ГЛАВА III

СВЕДЕНИЯ ИЗ ВНУТРЕННЕЙ БАЛЛИСТИКИ

 

 

3.10. Особенности выстрела из реактивного оружия

Прежде чем указать особенности выстрела из реактивного оружия, напомним основные понятия о действии реактивной силы.

Сущность образования реактивной силы (R) можно объяснить следующим образом.

С некоторыми упрощениями считают, что реактивная сила складывается из двух сил:

Rст - статической составляющей; Rд - динамической составляющей.

 

Статическая составляющая R_ст возникает потому, что давление в переднюю стенку не уравновешено давлением на дно, так как в дне сосуда имеется отверстие (сопло).

,

где:

Р - давление газов в каморе сгорания;

Р_а - внешнее давление (атмосферное);

S - площадь сопла.

Динамическая составляющая R_д возникает потому, что скорость пороховых газов возрастает от нуля до скорости истечения "u".

При этом сопло, сообщающее газам ускорение, должно само получить ускорение в противоположную сторону.

Величина силы определяется по закону Ньютона:

,

где

m - масса газов, истекающая за время t;

а - ускорение газовой массы за то же время.

Известно, что

,

но в нашем случае начальная скорость истечения u = 0, следовательно,

.

Тогда

,

но

,

где

m_c - масса вытекающих в секунду газов;

Q_c - вес этих газов (секундный расход);

u - скорость истечения газов.

Из формулы следует, что чем меньше будет давление среды Р_а, тем больше будет R_ст.

 

Следовательно, реактивная сила R будет больше всего при полёте снаряда в безвоздушном пространстве.

В тоже время:

или

.

Из формулы

ясно, что R_д будет тем больше, чем больше скорость истечения u;

следовательно, при полёте в безвоздушном пространстве возрастает и R_д.

Данная формула позволяет также понять значение расширяющего сопла, увеличивающего скорость истечения газов, а следовательно, и силу R.

Сопло (рис. 22) имеет обычно форму: сначала сужается, а затем расширяется.

 

Рис. 22. Форма сопла.

 

В сужающейся части сопла можно получить наибольшую скорость истечения газов. Это ≈ критическая скорость, равная местной скорости звука. Для пороховых газов эта скорость достигает более 1000 м/с.

В 80-х гг. XIX столетия было установлено, что газ, получив в сужающейся трубе критическую скорость, попадая далее в расширяющуюся насадку, двигается по ней со сверхзвуковой скоростью.

Таким образом, при дозвуковых скоростях уменьшение сечения трубы увеличивает скорость потока, а при сверхзвуковых скоростях* увеличение скорости истечения происходит при расширяющемся сопле.

Сужающуюся (входную) часть сопла делают более крутой, чтобы уменьшить его длину. Расширяющуюся же часть сопла делают более длинной с тем, чтобы не допустить отрыва потока от стенок.

Диаметр выходного сечения обычно в 2 - 3 раза больше диаметра критического сечения.

 

---

* В обоих случаях имеется в виду местная скорость звука.