БАЛЛИСТИКА

БАЛЛИСТИКА (нем. Ballistik,
от греч. ballo - бросаю), наука о движении арт. снарядов, пуль, мин, авиабомб,
активнореактивных и реактивных снарядов, гарпунов и т. п. Б.- военно-технич.
наука, основывающаяся на комплексе физико-математических дисциплин. Различают
внутреннюю и внешнюю баллистику.

Внутренняя Б. изучает движение
снаряда (или др. тела, механич. свобода к-рого ограничена определ. условиями)
в канале ствола орудия под действием пороховых газов, а также закономерности
др. процессов, происходящих при выстреле в канале ствола или каморе пороховой
ракеты. Рассматривая выстрел как сложный процесс быстрого превращения химич.
энергии пороха в тепловую, а затем в механич. работу перемещения снаряда,
заряда и откатных частей орудия, внутр. Б. различает в явлении выстрела:
предварительный период - от начала горения пороха до начала движения снаряда;
1-й (основной) период - от начала движения снаряда до конца горения пороха;
2-й период - от конца горения пороха до момента вылета снаряда из канала
ствола (период адиа-батич. расширения газов) и период последействия пороховых
газов на снаряд и ствол. Закономерности процессов, связанные с последним
периодом, рассматриваются спец. разделом баллистики - п р ом е ж у т о
ч н о й б а л л и с т и к о й. Конец периода последействия на снаряд разделяет
область явлений, изучаемых внутр. и внеш. Б. Осн. разделами внутр. Б. являются
пиростатика, пиродинамика и баллистич. проектирование орудий. Пиростатика
изучает законы горения пороха и газообразования при сгорании пороха в постоянном
объёме и устанавливает влияние химич. природы пороха, его формы и размеров
на законы горения и газообразования. Пиродинамика изучает процессы и явления,
происходящие в канале ствола при выстреле, и устанавливает связи между
конструктивными характеристиками канала ствола, условиями заряжания и различными
физико-химич. и механич. процессами, протекающими при выстреле. На основании
рассмотрения этих процессов, а также сил, действующих на снаряд и ствол,
устанавливается система уравнений, описывающих процесс выстрела, в т. ч.
осн. уравнение внутр. Б., связывающее величину сгоревшей части заряда,
давление пороховых газов в канале ствола, скорость снаряда и длину пройденного
им пути. Решение этой системы и нахождение зависимости изменения давления
пороховых газов Р, скорости снаряда V и др. параметров от пути снаряда
l (рис. 1) и от времени его движения по каналу ствола является первой основной
(прямой) задачей внутр. Б. Для решения этой задачи применяются: аналитич.
метод, методы численного интегрирования [в т. ч. на основе электронно-вычислит.
машин (ЭВМ)] и табличные методы. Во всех этих методах ввиду сложности процесса
выстрела и недостаточной изученности отд. факторов делаются нек-рые допущения.
Большое практич. значение имеют поправочные формулы внутр. Б., позволяющие
определить изменение дульной скорости снаряда и максимального давления
в канале ствола при изменении различных условий заряжания.

Баллистич. проектирование
орудий является второй осн. (обратной) задачей внутр. Б. Оно определяет
конструктивные данные канала ствола и условия заряжания, при к-рых снаряд
данного калибра и массы получит при вылете заданную (дульную) скорость.
Для выбранного при проектировании варианта ствола рассчитываются кривые
изменения давления газов в канале ствола и скорости снаряда по длине ствола
и по времени. Эти кривые являются исходными данными при проектировании
арт. системы в целом и боеприпасов к ней. Внутр. Б. изучает также процесс
выстрела при спец. и комбинированных зарядах, в стрелковом оружии, системах
с конич. стволами, системах с истечением газов во время горения пороха
(газодинамические и безоткатные орудия, миномёты). Важным разделом является
также внутр. Б. пороховых ракет, которая развилась в спец. науку. Осн.
разделы внутр. Б. пороховых ракет составляют: пиростатика полузамкнутого
объёма, рассматривающая законы горения пороха при сравнительно небольшом
постоянном давлении; решение осн. задачи внутр. Б. пороховой ракеты, состоящей
в определении (при заданных условиях заряжания) закона изменения давления
пороховых газов в камере в зависимости от времени, а также закона изменения
силы тяги для обеспечения требуемой скорости ракеты; баллистич. проектирование
пороховой ракеты, состоящее в определении энергетич. характеристик пороха,
веса и формы заряда, а также конструктивных параметров сопла, к-рые обеспечивают
при заданном весе боевой части ракеты необходимую силу тяги во время её
действия.

Рис. 1. Кривые изменения
давления пороховых газов (Р) и скорости снаряда (v) в зависимости от пути
снаряда (0; In - расстояние, на к-ром прекращается воздействие пороховых
газов на снаряд в периоде последействия; lg - длина пути снаряда до дульного
среза.

Внешняя Б. изучает движение
неуправляемых снарядов (мин, пуль и т. д.) после вылета их из канала ствола
(пускового устройства), а также факторы, влияющие на это движение.

Рис. 2. Элементы траектории
и основные силы, действующие на снаряд в полёте:
- точка вылета снаряда; - вершина траектории;
С - точка падения; - начальная скорость снаряда;
- угол бросания; х и у - текущая горизонтальная дальность и высота полёта
снаряда; Y - высота траектории; X - полная горизонтальная дальность полёта;
- конечная скорость снаряда; - угол падения;
R - сила сопротивления воздуха, g - сила тяжести.

Осн. её содержанием
являются изучение всех элементов движения снаряда и сил, действующих на
него в полёте (сила сопротивления воздуха, сила тяжести, реактивная сила,
сила, возникающая в период последействия, и др.); движения центра масс
снаряда с целью расчёта его траектории (рис. 2) при заданных начальных
и внешних условиях (осн. задача внеш. Б.), а также определение устойчивости
полёта и рассеивания снарядов. Важными разделами внешней Б. являются теория
поправок, разрабатывающая методы оценки влияния факторов, определяющих
полёт снаряда, на характер его траектории, а также методика составления
таблиц стрельбы и способов нахождения оптимального внешнебаллистич. варианта
при проектировании арт. систем. Теоретич. решение задач о движении снаряда
и задач теории поправок сводится к составлению уравнений движения снаряда,
упрощению этих
уравнений и отысканию методов их решения; последнее значительно облегчилось
и ускорилось с появлением ЭВМ. Для определения начальных условий (начальные
скорость и угол бросания, форма и масса снаряда), необходимых для получения
заданной траектории, во ' внеш. Б. пользуются спец. таблицами. Разработка
методики составления таблиц стрельбы состоит в определении оптимального
сочетания теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих получить
таблицы стрельбы требуемой точности при минимальных затратах времени. Методами
внеш. Б. пользуются также при изучении законов движения космич. аппаратов
(при их движении без воздействия управляющих сил и моментов). С появлением
управляемых снарядов внеш. Б. сыграла большую роль в становлении и развитии
теории полёта, став частным случаем последней.

Возникновение Б. как науки
относится к 16 в. Первыми трудами по Б. являются книги итальянца Н. Тартальи
"Новая наука" (1537) и "Вопросы и открытия, относящиеся к артиллерийской
стрельбе" (1546). В 17 в. фундаментальные принципы внеш. Б. были установлены
Г. Галилеем, разработавшим параболич. теорию движения снарядов, итальянцем
Э. Тор-ричелли и французом М. Мерсенном, который предложил назвать науку
о движении снарядов баллистикой (1644). И. Ньютон провёл первые исследования
о движении снаряда с учётом сопротивления воздуха - "Математические начала
натуральной философии" (1687). В 17-18 вв. исследованием движения снарядов
занимались: голландец X. Гюйгенс, француз П. Вариньон, швейцарец Д. Бернулли,
англичанин Б. Робине, русский учёный Л. Эйлер и др. Экспериментальные и
теоретические основы внутренней Б. заложены в 18 в. в трудах Робинса, Ч.
Хеттона, Бернулли и др. В 19 в. были установлены законы сопротивления воздуха
(законы Н. В. Маиев-ского, Н. А. Забудского, Гаврский закон, закон А. Ф.
Сиаччи). В нач. 20 в. дано точное решение осн. задачи внутр. Б.- работы
Н. Ф. Дроздова (1903, 1910), исследовались вопросы горения пороха в неизменном
объёме - работы И. П.Граве (1904) и давления пороховых газов в канале ствола
- работы Н. А. Забудского (1904, 1914), а также француза П. Шарбонье и
итальянца Д. Бианки. В СССР большой вклад в дальнейшее развитие Б. внесён
учёными Комиссии особых арт. опытов (КОСАРТОП) в 1918-26. В этот период
В. М. Трофимовым, А. Н. Крыловым, Д. А. Вент-целем, В. В. Мечниковым, Г.
В. Оппо-ковым, Б. Н. Окуневым и др. выполнен ряд работ по совершенствованию
методов расчёта траектории, разработке теории поправок и по изучению вращательного
движения снаряда. Исследования Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина по аэродинамике
арт. снарядов легли в основу работ Е. А. Беркалова и др. по совершенствованию
формы снарядов и увеличению дальности их полёта. В. С. Пугачёв впервые
решил общую задачу о движении арт. снаряда.

Важную роль в решении проблем
внутр. Б. играли исследования Трофимова, Дроздова и И. П. Граве, написавшего
в 1932-38 наиболее полный курс теоретич. внутр. Б. Значит. вклад в развитие
методов оценки и баллистического исследования арт. систем и в решение спец.задач
внутр. Б. внесли М. Е. Серебряков, В. Е. Слухоцкий, Б. Н. Оку пев, а из
иностр. авторов - П. Шарбонье, Ж. Сюго и др.

В период Великой Отечественной
войны 1941-45 под руководством С. А. Хри-стиановича проведены теоретич.
и эксперимент. работы по повышению кучности реактивных снарядов. В послевоенное
время эти работы продолжались; исследовались также вопросы повышения начальных
скоростей снарядов, установления новых законов сопротивления воздуха, повышения
живучести ствола, развития методов баллистич. проектирования. Значительное
развитие получили работы по исследованию периода последействия (В. Е. Слухоцкий
и др.) и развитию методов Б. для решения спец. задач (гладкоствольные системы,
активнореак-тивные снаряды и др.), задач внеш. и внутр. Б. применительно
к реактивным снарядам, дальнейшего совершенствования методики баллистич.
исследований, связанных с использованием ЭВМ.

Лит.: Граве И. П., Внутренняя
баллистика. Пиродинамика, в. 1 - 4, Л., 1933 - 37; Серебряков М. Е., Внутренняя
баллистика ствольных систем и пороховых ракет, М., 1962 (библ.); Корнер
Д., Внутренняя баллистика орудий, пер. с англ., М., 1953; Шапиро Я. М.,
Внешняя баллистика, М., 1946.

Ю. В. Чуев, К. Л. Николаев.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я