и методы анализа: аэродинамические коэффициенты: что важно и как я могу их измерить? Джефф Сиверт, системный инженер Arrow Tech Associates, Inc., 2012 NDIA Joint Armaments» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 13 декабря 2016 года . Проверено 15 октября 2016 .
  29. ^ SPIN-73 Обновленная версия компьютерной программы Spinner, Уайт, 1973
  30. ^ Руководство по аэродинамическому проектированию тактического оружия, NSWC 1981
  31. ^ Улучшенное моделирование твердых тел для осесимметричной конструкции снаряда, 1988 г.
  32. ^ Шесть степеней свободы модели цифрового моделирования для неуправляемых ракет, стабилизированных плавниками
  33. ^ "Приложение Lapua Ballistics - Ресурсы - Nammo Lapua" . Архивировано из оригинального 20 декабря 2016 года . Проверено 12 января 2017 года .
  34. ^ НАБКОВЫЙ НАБОР БАЛЛИСТИЧЕСКИХ СТОЛОВ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ, Севсай Айтар Ортач, Умут Дурак, Умит Кутлуай, Корай Кучук, майор Кан Кандан, 23-й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ПО БАЛЛИСТИКЕ, ТАРРАГОНА, ИСПАНИЯ 16-20 АПРЕЛЯ 2007 г.
  35. ^ BALCO 6/7-ДРХ Траектория модель, Пьер Вей, Даниэль Corriveau, Томас А. Saitz, Вим де Ruijter, Питер Strömbäck 29 Международный симпозиум по баллистике, Эдинбург, Шотландия, 9-13 мая, 2016
  36. ^ Корриво, Д. (2017). «Утверждение баллистического ядра вооружения НАТО для использования в системах управления огнем стрелкового оружия» . Оборонные технологии . 13 (3): 188–199. DOI : 10.1016 / j.dt.2017.04.006 .
  37. ^ «Техническое обсуждение пуль ELD-X ™ (чрезвычайно низкое сопротивление - расширение) и ELD ™ Match (соответствие чрезвычайно низкого сопротивления) с наконечником Heat Shield ™, Дэйв Эмэри, октябрь 2015 г.» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 06.11.2015 . Проверено 1 ноября 2015 .
  38. Чак Хоукс. «Лебель 8x50R (8мм Лебель)» .
  39. ^ MC DRAG - Компьютерная программа для оценки коэффициентов лобового сопротивления снарядов, Маккой, Лаборатория баллистических исследований армии США, 1981
  40. ^ «Новые видеосерии из« Прикладной баллистики «Daily Bulletin» » . Архивировано из оригинального 21 октября 2016 года . Проверено 12 января 2017 года .
  41. ^ "Влияние геометрии Boattail на предельный цикл рыскания малокалиберных снарядов Брэдли Э. Хауэлл Data Matrix Solutions, Абердинский испытательный полигон, MD 21005-5066 и Сидра И. Силтон и Управление исследований оружия и материалов Пола Вейнахта, ARL, Абердин Испытательный полигон, MD 21005-5066 27-я конференция AIAA по прикладной аэродинамике, 22–25 июня 2009 г., Сан-Антонио, Техас » (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 06.04.2016 . Проверено 11 января 2015 .
  42. ^ ВЛИЯНИЕ КАНАВОВ НА РАБОТУ БОЕПРИПАСОВ МАЛЕНЬКОГО КАЛИБРА Сидра И. Силтон и Пол Вейнахт Исследовательская лаборатория армии США Абердинский испытательный полигон, MD 21005-5066
  43. ^ "Национальные лаборатории Сандии: Пресс-релизы: Самонаводящийся прототип пули Сандии может поразить цель за милю" . Проверено 12 января 2017 года .
  44. ^ "Управляемый снаряд .50 калибра - управляемая пуля DARPA" . Проверено 27 сентября 2020 .
  45. Кортни, Эля, Коллин Моррис и Майкл Кортни. «Точные измерения коэффициентов лобового сопротивления в свободном полете с помощью любительского доплеровского радара». Библиотека Корнельского университета (2016). arXiv : 1608.06500
  46. ^ Данные коэффициента перетаскивания пули Lapua для QuickTARGET Unlimited
  47. ^ Данные компакт-диска пули Lapua (zip-файл) [ постоянная мертвая ссылка ]
  48. ^ Использование доплеровского радара для генерации решений траектории
  49. ^ "Обзор баллистического калькулятора Hornady® 4DOF" . Архивировано из оригинала на 2016-08-23 . Проверено 12 января 2017 года .
  50. ^ "Баллистический калькулятор 4DOF" . Проверено 12 января 2017 года .
  51. ^ «Изменчивость сопротивления и использование« осевого форм-фактора »в калькуляторе траектории Hornady 4DOF ™» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 19 октября 2016 года . Проверено 14 октября 2016 .
  52. ^ "Технический документ баллистического калькулятора Hornady® 4DOF ™ (четыре степени свободы)" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 19 октября 2016 года . Проверено 14 октября 2016 .
  53. ^ QuickTARGET Unlimited, Lapua издание архивации 2012-07-01 в Wayback Machine
  54. ^ Lapua баллистика FreeWare внешнего баллистическое программное обеспечения для мобильных телефонов архивация 2012-07-01 в Wayback Machine
  55. ^ ВЛИЯНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БОЕПРИПАСОВ МАЛЕНЬКОГО КАЛИБРА Сидра И. Силтон * и Пол Вейнахт Исследовательская лаборатория армии США Абердинский испытательный полигон, MD 21005-5066
  56. ^ a b Эффекты аэродинамического прыжка, вызванного однородной последовательностью боковых импульсов - Джин Р. Купер, июль 2004 г.
  57. ^ «Понимание ударов под гору и под гору при стрельбе на большие расстояния: учебник» . backcountrymaven.com. 16 мая 2013 . Проверено 28 марта 2017 года .
  58. ^ Уильям Т. Макдональд (июнь 2003 г.). «НАКЛОННЫЙ ОГОНЬ» . Внешний вид Ballistics.com . Проверено 12 января 2017 года .
  59. ^ Nenstiel Угол рыскания и откоса пули M80 (7,62 x 51 НАТО), выпущенной под углом 32 °
  60. ^ Nennstiel, Ruprecht. "дольше" . Проверено 12 января 2017 года .
  61. ^ "Статьи - ООО" Прикладная баллистика " . Архивировано из оригинального 7 -го января 2016 года . Проверено 12 января 2017 года .
  62. ^ Эффект Nenstiel Магнуса
  63. ^ Nenstiel Магнуса сила
  64. ^ Ненштиль Момент Магнуса
  65. ^ "Гироскопический дрейф и ускорение Coreolis Брайаном Литцем" . Архивировано из оригинала на 2007-11-14 . Проверено 24 июня 2008 .
  66. ^ Эффект Этвёша
  67. ^ Лоури, Уильям (1997). Основы геофизики (иллюстрированное изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 45. ISBN 0-521-46728-4. Отрывок страницы 45
  68. ^ Исследовательская лаборатория армии США провела в 1999 году исследование практических ограничений нескольких систем снайперского оружия и различных методов управления огнем. Анализ бюджета ошибок управления огнем снайперского оружия - Раймонд фон Вальде, Деннис Мец, август 1999 г.
  69. ^ JBM Пули библиотека архивации 2010-05-03 в Wayback Machine

Внешние ссылки [ править ]

Общая внешняя баллистика

  • Tan, A .; Фрик, Ч. и Кастильо, О. (1987). «Траектория полета мяча: пересмотр старого подхода». Американский журнал физики . 55 (1): 37. Bibcode : 1987AmJPh..55 ... 37T . DOI : 10.1119 / 1.14968 . (Упрощенный расчет движения снаряда под действием силы сопротивления, пропорциональной квадрату скорости)
  • «Идеальный баскетбольный удар» (PDF) . (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 5 марта 2006 года . Проверено 26 сентября 2005 года . - баскетбольная баллистика.

Внешняя баллистика стрелкового оружия

  • Программное обеспечение для расчета баллистики
  • Как летят пули? Рупрехт Неннштиль, Висбаден, Германия
  • Статьи Exterior Ballistics.com
  • Краткий курс внешней баллистики
  • Статьи Брайана Литца о стрельбе на дальние дистанции
  • Вероятностный анализ зоны применения оружия (WEZ) Концептуальный обзор Брайана Литца
  • Weite Schüsse - часть 4, Основное объяснение модели Пейсы Лутца Мёллера (на немецком языке)
  • Патагония Баллистика баллистический математический программный движок
  • Баллистика стрелкового оружия JBM с онлайн-калькуляторами баллистики
  • Онлайн-калькулятор баллистики баллистических точек Bison Ballistics
  • Эксперименты в виртуальной аэродинамической трубе для определения аэродинамических характеристик боеприпасов малого калибра - Пол Вейнахт, Исследовательская лаборатория армии США, Абердинский испытательный полигон, Мэриленд

Артиллерийская внешняя баллистика

  • Управление огнем британской артиллерии - баллистика и данные
  • Полевая артиллерия, Том 6, Баллистика и боеприпасы
  • Производство огневых столов для пушечной артиллерии, раппорт BRL No. 1371, Элизабет Р. Дикинсон, Лаборатория баллистических исследований командования материальной частью армии США, ноябрь 1967 г.
  • Баллистический стол нового поколения на базе NABK (НАТО), Tookit, 23-й Международный симпозиум по баллистике, Таррагона, Испания, 16-20 апреля 2007 г.
  • Калькулятор траектории на C ++, который может определять функцию перетаскивания из таблиц стрельбы