Переход на дозвук

Выдержка отсюда:http://russiangunner.com/phpBB2R/viewtopic.php?t=111
Я хоть и физик, но не по сплошным средам, так что могу только из общих соображений...

При снижении скорости пули со сверхзвуковой на дозвуковую, звуковая (ударная) волна её догоняет и дает ей "пинок под зад", что приводит к сходу с траектории, а в худшем случае - потере устойчивости.
Кстати, в плохих пистолетах пуля иногда попадает в мишень боком, это обозначают термином "keyhole". Думаю, что здесь именно этот эффект имеет место: если пуля недостаточно закручена, то такой пинок ударной волны её разворачивает, а у пистолетов часто начальная скорость пули чуть-чуть больше звуковой скорости, так что происходит это явление на близких дистанциях.

A.T.
Странно какой звук даёт ей пинок под зад!?

Действительно, не ясно это. Известно, что после перехода звукового барьера траектория дестабилизируется. Почему, пес его знает. Есть мнение, что пули бот тейл менее подвержены эффекту. Вероятно, и от массы пули есть зависимости.

Есть у меня устоявшееся соображение, что аэродинамика наука мутная и единственный надежный экспериментальный способ это ленточки. А на пулю их не привяжешь...

А разве сверхскоростную киносьемку и аэродинамические трубы уже отменили? Сделать модель пули в масштабе 200 к 1, сунуть во взрослую аэродинамическую трубу - и вперед, с песней....

Все значительно проще. Не аэродинамика мутная - она-то как раз наука точная, а выстрел - явление чрезмерно комплексное, включающее в себя, в частности, аэродинамику. Окислительно-восстановительные процессы тоже штука простая, однако процессы горения - муть голубая.

Если бы кто-то, кроме необразованных оружейных конструкторов, всерьез озадачился фундаментальными исследованиями в этой области - белых пятен на уровне догадок и методик "разрежь и попробуй" было бы намного меньше.

Lmd
"Если бы кто-то, кроме необразованных оружейных конструкторов, всерьез озадачился фундаментальными исследованиями в этой области - белых пятен на уровне догадок и методик "разрежь и попробуй" было бы намного меньше."

Каждое исследование - деньги. Каждый эксперимент - деньги. Выезд на полигон - деньги...
Былиб деньги, я бы сейчас уже кандидатскую настрочил бы давно...

Странное дело мужики! А как же тогда стрельба на милю и более (на snipere читал про стрельбу с Erma 100 338WinMag).Ведь по идее на такие расстояния даже из суперболта очень трудно папасть по грудной мишени. Вертикальные, на ветер(а если ещё боковой не под углом 90 и порывистый), на давление, температуру - все эти поправки неспроста. А тут ещё аэродинамический удар!? Удар чего? Звука выстрела? 😊 Который остался в 900 метрах? Удар собственного звука пули от полёта и вращения?
Но как ни странно ведь всё-равно попадают!

Путаница тут есть. Не всякая звуковая волна - ударная. Не всякая ударная волна догонит. Есть Ахиллес, есть черепаха. На дистанции в километр ударной волне, образованной недалеко от ствола, вряд ли что удастся изменить. А на дистанции в 200 метров она пулю догонит, когда та уже в мишени.
Т.е. вся эта фигня имеет смысл, как автор поста и указал с самого начала, когда начальная скорость чуть-чуть больше звуковой, а дистанция тем не менее заметная. Т.е. речь идёт о мелкашках. Но практика показывает, что из них можно стрелять достаточно точно.

Тут бы математики сколько-нибудь. Например: скорость движения ударной, т.е. сверхзвуковой волны, динамика её затухания и т.д. Можно было бы оценить расстояние от дульного среза, на котором ударная волна перестаёт быть таковой, где в это время будет пуля ...

Звуковой удар при переходе на сверхзвуковую скорость связан с отрывом с поверхности тела так называемого скачка уплотнения,(возмущение среды которое распространяется впереди движущегося тела), который сначала образуется на вершине пули, далее перемещается по ее поверхности и отрывается от нее(происходит сие в момент появления пули из ствола),далее начинается сверхзвуковое обтекание по поверхности конуса (угол Маха),форма пули при сверхзвуковых скоростях мало влияет на ее "летные качества", при переходе на дозвук удара под зад нет,так как возмущения начинают происходить опять же на вершине пули,а вот ее форма начинает иметь существенное значение (boat tail имеет меньшее сопротивление и более настильную траекторию)

кажется мне что тут нужно говорить о разных режимах обтекания потока - ламинарном и турбулентном, месте образования перехода. а не о какой-то мифической звуковой волне. в данном изложении мифической, так то она конечно реальная. ударная волна и скачок уплотнения - это ж синоним.

TL
форма пули при сверхзвуковых скоростях мало влияет на ее "летные качества", при переходе на дозвук удара под зад нет,так как возмущения начинают происходить опять же на вершине пули,а вот ее форма начинает иметь существенное значение (boat tail имеет меньшее сопротивление и более настильную траекторию)

Вот мне кажется,что ошибочка закралась.Вы наверное хотели сказать,что форма ЗАДНЕЙ части пули не имеет значение на сверхзвуке. А на ДОзвуке,форма носовой части значения большого не имеет.При переходе на дозвук , воздух как бы накидывает кольцо на предмет, поведение пули в определённый момент становиться труднопредсказуемым, затем она " успокаивается" и продолжает нормальный полёт.

Lmd: есть ощущение, что оптическая съемка не поможет - среда имеет весьма разную плотность. возможно рентгеновские лучи.
Офф Glam : ну и что бы ты с дисером делал 😀 настрочи в философии - там дешевле 😀

Касательно математики - вряд ли система устойчива. В качестве модели можно взять детский мячик и изнутри на стенку наклеить грамм 100 эпоксидки, или вложить кусок свинца под камеру. Посмотрите как он будет летать, весьма забавно.
Проще использовать либо сверхзвуковой, либо дозвуковой варианты снаряжения, что в общем и делают.

картинка здесь : http://www.hpbt.org/forum/messages/10671.html

обсуждение темы здесь: http://www.hpbt.org/forum/messages/10632.html

"...Утверждение, что при переходе на дозвук пуля переходит в "неуправляемую часть траетории", вообще говря неверно (начиная с того, что формально она вся "неуправляемая").

Проблем с переходом на дозвук две.

Во-первых, стнадартные баллистические модели (G1 и иже с ними) работают в довольно узком диапазоне скоростей. Грубо говоря, такие модели предполагают, что характер траектории для всех пуль без исключения одинаков и определяется одним коэффициентом, - а это не так. Тем не менее, ничего невозможного в том, чтобы рассчитать сопротивление воздуха, снижение траектории и т.п. для пули при переходе звукового барьера, я не вижу, - хотя это и сложнее чем то, что умеют простейшие баллистические калькуляторы.

Вторая проблема более существенная. Я не уверен, что смогу ее объяснить в простых терминах, но попробую. При переходе на дозвук пуля проходит через некоторое состояние, котрое отчасти похоже на так называемое состояние неустойчивого равновесия. В качестве иллюстрации, представим маленький шарик, который положили на вершину выпуклой сферы. Формально шарик в равновесии, но мы знаем, что оно неустойчиво - шарик обязательно с вершины сферы скатится. То направление, в котором шарик покатится, определяется малейшими отклонениями в его начальном положении. Нечто похожее, только сложнее, происходит при переходе пули на дозвук - небольшие возмущения ее полета могут привести к заметным отклонениям траектории от рассчетной, - статистически это выражается в ухудшении кучности (резком) при переходе звукового барьера.

Подводя итог, рассчитать траекторию пули на предельных дальностях возможно - но учитывая как сам "дестабилизирующий" фактор перехода на дозвук, так и упомянутое возрастание влияния других неизбежных факторов (ветер и проч.), не очень понятна целесообразность занятий такой стрельбой, и соответсвенно - таких рассчетов.

С уважением,
Андрей Л...."

"...". На больших пулях бороться с этим ухудшением призван "boat-tail", который изобрели, если правильно помню, в годах 50-х, когда вплотную эту проблему изучали.
Источник потери кучности - трансзвуковой переход, который пуле приходится преодолевать. В процессе этого перехода пулю основательно "колотит" и "трясет", а звуковая волна в виде кольца, которая в "плелась" все это время сзади, в этом момент догоняет пулю и в виде "ошейника" надевается пуле на "шею". Вот тут-то и нужна скошенная "задница", так как "ошейник" на пулю надевается сзади и легче "входит" :-)
С таким "ошейником" у пуля становится как бы больше в диаметре, сопротивление воздуху резко возрастает, что способствует более резкому сбросу скорости и выходу в дозвуковой режим. "Ошейник" проскакивает на нос пули, где по сути исчезает, становясь в диаметре все меньше и меньше, пока не сойдет "на нет". В дозвуковой режиме форма носика вообще перестает играть сколько-нибудь значимую роль и основную "скипку" играет задняя часть пули, так как с нее "стекают" потоки воздуха и если "попа" сильно "турбулентит" - будет плохой баллистический коэффициент на дозвуковой скорости..."

Schtuka

Вот мне кажется,что ошибочка закралась.Вы наверное хотели сказать,что форма ЗАДНЕЙ части пули не имеет значение на сверхзвуке. А на ДОзвуке,форма носовой части значения большого не имеет.При переходе на дозвук , воздух как бы накидывает кольцо на предмет, поведение пули в определённый момент становиться труднопредсказуемым, затем она " успокаивается" и продолжает нормальный полёт.

а на задней части как раз на сверхзвуке и могут образоваться дополнительные скачки уплотнения, так что имеет

что за звуковая волна в виде кольца такая ?

вот показательные картинки трансзвукового режима : http://www.krugosvet.ru/articles/11/1001156/0003522G.htm

и текст оттуда http://www.krugosvet.ru/articles/11/1001156/1001156a7.htm

Schtuka:
картинка здесь : [URL=http://www.hpbt....

там ссылка есть классная:видео с истребетелем F-15, переходящим звуковой режим http://www.ada.ru/guns/ballistic/images/f15.mpeg
Четко видно конус Маха, одно только не понятно, как там людей не пораскидало ударной волной? 😊

Roman

а на задней части как раз на сверхзвуке и могут образоваться дополнительные скачки уплотнения, так что имеет

Роман,обоснуйте тогда плоское дно на высокоскоростных пулях применяемых в БР.
(фото опубликовывал ГЛУХАРЬ)

Эти модели не учитывают вращения пули и ее баланса.

spit
Эти модели не учитывают вращения пули и ее баланса.

spit
Эти модели не учитывают вращения пули и ее баланса.

конечно, это про крыло, просто для иллюстрации околозвуковых скоростей

Кстати, раньше была серия снимков расстрела сурка. Там ясно был виден кавитационный след пули.
Соответственно плоское дно и острый нескругленный край могут уменьшить затраты на сброс обтекающего потока с вращающейся пули. Более оптимальной была бы вогнутая жопка и острый край, но его выстрелом разворотит.

Я никогда не изучал аэродинамику и нелинейные дифуры 😀 все это чисто умозрительно

Большинство рассматриваемых полетных нестабильностей трансзвукового и дозвукового диапазона могут быть отнесены к одному фактору - нелинейному моменту Магнуса. Им вызывается и так называемое рысканье ограниченного цикла, характерное для данных диапазонов. Это являются нормой для низкочастотного эпициклического режима, но известны случаи появления рысканья этого типа и для высокочастотного режима (при малых значениях SG например).
При гироскопически и динамически стабильном снаряде на сверхзвуковых скоростях коеффициент момента Магнуса нулевого рысканья (так уж длинно, простите) имеет слегка положительные значения. Однако при скорости полета близко к и чуть менее 1 Маха он начинает быстро снижаться, переходя к отрицательному значению. Большой отрицательный коэффициент момента Магнуса нулевого рысканья при скоростях 0.8 Маха и ниже приводит к динамической нестабильности снаряда на малых углах атаки. Однако увеличение угла рысканья приводит к уменьшению значения отрицательного коэффициента момента Магнуса, особенно для низкочастотного режима (с другим не так просто бывает). Это и есть рысканье ограниченного цикла.
На малых углах атаки мы обычно имеем кубические вариации момента Магнуса. На низких дозвуковых скоростях мы получаем часто "бикубическое" поведение пуль, иногда "трикубическое". Если снаряд летит на протяжении всей траектории с относительно небольшим рысканьем, то дозвуковые и трансзвуковые моменты Магнуса могут быть адекватно описаны простой кубической зависимостью к углу атаки. Иногда нелинейные моменты Магнуса наблюдаемы на сверхзвуковых скоростях, но но обычно это не вызывает динамических полетных проблем.
Будет сложно рассмотреть причины не особенно вдаваясь в гидродинамические и термодинамические механизмы, но существуют три фактора, которые вызывают такие драматические вещи. Для тел стабилизированных вращением (крыло, как приведено в иллюстрации, оперенные тела вращения и пр. - это немного другое) нелинейное поведения коэффициента момента Магнуса малого рысканья вызывается совместным влиянием эффектов: осевого вращения, угла атаки и ассиметричной толщиной смещения пограничных слоев. Почему это происходит, рассмотреть можно, но придется рассматривать три фактора в комплексе, а это много комбинаций.
Все гидромеханизмы этих процессов хорошо изучены в том числе визуально в экспериментах по визуализации потоков.

BB
Для тел стабилизированных вращением (крыло, как приведено в иллюстрации, оперенные тела вращения и пр. - это немного другое) нелинейное поведения коэффициента момента Магнуса малого рысканья вызывается совместным влиянием эффектов: осевого вращения, угла атаки и ассиметричной толщиной смещения пограничных слоев. Почему это происходит, рассмотреть можно, но придется рассматривать три фактора в комплексе, а это много комбинаций.

Вот-вот, именно влияние асимметричной толщиной смещения пограничных слоев и заставляет говорить о газовой динамике и аэродинамике в частности как о науке мутной и насквозь экспериментальной. (Как и о окислительно-восстановительных процессах 😉)

2ВВ, прочитал статью в Мастер Ружье, спасибо, как всегда интересно.

Смутные свои идеи и смутные же воспоминания о курсе внешней баллистики:
1. Внешняя баллистика - вампука. 90% формул - эмпирические.
2. Процесс перехода на дозвук процесс безусловно влияет на кучность причём в худшую сторону.
3. При сверхзвуке важна форма головной части - на донное сопротивление приходится около (напрягая память) 10-12% от общего сопротивления.
Хотя и его стараются уменьшить с помощью конической хвостовой части и/или донной выемки.
4. Коническая хвостовая часть делается именно для уменьшения сопротивления и увеличения веса пули ну и смещения ЦТ ближе к середине ведущей части пули.
5. Пули для бренчреста не имеют хвостовой части т.к. хвостовая часть всёж добавляет некоторый дисбаланс - кучности хуже.
6. О пистолетных пулях приходящих в мишень боком - это пули вышедшие из ствола с малой начальной скоростью (именно вышедшие а не потерявшие её на траектории)
или пули выпущеные из стволов с со стёртой или недостаточной крутизны нарезкой - это главная причина...
Переход на дозвук тут почти не причём...
7. И по теме:
Если бы пуля летела идеально ровно и вектор скорости совпадал с геометрической продольной
осью пули и в массе воздуха небыло каких либо флуктуаций то всё было бы нормально - ну пошёл поток по поверхности пули ну и ладно... а тут будет некоторая неоднородность...
Переход на дозвук как сам процесс проходит мгновенно, но не на всей поверхности пули.
Ударная волна (скачёк уплотнения) ничего и не где не догоняет - просто с падением скорости пули его "мощность" падает и остаются только самые сильные его части около тела пули - потому и кажется что скачок догоняет пулю...

Уффф... 😊

2 АLL
Давайте пива выпьем?

Glam
Да, теорию катастроф вам не читали 😀
BB
Значит математическая модель есть 😊 хорошо, что для стрельбы ее знать не надо

Предисловие к вводному курсу теории катостроф

Жил некогда Чжу, который учился убивать драконов
И отдал он все. что имел, чтобы овладеть этим искусством.
Через три года достиг он совершенства,
но ни разу не предоставился ему случай применить свое умение

комментарий Рене Тома, создателя теории катостроф

И тогда он начал учить других искусству убивать драконов

Автора китайского стиха забыл 😞 20 лет прошло

Glam
Смутные свои идеи и смутные же воспоминания о курсе внешней баллистики:
1. Внешняя баллистика - вампука. 90% формул - эмпирические.
2. Процесс перехода на дозвук процесс безусловно влияет на кучность причём в худшую сторону.
3. При сверхзвуке важна форма головной части - на донное сопротивление приходится около (напрягая память) 10-12% от общего сопротивления.
Хотя и его стараются уменьшить с помощью конической хвостовой части и/или донной выемки.
4. Коническая хвостовая часть делается именно для уменьшения сопротивления и увеличения веса пули ну и смещения ЦТ ближе к середине ведущей части пули.
5. Пули для бренчреста не имеют хвостовой части т.к. хвостовая часть всёж добавляет некоторый дисбаланс - кучности хуже.
6. О пистолетных пулях приходящих в мишень боком - это пули вышедшие из ствола с малой начальной скоростью (именно вышедшие а не потерявшие её на траектории)
или пули выпущеные из стволов с со стёртой или недостаточной крутизны нарезкой - это главная причина...
Переход на дозвук тут почти не причём...
7. И по теме:
Если бы пуля летела идеально ровно и вектор скорости совпадал с геометрической продольной
осью пули и в массе воздуха небыло каких либо флуктуаций то всё было бы нормально - ну пошёл поток по поверхности пули ну и ладно... а тут будет некоторая неоднородность...
Переход на дозвук как сам процесс проходит мгновенно, но не на всей поверхности пули.
Ударная волна (скачёк уплотнения) ничего и не где не догоняет - просто с падением скорости пули его "мощность" падает и остаются только самые сильные его части около тела пули - потому и кажется что скачок догоняет пулю...
Уффф... 😊

2 АLL
Давайте пива выпьем?

Ну тем не менее, стреляют же на милю и даже больше и попадают. И вопрос о возмущениях при переходе не стоит. Факторов действительно много и как было сказано одной аэродинамикой не обойтись. Вопрос в том насколько в реалии, а не на бумаге эти возмущения влияют на траекторию полёта пули?Но раз люди стреляют на запредельные расстояния значит можно надеятся что они не столь велики.
А так пуля 13гр. "экстры", c нач. скоростью 740-750 м/с будет иметь переход в районе 800 c небольшим метров, а у 300WinMag с пулей 11.66 гр и нач скоростью 920 м/с этот барьер уже будет в районе 1200 метров.
А насчёт пива предложение хорошее! После работки с другом обязательно зайдём в бар.

Алекс М
[B]

Ну тем не менее, стреляют же на милю и даже больше и попадают. И вопрос о возмущениях при переходе не стоит. [B]

На милю стреляют в основном из Вайлд Катов (в БР) если не ошибаюсь,то пуля не успевает перейти на до звук на этих расстояниях.Что касается заводских винтовок,то проблема перехода трансзвука существует,решают её кто, как умеет.

spit
...Касательно математики - вряд ли система устойчива. В качестве модели можно взять детский мячик и изнутри на стенку наклеить грамм 100 эпоксидки, или вложить кусок свинца под камеру. Посмотрите как он будет летать, весьма забавно.
...

Устойчивость устойчивости рознь. Всё-таки тут у нас любой траекторию в эпсилон-трубу загоняет, причём у некоторых ентот эпсилон меньше полминуты. Факторов много, звуковой барьер - лишь один из них и достигается на дистанциях, даже для снайперской стрельбы запредельных, вот это и есть главная арихметика.

2 Spit,

Математическая часть существует с небольшими оговорками. Расширенный степенной ряд, применяемый для представления трикубического момента Магнуса например не учитывает тот факт, что момент Магнуса вызывается различными гидромеханизмами в разных диапазонах углов атаки. При экспериментах по визуализации потоков видно, что эти механизмы изменяются почти мгновенно на критических углах атаки, а не плавно и продолжительно по времени, как в уравнении.

2GreenG,
Эта статья не моя. Я только ее откорректировал. Моя статья вышла в Июльском номере "Калашникова" и посвящена как раз теме стрельбы на 1 и 2 мили. Она называется "Луна, Марс... Что дальше?".

С уважением.

Schtuka

На милю стреляют в основном из Вайлд Катов (в БР) если не ошибаюсь,то пуля не успевает перейти на до звук на этих расстояниях.Что касается заводских винтовок,то проблема перехода трансзвука существует,решают её кто, как умеет.

Для ВВ:

Почему вы используете понятие "гидромеханизм" и "гидродинамический"? Вы представляете воздух при скорости пули более 1М (?) как жидкость?

На Биробиджанких соревнованиях было несколько упражнений когда стрельба велась на 900, 930, 1070 и 1100 м большинство стреляли из винтовок калибра 7,62х54 и .308. Переход на дозвук для этих патронов примерно 800-850 м. На дистанции 900 и 930 м несколько команд поразили цель единственными выстрелами, поправки расчитывались. На 1070 м цель поражали сделав два, три, шесть выстрелов. Это говорит о том что пуля стабилизируется на дозвуке, так как поразить цель размером менее минуты иначе ь=было бы невозможно. Меня как практика интересуют не сами формулы а вопрос что и как делать, хотелось бы знать куда полетит пуля, что я должен учитывать, и как это компенсировать? или это надо выяснить практически и не париться с теорией? с уважением

Милостивый государь idler1917,

Сделайте одолжение, загляните хоть в словарь какой-нибудь энциклопедический и найдите что есть гидродинамика и области ее применения. Не поленитесь.

Алексей, это вопрос который встает при подготовке высококлассных стрелков на сверхдальние дистанции. Думаю, что знать всю заумь совсем необязательно. При наличии нормальных математических решений можно просто быть грамотным пользователем баллистических программ, что безусловно требует знания неких общих теоретических положений. Мне пришлось вникать в это только потому, что в то время в природе не существовало никаких алгоритмов, которые бы удовлетворительно работали на дистанциях моего интереса.

При наличии удовлетворительной математической части стрелок должен пройти практическую работу с ветром, что является камнем преткновения даже и при работе с бал. программами. Можно сформулировать это так: при отсуствии внешнебал. алгоритма вы не сможете попадать на дальние дистанции вообще (стабильно). Но при его наличии вы сможет реализовать его возможности в полной мере только при условии освоения практической работы с ветром.

Вспоминая то, что должен был выучить, но не стал 😀 скажу, что существуют адаптивные алгоритмы, которые позволят учесть и ветер, точнее неизвестные факторы. Математика выходит за рамки университетского курса, во всяком случае выходила 17 лет назад.