圍繞質(zhì)心運動:彈丸在作質(zhì)心運動的同時作繞心運動。當(dāng)攻角不大時,繞心運動可用線性理論來描述。起始擾動引起攻角的大小呈周期性變化。攻角平面 在空中繞速度矢量旋轉(zhuǎn),與攻角相應(yīng)的升力矢量也將在空中旋轉(zhuǎn),使彈丸質(zhì)心運動的軌跡成為一條空中螺旋線。螺旋線的軸線向一方偏離形成平均偏角,它的大小和 相應(yīng)主要與隨機變化的起始擾動有關(guān)。這是造成跳角及其散布,特別是低伸彈道高低和方向散布的重要原因。由重力引起的非周期性變化的攻角稱為動力平衡角。它 對于右(左)旋彈丸主要偏向彈道右(左)方,與其相應(yīng)的升力產(chǎn)生使彈丸向右(左)側(cè)運動的偏流。此外,由于彈丸攻角大小的變化,還將引起迎面阻力的增大和 變化,使射程減小并產(chǎn)生散布。對于尾翼穩(wěn)定彈丸繞心運動對質(zhì)心運動的影響,除了不形成偏流外,其他與旋轉(zhuǎn)彈丸相似。
由繞心運動的規(guī)律可以確定彈丸的飛行穩(wěn)定性,即保證彈丸在飛行全過程中攻角始終減小或不超過某一最大限度。這是保證彈丸具有良好射擊精度的必要 條件。彈丸的飛行穩(wěn)定性取決于它的運動參量、氣動力參量和結(jié)構(gòu)參量。尾翼穩(wěn)定彈丸利用其尾翼作用使阻心移到質(zhì)心后面,形成穩(wěn)定力矩使攻角不致增大,稱為靜 態(tài)穩(wěn)定彈。一般阻心與質(zhì)心間的距離達到全彈長的10~15%時,就能保證良好的靜態(tài)穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)彈丸不具有靜態(tài)穩(wěn)定性,但當(dāng)其旋轉(zhuǎn)速度不低于某個最低值 時,就可以依靠陀螺效應(yīng)使彈軸圍繞某個平均位置旋轉(zhuǎn)與擺動,不致因翻轉(zhuǎn)力矩的作用而翻轉(zhuǎn),即具有陀螺穩(wěn)定性。在重力作用下彈道是逐漸向下彎曲的,如果彈軸 不能追隨彈道切線以同樣的角速度向下轉(zhuǎn)動,勢必形成攻角增大甚至彈底著地。旋轉(zhuǎn)彈丸由于有動力平衡角存在,與其相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)力矩將迫使彈軸追隨彈道切線向下 轉(zhuǎn)動,因而具有追隨穩(wěn)定性。
總之,物體運動的速率越小,空氣阻力的影響就越小,拋體的運動越接近理想情況。例如,不計空氣阻力,某低速迫擊炮的理想射程是360米,實際上能達 到350米,空氣阻力的作用處于次要地位;加農(nóng)炮彈的速度很大,在不計阻力時計算的理想射程能達46公里,而實際只能達到13公里,空氣的阻力是不能忽視 的。艦炮也是和這原理一樣的,由于重力作用和空氣阻力的影響,使彈道形成不均等的弧形。升弧較長而直伸,降弧則較短而彎曲。所以遠射程就會體現(xiàn)彎曲而下, 近射程會以平拋形式而下。
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