Основные понятия и обозначения.

Введение. Предмет, задача и структура курса внешней баллистики.

Наука о движении снарядов и ракет называется баллистикой или теорией полёта.

Наука о движении снаряда внутри канала ствола называется внутренней баллистикой.

Наука о движении снарядов и ракет после прекращения их механического взаимодействия с орудием или пусковой установкой называется внешней баллистикой или теорией полёта.

После выхода ведущего пояска снаряда из дульного среза и до удаления снаряда от дульного среза на несколько калибров снаряд движется в сопутствующей его движению струе газа, истекающей из ствола. Этот период движения снаряда называется периодом последействия. Период последействия во внешней баллистике не рассматриваются. В расчетах движения снаряда после выхода из дульного среза пользуются опытными значениями начальной скорости или расчетными значениями, в которые внесены поправки, учитывающие увеличение скорости снаряда в период последействия.

Под термином “снаряд” в литературе понимаются артиллерийские снаряды различных систем, винтовочные пули, мины, неуправляемые и управляемые ракеты. В пределах настоящего курса будут рассматриваться только неуправляемые снаряды постоянной массы. Несмотря на различие баллистических задач для различных классов снарядов и ракет, постановка задач и методы их решения во многом однотипны. Движение снарядов и ракет описывается одними и теми же дифференциальными уравнениями движения, так как подчиняется одним и тем же законам механики. Наиболее существенные отличия возникают в правых частях уравнений ввиду учета различных сил и моментов, действующих на снаряд в полёте.

Внешняя баллистика занимается решением следующих четырех основных задач.

Первая задача заключается в расчете траектории движения снаряда по известным данным. Эту задачу называют основной, или прямой задачей внешней баллистики. Для её решения необходимо знать силы, действующие на снаряд в полёте и начальные условия движения. Решение получается при интегрировании дифференциальных уравнений движения. Решение этой задачи составит основное содержание нашего курса.

Вторая, или обратная задача заключается в определении проектных баллистических характеристик движения по заданным тактико-техническим данным артиллерийской системы. Важным моментом её решения является отыскание оптимальных режимов движения и траектории полёта снаряда. Эта задача непосредственно связана с проектированием артиллерийской системы и будет рассматриваться при дальнейшем изучении баллистики на спецкафедре.

Третьей задачей баллистики является выяснение условий устойчивости полёта снарядов, обеспечение стабилизации снарядов и их правильного полёта по требуемой траектории.

Четвёртая задача баллистики заключается в изучении факторов, влияющих на рассеивание траекторий снарядов, и разработке способов повышения точности и кучности стрельбы.

В пределах нашего курса мы рассмотрим следующие вопросы:

· Параболическую теорию движения снаряда, рассматривающую снаряд как вещественную точку, движущуюся только под действием силы тяжести;

· Физические основы и математическое описание сопротивления воздуха движению снаряда в атмосфере;

· Методы решения основной задачи внешней баллистики, т.е. задачи о движении центра масс снаряда под действием двух сил- силы тяжести и силы сопротивления воздуха;

· Вращательное движение снаряда вокруг его центра масс;

· Вопросы устойчивости вращательного движения снаряда.

Решение задачи о движении снаряда в атмосфере в полном объёме требует совместного решения трех уравнений движения центра масс и трех уравнений вращательного движения снаряда вокруг центра масс с учётом взаимного влияния этих двух движений ввиду зависимости аэродинамических сил и моментов, действующих на снаряд, от характера его движения в пространстве. Решение этой задачи вполне возможно при использовании современной вычислительной техники с минимальным количеством упрощающих предположений. Такое решение требует достаточно мощной ЭВМ и много времени. При решении большого числа практических задач, связанных с проектированием вооружений, возможно решение задачи о движении снаряда в упрощённых постановках, например, пренебрегая влиянием вращательного движения снаряда на его поступательное движение вместе с центром масс, т.е., считать снаряд материальной точкой, совпадающей с центром масс.

Задача о движении центра масс снаряда в атмосфере в такой форме и называется основной задачей внешней баллистики (ОЗБВ). Дальнейшее упрощение задачи, сводящееся к отказу от учёта действия сил сопротивления воздуха, приводит к т.н. “параболической теории”. Решения подобных упрощённых задач могут дать полезные сведения о движении снаряда без больших затрат времени и средств и особенно полезны на стадии предварительного проектирования артиллерийских систем.