Что такое баллистическая траектория

Путь движения тела (например, бомбы, ракеты, летательного аппарата), в котором отсутствует тяга либо управляющая сила и момент, называется баллистической траекторией. Если механизм, приводящий в действие объект, остается рабочим на протяжении всего времени передвижения – он относится к ряду авиационных либо динамических. Траекторию самолета во время полета с выключенными двигателями на большой высоте также можно назвать баллистической.

На объект, который передвигается по заданным координатам, действует лишь механизм, приводящий тело в действие, силы сопротивления и тяжести. Набор таких факторов исключает появление возможности к прямолинейному движению. Данное правило работает даже в космосе.

Тело описывает траекторию, которая подобна эллипсу, гиперболе, параболе либо окружности. Последние два варианта достигаются при второй и первой космических скоростях. Расчеты для движения по параболе или окружности проводятся для определения траектории баллистической ракеты.

Как работает баллистическая ракета? От Cтарта до Bзрывa!

Учитывая все параметры при запуске и полете (массу, скорость, температуру и т. д.), выделяют следующие особенности траектории:

• Для того чтобы запустить ракету как можно дальше необходимо подобрать правильный угол. Наилучшим является острый, около 45 º .
• Объект имеет одинаковую начальную и конечную скорости.
• Тело приземляется под таким же углом, как и запускается.
• Время движения объекта от старта и до середины, а также от середины до финишной точки является одинаковым.

Свойства траектории и практические значения

Движение тела после прекращения влияния на него движущей силы изучает внешняя баллистика. Данная наука предоставляет расчеты, таблицы, шкалы, прицелы и вырабатывает оптимальные варианты для стрельбы. Баллистическая траектория пули – это кривая линия, которую описывает центр тяжести объекта, находящегося в полете.

Так как на тело влияют сила тяжести и сопротивления, путь, который описывает пуля (снаряд), образует форму кривой линии. Под действием приведенных сил скорость и высота объекта постепенно снижается. Различают несколько траекторий: настильную, навесную и сопряженную.

Первая достигается при использовании угла возвышения, который является меньшим, нежели угол наибольшей дальности. Если при разных траекториях дальность полета остается одинаковой – такую траекторию можно назвать сопряженной. В случае, когда угол возвышения больше, чем угол наибольшей дальности, путь приобретает название навесного.

Траектория баллистического движения объекта (пули, снаряда) состоит из точек и участков:

• Вылета (например, дульный срез ствола) – данная точка является началом пути, и, соответственно, отсчета.
• Горизонта оружия – этот участок проходит через точку вылета. Траектория пересекает ее дважды: при выпуске и падении.
• Участка возвышения – это линия, которая является продолжением горизонта образует вертикальную плоскость. Данный участок носит название плоскости стрельбы.
• Вершины траектории – это точка, которая находится посредине между начальной и конечной точками (выстрела и падения), имеет наивысший угол на протяжении всего пути.
• Наводки – мишень или место прицела и начало движения объекта образуют линию прицеливания. Между горизонтом оружия и конечной целью формируется угол прицеливания.

Ракеты: особенности запуска и движения

Различают управляемые и неуправляемые баллистические ракеты. На формирование траектории также влияют внешние и наружные факторы (силы сопротивления, трения, вес, температура, требуемая дальность полета и т.д).

Общий путь запущенного тела можно описать следующими этапами:

• Запуск. При этом ракета переходит в первую стадию и начинает свое движение. С этого момента и начинается измерение высоты траектории полета баллистической ракеты.
• Приблизительно через минуту запускается второй двигатель.
• Через 60 секунд после второго этапа запускается третий двигатель.
• Далее тело входит в атмосферу.
• В последнюю очередь происходит взрыв боевых головок.

Запуск ракеты и формирование кривой передвижения

Кривая передвижения ракеты состоит из трех частей: периода запуска, свободного полета и повторного входа в земную атмосферу.

Боевые снаряды запускаются с фиксированной точки переносных установок, а также транспортных средств (судов, субмарин). Приведение в полет продолжается от десятых тысячных секунд до нескольких минут. Свободное падение составляет наибольшую часть траектории полета баллистической ракеты.

Преимуществами запуска такого приспособления являются:

• Продолжительное время свободного полета. Благодаря этому свойству существенно уменьшается расход топлива в сравнении с другими ракетами. Для полета прототипов (крылатых ракет) используются более экономичные двигатели (например, реактивные).
• На скорости, с которой движется межконтинентальная орудие (примерно 5 тыс. м/с), перехват дается с большой сложностью.
• Баллистическая ракета в состоянии поразить цель на расстоянии до 10 тыс. км.

В теории путь передвижения снаряда – это явление из общей теории физики, раздела динамики твердых тел в движении. Относительно данных объектов рассматривается передвижение центра масс и движение вокруг него. Первое относится к характеристике объекта, совершающего полет, второе – к устойчивости и управлению.

Так как тело имеет программные траектории для совершения полета, расчет баллистической траектории ракеты определяется физическими и динамическими расчетами.

Современные разработки в баллистике

Поскольку боевые ракеты любого вида являются опасными для жизнедеятельности, главной задачей обороны является усовершенствование точек для запуска поражающих систем. Последние должны обеспечить полную нейтрализацию межконтинентального и баллистического оружия в любой точке движения. К рассмотрению предложена многоярусная система:

• Данное изобретение состоит из отдельных ярусов, каждый из которых имеет свое назначение: первые два будут оснащены оружием лазерного типа (самонаводящиеся ракеты, электромагнитные пушки).
• Следующих два участка оснащаются тем же оружием, но предназначенного для поражения головных частей оружия противника.

Разработки в оборонном ракетостроении не стоят на месте. Ученные занимаются модернизацией квазибаллистической ракеты. Последняя представлена как объект, имеющий низкий путь в атмосфере, но при этом резко изменяющий направление и диапазон.

Баллистическая траектория такой ракеты не влияет на скорость: даже на предельно низкой высоте объект передвигается быстрее, нежели обычный. Например, разработка РФ «Искандер» летит на сверхзвуковой скорости – от 2100 до 2600 м/с при массе 4 кг 615 г, круизы ракеты передвигают боеголовку весом до 800 кг. При полете маневрирует и уклоняется от противоракетной обороны.

Межконтинентальное оружие: теория управления и составляющие

Многоступенчатые баллистические ракеты носят название межконтинентальных. Такое название появилось неспроста: из-за большой дальности полета становится возможным перебросить груз на другой конец Земли. Основным боевым веществом (зарядом), в основном, является атомное либо термоядерное вещество. Последнее размещается в передней части снаряда.

Далее в конструкции устанавливается система управления, двигатели и баки с топливом. Габариты и масса зависят от требуемой дальности полета: чем больше расстояние, тем выше стартовый вес и габариты конструкции.

Баллистическую траекторию полета МБР отличают от траектории иных ракет по высоте. Многоступенчатая ракета проходит процесс запуска, затем на протяжении нескольких секунд движется вверх под прямым углом. Системой управления обеспечивается направления орудия в сторону цели.

Первая ступень привода ракеты после полного выгорания самостоятельно отделяется, в этот же момент запускается следующая. При достижении заданной скорости и высоты полета ракета начинает стремительно двигаться вниз к цели. Скорость полета к объекту назначения достигает 25 тыс. км/ч.

Мировые разработки ракет специального назначения

Около 20 лет назад в ходе модернизации одного из ракетных комплексов средней дальности был принят проект противокорабельных баллистических ракет. Такая конструкция размещается на автономной пусковой платформе. Вес снаряда составляет 15 тонн, а дальность пуска – почти 1,5 км.

Траектория баллистической ракеты для уничтожения кораблей не поддается для быстрых расчетов, поэтому предугадать действия противника и устранить данное орудие невозможно.

Такая разработка имеет преимущества:

• Дальность пуска. Эта величина в 2-3 раза больше, нежели у прототипов.
• Скорость и высота полета делают боевое оружие неуязвимым для противоракетной обороны.

Мировые специалисты уверены в том, что оружие массового поражения все-таки можно обнаружить и нейтрализовать. Для таких целей используются специальные разведывательные заорбитные станции, авиацию, подводные лодки, корабли и др. Самым главным «противодействием» является космическая разведка, которая представлена в виде радиолокационных станций.

Баллистическая траектория определяется системой разведки. Полученные данные передаются по месту назначения. Основной проблемой является быстрое устаревание информации – за короткий период времени данные теряют свою актуальность и могут расходиться с настоящим местом нахождения оружия на расстояние до 50 км.

Характеристики боевых комплексов отечественной оборонной промышленности

Наиболее мощным оружием нынешнего времени считается межконтинентальная баллистическая ракета, которая размещается стационарно. Отечественный ракетный комплекс «Р-36М2» является одним из наилучших. На нем размещается сверхпрочное боевое орудие «15А18М», которое способно нести до 36 ядерных снарядов индивидуального точного наведения.

Баллистическую траекторию полета такого оружия практически невозможно предугадать, соответственно, нейтрализация ракеты также предоставляет сложности. Боевая мощность снаряда составляет 20 Мт. Если данный боеприпас взорвется на низкой высоте – системы связи, управления, противоракетной обороны выйдут из строя.

Модификации приведенной ракетной установки можно использовать и в мирных целях.

Среди твердотопливных ракет особенно мощной считается «РТ-23 УТТХ». Такое приспособление базируется автономно (мобильно). В стационарной станции-прототипе («15Ж60») стартовая тяга выше на 0,3, в сравнении с мобильной версией.

Запуск ракет, который проводится непосредственно со станций сложно нейтрализовать, ведь количество снарядов может достигать 92 единиц.

Ракетные комплексы и установки заграничной оборонной промышленности

Высота баллистической траектории ракеты американского комплекса «Минитмен-3» не особо отличается от характеристик полета отечественных изобретений.

Комплекс, который разработан в США, является единственным «защитником» Северной Америки среди оружия такого вида до сегодняшнего дня. Несмотря на давность изобретения, показатели устойчивости орудия являются неплохими и в нынешнее время, ведь ракеты комплекса могли противостоять противоракетной обороне, а также поразить цель с высоким уровнем защиты. Активный участок полета непродолжительный, и составляет 160 с.

Другое изобретение американцев – «Пискипер». Он также мог обеспечить точное попадание в цель благодаря наивыгоднейшей траектории баллистического движения. Специалисты утверждают, что боевые возможности приведенного комплекса почти в 8 раз выше, нежели у «Минитмена». Боевое дежурство «Пискипера» составляло 30 секунд.

Полет снаряда и движение в атмосфере

Из раздела динамики известно влияние плотности воздуха на скорость передвижения любого тела в различных слоях атмосферы. Функция последнего параметра учитывает зависимость плотности непосредственно от высоты полета и выражается в зависимости:

где у – высота полета снаряда (м).

Расчет параметров, а также траектории межконтинентальной баллистической ракеты можно производить с помощью специальных программ на ЭВМ. Последние приведут ведомости, а также данные о высоте полета, скорости и ускорении, продолжительности каждого этапа.

Экспериментальная часть подтверждает расчетные характеристики, и доказывает, что на скорость оказывает влияние форма снаряда (чем лучше обтекаемость, тем выше скорость).

Управляемое оружие массового поражения прошлого века

Все оружие приведенного типа можно разделить на две группы: наземное и авиационное. Наземным называется такие приспособления, запуск которых осуществляется со стационарных станций (например, шахт). Авиационное, соответственно, запускается с корабля-носителя (самолета).

К группе наземных относятся баллистические, крылатые и зенитные ракеты. К авиационным – самолеты-снаряды, АБР и управляемые снаряды воздушного боя.

Основной характеристикой расчета баллистической траектории движения является высота (несколько тысяч километров над слоем атмосферы). При заданном уровне над уровнем Земли снаряды достигают высоких скоростей и создают огромные сложности для их выявления и нейтрализации ПРО.

Известными БР, которые рассчитаны на среднюю дальность полета, являются: «Титан», «Тор», «Юпитер», «Атлас» и др.

Баллистическая траектория ракеты, которая запускается из точки и попадает по заданным координатам, имеет форму эллипса. Размер и протяженность дуги зависит от начальных параметров: скорости, угла запуска, массы. Если скорость снаряда приравнивается к первой космической (8 км/с), боевое орудие, которое запущено параллельно к горизонту, превратится в спутник планеты с круговой орбитой.

Несмотря на постоянное усовершенствование в области обороны, путь полета боевого снаряда практически не изменяется. На текущий момент технологии не в состоянии нарушить законы физики, которым подчиняются все тела. Небольшим исключением являются ракеты с самонаведением – они могут менять направление в зависимости от перемещения цели.

Изобретатели противоракетных комплексов также модернизируют и разрабатывают орудие для уничтожения средств массового поражения нового поколения.

Источник: www.syl.ru

Баллистическая траектория

— траектория движения летательного аппарата, авиационной бомбы, баллистической ракеты или другие объекта при отсутствии тяги, управляющих сил и моментов и аэродинамической подъёмной силы. Например, траектория полёта самолёта с выключенными двигателями в верхних слоях атмосферы, когда подъёмная сила пренебрежимо мала по сравнению с его весом, практически является баллистической.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

• Баллистика
• Баллистическая установка

Смотреть что такое «Баллистическая траектория» в других словарях:

• БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТРАЕКТОРИЯ — БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТРАЕКТОРИЯ, траектория движения свободно брошенного тела под действием только силы тяжести. Ракета, движущаяся по баллистической траектории после выключения двигателей, называется баллистической … Современная энциклопедия
• БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТРАЕКТОРИЯ — траектория движения свободно брошенного тела под действием только силы тяжести. Траекторию движения такого тела в атмосфере при равном или близком к нулю отношении подъемной силы к аэродинамическому сопротивлению также называют баллистической… … Большой Энциклопедический словарь
• Баллистическая траектория — БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТРАЕКТОРИЯ, траектория движения свободно брошенного тела под действием только силы тяжести. Ракета, движущаяся по баллистической траектории после выключения двигателей, называется баллистической. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
• баллистическая траектория — траектория движения свободно брошенного тела под действием только силы тяжести. Траекторию движения такого тела в атмосфере при равном или близком к нулю отношении подъёмной силы к аэродинамическому сопротивлению также называют баллистической… … Энциклопедический словарь
• баллистическая траектория — balistinė trajektorija statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Trajektorija, kuria skrieja kūnas po to, kai baigėsi varomoji jėga ir kūną veikia tik traukos jėga ir aerodinaminis pasipriešinimas. atitikmenys: angl. ballistic trajectory rus.… … Artilerijos terminų žodynas
• баллистическая траектория — balistinė trajektorija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ballistic trajectory vok. ballistische Flugbahn, f rus. баллистическая траектория, f pranc. trajectoire balistique, f … Fizikos terminų žodynas
• баллистическая траектория — balistinė trajektorija statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Laisvojo skrydžio trajektorija; tokia trajektorija, kuria po paleidimo, šūvio ar metimo skrieja raketa, lekia artilerijos sviedinys (mina, kulka, rankinė granata) … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas
• БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТРАЕКТОРИЯ — траектория движения свободно брошенного тела под действием только силы тяжести. Траекторию движения такого тела в атмосфере при равном или близком к нулю отношении подъёмной силы к аэродинамич. сопротивлению также наз. Б. т … Естествознание. Энциклопедический словарь
• баллистическая траектория ракеты — balistinė raketos trajektorija statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Raketos trajektorija, kuri susidaro, kai nėra aerodinaminės keliamosios jėgos; susideda iš aktyviojo ir pasyviojo trajektorijos ruožų. Tokia trajektorija skrieja strateginės ir… … Artilerijos terminų žodynas
• баллистическая траектория ракеты — balistinė raketos trajektorija statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Raketos trajektorija, kuri susidaro, kai nėra aerodinaminės keliamosios jėgos; susideda iš aktyviojo (veikia variklis) ir pasyviojo (variklis nebeveikia)… … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

Источник: dic.academic.ru

Что такое баллистическая траектория?

С древних времен человечество старалось добиться победы в столкновении с противником на максимально возможной дистанции, чтобы не губить собственных воинов. Пращи, луки, арбалеты, потом ружья, теперь ракеты, снаряды и бомбы — все они нуждаются в точном расчете баллистической траектории. И если у старинной военной «техники» отследить точку попадания можно было визуально, что позволяло учиться и в следующий раз стрелять точнее, то в современном мире точка назначения обычно удалена настолько, что разглядеть ее без дополнительных приборов просто невозможно.

Что такое баллистическая траектория

Это путь, который преодолевает какой-либо объект. У него должна быть определенная начальная скорость. На него воздействует сопротивление воздуха и сила притяжения, что исключает возможность движения по прямой линии. Даже в космосе такая траектория будет искажаться под влиянием гравитации различных объектов, хоть и не так значительно, как на нашей планете. Если не учитывать сопротивление воздушных масс, то больше всего такой процесс перемещения будет напоминать эллипс.

Другой вариант – гипербола. И лишь в некоторых случаях это будет парабола или окружность (при достижении второй и первой космической скорости соответственно). В большинстве случаев такие расчеты проводятся для ракет. Они, как правило, летают в верхних слоях атмосферы, где влияние воздуха минимально.

Как следствие, чаще всего баллистическая траектория все же напоминает именно эллипс. В зависимости от многих факторов, таких как скорость движения, масса, тип атмосферы, температура, вращение планеты и так далее, отдельные части пути могут принимать самые разнообразные формы.

Расчет баллистической траектории

Для того чтобы понять, куда именно упадет выпущенное тело, применяют дифференциальные уравнения и метод численного интегрирования. Уравнение баллистической траектории зависит от многих переменных, но существует и некий универсальный вариант, который не дает нужной точности, но вполне достаточен для примера.

• y – это максимальная высота над поверхностью земли.
• Х – дистанция от точки старта до момента, когда тело доберется до высшей точки.
• Ѳ0 – угол бросания.
• V0 – начальная скорость.

Благодаря указанной формуле появляется возможность описать баллистическую траекторию полета в безвоздушном пространстве. Получится она в форме параболы, что характерно для большинства вариантов свободного движения в подобных условиях и при наличии гравитации. Можно выделить следующие характерные особенности такой траектории:

• Самый оптимальный угол возвышения для максимальной дистанции – 45 градусов.
• Объект имеет одинаковую скорость движения как во время старта, так и в момент приземления.
• Угол броска идентичен углу, под которым произойдет падение.
• Объект долетает до вершины траектории за точно такое же время, за которое потом упадет вниз.

В подавляющем большинстве расчетов подобного рода принято пренебрегать сопротивлением воздушных масс и некоторых других факторов. Если их учитывать, то формула выйдет слишком уж сложной, а погрешность не так велика, чтобы значительно влиять на эффективность попадания.

Отличия от настильной

Под таким названием понимают другой вариант пути объекта. Настильная и баллистическая траектория – это несколько разные понятия, хотя общий принцип у них одинаков. Фактически такой вид движения подразумевает максимально возможное перемещение в горизонтальной плоскости. И на всем протяжении пути объект сохраняет достаточное ускорение.

Баллистический вариант движения необходим для перемещения на большие дистанции. Например, настильная траектория наиболее важна для пули. Она должна лететь достаточно прямо максимально долго и пробивать все, что попадется у нее на пути. С другой стороны, ракета или снаряд из пушки наносят максимум разрушений именно в конце движения, так как набирают максимально возможную скорость. В промежутке своего движения они не столь сокрушительны.

Использование в современности

Баллистическая траектория чаще всего применяется в военной сфере. Ракеты, снаряды, пули и так далее — все они летают далеко, и для точного выстрела нужно учитывать множество переменных. Кроме того, космическая программа также основана на баллистике. Без нее точно запустить ракету так, чтобы она в конечном итоге не упала на землю, а совершила несколько витков вокруг планеты (или вообще оторвалась от нее и отправилась дальше в космос), невозможно. В целом практически все, что умеет летать (вне зависимости от того, каким способом это делает), так или иначе связано с баллистической траекторией.

Заключение

Умение рассчитать все элементы и запустить какой-либо объект в нужное место – крайне важно в современности. Даже если не брать вооруженные силы, которые традиционно нуждаются в таких возможностях больше всех остальных, останется еще много вполне гражданских применений.

Источник: fb.ru

Баллистическое движение — характеристика, основные формулы и уравнения

Как упадет брошенный предмет, по какой траектории полетит пуля и как рассчитать правильное направление для попадания в цель – всё это объясняется таким понятием как баллистическое движение и изучается соответствующей наукой.

Наверное каждый при просмотре фильмов о работе экспертов-криминалистов слышал выражение «аэробаллистическая экспертиза», и удивлялся тому, как лихо они определяют местоположение стрелка, и тип, а иногда и модель оружия, из которого был произведен, зачастую, фатальный выстрел.

Понятие баллистики

Определение баллистики звучит следующим образом – наука о движении тел, двигающихся в пространстве. Она изучает в первую очередь принципы движения всевозможных объектов, в частности пуль и снарядов, а также законы природы, влияющие на это движение и способность тела преодолевать возникшие на его пути преграды.

Физика и математика — вот основы, на которых базируется эта наука, они позволяют при должных знаниях рассчитывать траекторию полёта пули, исходя из воздействия на неё внешних сил, и её проникающую способность.

Сама же наука о законах полета снарядов делится на 4 направления:

История возникновения баллистики

Испокон веков основным занятием человека являлось уничтожение себе подобных. Сперва для этого использовались булыжники и палки, после чего человечество пришло к тому, что дистанционное оружие дает целый ряд преимуществ его владельцу.

Так или иначе баллистика изучалась по мере развития человечества, параллельно с развитием механизмов для поражения противника на расстоянии.

Метательные камни, ножи и дротики, ручные пращи, луки, арбалеты, а впоследствии – баллисты, катапульты, требушеты, толлеоны и, в конце концов, огнестрельное оружие и артиллерийские орудия — все эти средства толкали науку баллистики на протяжении всей своей истории.

Начало изучения траектории полета снаряда, как науки, было положено Николло Тарталья в 1537 году, начавшим исследование кривой движения этого тела. Продолжил изучение Галилей, сформулировав параболическую теорию.

Развивал данную тему и Ньютон, благодаря изучению законов воздушного сопротивления которого стало возможным доказать невозможность параболической кривой полета снаряда. Его дело продолжил Бенджамин Робинс, основное исследование которого — расчет начальной скорости ядра.

Он даже изобрел актуальный по сей день баллистический маятник. Прибор, с помощью которого определяют эффективность взрывчатых веществ, фиксируя при их подрыве угол отклонения маятника.

Далее баллистика развивалась семимильными шагами. Вошедшее в обиход в начале XIX века нарезное оружие, а также использование адаптированных под него снарядов и нового образца патрона, с пулей продолговатой формы, а точнее – необходимость изучения их эффективности и дальнейшей оптимизации, стали серьезным толчком в изучении данной науки, поскольку характеристики нового оружия были весьма высоки, что обуславливало широкую его популярность, и как следствие – высокий спрос.

Одним из ключевых витков истории баллистики стала разработка численного метода интегрирования дифференциальных уравнений, созданного Карлом Рунге и Мартином Кутта. Определенные элементы их метода позволяли с максимальной точностью вести расчеты траектории тел в пространстве.

Появлялись всё новые виды вооружения, конструкторы отчаянно экспериментировали с длиной ствола, внутренними нарезами и наполнением патрона, двигая науку вперед.

Баллистическая траектория

Итак, что же в итоге представляет собой баллистическая траектория? Современная энциклопедия гласит: «Это траектория движения свободно брошенного тела под действием только силы тяжести».

Например, межконтинентальные баллистические ракеты считаются таковыми, поскольку продолжают своё движение к цели после выключения двигателей, как раз-таки по траектории, которую называют баллистической.

Здесь же – расчет ведения огня по настильной траектории, проще говоря – плавно опускающейся линии по ходу полета снаряда, и расчет возможности преодолевать возвышения по пути к конечной точке.

Фактически, таковым является движение любого тела в пространстве, при отсутствии какой-либо дополнительной тяги.

Основные формулы баллистического движения

При расчетах и изучении баллистического движения любого тела, стоит обратить внимание на огромное количество факторов – массу, скорость и обтекаемость тела, атмосферные условия и многое-многое другое. Но даже при учете этого, в баллистике есть свои основные формулы, применяемые в исследованиях.

На брошенное под углом к горизонту тело в полете действует по меньшей мере – сила тяжести и сопротивление воздуха. Если исключить из этого силу сопротивления, то, согласно 2-го закону Ньютона, тело движется с ускорением, равным ускорению свободного падения; проекции ускорения на координатные оси равны ах = 0, ау = -g.

Проекции скорости тела, следовательно, изменяются со временем следующим образом:

Vx = Vx0 = V0 * cos α;

Vy = Vy0 – g * t = V0
* sin α – g * t,

где V0 — начальная скорость, α – угол бросания.

Координаты тела, следовательно, изменяются так:

x = x0 + V0 * t * cos α;

y = y0 + V0 * t * sin α – 0,5 * g * t 2 .

Если за точку отсчета берутся координаты х = у = 0, то:

x = V0 * t * cos α;

y = V0 * t * sin α – 0,5 * g * t 2 .

Дальнейшие расчеты производятся при введении таких переменных как дальность полета и время, в итоге же получается финальное уравнение траектории движения. Выглядит оно следующим образом:

y = x * tg α – g * x 2 / 2 * V0 2 * cos 2 α.

Источник: sprint-olympic.ru

Что такое баллистическая траектория

Для того чтобы иметь возможность добиваться победы в сражениях на максимальной дистанции, людьми были изобретены сначала луки, а затем — ружья и снаряды. В древности отследить точку попадания можно было легко визуально. Сегодня цель ракет отстоит настолько далеко, что попасть в нее без дополнительных приборов получится вряд ли.

Статьи по теме:

• Что такое баллистическая траектория
• Что такое траектория
• Как определить скорость пули

Особенности движения тел, в том числе и снарядов, после того, как на них прекращает действовать сила извне, изучает такая наука, как внешняя баллистика. Специалисты этой области составляют разного рода схемы и таблицы, разрабатывая оптимальные варианты для стрельбы.

Баллистическая траектория

На передвигающийся по определенным координатам объект, как известно, действуют следующие силы:

• приводящее его в движение устройство на начальном этапе;
• сила сопротивления воздуха;
• сила тяжести.

То есть прямолинейным движение, к примеру, пули или снаряда быть в любом случае не может. Та траектория, по которой перемещаются такие объекты после запуска и называется баллистической. Выглядеть этот путь может, как парабола, окружность, гипербола или эллипс.

Первые две разновидности траекторий достигаются соответственно при 2-ой и первой космических скоростях. Вычисления для перемещения по таким траекториям специалисты проводят для баллистических ракет.

Если тело движется в результате работы какого-либо устройства, баллистической его траектория считаться не может. В данном случае она относится к динамической или авиационной. К примеру, самолет по баллистической траектории будет лететь только в том случае, если его пилот выключит двигатели.

Баллистические ракеты межконтинентальные

Такие ракеты перемещаются по особой баллистической траектории. Сначала они движутся вертикально вверх. Так происходит на протяжении небольшого промежутка времени. Далее система управления разворачивает объект в сторону цели.

Конструкцию МБР имеют многоступенчатую. Благодаря этому, такая ракета может долететь даже до мишени, расположенной в другом полушарии Земли. После выгорания топлива использованная ступень МБР отделяется, и в ту же секунду подключается следующая. При достижении определенных высоты и скорости ракета этой разновидности устремляется к земле, к намеченной цели.

Участки баллистического движения

Траектории перемещения пуль, ракет или снарядов можно условно поделить на:

• точку вылета — пункт отсчета;
• горизонт оружия — участок у точки вылета, пересекаемый объектом при пуске и завершении движения;
• возвышение — условно продолжающая горизонт линия, образующая вертикальную плоскость;
• вершина траектории — расположенная посередине между целью и местом запуска точка;
• наводка — линия прицеливания между мишенью и точкой выпуска;
• угол прицеливания — условный угол между мишенью и горизонтом оружия.

Свойства траектории

Под воздействием силы тяжести и атмосферного сопротивления скорость запущенного объекта начинает постепенно снижаться. В результате падает и высота его полета. Траектории движения выпущенных тел делят в основном на три типа:

• сопряженный;
• настильный;
• навесной.

В первом случае при неодинаковых траекториях дальность полета тела остается неизменной. Если в траектории угол возвышения превысит угол наибольшей дальности — путь будет называться навесным, в противном случае — настильным.

Как выполняется расчет: упрощенная формула

Для того чтобы определить, где именно на земле взорвется ракета, специалисты производят расчеты с использованием методики интегрирования и дифференциальных уравнений. Подобные вычисления обычно отличаются сложностью и дают максимально точные результаты попадания.

Иногда для расчетов баллистической траектории ракет может использоваться и упрощенная методика. Воздух на границе атмосферы, как известно, разреженный. А поэтому его сопротивление для баллистических ракет иногда может не учитываться. Выглядит упрощенная формула расчета баллистической траектории следующим образом:

• y=x-tgѲ0-gx2/2V02-Cos2Ѳ0, где:

x — расстояние от точки вылета до вершины пути, y — вершина траектории, v0 — скорость при запуске, Ѳ0 — угол запуска. Путь объекта в данном случае представляет собой параболу. Называется такая траектория вакуумной.

Если сопротивления воздуха при полете баллистической ракеты будет учтено, формулы получатся очень сложными. Выполнять же такие длительные расчеты зачастую бывает нецелесообразным, поскольку погрешность, возникающая из-за влияния атмосферы в разреженном воздухе, незначительна и особой роли не играет.

Более сложные методы расчетов

Помимо вакуумной, при выполнении разного рода вычислений специалисты могут определять траектории:

• материальной точки;
• твердого тела.

В первом случае, помимо силы тяжести, учитываются:

• кривизна поверхности земли;
• сопротивление воздуха (лобовое);
• скорость вращения планеты.

С использованием этой более сложной методики может описываться, к примеру, траектория движения артиллерийских снарядов.

При расчете пути перемещения твердого тела во внимание принимается не только лобовое воздушное сопротивление, но и другие аэродинамические силы. Ведь в полете снаряд зачастую движется не только поступательно, но и с вращением. По этой методике, к примеру, может рассчитываться путь ракет, выпущенных под прямым углом к траектории перемещения в воздухе высокоскоростного самолета.

Управляемые снаряды

Если объект является еще и управляемым, расчеты становятся еще более сложными. В данном случае к формулам движения твердого тела добавляются, помимо всего прочего, уравнения наведения.

Это позволяет подкорректировать траекторию в случае, к примеру, изменения тяги, поворота руля и пр. То есть постепенно уменьшить отклонение пути движения объекта от расчетного.

Цель выполнения вычислений

Чаще всего расчеты баллистических траекторий производятся именно для ракет и снарядов при проведении боевых действий. Основной их целью при этом является определение места расположения системы оружия таким образом, чтобы цель можно было бы поразить максимально быстро и точно.

Доставка снаряда к мишени после проведения расчетов осуществляется обычно в два приема:

• определяется боевая позиция таким образом, чтобы цель находилась не далее радиуса доставки;
• выполняется прицеливание и производится стрельба.

В процессе прицеливания определяются точные координаты мишени, такие, к примеру, как азимут, дальность и возвышение. Если цель динамична, ее координаты вычисляются с учетом движения выпускаемого снаряда.

Данные наведения при стрельбе сегодня хранятся в электронных базах. Специальное компьютерное ПО автоматически направляет оружие в положение, необходимое для поражения целей боезарядами.

Также подобного рода вычисления могут производиться и в космонавтике. Расчеты околоземных и межпланетных траекторий, с учетом движения Земли и цели, к примеру, Луны или Марса, при запуске космических аппаратов осуществляются, конечно же, только на компьютерах с использованием разного рода сложных программ.

• Что такое баллистическая траектория пули или ракеты
• Наука баллистика
• Внешняя баллистика

Совет полезен?
Статьи по теме:

• Далек ли от нас горизонт
• Как рассчитать вторую космическую скорость
• Как пристрелять ружьё

Добавить комментарий к статье
Похожие советы

• Почему летает ракета
• Как достичь второй космической скорости
• Что такое перемещение
• Что такое горизонт
• Почему летает вертолет
• Как определить высоту самолета
• Как работает ракета «Тополь»
• Что такое относительность движения
• Почему человек не может летать
• Как найти силу притяжения
• Как определить линию горизонта
• Как купить охотничье оружие
• Почему луна не падает на землю
• Как пристрелять оптику
• Как научиться летать на вертолете
• Как рассчитать первую космическую скорость
• Можно ли линейку принять за материальную точку
• Что такое азимут
• Как вычислить первую космическую скорость
• Можно ли считать автомобиль материальной точкой при определении пути
• Принцип гироскопа
• Куда летит время
• Что такое зона турбулентности
• Как найти силу тяжести

Источник: www.kakprosto.ru