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子弹旋转的转速是多少?(平均来说)

发布时间:2019-10-07 20:35 来源:未知 编辑:admin

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  从生活实践中可以发现,一个不旋转的陀螺不能自立于地面。这是由于陀螺的重力对地面支点的力矩使其倾倒。如果使陀螺绕其轴线高速旋转,它会在摆动中立于地面而不倒下。此时陀螺自身有三种运动同时存在:一是陀螺绕其自身轴线高速转动,称为自转;二是陀螺绕着垂直于地面的轴线缓慢的公转,称为进动;三是陀螺轴相对于垂直轴线做摆动,两轴线间的夹角由大到小,再由小到大,做周期性的变化,此种摆动称为章动。陀螺像这样运动一段时间后,因受空气阻力和地面摩擦阻力的作用,自转角速度逐渐衰减,直到最后翻倒。

  如果赋予子弹一定的旋转速度,则子弹在出枪口后一面靠初速度做惯性飞行,一面又绕其弹轴高速旋转,其运动状况与旋转的陀螺类似。弹轴相当于陀螺轴,弹道切线相当于垂直轴,使弹丸的翻转力矩相当于使陀螺倾倒的重力矩。

  这样,子弹在空中飞行时,高速自转且绕弹道切线公转,弹轴本身在空间一面转圈,一面摆动,使子弹在空中不再翻转而作有规律的飞行。弹轴与弹道切线间的攻角处于周期的变化中,而不再是单调增大。这种飞行状态称为陀螺稳定。

  弹轴进动的机理是:因有攻角,产生翻转力矩,高速旋转的子弹使弹轴矢端朝着翻转力矩方向运动。如果弹丸质心速度的方向不变,那么弹轴与v的相对位置关系在空间的各个方向上是均等的,弹轴绕着v进行周而复始的进动,或者说是以v为平衡位置运动。但是,实际上在重力作用下弹道是弯曲的,即v在铅直平面内不断向下偏转,为了使弹轴与弹道切线方向基本一致,也就是要保证弹轴基本上随着弹道切线v的下降而向下转动,以使弹头着地,弹轴必须对v做追随运动。正由于v在铅直平面内不断向下偏转,弹轴在进动过程中,于铅直平面内就会不断地产生一个额外的向上的攻角。由上述机理,就会产生一个额外的指向铅直面侧面的力矩;进而,弹轴就在不断进动的同时还有一个额外的指向铅直平面右侧的运动,这就使弹轴周期性进动的平均位置向右侧摆动,弹轴在进动中所围绕的瞬时平衡位置(动力平衡轴)就偏向v所在铅直平面的右侧,动力平衡轴与v之间的夹角称为动力平衡角。由此可见右旋子弹的动力平衡角总是偏向v的右侧。

  动力平衡角是弹轴进动过程中的一个平均攻角,同样由于进动机理,这个向右的动力平衡角对应一个指向下方向的力矩Mep,使弹轴的平均位置总是按照Mep而向下偏转。这就是弹轴对于弹道切线的追随过程,从而保证了所要求的弹道追随稳定性能。

  右旋子弹总是会产生向右的动力平衡角,因而产生向右的升力,在这个升力作用下,子弹质心逐渐向右偏转,弹道上任意点偏离射面的距离称为该点的偏流,落点的偏流常称为定偏Zc。射击远程目标时,子弹飞行时间越长,Zc越大,射击时要预先进行方向上的修正。当子弹左旋时,其偏流向左。

  这样,右旋子弹在空气中飞行时,在各种因素的综合作用下,形成了一条向下弯曲,又向右偏的弯曲弹道。

  由于弹道是弯曲的,速度矢量的方向在重力作用下要不断向下偏转。若转速太低,则如同陀螺会因转速不够而倾倒一样,子弹会在进动的同时,攻角会弹道增大,失去陀螺稳定性;若转速太高,则弹轴不易改变其方向,在v不断向下偏转时,前进的弹轴与v之间在铅直平面内额外的攻角就会变得很大,致使子弹的飞行姿态变坏,使各种空气动力和力矩对于攻角的敏感度加剧,从而增大落点散布。所以,子弹的转速既不能太低,又不能太高,必须在一个合理的范围内。

  膛线对身管轴线的倾斜角称为缠角。当枪口口径d与初速度vo确定后,由转动刚体的角速度与切线速度的关系可知,子弹在枪口处的转速n取决于膛线的缠角。缠角就是根据子弹飞行稳定性的要求来确定的。

  膛线沿枪膛绕一周时前进的轴向距离与枪械口径d的比值称为膛线缠度。子弹的转速n与膛线的缠度成反比。外弹道学的任务之一,就是确定适当的膛线缠度,以使子弹获得适当的转速。

  在合理的膛线缠度范围内,设计时取值应尽量靠近上限值,使其所对应的缠角较小。在身管制造时,便可根据缠角来加工膛线,这样便从结构上保证了在发射时能赋予子弹飞行稳定所需的转速;同时,较小的缠角也有利于减少膛线磨损和减小对弹带的侧向压力。

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