海军武器工程导论

弹道

室内弹道

当从枪桶发射海军炮兵的射弹武器时，通过推进剂的燃烧，它被加速到高速度。推进剂可以与射弹或在枪管中静止。燃烧推进剂产生的气体被困在射弹背后的体积。在产品气体中引入更多热量会导致压力上升，从而又会加速射弹。另一方面，射弹的运动增加了倾向于降低压力的体积。

图1.射弹
都是从枪里射出的

最初，压力将上升，主导地引入热量。由于射弹速度，膨胀效果将变大，直到达到最大压力。之后，压力将迅速下降。最大或峰值压力决定了枪管必须设计的压力是多少。非常大的峰值压力需要厚桶。

燃料类型

压力与位置曲线的精确形状取决于如何控制推进剂燃烧速率。推进剂在其表面上燃烧。如果我们为推进剂造成普通形状，则燃烧的表面积将随着时间的推移而降低。这被称为递减推进剂。

图2。递减的燃烧率。

另一方面，如果推进剂从内部燃烧以及外部，则净表面将保持相同，产生中性推进剂。

图3。中性的燃烧率。

最后，燃烧可能从许多较小的内部位置开始，在这种情况下，推进剂将是渐进的:

图4。进步的燃烧率。

大多数推进剂不是固体的，但它由许多小丸组成。单个颗粒的形状将决定燃烧速率的类型。对于圆柱形颗粒，这三种类型看起来像这样:

图5。颗粒型
推进剂形状。

推进剂的类型将改变压力与位置曲线的形状。渐进式推进剂提高压力的速度比渐进式推进剂慢。由于这个原因，峰值压力通常较小。另一方面，递减推进剂在枪管的初始部分加速更快，而递增推进剂可以达到更高的出口速度。两种类型的比较如下:

图6.逐步与消失
推进剂。


使用哪种推进剂取决于具体的应用。如果枪管不能做得很长，最好使用递减推进剂来在有限的距离内达到最大的出口速度。一个例子可能是飞机上的大炮。然而，作为结果，桶必须更厚，以承受增加的峰值压力。如果长度不受限制，可以使用渐进式推进剂来减小应力并达到最大出口速度。例如舰船或坦克上的火炮。

爬行

大多数射弹在射入枪管时都是旋转的。枪管通常有膛线，也就是沿着枪管长度扭曲的压痕或投影。

图7.枪桶铆接。

如果弹丸很软，就像子弹，膛线就会挖进子弹，与它交战。如果弹丸是硬的，它必须有适合枪管上凹槽的投影。对于海军弹药来说，这是在旋转带上发现的，它也用于密封弹丸后面的体积，这样推进剂气体就不会逃逸。这是一个典型的投射体的架构:
图8.典型的射弹架构。
零件函数如下：

提供具有空气动力形状的保护罩。

弹丸居中，同时最大限度地减少与枪管接触的表面积，以减少摩擦。

身体-包含弹头。

旋转带 - 接合铆接并密封射弹背后的体积以包含推进剂气体。旋转乐队还将射弹等中心为像BOURRETERE。

基座 - 为扩展气体提供平坦的表面，以推动并加速朝向枪管的射弹。如果自包含，基座还可含有烧制机制以铸造推进剂。

外部弹道学

重力

一旦射弹离开枪口（桶的末端），它的轨迹被控制了许多力量。主要是，重力施加恒定拉动体上的恒定拉动并通过重心（CG）的作用，该重心（CG）由整个身体的重量分布决定。重力总是产生约9.8米/秒的均匀垂直加速度²．

空气动力

接下来，我们的空气动力力为提供升力并拖动身体，因为它飞过空气。

图9。空气动力学
势力。

气动力通常与速度的平方成正比。空气动力通过压力中心(CP)作用，这是一个身体形状的函数。

有三种类型的拖曳力适用于射弹：

1.表面阻力-当它在空气中移动时，外部表面的摩擦
2.由于其形状周围的空气流动，由身体的低压引起的形状拖动。
3.波阻-身体通过空气时声波能量的损失。在接近空气中的声速时尤其强烈。

所有拖曳力在压力中心处行动，与射弹的运动相反。拖动力可以写为

F_拖= C_D（一个)½rv²

在哪里：
C_D（一个)=阻力系数，它是迎角的函数，一个;
A =身体的有效面积;
r=空气密度(~1.2 Kg/m^3.）;和
物体相对于气流的速度。





电梯力垂直于相对于空气流垂直于运动方向。它具有与拖动相同的形式

F_电梯= C_l（一个)½rv²

在哪里：C_l（一个=升力系数，它是迎角的函数，一种。

空气动力学稳定性

如果压力中心位于重心后面，当身体改变攻角时，空气动力就会产生一个恢复力矩，这个力矩会把身体推回到它的中性角度，在那里所有的力矩都是平衡的。这种情况因此是内在稳定的，因为身体将总是被驱使回到中立的角度。

图10.飞行稳定性。

这种情况可以通过自旋稳定进一步改善。当物体绕其主轴快速旋转时，气动力矩的作用发生改变。而不是改变攻角，相同的扭矩将作用在一个直角和改变偏航角。此外，偏转量将与自旋量成比例地减少。如果物体旋转得非常快，偏转的量将非常小，物体将需要很大的扭矩来改变它在任何方向上的方向。旋转是由枪管内的膛线实现的。

图11.旋转稳定。

假设阵风试图通过在短时间内施加扭矩t来增加攻击角度，DT。扭矩将通过量改变角动量，L值Dt，回想一下角动量，
L =我W，

在哪里：
我=惯性的那一刻，和
w=角速度(旋转速率)。

额外的角动量将与之前的角动量成直角。从上面看，炮弹会偏转一个角度f．对于小偏转，该角度可以近似

fTDt /我哇

从这个形式，它应该是明显的，挠度的量可以减少成比例的弹丸是如何旋转它的主轴。

漂移

自旋稳定的抛射体受到另一种叫做漂移的力的作用。这个力与棒球中使曲线球偏转的力是相同的。由于抛物垂直移动，在重力的影响下，最初向上然后向下，旋转会使抛物偏离垂直运动。

科里奥利力量

旅行距离的射弹受科里奥利力的影响。这是地球旋转的伪影。当地的参考框架（北，东，南和西）必须随着地球旋转。旋转量，也称为地球率取决于纬度：

地球速率= (2p弧度)/(24小时)罪(纬度)。

例如，30岁时^oN，地球速率为0.13弧度/小时(3.6 × 10)^-5rad / sec）。

当参照系在作直线运动的抛物下运动时，它似乎向与参照系旋转相反的方向偏转。

图12.科里奥利力。

在北半球，轨迹将被偏向右侧。在纬度30的北方北方的射弹行驶1000米/ s^oN会以0.07米/秒的速度向右加速²．对于30秒的飞行时间，对应于大约30公里的总距离，射弹将被约60米偏转。因此，对于长距离炮兵，科里奥利矫正非常重要。另一方面，对于子弹和水流下流，它是微不足道的！

瞄准错误

当发射弹道导弹时，在初始飞行方向上的一个错误将导致导弹在飞行结束时的位置发生重大变化。量程越长，误差越大。假设目标偏离了一个小角度，问然后在行驶距离r后，位置的变化，DX是近似的

Dx R.问

瞄准错误可能是由许多事情引起的。首先，重要的是将枪的枪管与目标的方向对齐。在飞机上，这被称为轴线校准，枪桶与飞机的原理轴线对齐。更常见的是，瞄准装置与枪桶对齐，称为瞄准．

另一种类型的错误发生在瞄准装置与枪管分离了一个显著的距离。这就产生了视差这是可以修正的，但只有在准确知道范围的情况下。