Ammuksen vapaalento on vaihe sen liikkeessä laukauksen jälkeen , kunnes se osuu kiinteään esteeseen (kohde, maa) tai kunnes se räjähtää etäältä. Tässä prosessissa ammukseen vaikuttavat vain painovoima ja voimat, jotka syntyvät kehon liikkeestä kaasumaisessa väliaineessa ( Maan ilmakehässä ) . Yleisesti ottaen Maan ilmakehässä voi tapahtua myös tilattuja ilmamassojen liikkeitä ( tuuli ) , joilla on tietty vaikutus ammuksen lentoon.
Koska ammuksen mitat ovat paljon pienemmät kuin sen peittämä etäisyys , sen liikettä voidaan pitää materiaalin pisteen liikkeenä kaarella, jota kutsutaan lentoradalla . Kuitenkin kaikkien ammukseen lennon aikana vaikuttavien voimien määrittämiseksi materiaalipisteen approksimaatio ei riitä; on välttämätöntä tarkastella ammusta kappaleena, jolla on äärelliset mitat [1] .
Ammuksen liikeradana on tapana pitää käyrä, joka liikkuessaan kuvaa sen massakeskipistettä . Tätä käyrää kutsutaan myös ballistiseksi . Yleisimmässä tapauksessa se ei ole suora , parabolinen eikä edes tasainen. Tämän käyrän muoto annetaan pääsääntöisesti taulukkomuotoisesti normaaliolosuhteissa suoritetun kokeellisen ammunnan tulosten perusteella, minkä jälkeen tälle lentoradalle rakennetaan suuren tilastollisen materiaalimäärän perusteella empiirinen malli. Kuitenkin useissa rajoittavissa tapauksissa ballistisen käyrän muoto voi olla lähellä yhtä edellä mainituista tapauksista.
Newtonin ensimmäisen lain mukaan ammukseen vaikuttavien ulkoisten voimien puuttuessa se liikkuu suorassa linjassa ja tasaisesti. Tällainen tilanne on mahdollinen ammuttaessa tykistökappaleista syvässä avaruudessa, kaukana painovoiman lähteistä, tähtienvälisen väliaineen vastus on mitätön . Tällainen mahdollisuus on kuitenkin tällä hetkellä mahdollista vain tieteiskirjallisuudessa . Kun ammus liikkuu gravitaatiokentässä alkunopeudella , joka ei ole kollineaarinen tämän kentän intensiteettivektorin kanssa, ammuksen liikerata on kaareva viiva. Jos painovoimakenttä on homogeeninen eikä väliaineen vastusta ole, ballistinen käyrä on paraabelin muotoinen. Tämä voidaan tehdä ammuttaessa lyhyellä kantamalla suuren ei-ilmakehän taivaankappaleen, kuten kuun , pintaa . Maanpäällisissä olosuhteissa tämä likiarvo ei yleensä täyty - jopa erittäin pienitehoisten aseiden kuoret kokevat suuria ilmanvastusvoimia. Siksi jopa tällaisille työkaluille liikeradan parabolinen muoto on erittäin karkea likiarvo. Kun ammutaan epätasaisessa gravitaatiokentässä ilman ympäristövastusta, lentoradan muoto voi olla mikä tahansa, jopa suljettu. Samanlaisia kokeita suoritettiin yhdellä Salyut -sarjan Neuvostoliiton kiertoradalla , joka oli varustettu A.E. Nudelmanin suunnittelemalla pienikaliiperisella ilmailun nopealla tulitykillä. Niillä ei ollut suurta sotilaallista merkitystä, mutta havainnot ammutuista ammuksista ja niiden saapumisesta maan ilmakehään eri kulmista auttoivat parantamaan meteoriastronomian havaintomenetelmiä .
Puhtaasti maanpäällisissä käytännön ampumisolosuhteissa ammus ammutaan tietyssä heittokulmassa horisonttiin nähden , ja sen liikkeen aikana painovoima ja aerodynaaminen voima vaikuttavat siihen. Ensimmäinen on suunnattu kohti maan pintaa ja antaa ammukseen pystysuoraan alaspäin suunnatun kiihtyvyyden. Koska ammus on monimutkaisen geometrisen muotoinen kappale, sen käyttökohta on ammuksen massakeskus. Massakeskuksen sijainti riippuu ammuksen muodosta ja sen sisällä olevien massojen jakautumisesta.
Aerodynaaminen voima suhteessa ammuksen nopeusvektoriin on perinteisesti jaettu kahteen osaan - ympäristön vastusvoimaan, joka on suunnattu tarkasti nopeusvektoria vasten, ja nostovoimaan (tai puristusvoimaan poikittaissuunnassa nopeusvektoriin nähden). Viimeisellä komponentilla ei ole havaittavaa vaikutusta ammuksen lentoon ja se voidaan käytännössä jättää huomiotta (koska ammus on muodoltaan symmetrinen ja ammuksen kohtauskulma α on hyvin pieni). Tämän voiman kohdistamispiste ammukseen on ns . painekeskus , joka ei yleensä ole samassa massakeskuksen kanssa. Painekeskuksen sijainti riippuu vain ammuksen muodosta.
Seurauksena syntyy hetkinen voimien , jotka pyrkivät kaatamaan ammuksen ja saamaan sen kaatumaan ilmaan. Ammuksen kaatuminen useiden suuruusluokkien verran lisää ympäristön vastusvoimaa ja pienentää jyrkästi ampumaetäisyyttä. Tämän ilmiön torjumiseksi käytetään seuraavia menetelmiä: ammuksen varustaminen höyhenpeitteellä, ammuksen pyöriminen symmetria -akselia pitkin tai ammuksen tekeminen pallon muotoiseksi . Jälkimmäistä käytettiin laajalti XIV-XVIII vuosisatojen tykistössä - ammuksen pallomainen muoto itsessään sulkee pois kaatumisen, ja liikkeen vastustuskyky ei riipu ammuksen suunnasta avaruudessa. Pallomainen muoto on kuitenkin aerodynaamisesta näkökulmasta erittäin epäedullinen - suuri liikkeen vastustusvoima kumoaa kaatumattomuuden edut. Siksi nykyaikaisessa tykistössä käytetään muita menetelmiä ammuksen stabiloimiseksi lennon aikana. Sileäputkeisissa aseissa käytetään höyhenen ammuksia, joissa kaatumismomentti kompensoidaan tulevan ilman painevoimilla höyhenen elementteihin. Toinen lähestymistapa on antaa ammus pyöriä symmetria-akselin ympäri kiivaamalla aseen reikään. Kuten tiedät, pyörivä yläosa pyrkii pitämään pyörimisakselinsa suunnan muuttumattomana. Tästä johtuen lento stabiloituu, mutta tämä aiheuttaa sivuvaikutuksen ammuksen ajautumisesta kierteen suuntaan - painovoiman ja vastuksen resultantilla on nollasta poikkeava projektio pyörimisakselilla ja nollasta poikkeava olake suhteessa ammuksen massakeskipisteeseen. Seurauksena ilmaantuu sivuttaisvoima, joka toimii kohtisuorassa pyörimisakselin ja tuloksena olevien paino- ja vastusvoimien muodostamaan tasoon nähden (saranoidulla akselilla varustetussa gyroskoopissa sama syy johtaa precessioon ). Siksi kiväärin ammusten ballistinen käyrä ei ole tasainen käyrä. Kiväärin ammusten sivusuuntainen ajautuminen - ns. derivaatio - otetaan huomioon ammuttaessa pitkiä etäisyyksiä tekemällä esitaulukoituja korjauksia aseen pyörimiskulmaan . Sileäputkeisten aseiden höyhenen ammukset ovat vapaita tästä puutteesta, niille ballistinen käyrä rauhallisessa ilmapiirissä on tasainen.
Tärkeä lentorataan ja sen seurauksena ampuma-alueeseen vaikuttava tekijä on Maan ilmakehän tila - ilman lämpötila , sen paine ja järjestetyn liikkeen nopeus. Näiden tekijöiden korjaukset otetaan huomioon laukaisutaulukoissa liikerataelementtien arvojen lisäyksinä normaaleissa laukaisuolosuhteissa (ilman lämpötila +15 celsiusastetta , paine 750 mm Hg, tuulen puute). Panssarintorjuntatykeille riittää tietää ilmakehän pintakerroksen sääolosuhteet , mutta haubitsojen ja pitkän kantaman aseiden osalta tämä ei enää riitä - niiden ballistisen käyrän yläosassa olevien ammojen korkeus on yli . pinta-ala noin 5-6 km. Lämpötila, paine, tuulen suunta ja nopeus muuttuvat korkeuden mukana monimutkaisella ja ei aina ennustettavalla tavalla. Siksi tarkkaa ammuntaa varten suoritetaan ilmakehän luotaus korkealla ; sen tietojen mukaan lasketaan keskiarvoistetut, ns. ballistiset parametrit ja ammustaulukoista löydetään korjaukset ammusten kantomatkalle ja sivutuulelle. On huomattava, että sileäputkeisten aseiden höyhenkuoret ovat paljon alttiimpia sivutuulelle kuin kiikariaseiden kuoret.
Ammuttaessa hyvin pitkiä etäisyyksiä on myös otettava huomioon se tosiasia, että maapallo ei ole inertiavertailukehys ja siihen liittyvässä koordinaattijärjestelmässä Coriolis-voima vaikuttaa ammukseen lennon aikana (toinen siihen liittyvä komponentti Maan epätasainen pyöriminen voidaan jättää huomiotta). Siksi, jos ammuksen nopeudesta on projektiilin " pohjoinen - etelä " -suunnassa, on jonkin verran ammuksen ajautumista " länsi - itä " -suunnassa. Tämä tekijä on otettu huomioon myös ammuntataulukoissa ja korjausten laskentamenetelmissä.
Koko yllä kuvattujen ilmiöiden kokonaisuuden huomioon ottaminen on olennainen osa menetelmää tietojen täydelliseen valmisteluun ampumista varten. Sen avulla voit laskea etukäteen kaikki ampumisen asetukset ja suorittaa äkillisen tulihyökkäyksen vihollista vastaan nollaamatta ja joskus jopa ilman tykistötiedustelua. Näin ollen ampuma-asennossa vietetty aika ja vihollisen onnistuneen vastapatterin ampumisen todennäköisyys minimoidaan. Toisaalta täydellisen koulutuksen menetelmä vaatii ampujien korkeaa koulutusta ja ymmärrystä kaikkien tällä menetelmällä huomioon otettavien ilmiöiden ja prosessien olemuksesta.