как летают пули #4 (унесённым в. (пастор шлаг так и не научился свистеть))
В этом выпуске нашего альманаха, дорогой читатель, мы пойдём на штурм самого сложного стрелкового фактора -- ветра.
Ветровой снос -- как секс, в теории -- всё просто. Механика ветрового сноса доступно объясняется "на пальцах", и описывается очень несложными формулами. Простые принципы, однако, отливаются очень непростыми практическими выводами.
Основная сложность ветра -- его непредсказуемость. Ветер -- единственный стрелковый фактор, который нельзя просто измерить, забить в калькулятор и получить результат. Ветер на позиции стрелка -- не тот же самый, что в середине и внизу траектории, особенно в городской застройке или в сложном рельефе с холмами, долинами, лесами и просеками. Ветер у грунта -- не тот же самый, что на пике траектории, на высоте, к примеру, 5м. Да что говорить -- даже если была бы возможность идеально замерить ветер на всей траектории, к моменту, когда поправки будут внесены в прицел, а стрелок изготовится к выстрелу, ветер может измениться -- начинай всё сначала.
Первый невесёлый вывод: влияние ветра нельзя полностью оценить и просчитать. Можно только
(а) научиться "читать" ветер, чтобы с опытом ошибка оценки стала меньше
(б) выбрать винтовку и патрон, с которыми пуля будет меньше подвержена отклонению по ветру, чтобы ошибка оценки ветра оборачивалась меньшей ошибкой в мишени
Если пункт (а) требует многолетних медитаций на вершине горы, и изнурительных духовных практик, то пункт (б) немедленно доступен в обмен на звонкую монету. Естественно, умение не заменяет оборудования, и наоборот. От более ветроустойчивого патрона выиграют и самый умелый чтец ветра, и самый начинающий стрелок, и взаимообратно -- при заданных возможностях оборудования, опыт в оценке ветра зачастую становится той самой разницей между попаданием и промахом.
Прежде, чем приступить к тщательному препарированию пп. (а) и (б), разберёмся с механикой происходящего, и прежде всего разберёмся какой ветер для нас неважен.
Ветер, дующий в определённом направлении с определённой силой, можно разложить на три компоненты -- вертикальную (восходящие/нисходящие потоки), горизонтальную по оси ствола (спереди/сзади) и горизонтальную перпендикулярно стволу (сбоку) [1].
Скажем сразу: вертикальная компонента ветра здесь упомянута исключительно для полноты теоретической картины. В реальности, на небольшой высоте от земли восходящие или нисходящие ветры едва заметны [2] и, как правило, действуют на очень небольших отрезках траектории. Как следствие, вертикальные ветры на траекторию пули оказывают несущественное влияние [3]; на практике этим фактором можно смело пренебречь.
В горизонтальной плоскости, как уже говорилось, компоненты ветра вдоль оси ствола и перпендикулярно оси ствола рассматриваются отдельно, и понятно почему -- они по разному влияют на траекторию. Продольный ветер спереди или сзади, как говорят моряки -- левентик или фордевинд, соответственно увеличивает или уменьшает лобовое сопротивление воздуха, влияет на скорость пули в направлении цели, и, в конечном итоге, на высоту траектории. Боковой же ветер, кто бы мог подумать, сносит пулю вбок [4].
Продольный ветер оказывает гораздо меньшее влияние на точку попадания, чем можно было бы подумать. Не раз приходилось слышать фразы в духе "стрелять со встречным ветром 5 м/с -- всё равно, что стрелять с дульной скоростью на 5 м/с меньше". Не верь, дорогой читатель -- не всё равно, с продольным ветром дульная скорость по отношению к грунту не изменяется, а лишь сопротивление воздушного потока немного возрастает или снижается. Любознательный читатель, немного потеребив себя за баллистический калькулятор, может легко выяснить точные цифры для своего любимого калибра; для калибров класса .308 / 7.5х55 / 7.62х54, например, сильный встречный ветер 10 м/с (=36 км/ч) на 800 м дистанции приводит к снижению траектории примерно на 0.15-0.20 мрад (на этой дистанции -- ~10-15 см). Эффект измеримый, но достаточно маргинальный. Те же 10 м/с лобового ветра на 600 м дистанции не выходят за 0.1 мрад коррекции, а с умеренным ветром 5 м/с отклонения держатся в плюс-минус 0.1 мрад вплоть до версты.
Если стрелок -- маньяк-аккуратист, в погоне за максимальной точностью, влияние продольного ветра, конечно, можно учесть, но это имеет смысл только когда выполняются все следующие условия:
* ветер -- сильный
* дистанция -- дальняя
* ситуация и технические возможности (баллистический калькулятор) позволяют ловить подобных блошек
* в запасе есть много времени и много патронов, потому, что стрельба на дальние дистанции при сильном ветре (где только продольная компонента -- 8-10 м/с) -- совершенная лотерея, даже для великолепных стрелков с отличным оружием.
Вывод: в практических ситуациях стрельбы, носовой/хвостовой ветер можно игнорировать, без особого ущерба для точности.
Славно поработав бритвой Оккама, мы понемногу подобрались к самому Мясу сегодняшнего выпуска -- ветру поперечному и порождениям его, боковым отклонениям.
Интуитивное представление бокового отклонения такое: пуля летит прямо к цели, а в бок ей дует ветерок, относящий ея прочь с пути прямого. Сколько летит, столько и сносит. Исходя из этих интуитивных представлений, многие стрелки выбирают лёгкие быстрые пули, дескать, чем быстрее прилетит, тем меньше вбок ветром сдует. Увы, как это интуитивное представление, так и выводы из него -- строго ошибочны.
Для понимания происходящего в воздушной стихии с боковым поддувом, нужно вспомнить зачем в стволе винтовки нарезы -- чтобы придать пуле вращение вокруг оси симметрии и, таким образом, её стабилизировать. К стабильности пули мы ещё вернёмся во всех подробностях в следующих выпусках нашего альманаха, пока же достаточно простого понимания: стабильность -- это, грубо говоря, когда пуля летит носом вперёд, или, точнее говоря (важный нюанс!) -- "держит нос по ветру".
Если ты, дорогой читатель, когда-нибудь наблюдал за запуском моделей ракет или стрельбой из лука при сильном боковом ветре, наверняка замечал как снаряд, стабилизированный оперением, поворачивается носом немного против ветра, точнее -- против воздушного потока [5]. Так же ведут себя и пули, стабилизированные вращением -- поворачиваются носом против воздушного потока, как флюгер. Строго говоря, пуля в полёте направлена носом не по направлению своего движения по отношению к грунту, а навстречу воздушному потоку, который складывается из потока, встречного движению пули (по траектории), и -- да, бокового ветра.
(На иллюстрации, для наглядности, угол "флюгерного" поворота сильно преувеличен [6]. В реальности, например, пуля, летящая на 700 м/с в боковом ветре 4 м/с, отворачивается от траектории всего на 0.33 градуса.)
Из механики происходящего становится понятно, что замедление пули в полёте из-за сопротивления воздуха и боковое отклонение от ветра суть один и тот же феномен. Впервые отклонение снаряда от ветра ещё в 1859 г. математически описал французский подданный, блестящего ума Учоный Генерал от артиллерии, Профэссор и Акадэмик Изидор Дидион (Isidor Didion) [7], и тут же вывел формулу, в своей простоте ошеломляющую. Вот она:
D = V * (T - To)
Где
D -- искомое отклонение по ветру
V -- скорость бокового ветра
T -- время полёта
To -- расчётное время полёта того же снаряда на то же расстояние в вакууме, без учёта сопротивления воздуха, то есть дистанция делить на дульную скорость
Величина (T - To) в англоязычной литературе называется "lag time", то есть "разрыв во времени" или "время запоздания" -- разница между реальным временем полёта (с учётом сопротивления среды) и расчётным временем полёта в безвоздушном пространстве.
Из формулы Дидиона немедленно следует пара ценных выводов:
1. Независимо от всех прочих параметров, пули с одинаковым баллистическим коэффициентом и одинаковой дульной скоростью ветром будут отклоняться одинаково.
2. В деле борьбы с отклонением по ветру, можно уменьшить время полёта (т.е. увеличить скорость) или уменьшить "запоздание" = торможение пули в воздушной среде (т.е. увеличить баллистический коэффициент).
Начнём с увеличения скорости пули, на примере, который дорог сердцу каждого советского человека -- АК74 против АКС74У, с дульной скоростью соответственно 900 и 735 м/с. Включаем умеренный боковой ветер 5 м/с.
На всех дистанциях стрельбы, более медленная пуля из АКС74У больше отклоняется ветром [8]. И если к 100 м дистанции смертоносные снаряды не успевают накопить много "запоздания" -- разница в отклонении всего 13 мм -- то на 300 м та же разница составляет уже 13 см [9].
Для вящей наглядности, вот на что похоже подлётное время на 300 м:
Общая высота графиков -- общее время подлёта. Нижняя часть колонок -- расчётное время подлёта в вакууме, без учёта сопротивления воздуха. Верхняя часть -- "запоздание" из-за торможения пули воздушной средой. При разнице в дульной скорости 22% [10], отклонение по ветру на 300 м отличается на 36%. Выигрыш в "ветроусточивости" зависит от конкретной пули, конкретной разницы в скорости и конкретной дистанции. В нашем случае, на сверхзвуке разница в отклонении между АК74 и АКС74У составляет от 30 до 40% (понемногу возрастая, вплоть до трансзвукового отрезка траектории). Такая же закономерность прослеживается и для других пуль и скоростей: относительная разница в отклонении по ветру на средних и дальних дистанциях -- примерно в полтора-два раза больше соответствующей относительной разницы скоростей. Например, при повышении скорости на 5% можно ожидать уменьшения отклонения по ветру приблизительно на 7% на средних и на 10% на дальних дистанциях (впрочем, гораздо более точный ответ даст любой приличный баллистический калькулятор).
Вывод: на одной и той же дистанции, одна и та же пуля, летящая с большей скоростью, накапливает меньше "запоздания", и, соответственно, меньше отклоняется ветром.
В деле борьбы с воздушной стихией, увеличение дульной скорости -- путь эффективный, но имеющий очень чёткие ограничения, которые называются "максимальное давление в патроннике" (выше которого снаряжать патроны попросту опасно для оружия и стрелка) и "максимальная эффективная длина ствола" (за которой пороховых газов уже не хватает на дальнейшее ускорение пули) [11].
Всегда есть выход: при том же весе пули и той же дульной скорости выбрать форму поаэродинамичнее, т.е. с бо́льшим баллистическим коэффициентом. Сопротивление среды, а соответственно "запоздание", а соответственно отклонение по ветру уменьшатся. Увы, аэродинамическому совершенству тоже есть пределы: в какой-то момент, при заданном весе пули, БК упирается в потолок, и единственный способ его увеличить дальше -- нарастить массу пули. Но с увеличением массы пули, при той же энергии пороховых газов, падает дульная скорость, что, как мы только что констатировали, отрицательно сказывается на ветроустойчивости. Чем тяжелее пуля, тем меньше она разгоняется, но зато потом меньше тормозится встречным потоком воздуха -- стоит ли игра свеч?
Практический ответ на этот животрепещущий вопрос помогут найти наши виртуальные знакомые -- снайпер Гуня и снайпер Кузя.
Как вы помните, в предыдущем выпуске нашего альманаха меж друзьями вышел религиозный диспут на тему настильности траектории, и предпочтительности с этой точки зрения лёгких-быстрых или тяжёлых-медленных пуль.
Спор между товарищами решился с применением стрелкового оружия. В ходе выяснения Истины пострадало множество Адских Телепузиков, на которых друзья охотились из самых разнообразных калибров, в каждом калибре выбирая пули схожей конструкции, но разного веса. В итоге, траектория лёгких и быстрых пуль снайпера Кузи оказалась настильнее на всех практических дистанциях, и спор он выиграл. Однако, снайпер Гуня, любитель тяжёлых и медленных пуль, несмотря на меньшую настильность траектории, в реальности немного чаще попадал по инфернальным созданиям, особенно на средних и дальних дистанциях. Разгадка этому -- отклонение под влиянием бокового ветра.
Вот, например, был случай на охоте: Гуня и Кузя пошли на зверя, взяв с собой одинаковые винтовки калибра .338 Lapua Magnum. Гуня -- с патронами Scenar 300gr с БК G7 0.388, дульной 830 м/с, а Кузя -- с 250 gr, БК G7 0.320 и дульной 905 м/с. Кроме того, что охотиться на Адского Телепузика с .338 -- само по себе прекрасно, выбор калибра был обусловлен ещё и дидактическими целями -- большой разницей массы пули и БК, а также наличием фабричных патронов Lapua с очень близкой дульной энергией -- 6696 и 6634 Дж соответственно. Это позволяет их непосредственно сравнивать в нашем случае, поскольку энергия, сообщаемая пороховыми газами и той и другой пуле -- примерно одна и та же.
Сюрприза не получилось, ответ был объявлен заранее.
Вывод: при равной дульной энергии, одинаковом калибре и конструкции пули, более тяжёлая пуля с бо́льшим БК, компенсирует разницу в начальной скорости за счёт меньших оной скорости потерь, и, как следствие, меньше отклоняется ветром.
Улучшение ситуации, однако, наблюдается достаточно скромное. При очень значительной разнице БК (около 20%) выигрыш в ветроустойчивости понемногу растёт со временем полёта от ~4% в районе 2 Мах до ~10% на границе транс-звуковой зоны (1.1-1.2 Мах). В абсолютных цифрах, на 1 км дистанции (~1.4 Мах) разница в отклонении между двумя патронами составляет 16 см (на фоне ~2м общего бокового отклонения).
Для подтверждения выводов тот же эксперимент был проведён с самыми разными винтовочными патронами. Выводы подтвердились. Вот, например, как ситуация обстоит с калибром .308 и пулями Lapua Scenar 167gr с БК G7 0.219 на 820 м/с, и 185 gr, БК G7 0.242 на 780 м/с:
Два эти графика преподают нам два урока, точнее -- один урок. В рамках конкретного калибра с разумной длины стволом, возможности повысить ветроустойчивость пули -- достаточно ограничены. Для действительно радикальных улучшений (ср. градуировку вертикальной шкалы на двух графиках), единственный выход -- переходить на совсем другое оборудование под другой калибр, где выше БК и дульная скорость. (Отвлёкшимся напоминаем -- кроме, разумеется, атмосферных условий, отклонение по ветру целиком определяется БК и дульной скоростью. Пули могут быть разной массы и разных калибров, но, при равных БК и дульных, ветром сноситься они будут совершенно одинаково.)
***
В этом выпуске нашего альманаха мы узнали механику отклонения пуль под влиянием ветра, и какие пули меньше всего подвержены этому вредоносному влиянию. А в следующем выпуске мы узнаем как с этим знанием жить на практике -- чтение ветра, предсказание будущего, какой ветер важен, откуда берутся дети, как принять во внимание разные ветры на разных отрезках траектории, живые слоны, популяция Адских Телепузиков вновь на грани исчезновения, не забудьте выключить телевизор, оставайтесь с нами, они повсюду, они уже среди нас, до скорых встреч.
[спать пора, на днях продолжу]
________________________
[1] Единственным известным науке исключением является осенняя погода в городе Ленинград, когда ветер дует со всех сторон одновременно, и рациональному анализу недоступен.
[2] Однако, осень в Ленинграде и тут представляет собой исключение: из всех направлений сильнее всего ветер дует снизу, в пространстве между спиной и курткой.
[3] Даже в самых экзотических горных рельефах и условиях, на самых дальних дистанциях, поправки на вертикальный ветер редко превышают 0.1 - 0.2 мрад.
[4] Строго говоря, боковой ветер может оказывать влияние и на вертикальную составляющую траектории -- так называемый "аэродинамический прыжок", когда на выходе из ствола в сильный боковой ветер из-за вращения пули траектория отклоняется вверх или вниз. К этому, относительно второстепенному эффекту, мы ещё вернёмся в следующих выпусках нашего альманаха.
[5] Модели ракет так зачастую и летят -- против ветра; боковой снос компенсируется тягой ракетного двигателя, от того, что нос ракеты направлен немного против ветра. У ракет в боковом ветре отклонение от ветра может быть нулевым или даже отрицательным.
[6] Впрочем, для пуль, выпущенных поперёк курса башенным стрелком бомбардировщика времён ВОВ, иллюстрация близка к реальности.
[7] Кроме прочего, этому гражданину мы обязаны единообразным написанием сокращённых единиц измерения, вроде "мм" или "см" или "м/с", которые до него каждый писал куда попало чем ни попадя.
[8] Отклонение по ветру -- одна из главных причин распространённого мнения о "неточности" коротких стволов. Если нивелировать разницу в длине прицельной линии (напр. оптикой), АКС74У на ближних дистанциях бьёт так же кучно, как и АК74, но чем дальше -- тем больше чувствительность более медленной пули к влиянию ветра и, как правило, тем больше разброс.
[9] Неспроста армейские наставления предписывают приведение к нормальному бою на дистанции 100 м.
[10] Отдельно надо отметить, что АКС74У -- пример экстремально короткого ствола для такого калибра, отсюда и такая большая разница в дульных скоростях (за что и был выбран, как наглядный пример). На практике, разница дульной скорости между стволами более-менее стандартной длины для того или иного калибра редко превышает 5%.
[11] Износ оружия -- тоже не последний фактор в этом уравнении.
(
Comments |Comment on this)
Ветровой снос -- как секс, в теории -- всё просто. Механика ветрового сноса доступно объясняется "на пальцах", и описывается очень несложными формулами. Простые принципы, однако, отливаются очень непростыми практическими выводами.
Основная сложность ветра -- его непредсказуемость. Ветер -- единственный стрелковый фактор, который нельзя просто измерить, забить в калькулятор и получить результат. Ветер на позиции стрелка -- не тот же самый, что в середине и внизу траектории, особенно в городской застройке или в сложном рельефе с холмами, долинами, лесами и просеками. Ветер у грунта -- не тот же самый, что на пике траектории, на высоте, к примеру, 5м. Да что говорить -- даже если была бы возможность идеально замерить ветер на всей траектории, к моменту, когда поправки будут внесены в прицел, а стрелок изготовится к выстрелу, ветер может измениться -- начинай всё сначала.
Первый невесёлый вывод: влияние ветра нельзя полностью оценить и просчитать. Можно только
(а) научиться "читать" ветер, чтобы с опытом ошибка оценки стала меньше
(б) выбрать винтовку и патрон, с которыми пуля будет меньше подвержена отклонению по ветру, чтобы ошибка оценки ветра оборачивалась меньшей ошибкой в мишени
Если пункт (а) требует многолетних медитаций на вершине горы, и изнурительных духовных практик, то пункт (б) немедленно доступен в обмен на звонкую монету. Естественно, умение не заменяет оборудования, и наоборот. От более ветроустойчивого патрона выиграют и самый умелый чтец ветра, и самый начинающий стрелок, и взаимообратно -- при заданных возможностях оборудования, опыт в оценке ветра зачастую становится той самой разницей между попаданием и промахом.
Прежде, чем приступить к тщательному препарированию пп. (а) и (б), разберёмся с механикой происходящего, и прежде всего разберёмся какой ветер для нас неважен.
Ветер, дующий в определённом направлении с определённой силой, можно разложить на три компоненты -- вертикальную (восходящие/нисходящие потоки), горизонтальную по оси ствола (спереди/сзади) и горизонтальную перпендикулярно стволу (сбоку) [1].
Скажем сразу: вертикальная компонента ветра здесь упомянута исключительно для полноты теоретической картины. В реальности, на небольшой высоте от земли восходящие или нисходящие ветры едва заметны [2] и, как правило, действуют на очень небольших отрезках траектории. Как следствие, вертикальные ветры на траекторию пули оказывают несущественное влияние [3]; на практике этим фактором можно смело пренебречь.
В горизонтальной плоскости, как уже говорилось, компоненты ветра вдоль оси ствола и перпендикулярно оси ствола рассматриваются отдельно, и понятно почему -- они по разному влияют на траекторию. Продольный ветер спереди или сзади, как говорят моряки -- левентик или фордевинд, соответственно увеличивает или уменьшает лобовое сопротивление воздуха, влияет на скорость пули в направлении цели, и, в конечном итоге, на высоту траектории. Боковой же ветер, кто бы мог подумать, сносит пулю вбок [4].
Продольный ветер оказывает гораздо меньшее влияние на точку попадания, чем можно было бы подумать. Не раз приходилось слышать фразы в духе "стрелять со встречным ветром 5 м/с -- всё равно, что стрелять с дульной скоростью на 5 м/с меньше". Не верь, дорогой читатель -- не всё равно, с продольным ветром дульная скорость по отношению к грунту не изменяется, а лишь сопротивление воздушного потока немного возрастает или снижается. Любознательный читатель, немного потеребив себя за баллистический калькулятор, может легко выяснить точные цифры для своего любимого калибра; для калибров класса .308 / 7.5х55 / 7.62х54, например, сильный встречный ветер 10 м/с (=36 км/ч) на 800 м дистанции приводит к снижению траектории примерно на 0.15-0.20 мрад (на этой дистанции -- ~10-15 см). Эффект измеримый, но достаточно маргинальный. Те же 10 м/с лобового ветра на 600 м дистанции не выходят за 0.1 мрад коррекции, а с умеренным ветром 5 м/с отклонения держатся в плюс-минус 0.1 мрад вплоть до версты.
Если стрелок -- маньяк-аккуратист, в погоне за максимальной точностью, влияние продольного ветра, конечно, можно учесть, но это имеет смысл только когда выполняются все следующие условия:
* ветер -- сильный
* дистанция -- дальняя
* ситуация и технические возможности (баллистический калькулятор) позволяют ловить подобных блошек
* в запасе есть много времени и много патронов, потому, что стрельба на дальние дистанции при сильном ветре (где только продольная компонента -- 8-10 м/с) -- совершенная лотерея, даже для великолепных стрелков с отличным оружием.
Вывод: в практических ситуациях стрельбы, носовой/хвостовой ветер можно игнорировать, без особого ущерба для точности.
Славно поработав бритвой Оккама, мы понемногу подобрались к самому Мясу сегодняшнего выпуска -- ветру поперечному и порождениям его, боковым отклонениям.
Интуитивное представление бокового отклонения такое: пуля летит прямо к цели, а в бок ей дует ветерок, относящий ея прочь с пути прямого. Сколько летит, столько и сносит. Исходя из этих интуитивных представлений, многие стрелки выбирают лёгкие быстрые пули, дескать, чем быстрее прилетит, тем меньше вбок ветром сдует. Увы, как это интуитивное представление, так и выводы из него -- строго ошибочны.
Для понимания происходящего в воздушной стихии с боковым поддувом, нужно вспомнить зачем в стволе винтовки нарезы -- чтобы придать пуле вращение вокруг оси симметрии и, таким образом, её стабилизировать. К стабильности пули мы ещё вернёмся во всех подробностях в следующих выпусках нашего альманаха, пока же достаточно простого понимания: стабильность -- это, грубо говоря, когда пуля летит носом вперёд, или, точнее говоря (важный нюанс!) -- "держит нос по ветру".
Если ты, дорогой читатель, когда-нибудь наблюдал за запуском моделей ракет или стрельбой из лука при сильном боковом ветре, наверняка замечал как снаряд, стабилизированный оперением, поворачивается носом немного против ветра, точнее -- против воздушного потока [5]. Так же ведут себя и пули, стабилизированные вращением -- поворачиваются носом против воздушного потока, как флюгер. Строго говоря, пуля в полёте направлена носом не по направлению своего движения по отношению к грунту, а навстречу воздушному потоку, который складывается из потока, встречного движению пули (по траектории), и -- да, бокового ветра.
(На иллюстрации, для наглядности, угол "флюгерного" поворота сильно преувеличен [6]. В реальности, например, пуля, летящая на 700 м/с в боковом ветре 4 м/с, отворачивается от траектории всего на 0.33 градуса.)
Из механики происходящего становится понятно, что замедление пули в полёте из-за сопротивления воздуха и боковое отклонение от ветра суть один и тот же феномен. Впервые отклонение снаряда от ветра ещё в 1859 г. математически описал французский подданный, блестящего ума Учоный Генерал от артиллерии, Профэссор и Акадэмик Изидор Дидион (Isidor Didion) [7], и тут же вывел формулу, в своей простоте ошеломляющую. Вот она:
D = V * (T - To)
Где
D -- искомое отклонение по ветру
V -- скорость бокового ветра
T -- время полёта
To -- расчётное время полёта того же снаряда на то же расстояние в вакууме, без учёта сопротивления воздуха, то есть дистанция делить на дульную скорость
Величина (T - To) в англоязычной литературе называется "lag time", то есть "разрыв во времени" или "время запоздания" -- разница между реальным временем полёта (с учётом сопротивления среды) и расчётным временем полёта в безвоздушном пространстве.
Из формулы Дидиона немедленно следует пара ценных выводов:
1. Независимо от всех прочих параметров, пули с одинаковым баллистическим коэффициентом и одинаковой дульной скоростью ветром будут отклоняться одинаково.
2. В деле борьбы с отклонением по ветру, можно уменьшить время полёта (т.е. увеличить скорость) или уменьшить "запоздание" = торможение пули в воздушной среде (т.е. увеличить баллистический коэффициент).
Начнём с увеличения скорости пули, на примере, который дорог сердцу каждого советского человека -- АК74 против АКС74У, с дульной скоростью соответственно 900 и 735 м/с. Включаем умеренный боковой ветер 5 м/с.
На всех дистанциях стрельбы, более медленная пуля из АКС74У больше отклоняется ветром [8]. И если к 100 м дистанции смертоносные снаряды не успевают накопить много "запоздания" -- разница в отклонении всего 13 мм -- то на 300 м та же разница составляет уже 13 см [9].
Для вящей наглядности, вот на что похоже подлётное время на 300 м:
Общая высота графиков -- общее время подлёта. Нижняя часть колонок -- расчётное время подлёта в вакууме, без учёта сопротивления воздуха. Верхняя часть -- "запоздание" из-за торможения пули воздушной средой. При разнице в дульной скорости 22% [10], отклонение по ветру на 300 м отличается на 36%. Выигрыш в "ветроусточивости" зависит от конкретной пули, конкретной разницы в скорости и конкретной дистанции. В нашем случае, на сверхзвуке разница в отклонении между АК74 и АКС74У составляет от 30 до 40% (понемногу возрастая, вплоть до трансзвукового отрезка траектории). Такая же закономерность прослеживается и для других пуль и скоростей: относительная разница в отклонении по ветру на средних и дальних дистанциях -- примерно в полтора-два раза больше соответствующей относительной разницы скоростей. Например, при повышении скорости на 5% можно ожидать уменьшения отклонения по ветру приблизительно на 7% на средних и на 10% на дальних дистанциях (впрочем, гораздо более точный ответ даст любой приличный баллистический калькулятор).
Вывод: на одной и той же дистанции, одна и та же пуля, летящая с большей скоростью, накапливает меньше "запоздания", и, соответственно, меньше отклоняется ветром.
В деле борьбы с воздушной стихией, увеличение дульной скорости -- путь эффективный, но имеющий очень чёткие ограничения, которые называются "максимальное давление в патроннике" (выше которого снаряжать патроны попросту опасно для оружия и стрелка) и "максимальная эффективная длина ствола" (за которой пороховых газов уже не хватает на дальнейшее ускорение пули) [11].
Всегда есть выход: при том же весе пули и той же дульной скорости выбрать форму поаэродинамичнее, т.е. с бо́льшим баллистическим коэффициентом. Сопротивление среды, а соответственно "запоздание", а соответственно отклонение по ветру уменьшатся. Увы, аэродинамическому совершенству тоже есть пределы: в какой-то момент, при заданном весе пули, БК упирается в потолок, и единственный способ его увеличить дальше -- нарастить массу пули. Но с увеличением массы пули, при той же энергии пороховых газов, падает дульная скорость, что, как мы только что констатировали, отрицательно сказывается на ветроустойчивости. Чем тяжелее пуля, тем меньше она разгоняется, но зато потом меньше тормозится встречным потоком воздуха -- стоит ли игра свеч?
Практический ответ на этот животрепещущий вопрос помогут найти наши виртуальные знакомые -- снайпер Гуня и снайпер Кузя.
Как вы помните, в предыдущем выпуске нашего альманаха меж друзьями вышел религиозный диспут на тему настильности траектории, и предпочтительности с этой точки зрения лёгких-быстрых или тяжёлых-медленных пуль.
Спор между товарищами решился с применением стрелкового оружия. В ходе выяснения Истины пострадало множество Адских Телепузиков, на которых друзья охотились из самых разнообразных калибров, в каждом калибре выбирая пули схожей конструкции, но разного веса. В итоге, траектория лёгких и быстрых пуль снайпера Кузи оказалась настильнее на всех практических дистанциях, и спор он выиграл. Однако, снайпер Гуня, любитель тяжёлых и медленных пуль, несмотря на меньшую настильность траектории, в реальности немного чаще попадал по инфернальным созданиям, особенно на средних и дальних дистанциях. Разгадка этому -- отклонение под влиянием бокового ветра.
Вот, например, был случай на охоте: Гуня и Кузя пошли на зверя, взяв с собой одинаковые винтовки калибра .338 Lapua Magnum. Гуня -- с патронами Scenar 300gr с БК G7 0.388, дульной 830 м/с, а Кузя -- с 250 gr, БК G7 0.320 и дульной 905 м/с. Кроме того, что охотиться на Адского Телепузика с .338 -- само по себе прекрасно, выбор калибра был обусловлен ещё и дидактическими целями -- большой разницей массы пули и БК, а также наличием фабричных патронов Lapua с очень близкой дульной энергией -- 6696 и 6634 Дж соответственно. Это позволяет их непосредственно сравнивать в нашем случае, поскольку энергия, сообщаемая пороховыми газами и той и другой пуле -- примерно одна и та же.
Сюрприза не получилось, ответ был объявлен заранее.
Вывод: при равной дульной энергии, одинаковом калибре и конструкции пули, более тяжёлая пуля с бо́льшим БК, компенсирует разницу в начальной скорости за счёт меньших оной скорости потерь, и, как следствие, меньше отклоняется ветром.
Улучшение ситуации, однако, наблюдается достаточно скромное. При очень значительной разнице БК (около 20%) выигрыш в ветроустойчивости понемногу растёт со временем полёта от ~4% в районе 2 Мах до ~10% на границе транс-звуковой зоны (1.1-1.2 Мах). В абсолютных цифрах, на 1 км дистанции (~1.4 Мах) разница в отклонении между двумя патронами составляет 16 см (на фоне ~2м общего бокового отклонения).
Для подтверждения выводов тот же эксперимент был проведён с самыми разными винтовочными патронами. Выводы подтвердились. Вот, например, как ситуация обстоит с калибром .308 и пулями Lapua Scenar 167gr с БК G7 0.219 на 820 м/с, и 185 gr, БК G7 0.242 на 780 м/с:
Два эти графика преподают нам два урока, точнее -- один урок. В рамках конкретного калибра с разумной длины стволом, возможности повысить ветроустойчивость пули -- достаточно ограничены. Для действительно радикальных улучшений (ср. градуировку вертикальной шкалы на двух графиках), единственный выход -- переходить на совсем другое оборудование под другой калибр, где выше БК и дульная скорость. (Отвлёкшимся напоминаем -- кроме, разумеется, атмосферных условий, отклонение по ветру целиком определяется БК и дульной скоростью. Пули могут быть разной массы и разных калибров, но, при равных БК и дульных, ветром сноситься они будут совершенно одинаково.)
***
В этом выпуске нашего альманаха мы узнали механику отклонения пуль под влиянием ветра, и какие пули меньше всего подвержены этому вредоносному влиянию. А в следующем выпуске мы узнаем как с этим знанием жить на практике -- чтение ветра, предсказание будущего, какой ветер важен, откуда берутся дети, как принять во внимание разные ветры на разных отрезках траектории, живые слоны, популяция Адских Телепузиков вновь на грани исчезновения, не забудьте выключить телевизор, оставайтесь с нами, они повсюду, они уже среди нас, до скорых встреч.
[спать пора, на днях продолжу]
________________________
[1] Единственным известным науке исключением является осенняя погода в городе Ленинград, когда ветер дует со всех сторон одновременно, и рациональному анализу недоступен.
[2] Однако, осень в Ленинграде и тут представляет собой исключение: из всех направлений сильнее всего ветер дует снизу, в пространстве между спиной и курткой.
[3] Даже в самых экзотических горных рельефах и условиях, на самых дальних дистанциях, поправки на вертикальный ветер редко превышают 0.1 - 0.2 мрад.
[4] Строго говоря, боковой ветер может оказывать влияние и на вертикальную составляющую траектории -- так называемый "аэродинамический прыжок", когда на выходе из ствола в сильный боковой ветер из-за вращения пули траектория отклоняется вверх или вниз. К этому, относительно второстепенному эффекту, мы ещё вернёмся в следующих выпусках нашего альманаха.
[5] Модели ракет так зачастую и летят -- против ветра; боковой снос компенсируется тягой ракетного двигателя, от того, что нос ракеты направлен немного против ветра. У ракет в боковом ветре отклонение от ветра может быть нулевым или даже отрицательным.
[6] Впрочем, для пуль, выпущенных поперёк курса башенным стрелком бомбардировщика времён ВОВ, иллюстрация близка к реальности.
[7] Кроме прочего, этому гражданину мы обязаны единообразным написанием сокращённых единиц измерения, вроде "мм" или "см" или "м/с", которые до него каждый писал куда попало чем ни попадя.
[8] Отклонение по ветру -- одна из главных причин распространённого мнения о "неточности" коротких стволов. Если нивелировать разницу в длине прицельной линии (напр. оптикой), АКС74У на ближних дистанциях бьёт так же кучно, как и АК74, но чем дальше -- тем больше чувствительность более медленной пули к влиянию ветра и, как правило, тем больше разброс.
[9] Неспроста армейские наставления предписывают приведение к нормальному бою на дистанции 100 м.
[10] Отдельно надо отметить, что АКС74У -- пример экстремально короткого ствола для такого калибра, отсюда и такая большая разница в дульных скоростях (за что и был выбран, как наглядный пример). На практике, разница дульной скорости между стволами более-менее стандартной длины для того или иного калибра редко превышает 5%.
[11] Износ оружия -- тоже не последний фактор в этом уравнении.
(
Comments |Comment on this)