Баллистика как раздел механики¶

Баллистика — раздел механики, изучающий движение тел (снарядов, ракет, космических аппаратов) под действием силы тяжести и сопротивления среды, а также принципы их наведения и поражения целей. Термин происходит от греческого «бallein» — «бросать». Баллистика делится на внутреннюю (внутриствольную) — изучающую движение снаряда внутри орудия, и внешнюю — изучающую полёт после выхода из ствола или отключения двигателя. Ракетная баллистика как отдельная область возникла в XX веке с появлением реактивного оружия и ракетно-космической техники.

¶История

Первые работы по баллистике связаны с осадной артиллерией. В XV веке итальянский учёный Никколо Тарталья установил, что наивысшая дальность полёта снаряда достигается при угле возвышения 45°, и опубликовал «Nova Scientia» (1537). Галилео Галилей в «Беседах и математических доказательствах, касающихся двух новых отраслей науки» (1638) сформулировал законы параболического движения снаряда, заложив основы внешней баллистики. Исаак Ньютон в «Математических началах натуральной философии» (1687) рассмотрел движение тел в атмосфере, введя понятие сопротивления среды.

В России развитие баллистики связано с работами Михаила Ломоносова, создавшего в 1746 году первые аэродинамические приборы для изучения сопротивления воздуха. В XIX веке Пётр Чебышев и Александр Ляпунов разработали математический аппарат для решения задач баллистического расчёта. В 1880-х годах в Михайловской артиллерийской академии были созданы первые в мире баллистические лаборатории.

¶Классификация

По характеру движения и решаемым задачам баллистика подразделяется на:

• Внутренняя баллистика — изучает процессы в канале ствола при выстреле: горение пороха, давление газов, начальную скорость снаряда.
• Внешняя баллистика — изучает полёт снаряда или ракеты после вылета из ствола или отключения двигателя под действием гравитации, аэродинамических сил и ветра.
• Прикладная (баллистика систем поражения) — решает задачи наведения, планирования траекторий, определения точности и вероятности поражения.
• Ракетная баллистика — частный случай внешней баллистики, рассматривающий движение управляемых и неуправляемых ракет, включая баллистические ракеты и ступени космических носителей.
• Космическая баллистика — изучает движение искусственных спутников, межпланетных станций и других космических объектов.

¶Основные понятия

Внешняя баллистика оперирует рядом ключевых величин: начальная скорость, угол возвышения, дальность, высота траектории, время полёта. Для неуправляемого снаряда в вакууме траектория — парабола, а дальность определяется формулой R = v₀²·sin(2α)/g, где v₀ — начальная скорость, α — угол возвышения, g — ускорение свободного падения. В реальных условиях траектория асимметрична: восходящая ветвь длиннее нисходящей из-за сопротивления воздуха.

Для баллистических ракет различают активный участок (работа двигателя) и пассивный (движение под действием гравитации). Межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) развивают дальность свыше 5500 км и выводят полезную нагрузку на баллистическую траекторию с высотой апогея в тысячи километров. Российские МБР «Тополь-М» и «Сармат» являются примерами подобных систем.

¶Учёт возмущений

Точный баллистический расчёт требует учёта многочисленных факторов: плотности атмосферы на разных высотах, ветровых сносов, вращения Земли (эффект Кориолиса), гравитационных аномалий, температуры и давления. Для решения таких задач применяются численные методы и электронные вычислительные машины. В России разработаны стандартные модели атмосферы (ГОСТ 25645.128-85) и гравитационного поля Земли, используемые при планировании полётов.

¶Применение

Баллистические расчёты применяются в артиллерии, ракетных войсках, космической навигации, а также при проектировании спортивного и охотничьего оружия. Космическая баллистика обеспечивает расчёт орбит, манёвров сближения, посадочных траекторий. Методы баллистики используются в криминалистике (баллистическая экспертиза оружия и следов выстрела) и при моделировании столкновений.

¶См. также

• Ракетное оружие
• Межконтинентальная баллистическая ракета
• Внутренняя баллистика
• Аэродинамика

¶Источники

• Банников А. И. «Баллистика»
• ГОСТ 25645.128-85 «Земная атмосфера. Стандартная модель»
• Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. «Механика»
• Галилей Галилей. «Беседы и математические доказательства, касающихся двух новых отраслей науки»