Несколько мыслей об отдаче оружия

Отдача пистолета

В этой статье я сознательно отказываюсь от всякого матана, заумных терминов и прочих высокопарных слов. Именно поэтому в тексте присутствуют различные неточности и формальные ошибки. Зато здесь не будет векторов, производных, интегралов и прочей скучной науки.

По идее в школе мы учили законы Ньютона и, заодно, выводы из них. Помните действие равно противодействию? m1a1=m2a2 (минусы опущены), где m — масса, a ˜— ускорение. Отсюда следует закон сохранения импульса (количества движения). Напомним, что такое импульс: векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела.

В классической механике импульс тела равен произведению массы m этого тела на его скорость v, направление импульса совпадает с направлением вектора скорости. p=mv. А закон выглядит так: В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Это одна из трактовок.

А теперь мы вспомним о законах реактивного движения. Они прямо следуют закону сохранения импульса: MракетыVракеты=MгазVгаз, где Mракеты, Vракеты — масса и скорость ракеты, а Mгаз, Vгаз — масса и скорость исходящих из ракеты газов. Так мы получаем импульс, считаем силу взаимодействия, ускорение ракеты. Почему-то не появляются «великие специалисты», которые с апломбом заявляют, что скорость ракеты следует считать не через импульс «MгазVгаз» реактивных газов или силу отталкивания, а через их энергию (MгазVгаз²/2). Ну не встречал я таких «спецов».

Зато находится немерено «спецов», которые судят о отдаче огнестрельного оружия по дульной энергии пули. У них нередко выходит, что ВНЕЗАПНО энергия отдачи оружия равна дульной энергии пули. Почему оружие не убивает при этом стрелка — непонятно.

Рассмотрим сферический вакуумный пример. Итак в вакууме в условиях невесомости находится неподвижный (да-да в принятой инерционной системе координат, бла, бла, бла — больше матана не будет) «сферический пистолет» ТТ с массой 0,91кг. И вот он выстреливает «сферическую пулю» массой 0,0055кг (5,5г) со скоростью 480м/с. Для простоты, предложим, что это упругое взаимодействие. Всяческими вращениями пули и прочим пока пренебрегаем.

Пистолет ТТ с патронами.

Итак «сферический ТТ» отбросил от себя сферическую пулю. По закону сохранения импульса MпистVпист=MпулиVпули. Откуда: Vпист= MпулиVпули/Mпист=0,055*480/,091=2,9м/с. То есть после разлета «сферический ТТ» будет двигаться со скоростью всего 2,9м/с.

Возьмем и посчитаем их энергии после разлета:

Eпули=0,0055*480²/2=633,6Дж.

Eпист=0,91*2,9²/2=3,82Дж.

Обожемой! Какжетак!! У пистолета энергия в 165 раз меньше!!! Может поэтому при выстреле стрелка не убивает отлетающим пистолетом?

Но позвольте, скажете вы, а как же закон сохранения энергии? А откуда она берется, эта энергия? Не превращение ли это тепловой энергии сгорающих пороховых газов в механическую энергию пули? А ведь по сути огнестрел есть инерционный двигатель внутреннего сгорания. Только двигает он по большей части пулю. И КПД у него, обычно, сильно так себе.

Перейдем к сути. Любой, абсолютно любой источник, описывающий отдачу формульно оперирует не энергией пули, а её импульсом! Для того, чтобы в этом убедиться достаточно не много: загоните в поисковик запросы «отдача оружия», «импульс отдачи оружия», «сила отдачи оружия», «энергия отдачи оружия». Везде, где есть формулы (в том числе описательные) оперируют не дульной энергией пули, а её импульсом. Попробуйте опровергнуть. Формульно.

Всё бы ничего, да только кроме пули оружие отталкивают и исходящие из ствола высокотемпературные пороховые газы. Прям таки реактивная сила, право слово.

Поэтому полный импульс отлетающего назад оружия считается в виде:

MоружияVоружия=MпулиVпули+MгазовVгазов.

Естественно импульс отдачи будет больше импульса пули. Но крайне трудно оценить влияние пороховых газов. Скорость у них весьма высока (до 2000м/с), но массы мало да и процесс вылета из ствола сложно учесть. Существует ряд эмпирических формул, для подсчета импульса отдачи патрона. Да-да именно импульса отдачи патрона. Он состоит из импульса отдачи пули и импульса отдачи пороховых газов. Я применяю распространенную в советской школе формулу ЕМНИП Благонравова:

Io=mc*(1+(mp/mc)*(1275/V))*V, где:

M — масса оружия

mc — масса пули

mp — масса пороха

V — скорость пули

Эмпирический к-т 1275 немного гуляет в зависимости от скорости пули, но не суть. Читайте: Бабак Ф.К. "Основы стрелкового оружия"(ст. 43) или Кириллов В.М., Сабельников В.М. Патроны стрелкового оружия.

Теоретическая энергия отдачи, получается путем нахождения скорости отдачи (деление импульса отдачи патрона на массу оружия) и дальнейшего банального MоружVоруж²/2. И получаем от нескольких Дж, до нескольких десятков Дж. Например, в пресловутом ТТ навеска пороха 0,00052кг (0,52г), откуда импульс отдачи патрона 3,3кг*м/с, а энергия отдачи пистолета 5,98Дж. Теоретически. В жизни всё иначе.

Оружие удерживается стрелком, а значит у оружия добавляется дополнительная масса. Движение оружия от отдачи гасится телом стрелка. Отдача может «размазываться» движением механики оружия. Могут использоваться ДТ или ДТК, в которых реактивным действием газов тормозится оружие. Максимальная сила отдачи зависит от давления страгивания пули и т. д.

Для сравнения посчитаем характеристики парочки патронов (по одному из вариантов):

9х19Пара: 8г, 360м/с, 0,4 г пороха: 518Дж, 3,39кг*м/с.

5,7х28: 2г, 716м/с, 0,5г пороха: 513Дж, 2,07кг*м/с.

Патроны 9х19 и 5,7х28

Дульная энергия пули почти одинакова, а импульс разный.

Кстати, в качестве самостоятельной работы предлагаю подумать, почему патроны 5,56х45 и 5,45х39 называют не малоэнергетические, а малоимпульсные. Почему умные дяди, занимающиеся разработкой оружия используют, такую терминологию?

Нас интересуют прежде всего выводы:

— Дульная энергия пули не является критерием отдачи оружия.

— При равной дульной энергии пули патрон с более тяжёлой и более медленной пулей всегда даст большую отдачу.

— Импульс отдачи патрона удобно применять лишь для оценки отдачи оружия и сравнения патронов, а не для вычисления её, отдачи, точного значения.