弹道之痕(四)——初速的测量

原标题:弹道之痕(四)——初速的测量

初速是一件武器的重要技战术指标。现在我们已经明白了它的定义,但这只是第一步,之后要做的就是要能够准确地把它测量出来。在引入了初速的概念后,弹丸在出膛口后就被认为只受空气和重力的作用(这是有规律可循的),所以只需要在足够的距离外(但是也不能太远)测一个点的速度就可以反推出初速了。如果条件允许,多测几点也无妨,不过嘛,大家似乎都还是怕麻烦的……所以往往也就只测一点了。

那么现在的问题变成如何测速了。速度应该怎么求呢?最早出现的测量装置叫做“弹道摆”,由英国科学家本杰明·罗宾斯在1742发明,主要原理是利用动量守恒定律来求得速度。弹道摆有两种,其中之一就是下面这个:

事先称出枪和子弹的重量,然后把枪水平挂起来,击发,记下枪向上摆的高度,可以换算出枪在击发时获得的速度,从而进一步算出子弹的速度。这方法的好处是比较简单,但是相对比较粗糙(得用眼去瞅枪摆了多高),而且严格的讲,最后测到的也不是“初速”,而是子弹出膛时的真实速度。另一方面,此装置只能测枪,不能测炮(把大炮吊起来的话……)。所以现在基本不使用这种装置了。

另一种弹道摆也叫做“冲击摆”,就是下面这个:

它的原理依然是动量守恒,不同的是变成了让子弹直接撞击一个连接在摆杆上的摆锤,摆锤吸收了子弹的全部动能,获得一定速度并向上摆动,然后通过摆动的最大角度来反算子弹在撞击时的速度。

这种装置的优点是结构简单价格低廉,现在仍然可用于测量某些低速弹丸的初速。但它还是有不能测量高速或大口径弹丸的问题,因为速度太高会打穿摆锤,自然也就测不准了,至于大口径弹丸,可以想象一下得做个多么巨大的摆才行……。所以早期的火炮大都不知道初速是多少,实战中只能靠调节装药量的多少来估计射程。

其实,测速最简单的思路就是用距离除以时间了(这个应该是学渣们也懂的……),这种方法用在测量枪炮弹丸的初速上就被叫“区截法”。于是,只要量出一段合适的距离(一般在两米以内),两端放上能计时的感应装置,测出弹丸飞越这一距离所用的时间,速度不就求出来了吗?就像下面这样……

不过,学霸们可能会觉得有什么地方不对……要测的是一点的速度啊,这样求出来的不就成这一段上的平均速度了吗?好吧,这样的办法其实也只能测出平均速度……不过由于这段距离比较短,速度变化近似是线性的(中点处的量等于两端的量相加除2),可以认为这个平均速度就是这段距离中点处的速度,算是间接测量到了一个“点”的速度。

具体产生时间信号的装置有光学式和电磁式两种。常见的用光学方法产生信号的装置是天幕靶,就像两台镜头冲着天的相机,大约长这个样:

方盒子就是用来记录时间的测时仪。实际测速的时候,把仪器架设在武器身管前方一定距离的延长线下方,当弹丸从镜头上方掠过时,使进入镜头的光通量减少(产生了阴影),会触发一个信号,并由测时仪记录下来。得到了两个信号,就测得了弹丸飞越两端的间隔时间。

如果室内使用天幕靶,由于没有天然光照,还需要增添人工光源。

天幕靶也有民用版本,在可以在市场上买到,不过精度就比较低了,主要供民间的枪械、弓弩爱好者使用。

电磁式的装置叫做线圈靶,常用于枪械测速。其原理是把线圈通上电产生磁场,当弹丸通过线圈时,干扰了原来的磁场,产生信号。与天幕靶相比,只是信号产生原理有异,其余并无不同。

以上两种方法的好处是成本比较低,但缺点是易受干扰和适应性差。比如一只鸟或大飞虫正好从天幕靶的镜头上方飞过,或者阴天下雨……,线圈靶只能用于水平射击状态下的测量,设想一下,炮管高高仰起,如何把两个线圈固定到半空?那么有没有受限制少,百试百灵的办法呢?当然有了,测速的终极大杀器就是——测速雷达。

测速雷达这个东西其实大家也不陌生—警察蜀黍在路上抓超速的神器就是它了。

雷达测速的主要原理是多普勒效应。简单地讲,就是雷达发射出去的电磁波遇到一个运动的物体时,反射回来的电磁波频率会发生变化,通过测量这个变化,就能知道运动物体的速度了:

真正用来测枪炮速度的雷达是这样子的:

中小口径的枪炮可以用小型的测速雷达(看上去跟警察蜀黍用的差不多),大口径火炮由于射程较远,需要使用较大型的雷达,一般架设在火炮的侧后方,以避免炮身遮挡电磁波。由于位置的原因,所以测量到的数据还要经过一番换算,不过这些都可以交给计算机处理了。

雷达测速的优点是不光可以测得炮口附近的弹丸速度,还可以进一步测得全弹道上的速度,不受仰角高低限制,无论炮(枪)管仰起多高,统统可以搞定,同时也不受气象影响。但缺点就是……太贵,所以,如果不是有必要,一般还是使用天幕靶或线圈靶来解决。

测量初速在军事实践中是一件非常重要的内容。在编制射表时(射表又是什么东西……以后会讲到),会做大量的初速测量试验。在部队执行战斗任务前,也需要对枪炮进行射击来测定初速,并据此在作战时进行修正,否则射击精度就难以保证了(真正上了战场才发现打不准,那可是一件非常要命的事……)。另外,判断一件武器是否达到报废标准,初速也是指标之一,当初速下降到一定数值时,就可以判定武器寿命终止了。返回搜狐,查看更多

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