Внешняя баллистика
-
Внешняя баллистика
- Изучает поведение снаряда в полете
- Включает механические, неуправляемые, управляемые и неуправляемоуправляемые снаряды
- Учитывает влияние гравитации, лобового сопротивления, ветра и тяги
-
Основные силы, действующие на снаряд
- Сила тяжести, лобовое сопротивление и ветер
- В полете с приводом учитывается тяга
- При наведении учитываются силы, передаваемые управляющими поверхностями
-
Влияние силы тяжести
- Придает снаряду ускорение вниз
- Снаряд исчезает с линии прицеливания
-
Лобовое сопротивление
- Замедляет снаряд с силой, пропорциональной квадрату скорости
-
Ветер
- Заставляет снаряд отклоняться от траектории
-
Мезопеременные
- Важны для стрельбы под углом или на больших дистанциях
- Не имеют значения на обычных дистанциях охоты и стрельбы по мишеням
-
Факторы большой дальности
- Важны на дальних и очень дальних дистанциях
- Включают незначительные воздействия и силы
-
Стабилизация несферических снарядов
- Нажимание на стрелки или вращение вокруг продольной оси
- Вращение создает гироскопические силы для стабилизации
-
Основные эффекты во внешней баллистике
- Падение снаряда/пули и траектория полета
- Падение снаряда определяется как расстояние по вертикали от снаряда ниже линии вылета
- Траектория полета зависит от начальной скорости, силы тяжести и аэродинамического сопротивления
-
Анализ траектории полета
- Полезен для стрелков для составления баллистических таблиц
- Включает аэродинамические характеристики и эффекты рыскания в покое
- Моделирование траектории упрощает расчеты до четырех степеней свободы
-
Значения траектории полета
- Определяются высотой прицела и дальностью обнуления прицельных приспособлений
- Снаряд движется по баллистической траектории, достигая вершины и снижаясь до удара о землю
- Траектория пересекает горизонтальную плоскость прицеливания два раза
-
Точка прицеливания и траектория полета
- Точка прицеливания находится в момент прохождения пули через линию прицеливания.
- Дальний ноль определяет текущее расстояние прицеливания.
- Траектория полета описывается численно как расстояния выше или ниже горизонтальной плоскости прицеливания.
-
Максимальная дальность стрельбы и нулевая боевая готовность
- Знание о падении и траектории полета важно для стрелков.
- Максимальная дальность стрельбы в упор важна для военных.
- Солдатам предписывается вести огонь по любой цели в пределах этой дальности.
-
Сопротивление лобовому сопротивлению
- Математические модели используются для расчета аэродинамического сопротивления.
- Эмпирическое измерение является наиболее надежным методом.
- Снаряды описываются баллистическим коэффициентом (BC), сочетающим сопротивление воздуха и плотность сечения.
-
Модели кривых лобового сопротивления
- G1 BC является наиболее популярным.
- Различные формы снарядов имеют разные BC.
- BC зависит от числа Маха и уменьшается с увеличением скорости.
-
Проблемы моделей с фиксированной кривой лобового сопротивления
- Модели с фиксированной кривой лобового сопротивления дают точные прогнозы только для снарядов, похожих на эталонный.
- Форм-фактор (i) используется для сравнения сопротивления.
-
Модель Pejsa
- Модель Pejsa предсказывает траектории с точностью до 2,5 мм и скорости до 914 м.
- Модель использует два измерения скорости и постоянный коэффициент наклона.
- Коэффициент наклона регулируется для различных форм и размеров пуль.
-
Модель Pejsa
- Практический недостаток: сложность точных измерений скорости полета снаряда.
- Средний коэффициент замедления рассчитывается для заданного коэффициента наклона.
- Используется средневзвешенный коэффициент замедления с диапазоном 0,25.
- Модель не использует простое усреднение по хордам.
-
Уравнения и процедуры
- Для начального коэффициента замедления используются два уравнения.
- Для определения среднего коэффициента замедления при R/4 используется противоположная процедура.
- N используется как наклон линии хорды.
-
Точность и эмпирические данные
- Модель Pejsa использует степенной ряд для доказательства точности.
- Четвертый член в степенном ряде совпадает при N = 0,36.
- Коэффициент замедления может быть смоделирован как C × VN.
-
Контрольные кривые лобового сопротивления
- Первая кривая основана на функции скорости торможения Сиаччи/Маевского.
- Вторая кривая соответствует функции скорости замедления Сиаччи/Маевского при скорости 2600 кадров в секунду.
- Данные предоставлены американскими военными.
-
Альтернативная модель Мэнджеса
- Разработана полковником Даффом Мэнджесом в 1989 году.
- Использует теоретический подход, исключающий кривые «G».
- Генерирует последовательность аппроксимационных функций коэффициента лобового сопротивления.
- Результаты показывают отличное соответствие с численными расчетами.
-
Модель с шестью степенями свободы
- Продвинутые профессиональные модели, такие как PRODAS, основаны на расчетах с шестью степенями свободы.
- Требуют тщательного ввода данных и дорогостоящих методов сбора данных.
- Полуэмпирические модели минимизируют данные о дальностях испытаний.
-
Программное обеспечение для прогнозирования аэродинамики
- SPINNER и FINNER aeroprediction code используются для расчета входных данных для снарядов с ребром.
- Программное обеспечение для моделирования твердых тел доступно для анализа устойчивости снарядов.
- Алгоритмы численного интегрирования с 6 степенями точности подходят для 4-го порядка Рунге-Кутты.
-
Практическое применение 6 DoF
- 6 DoF используется в аэрокосмической и оборонной промышленности, а также военными организациями.
- Рассчитанные тренды могут быть включены в традиционные баллистические приложения.
- Ограничения вычислительной мощности мобильных устройств затрудняют использование в полевых условиях.
-
Lapua Ballistics
- Бесплатное программное обеспечение от Nammo Lapua Oy основано на модели с 6 степенями мощности.
- Ограничено пулями Lapua и требует данных о коэффициенте лобового сопротивления и геометрических размерах.
-
Артиллерийские программные комплексы
- NATO Armament Ballistic Kernel (NABK) и BALCO используются для систем управления огнем артиллерии.
- BALCO реализует 6/7-Уравнения движения DoF и интеграцию Рунге-Кутты-Фельберга 7-го порядка.
-
Измерения с помощью доплеровского радара
- Доплеровские радары используются для определения аэродинамического сопротивления снарядов.
- Измерения позволяют определить траекторию полета снарядов с точностью до нескольких миллиметров.
- Данные измерений могут быть выражены в баллистических коэффициентах или коэффициентах лобового сопротивления.
-
Общие тенденции изменения лобового сопротивления
- Заостренные снаряды имеют лучший коэффициент лобового сопротивления.
- Кривые большого радиуса и сужающееся основание уменьшают сопротивление.
- Каннелюры увеличивают лобовое сопротивление.
-
Околозвуковая проблема
- Снаряд, выпущенный со сверхзвуковой скоростью, замедляется до околозвуковой области.
- Центр давления смещается вперед, что влияет на устойчивость снаряда.
- Нестабильность в околозвуковой области может привести к рассеиванию и снижению точности.
-
Расширенная дальнобойность
- Концепция «расширенной дальнобойности» определяет стрельбу на дальностях, где пули попадают в околозвуковую область.
- Плотность окружающего воздуха влияет на динамическую устойчивость при трансзвуковом переходе.
-
Влияние длины снаряда на предельный цикл рыскания
- Более длинные снаряды испытывают большее отклонение от предельного цикла.
- Фаска в основании снаряда также влияет на предельный цикл рыскания.
-
Управляемые снаряды
- Снаряды могут управляться во время полета для обхода околозвуковых проблем.
- Национальная лаборатория Сандии разработала самонаводящиеся пули для гладкоствольного оружия.
-
Тестирование прогностических свойств программного обеспечения
- Программное обеспечение не всегда идеально предсказывает траектории.
- Полевые испытания на малых и средних дистанциях необходимы для проверки точности.
-
Измерение с помощью доплеровского радара
- Доплеровские радары используются для получения точных данных о поведении снарядов.
- Данные о коэффициенте лобового сопротивления (Cd) могут быть использованы для улучшения прогнозов.
-
Прогнозирование внешней баллистики
- Методы моделирования и измерения сопротивления лобовому сопротивлению могут давать разные результаты.
- Прогнозы для винтовочной пули Lapua Scenar GB528 показывают различия в зависимости от метода.
-
Модели прогнозирования в сверхзвуковом полете
- Модели предсказывают скорость снаряда более 1,2 Маха и разницу в падении до 51 см.
- В околозвуковом режиме скорость снаряда от 1,0 до 1,1 Маха, разница в падении до 150 см.
-
Влияние ветра
- Ветер вызывает горизонтальное отклонение снаряда.
- Аэродинамическое сопротивление поворачивает снаряд по ветру.
- Встречный ветер увеличивает лобовое сопротивление и падение, попутный ветер уменьшает.
-
Вертикальные углы
- Вертикальный угол выстрела влияет на траекторию.
- Снаряд, выпущенный вверх или вниз, пролетает больше на ровной местности.
- Баллистические программы учитывают незначительные гравитационные эффекты.
-
Плотность окружающего воздуха
- Влажность снижает плотность воздуха и лобовое сопротивление.
- Осадки могут вызвать отклонение от курса.
-
Долгосрочные факторы
- Гироскопический дрейф возникает из-за вращения пули.
- Эффект Магнуса создает силу, действующую перпендикулярно ветру.
- Эффект Пуассона влияет на устойчивость пули.
-
Причины дрейфа снарядов
- Эффект Пуассона: незначительный, действует в том же направлении, что и гироскопический дрейф
- Эффект Магнуса: незначительный, изменяет направление дрейфа при опускании носовой части ниже траектории
-
Кориолисово смещение
- Вызывает отклонение вправо в северном полушарии и влево в южном
- Вертикальное отклонение (эффект Этвеша) зависит от направления стрельбы
- Величина эффекта Кориолиса невелика для стрелкового оружия, но важна для баллистических снарядов
-
Горизонтальный эффект
- Снаряд движется по прямой линии в невращающейся системе отсчета
- В системе отсчета, закрепленной относительно Земли, траектория изгибается вбок
- Горизонтальная кривизна наибольшая на полюсах и уменьшается до нуля на экваторе
-
Вертикальный эффект (эффект Этвеша)
- Изменяет воспринимаемое гравитационное притяжение на основе направления и скорости движения
- Наиболее выражен на экваторе, уменьшается до нуля на полюсах
- Приводит к отклонению снарядов, летящих на восток, вверх, а на запад, вниз
-
Факторы, связанные с оборудованием
- Боковой прыжок: вызван небольшим боковым и вращательным движением ствола
- Боковой выброс: вызван дисбалансом массы снарядов или давления
-
Максимальная эффективная дальность стрельбы
- Зависит от аэродинамической или баллистической эффективности снарядов
- Включает баллистический коэффициент, высоту прицельных приспособлений, массу пули и другие переменные
-
Использование баллистических данных
- Пример баллистической таблицы для пули Speer 30-го калибра
- Изменение точки попадания важно на больших дистанциях
- Стрелок должен целиться на расстояние, соответствующее типичному диапазону стрельбы
-
Общая внешняя баллистика
- Упрощенный расчет движения снаряда под действием силы сопротивления
- Включает баскетбольную и стрелковую баллистику
-
Программное обеспечение для расчета баллистики
- Ballistics.com: статьи заархивированы
- Patagonia Ballistics: баллистический математический программный движок
- JBM: онлайн-калькуляторы баллистики
- Bison Ballistics: онлайн-баллистический калькулятор
-
Внешняя баллистика артиллерии
- Управление огнем британской артиллерии
- Полевая артиллерия, том 6: Баллистика и боеприпасы
- Производство таблиц стрельбы для ствольной артиллерии
-
Баллистические таблицы и калькуляторы
- Баллистическая таблица нового поколения на основе NABK
- Калькулятор траекторий на C++
- Бесплатное программное обеспечение для внешней баллистики
-
Баллистика стрелкового оружия
- Hawke X-ACT Pro: iOS, Android, OSX и Windows
- ChairGun Pro: огнестрельное оружие с ободком и дробью
- GNU Exterior Ballistics Computer: 3DOF с открытым исходным кодом
- 6mmbr.com: 4 бесплатные внешние компьютерные программы
- McCoy — Gavre: модели сопротивления G1, G2, G5, G6, G7, G8, GS, GL, GI, GB и RA4
- Точечная баллистика: модель сопротивления Siacci/Mayevski G1
- Стреляй из «Ремингтона»: модель сопротивления Siacci/Mayevski G1
- Баллистические калькуляторы JBM: модели сопротивления G1, G2, G5, G6, G7, G8, GI, GL
- Баллистика Пейса: модель Пейса
- Sharpshooter Friend: модель Pejsa
- Quick Target Unlimited: модели сопротивления G1, G2, G5, G6, G7, G8, GL, GS Spherical 9/16″SAAMI, GS Spherical Don Miller, RA4, советские патроны 1943 года выпуска, британские патроны 1909 года выпуска
- Lapua Ballistics: модели сопротивления снарядов и патронов Lapua
- BfX: набор функций надстроек MS Excel для баллистики
- GunSim: бесплатная браузерная программа-симулятор баллистики
- Баллистический симулятор: бесплатная программа-симулятор баллистики
- 5H0T: бесплатный онлайн-баллистический калькулятор с возможностью экспорта данных и построения графиков
- SAKO Ballistics: калькулятор для Android и iOS
- py-библиотека Python ballisticcalc LGPL для баллистических расчетов точечной массы