Различается баллистика внутренняя (движение пули в канале ствола под действием пороховых газов), внешняя (движение пули в воздухе) и терминальная (движение пули или осколка в преграде плотностью больше воздуха). Частью терминальной баллистики является раневая баллистика — научное направление, в задачи которого входит исследование поведения в теле ранящего снаряда PC, его повреждающего действия на ткани, динамики и механизма формирования огнестрельной раны с ее специфическими особенностями.
В качестве исходных данных раневая баллистика включает основные сведения из внешней баллистики о движении пули в воздухе. Закономерности внешней баллистики принято рассматривать применительно к пуле.
- Внешняя баллистика
Пуля, выброшенная из канала ствола оружия давлением пороховых газов, движется в воздухе по инерции, постепенно теряя начальную скорость, находясь под действием силы тяжести и силы сопротивления воздуха (силы торможения). В результате совместного влияния этих сил на пулю, формируется ее параболическая траектория в воздухе. Сила сопротивления воздуха не только тормозит движение пули, но и стремится опрокинуть её головной частью назад.
Основной способ обеспечения устойчивости полета пули заключается в сообщении ей большой угловой скорости вращения вокруг продольной оси (до 3600 оборотов в секунду) с помощью винтообразных нарезов в канале ствола оружия.
Вращение пули нейтрализует опрокидывающее действие силы сопротивления воздуха, но не устраняет его полностью. Под влиянием одновременного действия опрокидывающей силы воздуха и силы вращения головная часть пули совершает конические движения вокруг траектории. Вершина образуемого этими движениями конуса лежит в центре массы пули. Наряду с медленными спиралеобразными колебаниями головной части пули, называемыми прецессиями, пуля совершает и быстрые колебательные движения относительно своей продольной оси — нутации. Нутации возникают от вибрации ствола в момент выстрела.
Колебания пули, вызванные начальными возмущениями, носят свойства затухания и характеризуются двумя параметрами: периодом прецессии и углом нутации — углом между продольной осью пули и касательной к ее траектории (рис. 3.12).
Период прецессии в воздухе составляет 4—5 м, угол нутации при устойчивом движении пули не превышает 10—15°, что считается вполне допустимым для ее гироскопической устойчивости. Сумма нутационного и прецессионного движений определяет общую картину регулярных нутационно-прецессионных колебаний пули с ограниченной амплитудой итогового угла отклонения продольной оси пули от вектора скорости (угла нутации). За счет гироскопического эффекта полет пули стабилизируется, обеспечивая при этом необходимую дальность и точность поражения (рис. 3.13).
Согласно закону сопротивления Ньютона, сила лобового сопротивления воздуха при поступательном движении твердого тела, в частности PC, пропорциональна квадрату скорости PC, площади проекции PC на плоскость, перпендикулярную его движению, плотности воздуха и выражается зависимостью:
R = - С* S 0 ^ г()е
R — сила сопротивления воздуха; Сх — коэффициент лобового сопротивления; р — плотность воздуха; V — скорость движения PC; S() — площадь поперечного сечения PC.
Нутационно-прецессионые колебания
Рис. 3.13. Нутационно-прецессионые колебания пули
Знак — (минус) означает, что R действует в направлении, противоположном движению PC. Величина Сх зависит от формы головной части PC и его скорости. Связь внешнебаллистических параметров PC с силой сопротивления обтекающей среды при переходе из воздуха в биологические ткани существенно меняется, т.к. сила сопротивления среды значимо увеличивается (плотность тканей в 800—1000 раз больше, чем плотность воздуха). При этом резко возрастает опрокидывающий момент пули, что приводит к увеличению угла нутации.