Баллистика — это область механики, изучающая запуск, поведение в полете и воздействие ударов снарядов , особенно боеприпасов дальнего действия , таких как пули , неуправляемые бомбы , ракеты и т. п.; наука или искусство проектирования и ускорения снарядов для достижения желаемых характеристик.
Баллистическое тело — это свободно движущееся тело, обладающее импульсом , которое может подвергаться воздействию таких сил, как силы, создаваемые сжатыми газами из ствола орудия или сопла , нормальная сила нарезки , а также сила тяжести и сопротивление воздуха во время полета.
Баллистическая ракета — это ракета , которая управляется только в течение относительно короткой начальной фазы активного полета, а ее траектория впоследствии подчиняется законам классической механики ; в отличие, например, от крылатой ракеты , которая в активном полете управляется аэродинамически, как самолет с неподвижным крылом .
Самыми ранними известными баллистическими снарядами были камни и копья, [1] [2] а также метательная палка .
Древнейшие свидетельства использования снарядов с каменными наконечниками, которые могли быть или не быть запущены с помощью лука (ср. atlatl ), датируемые примерно 280 000 лет назад, были найдены в Эфиопии, ныне Восточная Африка. [3] Древнейшие свидетельства использования луков для стрельбы стрелами датируются примерно 10 000 лет назад; они основаны на сосновых стрелах, найденных в долине Аренсбург к северу от Гамбурга . У них были неглубокие канавки на основании, указывающие на то, что они были выпущены из лука. [4] Древнейшему из найденных до сих пор луков около 8 000 лет, он был найден в болоте Холмегор в Дании.
Стрельба из лука, по-видимому, пришла в Америку вместе с арктической традицией использования небольших орудий около 4500 лет назад.
Первые устройства, идентифицированные как ружья, появились в Китае около 1000 года н. э., а к XII веку эта технология распространилась по всей Азии, а к XIII веку — и в Европу. [5]
После тысячелетий эмпирического развития, дисциплина баллистики была первоначально изучена и развита итальянским математиком Никколо Тартальей в 1531 году, [6] [7] хотя он продолжал использовать сегменты прямолинейного движения, соглашения, установленные греческими философами Аристотелем и Альбертом Саксонским , но с нововведением, что он соединил прямые линии дугой окружности. Галилей установил принцип сложного движения в 1638 году, [8] используя принцип для вывода параболической формы баллистической траектории. [9] Баллистика была поставлена на прочную научную и математическую основу Исааком Ньютоном с публикацией Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica в 1687 году. Это дало математические законы движения и гравитации, которые впервые сделали возможным успешно предсказывать траектории. [ необходима цитата ]
Слово баллистика происходит от греческого βάλλειν ballein , что означает «бросать».
Снаряд — это любой объект, выброшенный в пространство (пустое или нет) под действием силы . Хотя любой объект, движущийся в пространстве (например, брошенный бейсбольный мяч ), является снарядом, этот термин чаще всего относится к оружию дальнего боя . [10] [11] Математические уравнения движения используются для анализа траектории полета снаряда . [ требуется ссылка ]
Примерами снарядов являются шары , стрелы , пули , артиллерийские снаряды , бескрылые ракеты и т. д. [ необходима ссылка ]
Метание — это запуск снаряда рукой. Хотя некоторые другие животные могут бросать, люди — необычайно хорошие метатели из-за своей высокой ловкости и хороших возможностей расчета времени, и считается, что это эволюционная черта. Свидетельства того, что люди бросают, датируются 2 миллионами лет. [13] Скорость броска в 90 миль в час, обнаруженная у многих спортсменов, намного превышает скорость, с которой шимпанзе могут бросать предметы, которая составляет около 20 миль в час. [13] Эта способность отражает способность мышц и сухожилий плеча человека сохранять эластичность до тех пор, пока она не понадобится для приведения в движение предмета. [13]
Праща — метательное оружие, обычно используемое для метания тупых снарядов, таких как камни, глиняные или свинцовые «пули-пушки».
Праща имеет небольшую люльку или мешочек в середине двух отрезков шнура. Камень пращи помещается в мешочек. Средний или большой палец продевается в петлю на конце одного шнура, а ушко на конце другого шнура помещается между большим и указательным пальцами. Праща раскачивается по дуге, и ушко отпускается в определенный момент. Это освобождает снаряд для полета к цели.
Лук — это гибкий кусок материала, который стреляет аэродинамическими снарядами, называемыми стрелами . Стрела, возможно, является первым летальным снарядом, когда-либо описанным в обсуждении баллистики. Тетива соединяет два конца, и когда тетива оттягивается, концы палки сгибаются. Когда тетива отпускается, потенциальная энергия согнутой палки преобразуется в скорость стрелы. [14] Стрельба из лука — это искусство или вид спорта, заключающийся в стрельбе стрелами из луков. [15]
Катапульта — это устройство, используемое для запуска снаряда на большое расстояние без помощи взрывных устройств — в частности, различных типов древних и средневековых осадных машин . [16] Катапульта использовалась с древних времен, поскольку было доказано, что она является одним из самых эффективных механизмов во время войны. Слово «катапульта» происходит от латинского catapulta , которое, в свою очередь, происходит от греческого καταπέλτης ( katapeltēs ), которое само по себе от κατά ( kata ), «против» [17] и πάλλω ( pallō ), «бросать, швырять». [18] [19] Катапульты были изобретены древними греками . [20] [21]
Оружие — это обычно трубчатое оружие или другое устройство, предназначенное для выстрела снарядами или другими материалами. [22] Снаряд может быть твердым, жидким, газообразным или энергетическим и может быть свободным, как пули и артиллерийские снаряды, или захваченным, как зонды Taser и китобойные гарпуны . Способы выброса различаются в зависимости от конструкции, но обычно осуществляются действием давления газа, либо создаваемого посредством быстрого сгорания пороха , либо сжимаемого и сохраняемого механическими средствами, действующими на снаряд внутри открытой трубы в виде поршня. Заключенный газ ускоряет подвижный снаряд по длине трубы, сообщая достаточную скорость для поддержания движения снаряда, как только действие газа прекращается на конце трубы или дула. В качестве альтернативы может использоваться ускорение посредством генерации электромагнитного поля, и в этом случае труба может быть заменена направляющей.
Инженера -оружейника или оружейника , который применяет научные принципы баллистики при проектировании патронов , часто называют баллистиком .
.jpg/1280px-Iridium-1_Launch_(32312419215).jpg)
Ракета — это ракета , космический корабль , самолет или другое транспортное средство , которое получает тягу от ракетного двигателя . Выхлоп ракетного двигателя полностью формируется из топлива, находящегося внутри ракеты до использования. [23] Ракетные двигатели работают по принципу действия и реакции . Ракетные двигатели толкают ракеты вперед, просто выбрасывая свои выхлопы назад с чрезвычайно высокой скоростью.
Хотя они сравнительно неэффективны для использования на низких скоростях, ракеты относительно легкие и мощные, способны генерировать большие ускорения и достигать чрезвычайно высоких скоростей с разумной эффективностью. Ракеты не зависят от атмосферы и очень хорошо работают в космосе.
Ракеты для военных и развлекательных целей появились в Китае по крайней мере в 13 веке . [24] Значительное научное, межпланетное и промышленное использование началось только в 20 веке, когда ракетная техника стала технологией, обеспечивающей начало космической эры , включая высадку на Луну . Ракеты теперь используются для фейерверков , оружия , катапультируемых кресел , ракет-носителей для искусственных спутников , пилотируемых космических полетов и исследования космоса .
Химические ракеты являются наиболее распространенным типом высокопроизводительных ракет, и они обычно создают свой выхлоп путем сгорания ракетного топлива . Химические ракеты хранят большое количество энергии в легко высвобождаемой форме и могут быть очень опасны. Однако тщательное проектирование, тестирование, строительство и использование сводят риски к минимуму.
Баллистику часто подразделяют на следующие четыре категории: [25]
Внутренняя баллистика ( также внутренняя баллистика) — раздел баллистики, изучающий движение снаряда .
В оружии внутренняя баллистика охватывает время от воспламенения пороха до вылета снаряда из ствола . [26] Изучение внутренней баллистики важно для разработчиков и пользователей огнестрельного оружия всех типов, от малокалиберных винтовок и пистолетов до высокотехнологичной артиллерии .
Для реактивных снарядов внутренняя баллистика охватывает период, в течение которого ракетный двигатель обеспечивает тягу. [27]
Переходная баллистика, также известная как промежуточная баллистика, [28] изучает поведение снаряда с момента его вылета из дула до момента выравнивания давления позади снаряда, [29] поэтому она находится между внутренней баллистикой и внешней баллистикой .
Внешняя баллистика — раздел баллистической науки, изучающий поведение неактивного снаряда в полете.
Внешняя баллистика часто ассоциируется с огнестрельным оружием и имеет дело с фазой свободного полета пули без тяги после ее вылета из ствола оружия и до попадания в цель, поэтому она лежит между переходной баллистикой и терминальной баллистикой .
Однако внешняя баллистика также занимается свободным полетом ракет и других снарядов, таких как мячи, стрелы и т. д.
Терминальная баллистика — это изучение поведения и последствий снаряда при попадании в цель. [30]
Терминальная баллистика актуальна как для снарядов малого калибра, так и для снарядов большого калибра (выстреливаемых из артиллерии ). Изучение ударов с чрезвычайно высокой скоростью все еще является очень новым и пока в основном применяется к проектированию космических аппаратов .
Судебная баллистика включает анализ пуль и следов от пуль для определения информации, которая может быть использована судом или другой частью правовой системы. Отдельно от баллистической информации, экспертиза следов огнестрельного оружия и инструментов (« баллистическая дактилоскопия ») включает анализ доказательств следов огнестрельного оружия, боеприпасов и инструментов с целью установления, использовались ли определенное огнестрельное оружие или инструмент при совершении преступления.
Астродинамика — это приложение баллистики и небесной механики к практическим проблемам, касающимся движения ракет и других космических аппаратов . Движение этих объектов обычно рассчитывается на основе законов движения Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона . Это основная дисциплина в проектировании и управлении космическими миссиями.
