Воздушная стрельба. Баллистика. Окончательное решение вопроса?

[spax]

50 м/с это +-180 км/ч, по всем трем осям, с такими скоростями не ездят. Но основной вопрос понятен. Зачем заморачиваться?

Важно за сколько лавка делает вираж, за 18, или 22 сек? Вопрос риторический.

Не, немножко не так. Не просто "зачем заморачиваться?", а "зачем заморачиваться уводом пули на 1 метр на 500, если каждую секунду ствол и цель перемещаются относительно друг-друга на десяток метров в ту или иную сторону". Это существенно. У нас погрешность управления самолетом в бою на порядок больше, чем этот увод пули. Мы его просто не сможем учесть при стрельбе. Для снайпера - да, там неподвижный ствол и условно неподвижная цель. Можно заняться математикой, посчитать. А тут одномоментно меняется чуть не десяток параметров, в гораздо более широких пределах, чем это отклонение пули.

А в основном, согласен, чем более все будет точно смоделировано, тем интереснее. Вопрос только, сколько ресурсов займет и сможем ли мы этим воспользоваться при современном уровне моделирования.

[SMERSH]

... если каждую секунду ствол и цель перемещаются относительно друг-друга на десяток метров в ту или иную сторону". Это существенно.

"Как загнать противника в прицел?" к этой теме отношения не имеет. Здесь акцент на другом - куда надо целиться, чтобы попасть.

Если есть угловые скорости, значит есть углы скольжения и атаки, которые действуют на пулю и уводят ее с траектории.

Вопрос только в том где ты предполагаешь - будет пуля и где она оказывается на самом деле...

У нас погрешность управления самолетом в бою на порядок больше,

Скрытый текст:

чем этот увод пули. Мы его просто не сможем учесть при стрельбе. Для снайпера - да, там неподвижный ствол и условно неподвижная цель. Можно заняться математикой, посчитать. А тут одномоментно меняется чуть не десяток параметров, в гораздо более широких пределах, чем это отклонение пули.

Это не совсем корректный акцент. Скорее всего потому, что выкладываю по немногу. Иначе нельзя, если вопрос сложный, его надо разбить на простые составляющие и разобрать каждые в отдельности, тогда картина будет целостная.
Для интереса можешь сам посчитать, какие поправки (угловые) надо брать при стрельбе по маневрирующей цели и сравни например с этой схемой. За неимением пока готовой подходящей и эта сойдет.

Но замечание учту, буду одновременно со схемой давать линейные уклонения в метрах.

Приноровиться действительно СЛОЖНО. Поэтому воздушная стрельба и сложна

[SMERSH]

Продолжение

Дополнительные факторы, влияющие на точность стрельбы и рассеивание конкретных боеприпасов

На характеристики кучности оказывает влияние и место установки вооружения. В случае установки вооружения в крыле самолета мы "разносим" стволы оружия, увеличиваем базовое расстояние между установленными пулеметами.

Согласно существующей концепции о рассеивании пуль при авиационной стрельбе, по которой их большинство будет находится в конусе рассеивания, с заданным градиентом, изобразим графически "каноническую" схему рассеивания, при стрельбе из крыльевого вооружения. При составлении Рис №23 установил на гипотетическом самолете базовое расстояние для пулеметов 7,62 в 3000 мм (как у И-16), для пулеметов 12,7 мм поставил "базу" в 4500 мм (у реальных образцов техники она изменяется в пределах 4000-6500 мм, Например bf-109 E база 4400 мм, у Хелкета 4600 мм, а у Кобры, крайние пулеметы база более 6000 мм).

Анализируя Рис №23 можно увидеть, что для достижения необходимой концентрации огня на цели, крыльевое вооружение необходимо сводить в одну точку пространства, что не обязательно (и делали в реальности не всегда) для вооружения, расположенного в носу истребителя. Еще одно немаловажное обстоятельство - крыльевое вооружение распологается существенно ниже линии визирования цели (около 1 метра), что также способствует промаху по цели, на самых эффективных дальностях стрельбы - до 200 метров.

На какую дальность устанавливали сведение крыльевого вооружения? Чаще всего дальность сведения крыльевого вооружения соответствовала дальности пристрелки по дальности. Исключения были и в этом случае. Например, при установке на ранние Fw-190 крыльевых пушек МG-FF, дальность сведения выставлялась на 200 метров, тогда как дальность пристрелки была 400 метров. Это можно объяснить низкой начальной скоростью снарядов пушек MG-FF. В большинстве случаев дальность сведения крыльевого вооружения соответствовала дальности пристрелки. В нашем случае это дальность = 400 метров, поэтому, на гипотетическом самолете сведем оружие на дальность пристрелки и установим его на 1000 мм ниже линия визирования цели, но обеспечив при этом наводку в точку прицеливания.

Изобразим графически на Рис. №24 схему установки крыльевого вооружения некоего усредненного самолета.

Все готово для проведения стрельб по цели.

Обстреляем И-16 и посмотрим на результаты. Результат обстрела на Рис. №25

Как можно увидеть по результатам обстрела, по наложению сердцевин областей попадания пуль калибра 7,62мм и 12,7 мм, приемлимый (т.е высокий) процент попадания при стрельбе из крыльевого вооружения и отсутствии дополнительных факторов, увеличивающих рассеивание/уклонение, достигается на дальностях 300-500 метров. На дальности пристрелки и сведения точность, при ведении огня из крыльевого вооружения, равна точности курсового вооружения, а плотность огня выше, за счет бОльшего числа стволов. На других дальностях, что самое главное, на малых - 100 -200 метров дистанции, крыльевое вооружение уступает по точности курсовому, установленному близко к строительной оси самолета, изначально высокая плотность огня распределяется по достаточно большой площади, делая невозможным прицельный огонь по уязвимым местам цели.

Изобразим на Рис №26 серединные траектории при ведении огня из крыльевого вооружения без дополнительных (авиационных) факторов. Оценим линейные отклонения и заполним таблицу. Причины отклонение на дальности пристрелки от центра попадания всех пуль, легких пуль калибра 7,62х53 R объяснялись в предыдущем сообщении.

В следующем сообщении рассмотрим влияние крена на огонь из крыльевого вооружения.

Продолжение следует.

[SMERSH]

Продолжение

Дополнительные факторы, влияющие на точность стрельбы и рассеивание конкретных боеприпасов

Каким образом крен атакующего самолета влияет на огонь из курсового вооружения, установленного в носу самолета (близко к строительно оси) мы рассматривали ранее. Чем отличается влияние крена на огонь из крыльевого вооружения? Для ответа на это вопрос сначала изобразим геометрическую схему изменения углов установки оружия при крене самолета (четыре фиксированных положения крена) относительно земной СК - Рис. №27 Сразу же можно заметить, что и "боковой относ" и относительное понижение пули при стрельбе на далность пристрелки у оружия установленного в фюзеляже, или крыле истребителя совершенно одинаково.

Обстреляем наш виртуальный И-16 и посмотрим на результаты обстрела - Рис. №28. Первое и немаловажное обстоятельство, которое становится очевидным при анализе результатов обстрела - на дальности пристрелки место положение пуль, относитеьно цели (боковой относ и понижение пуль), у фюзеляжного и крыльевого вооружения совершенно идентичны. В общем, крен атакующего самолета одинаково пагубно влияет на траекторию и в этом случае. Если при крене 15 градусов, площадь поражения цели изменилась не критично (относительно стрельбы без крена), то при крене 45 и 60 градусов наблюдаем существенный промах, вплоть до полного, уже с 300 и 200 метров соответственно. При этом точность на дистанции до 100 метров также как и без крена мала.

Еще одно интересное обстоятельство, - при стрельбе из крыльевого вооружения, для поражения цели на дальности, отличной от дальности сведения важно повторять крен самолета - цели.

Для того, чтобы проанализировать как крен влияет на рассеивание пуль, построим серединные траектории и посмотрим на положение точек на траектории, соответствующих дальноси пристрелки - 400 метров. Рис. № 29 показывает формирование "треугольника рассеивания" образующегося между серединами сердцевин (оранжевые круги с цифрами "4" на траекториях) пуль разных типов и калибров. Можно увидеть, что с увеличением крена, сведенное в одну точку оружие (при полете без крена) уже не может, даже теоретически, стрелять так же кучно, как и без крена. Справедливости ради, надо заметить, что такой же эффект "разлета" сердцевин можно наблюдать и при стрельбе из фюзеляжного оружия, просто в данном случае иллюстрация получается ярче

Если говорить о закономерности влияния крена на положение пуль, на соответствующей дальности от самолета - стрелка, в зависимости от его крена, то при развороте носителя вокруг линии прицеливания, совпадающей с линией, проходящей через точку пристрелки оружия, положение пуль в пространстве, будет описывать почти окружность. На Рисунке №30 показал, где должна быть цель, чтобы в нее попасть, на дальности 400 метров, относительно прицела, в любой момент при развороте самолета - стрелка вдоль оси Х. Если не выполнять это правило, то можно оценить, насколько критична будет ошибка прицеливания, просто по-прицелу, в решении уравнения встречи пули с целью. Схема составлена для двух типов боеприпасов 7,62х53RД (фиолетовая окружность) и 12,7 Б-32 (зеленая) при условии пристрелки оружия на дальность 400 метров. В других случаях картинка будет другая, с увеличением дальности пристрелки радиус этих "кругов" будет увеличиваться, при уменьшении - уменьшаться, вплоть до 0, при установке оружия вдоль строительной оси самолета без пристрелки на дальность.

С креном разобрались.

В следующих сообщениях рассмотрим, как полетные углы атаки и скольжения (во вполне себе эксплуатационных пределах) влияют на изменение траектории полета пули?

и

Насколько кинематические поправки сопоставимы с дополнительными факторами, при решении уравнения встречи пули с целью? Стрельба на маневрах.

Продолжение следует

[SMERSH]

Продолжение.

Как полетные углы атаки и скольжения влияют на изменение траектории полета пули?

В процессе выполнения маневров захода на цель, атакующий истребитель находится в разных пространственніх положениях. При таком маневрировании, кроме углов крена, создаются и различные углы атаки/скольжения. Классическая наука воздушной стрельбы предписывает летчику вести огонь на определенной скорости (фиксированном и известном при установке вооружения на земле угле атаки) избегать возникновения углов скольжения и крена самолета, грубо говоря вести огонь в ГП. Как влияет на точность огня крен самолета было рассмотрено ранее, а что будет, если во время ведения огня летчик не выполнит рекомендаций и откроет огонь на отличных, от рекомендованных, углах атаки самолета, не убрав при этом и возможное при маневрировании скольжение, да еще и в крене?

Рассмотрим два фиксированных случая ведения такого огня:
1. По цели, летящей в ГП, но при этом атакующий самолет имеет правый крен 30 градусов и угол атаки +5 градусов, по отношению к углу атаки в ГП, на скорости пристрелки, скольжение при этом правое и левое, тоже 5 градусов (будем рассматривать скольжение в обе стороны - правую и левую). Мишень и атакующий самолет не имеют угловой скорости движения, движутся прямолинейно друг относительно друга, на скорости 350 км/ч. Обстреливаем с 6-ти часов.
2. По цели летящей с правым креном в 60 градусов, атакующий самолет так-же имеет правый крен в 60 градусов, но при этом угол атаки + 10 градусов, по отношению к углу атаки в ГП, на скорости пристрелки, скольжение - правое и левое, опять же 5 градусов. Мишень и атакующий самолет не имеют угловой скорости движения, движутся прямолинейно друг относительно друга, на скорости 350 км/ч. Обстреливаем с 6-ти часов.

Перед тем, как открыть огонь посмотрим, как будут складываться углы скольжения и атаки в наших случаях, по треугольнику скоростей, в одну из составляющих скорости воздуха - боковую. В первом случае получится результирующий вектор с боковой составляющей воздушного потока, направленный под углом 45 градусов к вертикальной оси OY скоростной СК (в право и влево соответственно), с двумя катетами, равными 8,51 м/с боковой составляющей скорости. Результирующая боковая составляющая вектора в таком случае будет равена 12,02 м/с и общий угол атаки/скольжения, в плоскости движения, от оси OY, скоростной СК отсчитываем около 7 градусов. [B]

Во втором случае, соответственно, под углом 26,56 градусов к вертикальной оси OY скоростной СК(в обе стороны), катеты треугольника равны 17,14 м/с и 8,5 м/с. Результирующая боковая составляющая вектора равна 19,37 м/с, общий угол насчитается в - 11градусов с хвостиком.

Остается только добавить, что Дополнительный Угол Ветровой Нагрузки в первом случае составит около 0,7 градуса, во втором примерно 1,1...

Все, больше перегружать цифрами не буду открываем огонь и смотрим на результаты:

Рис. №31 показывает возникающее безобразие при стрельбе из фюзеляжного вооружения. При скольжении на левое крыло частичный промах с 200 метров и почти полный с 300. Каким то чудом попадаем на дальности пристрелки в крыло (на полтора, два метра в стороне от точки прицеливания), но в общем и целом картина печальная. Даже за установленный учебниками конус рассеивания "вылетаем". На дальности 200 метров начинаем калибром 7,62, а с 500 метров и 12.7

При правом скольжении картинка получше, уверенно "всаживаем" 12.7 мм в фюзеляж на дальности 200 метров, да и в общем, не так далеко от точки прицеливания, как при левом скольжении "садим". Средним калибром устойчивый промах с 200 метров, 12.7 еще чего то "цепляет" даже на дальности 600 метров...

Рис №32 показывает картину при стрельбе из крыльевого для случая 1. Мы опять совершенно безопасны для цели на самой убойной дальности в 100 метров, зато попадаем на 200-300 метрах, при левом скольжении и ПэКашим пилота на дальности 300 при правом. Характерная особенность в этом случае - перекресный огонь из крыльевых пулеметов показывает нам попадания в самых интересных комбинациях, но опять, увидеть сконцентрированный огонь из "всех дудок" на цели не получается, в лучшем случае с коэффициентом 0,5 и это при крене всего в 30 градусов и полетных значениях углов атаки скольжения!!!!

Крен 60 и комбинация улов атаки/скольжения 10+5 при стрельбе из фюзеляжного оружия показан на Рис №33. Составители учебников по воздушной стрельбе явно не учитывали острое желание вирпилов будущего вести огонь в таких положениях! "Штатный" конус рассеивания потерял свою актуальность уже на 100 метрах. Это они, составители учебников, даже не предполагали, как мы еще сможем додуматься применять свое виртуальное оружие, что нам крен 60 и перегрузка в районе 2? Фигня-С! В общем, вероятность попасть при таких условиях в цель есть только на 100 метрах... уже на 200 метров наблюдаем области распределения пуль в стороне от цели включительно 12.7 мм.

Рис №34 показывает тоже, что и №33, только для крыльевого оружия. Откровенно радует мой геморой, который я тут высижываю по ночам то, что мы попали наконец на дальности 100 метров!!! И при правом скольжении и при левом, и даже уверенно "зацепили" фюзеляж, левым 12.7 мм пулеметом, при не совсем "удобном" для правого крена левом скольжении.

В общем можно сказать, что при прочих равных условиях, на больших углах, крыльевое вооружение убивает дальше чем фюзеляжное

Промежуточные выводы:
- полетные углы атаки/скольжения усугубляют картину ведения огня в крене, в плане точности стрельбы.
- в некоторых случаях полетные углы атаки/скольжения могут "помочь" в поражении цели, но в основном способствуют промаху.
- дальность действенного огня, который можно вести, без учета влияния на полет пули ДУВН и крена самолета, в основном не превышает 200 метров, а в случае "существенных" углов - 100 метров.
- правило канонического конуса рассеивания пуль при воздушной стрельбе истребителя, с градиентом увеличения диаметра 1 м на 100 метров дистанции, можно считать справедливым только в случае ограничения крена до 30 градусов (примерно) и углов атаки/скольжения до 5.

Продолжение следует.