彈道學

彈道學

彈道學是研究各種彈丸或其他發射體從發射開始到終點的運動規律及伴隨發生的有關現象的學科。早期的彈道學僅局限於研究質心運動軌跡的力學範疇。隨著武器的進步、基礎科學和測試技術的發展,彈道學的研究對象逐步擴展到發射全過程的各個方面。從發射裝葯的點火、燃燒、高溫高壓燃氣的產生與膨脹作功,彈丸或其他發射體的運動,對目標的作用,以及伴隨出現的各種現象等,大大豐富了彈道學的研究內容,使之逐漸發展成為涉及剛體動力學、氣體動力學、空氣動力學、彈塑性力學、化學熱力學以及燃燒理論、爆炸動力學、撞擊動力學、優化理論和現代計算技術等學術領域的綜合性學科。

彈道劃分


射擊武器大都以火藥為能源,由於發射作用原理的不同而有兩種典型的發射方式。一種是身管武器(槍炮)密閉系統的發射方式,它利用高壓火藥燃氣的膨脹作用在身管內推動彈丸以一定的速度射出膛口;另一種是火箭半密閉系統的發射方式,它利用高壓火藥燃氣從火箭發動機噴管流出所產生的反作用力,推動戰鬥部連同發動機一起飛離發射器。根據這兩種發射方式的不同,彈道學相應地分為身管武器(槍炮)彈道學和火箭彈道學。
根據射擊過程不同階段的物理現象,身管武器(槍炮)彈丸運動的全過程可劃分為5個彈道階段及相應的研究領域:①起始彈道。研究從擊發開始到彈丸的彈帶全部擠進膛線,或克服其他起動阻力這一階段中,點火藥的點火與傳火、裝葯燃燒、彈丸擠進過程以及壓力波的形成與發展等規律及有關現象。②膛內彈道。研究從彈丸的彈帶全部擠進膛線到彈丸飛出膛口這一階段的彈丸運動、火藥燃燒、物質流動以及能量轉換等規律及有關現象。③中間彈道。研究從彈丸出膛口到脫離火藥燃氣的力學影響這一階段的膛口流場對彈丸運動規律的影響,以及伴隨膛內火藥燃氣排空過程發生的有關現象。④膛外彈道。研究彈丸在脫離膛口流場影響之後,在空中飛行的運動規律以及有關現象。⑤終點彈道。研究彈丸在目標區域發生的現象與運動規律,對目標的作用(如爆炸、衝擊、侵徹等)機理及威力效應等。
身管武器彈丸運動的5個彈道階段,組成了一個完整的彈道體系。在這個體系中,起始彈道通過裝葯的點火燃燒及彈丸擠進膛線等起始條件,直接影響內彈道規律;內彈道又通過彈丸的初速、膛內彈丸的運動狀態、槍炮身的振動和炮口膛壓等因素,影響中間彈道進而影響外彈道;而外彈道則通過彈丸的落速、落角等因素影響終點彈道,從而密切地聯繫在一起,並體現出全彈道的整體概念。

定義


彈道學是研究各種彈丸或拋射體從發射起點到終點的運動規律,及伴隨發生的有關現象的學科。彈丸從起點到終點要經歷起動、推進、在空中運動、對目標作用等不同的過程,並在不同環境中有不同的運動規律,產生不同的現象。

由來


早期,由於彈道學的理論基礎——力學正開始發展,彈道學僅局限於研究拋射體運動軌跡的力學範疇。隨著彈道測量技術及各基礎學科的發展,彈道學研究的內容逐步擴充,發展成為涉及固體力學、氣體動力學、空氣動力學、液體力學、彈塑性力學、化學熱力學、燃燒理論及爆炸力學等學術領域的綜合性學科,並相繼形成了不同的分支學科。
發射武器通常有兩種典型的發射方式:一種是槍炮系統的發射方式,它利用高溫的火藥燃氣在槍炮膛內膨脹 作功,推動彈丸以一定的速度射出膛口;另一種是火箭系統的發射方式,它利用火藥燃氣從 火箭發動機的噴管流出時所產生的反作用力,推動戰鬥部連同發動機本身一起在空中飛行。根據發射方式的不同,彈道學相應地分為槍炮彈道學和火箭彈道學。
在槍炮的射擊過程中,彈丸的運動要經歷膛內階段、射出膛口後繼續受火藥燃氣作用的階段和在空氣阻力、地球引力與慣性力作用下的飛行階段。因而槍炮彈道學也相應地劃分為:研究膛內火藥燃燒、物質流動、彈丸運動和能量轉換等有關現象及其規律的內彈道學;研究彈丸穿越膛口流場時受力和運動規律,以及伴隨膛內火藥燃氣排空過程發生的各種現象的中間彈道學;研究彈丸在空中飛行運動的現象及其規律的外彈道學。火箭彈道學則根據火箭發動機內部所發生的現象和整個彈體在空中飛行的現象,分為火箭內彈道學(或稱火箭發動機原理)和火箭外彈道學。
從學科性質來劃分,槍炮內彈道學和火箭內彈道學基本上同屬一個學科,統稱為內彈道學;槍炮外彈道學和火箭外彈道學則又同屬另一個學科,統稱為外彈道學。在近代彈道學的發展過程中,對彈丸在目標區域的運動規律、目標的作用機理及威力效應的研究已形成了專門的學術領域,稱為終點彈道學。它同內彈道學、中間彈道學及外彈道學一起組成了彈道學的完整體系。
此外,發射起點的點火現象和彈丸起動過程等問題的研究也日益得到重視,有可能從內彈道學分化出來,發展成為一個新的彈道學分支——起點彈道學。各彈道學分支既有其相對獨立的研究內容和彈道規律,分支之間又相互聯繫,存在一系列因果關係,從而表明了全彈道的整體概念。
在現有彈道學體系的基礎上,還形成了一些新的分支,例如:隨著航天及水中發射系統的發展,形成了大氣外層的太空彈道學(或地球彈道學)和水中彈道學;隨著導彈的發展而有了導彈彈道學;還有專門研究彈丸及衝擊波對有機體殺傷作用的創傷彈道學等。此外,由於各彈道學科的研究對象和測量參數具有不同的特點,不僅要有專門的設施進行彈道試驗,而 且還要研究專門的測量方法和測量儀器,因而又形成了實驗彈道學。
彈道學是武器設計和使用的理論基礎。研究彈道學的目的即在於應用全彈道的觀點在理論上和實踐上指導武器的設計、使用和改進,使武器在最優化條件下達到預期的射程、射擊精度和戰術效果,並保證重複射擊性能的一致性。這種指導作用,說明了彈道學在研究發射武器的各有關學科中佔有重要的地位。
其它軍事學分支學科
軍事學概述、射擊學、彈道學、內彈道學、外彈道學、中間彈道學、終點彈道學、導彈彈道學、軍事地理學、軍事地形學、軍事工程學、軍事氣象學、軍事醫學、軍事運籌學、戰役學、密碼學、化學戰