炮彈的出膛速度如何測(cè)量?


槍炮的發(fā)明和使用已經(jīng)有數(shù)百年的歷史。不過(guò)能精確射擊,打擊數(shù)百米到數(shù)十公里外的目標(biāo),還是最近一百多年的事情。由于空氣阻力的存在,炮彈和槍彈出膛后的彈道,其實(shí)都是彈道曲線。這種曲線和只計(jì)算地球引力的拋物線有很大的差異。彈道曲線也比常規(guī)的、不計(jì)算空氣阻力存在的拋物線距離短很多。但是彈道曲線畢竟也是一種可以計(jì)算和預(yù)測(cè)的曲線??梢酝ㄟ^(guò)理論計(jì)算,再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試射,就能基本準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)炮彈和子彈命中目標(biāo)的規(guī)律,提前做好一種槍炮武器的射表和瞄準(zhǔn)線。另外,要準(zhǔn)確掌握一種炮彈和子彈的發(fā)射藥的裝藥量。也需要對(duì)炮口和槍口的動(dòng)能進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量。而根據(jù)動(dòng)能的物理公式。運(yùn)動(dòng)物體的能量,等于二分之一質(zhì)量乘速度的平方。這樣一來(lái),無(wú)論是計(jì)算彈丸出膛后的“外彈道”,還是計(jì)算彈丸從發(fā)射到出膛前的“內(nèi)彈道”。

都只需要兩個(gè)最基本的參數(shù),這就是彈丸,包括炮彈和槍彈出膛瞬間的精確速度。以及彈丸本身的精確質(zhì)量。彈丸本身的精確質(zhì)量比較好測(cè)算,通過(guò)精密的磅秤就可以測(cè)量。一般宏觀物體的靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的差異,在理論上可以忽略不計(jì)。即使彈丸在出膛前,和膛線的摩擦中會(huì)損傷一點(diǎn)質(zhì)量,這個(gè)也可以測(cè)量出來(lái),因此彈丸出膛瞬間的質(zhì)量可以測(cè)定的非常精準(zhǔn)。而另為一個(gè)關(guān)鍵的物理量,也就是出膛瞬間的速度,就不是那么好測(cè)量了。畢竟槍炮,尤其是大口徑火炮,發(fā)射瞬間的沖擊波和火焰燒蝕都非常強(qiáng)烈,而且炮彈出膛瞬間的速度已經(jīng)大大的超過(guò)音速。這么惡劣的環(huán)境下,是如何精確的測(cè)量出膛速度?實(shí)際上這個(gè)過(guò)程是不斷隨著科技的進(jìn)步,測(cè)量手段越來(lái)越先進(jìn)。瀚海狼山認(rèn)為測(cè)量出來(lái)的炮口速度也越來(lái)越精準(zhǔn)。因此目前的槍炮,都比過(guò)去打的更準(zhǔn)。
最早的測(cè)速手段就是高速膠卷攝影。一般的電影膠卷是每秒放映24幀,這樣人眼感覺(jué)可以和平時(shí)看到的正常運(yùn)動(dòng)速度一樣。而特種攝影可以加快到每秒數(shù)百到上千幀,這樣就可以在炮彈和子彈出膛很短的距離內(nèi),測(cè)算出其在大約千分之一秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離,就可以算出其出膛瞬間的速度。這種方面是最早的測(cè)量手段。主要適合出膛時(shí)威力比較小的子彈一類(lèi)。而對(duì)大口徑火炮來(lái)說(shuō),由于其出膛瞬間沖擊波和火焰的影響范圍太大,普通的高速攝影設(shè)備就必須放到比較遠(yuǎn)的距離上拍攝,這樣得出的數(shù)據(jù)誤差就比較大了。后來(lái)又出現(xiàn)了炮口傳感器和精密的激光測(cè)速儀器。對(duì)大口徑火炮炮彈的出膛速度,通常采用的是間接測(cè)量方法,通過(guò)修正后計(jì)算出彈丸從炮口飛出的速度。如定距測(cè)時(shí)法、多普勒雷達(dá)法等。定距測(cè)時(shí)法包括天幕靶、聲靶、線圈靶、網(wǎng)靶、箔靶與電測(cè)時(shí)儀配合使用。

隨著當(dāng)代火炮彈丸炮口出膛速度越來(lái)越快,炮口測(cè)速的要求也越來(lái)越高,設(shè)備也在同步升級(jí)。目前最常用的炮口測(cè)速是采用線圈靶模式。由線圈靶傳感器測(cè)量磁通量的變化來(lái)采集信號(hào),在通過(guò)電子系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算炮彈的速度。遠(yuǎn)距離則多采用多普勒雷達(dá)法測(cè)速,不過(guò)誤差比較大。目前最精密的是采用激光測(cè)量法。