Особливості руху снаряда на завершальному етапі з надзвуковою швидкістю

Анотація

Однією з основних проблем під час вивчення руху снаряда в повітрі є визначення функціональної залежності сили лобового опору повітря від швидкості снаряда. В аналітичному вигляді залежність отримати доволі проблематично. Здійснюючи експериментальні дослідження, встановлюють дискретну залежність між значеннями числа Маха і коефіцієнтом опору для конкретного типу снаряда. На основі цих залежностей визначають значення величин сили лобового опору повітря, які використовують під час розв’язування задач зовнішньої балістики.

Авторами розроблена методика визначення функціональної залежності сили лобового опору повітря від швидкості снаряда, температури повітря, атмосферного тиску та деяких інших чинників, базуючись на розв’язку оберненої задачі динаміки. Проведені експериментальні дослідження вказують, що існує три різних етапи поведінки сили лобового опору повітря – при русі снаряда з надзвуковою, підзвуковою та дозвуковою швидкостями. Тому визначають функціональну залежність сили лобового опору повітря рухові снаряда окремо для руху з надзвуковою, підзвуковою та дозвуковою швидкостями. У таблицях стрільб вказані дискретні залежності між кутом прицілювання та дальністю лету снаряда. Визначальний вплив на динаміку снаряда відіграють сила лобового опору повітря, вага снаряда і Коріолісова сила. Оскільки відомі величини і напрямки дії ваги снаряда та Коріолісової сили, напрямок сили лобового опору, то розв’язуючи обернену задачу механіки, визначають величини сили лобового опору повітря. Проте особливістю руху снаряда на завершальних етапах з підзвуковою або надзвуковою швидкостями, які зростають, є те, що виникає додаткова сила бічного тиску повітря. Вона ініційована змінним значенням вектора швидкості звуку в передній частині снаряда. У результаті проведених математичних досліджень встановлено: сила бічного тиску повітря скерована перпендикулярно до напрямку швидкості снаряда в середину його траєкторії; визначено величину її середнього значення; встановлено, що її величина залежить від напрямку швидкості та висоти переходу швидкості снаряда з дозвукової на підзвукову. Наведено графіки траєкторії руху снаряда та швидкості, якщо на завершальному етапі руху його швидкість зростаюча підзвукова і надзвукова. Здійснено порівняння кінематичних параметрів руху снаряда, визначених методом, запропонованим авторами, з результатами, наведеними в таблицях стрільб, та вказано на певні їх розбіжності.