Читаем Артиллерия полностью

Итак, проделаем опыт. Зарядим орудие таким зарядом, который выбрасывает 152–миллиметровый снаряд с начальной скоростью 170 метров в секунду. При угле бросания 20 градусов снаряд по расчетам должен пролететь 1900 метров. Приблизительно столько пролетит он и на самом деле, – расчеты подтвердились. '

Повторим теперь наш опыт с другим орудием. Зарядим 76–миллиметровую пушку, снаряд которой имеет скорость около &80 метров в секунду, и выстрелим так, чтобы угол бросания был равен тем же 20 градусам.

Мы ожидаем, что снаряд пролетит очень большое расстояние – 30 300 метро©. А на самом деле снаряд упадет на расстоянии всего лишь 10 015 метров от орудия (рис. 137).

Вы недоумеваете. В чем дело? Неужели на этот раз мы ошиблись в расчетах?

Нет, расчеты верны. Но они неполны: мы считали, что на летящий снаряд действует только сила тяжести. Это было бы верно, если бы мы стреляли в безвоздушном пространстве. А при полете снаряда в воздухе возникает еще одна сила, которую нельзя сбросить со счета: это – сила сопротивления воздуха (рис. 138).

Сопротивление воздуха резко возрастает, когда увеличивается скорость движущегося тела.

Когда вы идете пешком, вы вовсе не чувствуете сопротивления воздуха. Но попробуйте сесть в открытый автомобиль и развить скорость хотя бы 60 километров в час, то есть всего лишь около 17 метров в секунду, и вы почувствуете, как даже в самый тихий день сильный "ветер" начнет трепать ваши волосы, срывать фуражку с головы. А если вы высунетесь во время полета из кабины даже учебного самолета, летящего со скоростью всего лишь около 70 метров в секунду, то страшный "ураган" начнет так хлестать вам в лицо, что не даст и смотреть: придется надеть авиационные очки.

Рис. 137. Как летел бы снаряд в безвоздушном пространстве и как он летитв воздухе

Так же обстоит дело и со снарядом. Если выстрелить из орудия, бросающего снаряд с небольшой скоростью, то сопротивление воздуха полету такого снаряда будет ничтожно, оно почти не отразится на его полете. Так и случилось со снарядом при первом опыте. Но положение резко изменится, если выстрелить снарядом, который летит со скоростью 680 метров в секунду – почти в 10 раз быстрее учебного самолета; представьте же себе, как сопротивляется воздух полету этого снаряда! Именно из–за сопротивления воздуха наш снаряд и пролетел не 30 300 метров, а всего лишь 10 015. Очевидно, в этом случае нельзя уже не считаться с огромной силой, которая втрое уменьшила дальность полета снаряда.

Рис. 138. Силы, действующие на снаряд во время полета

Почему же воздух тормозит снаряд? Потому что воздух, как и всякое другое вещество, обладает определенной плотностью. Он состоит из бесчисленного количества частиц. Снаряд расходует часть своей энергии на то, чтобы растолкать частицы воздуха, мешающие его полету.

Посмотрите с высокого берега на быстро идущую яхту (рис. 139). Впереди яхты образуется волна, которая, огибая носовую часть яхты, расходится вправо и влево от нее и долго держится на поверхности воды. Она тем выше, чем больше скорость яхты.

Рис. 139. Быстро идущая яхта создает две волны – носовую и кормовую

За кормой вытесненная яхтой вода стремится занять место, освободившееся после того, как яхта прошла.

И за кормой также тянутся длинные волны вправо и влево.

Нечто подобное происходит и в воздухе во время полета снаряда (рис. 140). Перед его головной частью образуется уплотнение воздуха. От этого уплотнения расходится во все стороны головная волна. Позади летящего снаряда образуется зона разреженного воздуха: пустота, которую оставил позади себя снаряд, вытолкнувший частицы воздуха, еще не успевает заполниться. Частицы воздуха несутся со всех сторон в эту пустоту, стремясь ее заполнить. Образуются завихрения. За дном снаряда тянется хвостовая волна.

Сгущение воздуха впереди головной части снаряда тормозит его полет. Разреженная зона позади снаряда засасывает снаряд и этим еще усиливает торможение. Кроме того, стенки снаряда испытывают трение о частицы воздуха.

Головная волна, резко увеличивающая торможение снаряда, возникает в том случае, когда скорость снаряда равна или больше скорости звука. Скорость звука, как известно, приблизительно равна 340 метрам в секунду, а снаряды многих орудий летят вдвое и даже втрое быстрее звука.

Рис. 140. Сопротивление воздуха летящему снаряду при быстром полете снаряда создает в воздухе головную и хвостовую волны и завихрения

Если скорость снаряда равна скорости звука, то снаряд летит как бы на гребне звуковой волны (рис. 141).

Если же скорость снаряда больше скорости звука, то в этом случае снаряд обгоняет все звуковые волны, образующиеся . перед его головной частью (рис. 142). И в том и в другом случае движение снаряда сильно тормозится, он быстро теряет свою скорость.

Рис. 141. Распространение звуковых волн, порождаемых в воздухе снарядом, двигающимся со скоростью звука