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弹道学的简要介绍

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:早期的弹道学仅局限于研究质心运动轨迹的力学范畴。弹道学是武器设计和应用的理论基础。此外,弹道学还可以在新型武器的研制、新发射方式的探讨以及新能源的利用等方面发挥应有的指导作用,并促使本身向新的学术领域扩展。长期以来,弹道现象的复杂性导致了理论研究及计算的困难,影响了弹道学的发展。随着计算机及计算技术的发展,弹道学的研究取得了突破性的进展。

弹道学的简要介绍

通常,把弹丸或其他发射体质心运动的轨迹称为弹道。从设计理论角度,把研究弹丸或其他发射体从发射开始到终点的运动规律及伴随发生的有关现象的科学称为弹道学,把研究发射装置的构造原理及发射过程中的伴随现象和规律的科学称为武器设计理论。弹道学是应用力学的一个分支。

早期的弹道学仅局限于研究质心运动轨迹的力学范畴。随着武器技术的进步、基础科学和测试技术的发展,弹道学的研究对象逐步扩展到发射全过程的各方面,包括发射装药的点火、燃烧、高温高压燃气的产生及其对发射体的作用,弹丸或其他发射体的运动、对目标的作用,以及伴随出现的各种现象等,大大丰富了弹道学的研究内容,使之逐渐发展为涉及刚体动力学、气体动力学、空气动力学、弹塑性力学、化学热力学,以及燃烧理论、爆炸动力学、撞击动力学、优化理论、现代计算技术和试验技术等学术领域的综合性学科。随着科学技术的发展,弹道学在高速、高温、高压、瞬态现象的研究中,也为民用领域提供了理论、方法和实验技术。

弹道学是武器设计和应用的理论基础。研究弹道学的目的在于本着全弹道的观点,在理论和实践上指导武器的设计、使用和改进,以使武器在优化条件下达到预期的射程、射击精度和毁伤效果,并保证射击的安全性。此外,弹道学还可以在新型武器的研制、新发射方式的探讨以及新能源的利用等方面发挥应有的指导作用,并促使本身向新的学术领域扩展。

根据武器作用原理,其作用模式主要有两种典型:一种是身管武器(以枪炮为代表)密闭系统的作用模式,它利用高压火药燃气的膨胀作用,在身管内推动弹丸以一定的速度射出膛口;另一种是火箭半密闭系统的作用模式,它利用高压火药燃气从火箭发动机喷管喷出所产生的反作用力,推动战斗部连同发动机一起飞离发射器。根据这两种作用模式的不同,弹道学相应地分为身管武器弹道学(也称枪炮弹道学)和火箭弹道学。

在现有弹道学体系的基础上,根据应用条件的特殊性,还派生出各种新的分支学科。例如:由于水的介质密度大于空气而可压缩性小于空气,水中发射有其特殊的弹道规律,因此随着水中兵器的发展而形成了水中弹道学;随着航空航天技术的发展,形成了航空弹道学和大气外层的太空弹道学(或地球弹道学);随着导弹的发展,形成了有控制的导弹弹道学;研究在短时间和短距离内发射重载物的弹射弹道学;研究投射物对人体致伤作用与机理的创伤弹道学;等等。(www.xing528.com)

弹道学体系各分支学科及其一些重要理论的形成与发展,往往取决于某些弹道实验技术与发展。这是由于弹道学的研究对象比较复杂,一般都具有高压、高温、高速和瞬时性等特点,有关参数的测量必须使用专门的仪器与设施,从而逐渐发展并形成了实验弹道学。这个学科是弹道学体系的一个重要组成部分,每个弹道阶段都有其相应的弹道实验。

长期以来,弹道现象的复杂性导致了理论研究及计算的困难,影响了弹道学的发展。随着计算机及计算技术的发展,弹道学的研究取得了突破性的进展。计算机的迅速发展,对中间弹道学和终点弹道学这两个分支,以及内弹道气动力理论体系的形成和发展,也起到了巨大的推动作用。各分支学科都建立了求解各自问题的数学模型和计算程序。为了适应全弹道体系发展的需要,计算弹道学也逐步发展成专门的分支学科。

由于弹丸在不同阶段的运动规律不同以及相应的研究方法不同,根据射击过程不同阶段的物理现象,身管武器(枪炮)弹道学最初是以身管武器的膛口为界,划分为膛内弹道学(简称“内弹道学”)和膛外弹道学(简称“外弹道学”)。经过一个多世纪的发展,到19世纪后期,各自的学科体系才初步完善。

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