En projektils fria flykt är fasen av dess rörelse efter skottet tills den träffar ett fast hinder (mål, mark) eller tills den detoneras på avstånd. I denna process verkar bara tyngdkraften och de krafter som uppstår från kroppens rörelse i ett gasformigt medium ( jordens atmosfär ) på projektilen . I det allmänna fallet, i jordens atmosfär, kan det också förekomma beordrade rörelser av luftmassor ( vind ), som har en viss effekt på projektilens flygning.
Eftersom projektilens dimensioner är mycket mindre än avståndet den täcker, kan dess rörelse betraktas som rörelsen av en materialpunkt längs en kurva som kallas flygbanan . Men för att bestämma alla krafter som verkar på projektilen under flygning räcker inte approximationen av en materialpunkt; det är nödvändigt att betrakta projektilen som en kropp med ändliga dimensioner [1] .
Det är vanligt att betrakta som projektilens bana kurvan som, när den rör sig, beskriver dess massacentrum . Denna kurva kallas även ballistisk . I det mest allmänna fallet är det varken rakt eller paraboliskt eller ens platt. Som regel ges formen på denna kurva i tabellform baserat på resultaten av experimentell skjutning under normala förhållanden, och därefter, baserat på en stor mängd statistiskt material, byggs en empirisk modell för denna bana. I ett antal begränsande fall kan dock formen på den ballistiska kurvan ligga nära något av de ovan nämnda fallen.
Enligt Newtons första lag , i frånvaro av yttre krafter som verkar på projektilen, kommer den att röra sig i en rak linje och enhetligt. En sådan situation är möjlig när man skjuter från artilleripjäser i djupa rymden, långt från gravitationskällor, med försumbart motstånd från det interstellära mediet . Men en sådan möjlighet är för närvarande endast möjlig i science fiction-litteratur . När en projektil rör sig i ett gravitationsfält med en initial hastighet , som är icke-kollinjär med intensitetsvektorn för detta fält, kommer projektilens bana att vara en krökt linje. Om gravitationsfältet är homogent och det inte finns något motstånd hos mediet, tar den ballistiska kurvan formen av en parabel. Detta kan göras när man fotograferar på kort håll på ytan av en stor icke-atmosfärisk himlakropp, såsom månen . För markförhållanden är denna approximation vanligtvis inte uppfylld - även granaten på mycket lågeffektvapen upplever stora luftmotståndsstyrkor. Därför, även för sådana verktyg, är den paraboliska formen av banan en mycket grov approximation. När man skjuter i ett ojämnt gravitationsfält i frånvaro av miljömotstånd kan banans form vara vilken som helst, till och med stängd. Liknande experiment utfördes vid en av de sovjetiska orbitalstationerna i Salyut -serien , utrustad med en flygkanon med liten kaliber, designad av A.E. Nudelman. De var inte av stor militär betydelse, men observationer av de avfyrade projektilerna och deras inträde i jordens atmosfär i olika vinklar bidrog till att förbättra observationsmetoderna för meteorastronomi .
För rent markmässiga praktiska förhållanden avfyras projektilen i en viss kastvinkel mot horisonten , och under dess rörelse verkar gravitation och aerodynamisk kraft på den. Den första är riktad mot jordytan och ger en acceleration riktad vertikalt nedåt till projektilen. Eftersom projektilen är en kropp med komplex geometrisk form, är dess appliceringspunkt projektilens masscentrum. Masscentrums position beror på projektilens form och fördelningen av massor inuti den.
Den aerodynamiska kraften i förhållande till projektilens hastighetsvektor är traditionellt uppdelad i två komponenter - omgivningens dragkraft, riktad exakt mot hastighetsvektorn, och lyftkraften (eller tryckkraften i tvärriktningen mot hastighetsvektorn). Den sista komponenten har ingen märkbar effekt på projektilens flygning och i praktiken kan den försummas (eftersom projektilen har en symmetrisk form, och projektilens anfallsvinkel α är mycket liten). Punkten för applicering av denna kraft på projektilen är det så kallade tryckcentrumet , som vanligtvis inte sammanfaller med massans centrum. Tryckcentrumets läge beror endast på projektilens form.
Som ett resultat uppstår ett ögonblick av krafter som tenderar att välta projektilen och få den att tumla i luften. Att tumla projektilen i flera storleksordningar ökar dragkraften i omgivningen och minskar skjutområdet kraftigt. För att bekämpa detta fenomen används följande metoder: att utrusta projektilen med fjäderdräkt, ge projektilen rotation längs symmetriaxeln eller göra projektilen i form av en boll . Den senare användes i stor utsträckning i artilleriet under XIV-XVIII-århundradena - projektilens sfäriska form utesluter i sig tumlande, och motståndskraften mot rörelse beror inte på projektilens orientering i rymden. Den sfäriska formen är dock mycket ogynnsam ur aerodynamisk synvinkel - en stor motståndskraft mot rörelse förnekar fördelarna med att inte tumla. Därför används i modernt artilleri andra metoder för att stabilisera projektilen under flygning. För kanoner med släta hål används fjäderprojektiler, där det vältande momentet kompenseras av tryckkrafterna från den inkommande luften på fjäderdräktens element. Det andra tillvägagångssättet är att ge projektilen rotation runt symmetriaxeln med hjälp av rifling i pistolens hål. Som ni vet tenderar en roterande topp att hålla riktningen på sin rotationsaxel oförändrad. På grund av detta stabiliseras flygningen, men detta orsakar en bieffekt av att projektilen driver i vridningsriktningen - resultanten av gravitation och motstånd har en projektion som inte är noll på rotationsaxeln och en skuldra som inte är noll i förhållande till projektilens massacentrum. Som ett resultat uppträder en sidokraft som verkar vinkelrätt mot planet som bildas av rotationsaxeln och de resulterande krafterna av gravitation och motstånd (för ett gyroskop med en gångjärnsaxel leder samma anledning till precession ). Därför är den ballistiska kurvan inte en platt kurva för räfflade projektiler. Sidodrift av riflade projektiler - den så kallade härledningen - beaktas vid skjutning på långa avstånd genom att göra förtabellerade korrigeringar av vapnets rotationsvinkel. De fjäderbeklädda projektilerna hos släta kanoner är fria från denna brist, för dem är den ballistiska kurvan i en lugn atmosfär platt.
En viktig faktor som påverkar banan och, som ett resultat, skjutfältet är tillståndet för jordens atmosfär - lufttemperatur , dess tryck och hastigheten för beställd rörelse. Korrigeringar för dessa faktorer beaktas i avfyringstabellerna i form av ökningar till värdena för banaelementen under normala eldningsförhållanden (lufttemperatur +15 grader Celsius , tryck 750 mm Hg, brist på vind). För pansarvärnskanoner räcker det att känna till väderförhållandena i atmosfärens ytskikt , men för haubitsar och långdistansvapen räcker detta inte längre - deras granater på toppen av den ballistiska kurvan har en höjd över yta i storleksordningen 5-6 km. Temperatur, tryck, vindriktning och hastighet förändras med höjden på ett komplext och inte alltid förutsägbart sätt. Därför utförs höghöjdsljud av atmosfären för exakt fotografering ; enligt dess data beräknas medelvärde, så kallade ballistiska, parametrar, och korrigeringar för skalens räckvidd och lateral vinddrift hittas från dem från skjuttabellerna. Det bör noteras att de fjäderbeklädda granaten på kanoner med jämn öppning är mycket mer mottagliga för vinddrift i sidled än granaten från gevär.
När man skjuter på mycket långa avstånd är det också nödvändigt att ta hänsyn till det faktum att jorden inte är en tröghetsreferensram och i koordinatsystemet som är associerat med den verkar Coriolis-kraften på projektilen under flygning (den andra komponenten som hör samman med den) med jordens ojämna rotation kan försummas). Därför, om det finns en projektion av projektilens hastighet i " nord - sydlig " riktning, kommer det att finnas en viss avdrift av projektilen i " väst - öst " riktningen. Denna faktor beaktas även i skjuttabellerna och metoder för beräkning av korrigeringar.
Att redogöra för hela komplexet av fenomenen som beskrivs ovan är en integrerad del av metoden för fullständig förberedelse av data för avfyring. Det låter dig i förväg beräkna alla inställningar för skjutning och leverera en plötslig eldattack mot fienden utan att nollställa och ibland även utan hjälp av artillerispaning. Följaktligen minimeras tiden som spenderas i avfyrningspositionen och sannolikheten för framgångsrik motbatteriavfyrning av fienden. Å andra sidan kräver metoden för fullständig träning en hög utbildningsnivå av skyttar och en förståelse för essensen av alla fenomen och processer som beaktas av denna metod.