Техника

Насколько понизится скорость истребителя при использовании пушки, установленной на борту ?

Задача с использованием закона сохранения импульса. Решаю для себя. Сомневаюсь в решении, помогите пожалуйста. Истребитель совершает установившийся горизонтальный полёт. Скорость немного выше эволютивной V1=350 км/ч=97,23 м/с. Авиационная пушка закреплена в левом наплыве крыла (см. рисунок) . Стрельба ведётся в направлении полёта. Скорострельность пушки U=1500 выст/мин = 25 выст/с. , боезапас - 150 патронов. Масса истребителя (включая пушечную установку и патронный ящик) m1=14375 кг, снаряда m2=0,384 кг. Начальная скорость снаряда V2=860 м/с. Необходимо найти скорость истребителя V3 в первый момент после стрельбы одного снаряда, очереди из 25 снарядов и очереди из 150 снарядов. На основании закона: (m1+m2)*V1 = m2*(V2+V1)+(m1+m2)*V3. Откуда: для одного снаряда V3 ={(m1+m2)*V1-m2*(V2-V1)} / (m1+m2) = {(14375+0,384)*97,23-0,384*(860-97,23)} / (14375+0,384) = 97,21 м/с = 349,956 км/ч; для очереди из 25 снарядов V3 ={(m1+m2*25)*V1-m2*25(V2-V1)} / (m1+m2*25) = {(14375+0,384*25)*97,23-0,384*25*(860-97,23)} / (14375+0,384*25) = 96,721 м/с = 348,19 км/ч; для очереди из 150 снарядов V3 ={(m1+m2*150)*V1-m2*150(V2-V1)} / (m1+m2*150) = {(14375+0,384*150)*97,23-0,384*150*(860-97,23)} / (14375+0,384*150) = 94,186 м/с = 339,07 км/ч. Всё таки меня одолевают сомнения, что V3 должна получиться ещё меньше. Конечно много чего надо учитывать, но что-то главное я упустил. Не думаю что из-за момента рысканья, т. к. плечо совсем небольшое, однако велико усилие отдачи. Достоверные данные мне не известны, собственно как и большинству, и решил сравнить результат расчёта с результатом полученным в так называемом авиасимуляторе LockOn 2. И вот что получается. При использовании очереди из 25 снарядов примерно 345 км/ч, а всего боезапаса вышло 326 км/ч. В реальности, конечно, пушку пришлось бы заменить после использования всего боезапаса за одну очередь. Обычно ограничиваются очередью от 10 до 25 снарядов, а то и меньше.
Ишим Би Ргу
Ишим Би Ргу
115
Задачка - элементарная школьная, математика тут на уровне 3-го класса.
Но ошибки в исходных формулах, как писал tergena, есть - запутались в подсчёте масс до и после выстрела. Если m1 - это масса самолёта без учёта массы боекомплекта, то исходный импульс равен p1=(m1+150*m2)*v1. Если же m1 - это масса с полным боекомплектом, то исходный импульс p1=m1*v1. То же и с конечным импульсом истребителя:

p3=v3*(m1+149*m2) в случае, если масса боекомплекта не входит в m1 и

p3=v3*(m1-m2) в случае, если масса боекомплекта учтена в m1.

Вторая ошибка - в формуле для импульса снаряда. В исходной формуле он подсчитан верно: m2*(v2+v1) - скорости снаряда и самолёта складываются. А вот когда стали писать формулы для конкретного числа выстрелов, почему-то "+" сменили на "-" и стали писать импульс снаряда в виде m2*(v2-v1). C чего вдруг?

Третья ошибка - в округлении численных значений. При переводе км/ч в м/с получаем 350 км/ч=97,2222222... м/с По правилам округления тут округлять нужно в меньшую сторону, т. е. будет 97,22 м/с. С другой стороны, изменение в третьем знаке после запятой в скорости в м/с приводит к изменению во втором знаке после запятой в скорости в км/ч. Вы же скорость в км/ч вычисляете с точностью до третьего знака, а исходную скорость при переводе в м/с ошибочно округлили до второго. Т. е. у Вас становится существенной ошибка округления исходных данных.

С другой стороны, по правилам приближённых вычислений, результат следует округлять до того количества значащих цифр, которое имеется в исходных данных (остальные цифры будут ошибочными, т. к. они уже зависят от следующей значащей цифры исходных данных, которая нам не известна) .

Учитывая это Ваша основная ошибка - знак "-" в импульсе снаряда. Остальные ошибки приведут лишь к изменениям в пределах погрешности, т. к. масса снаряда много меньше массы самолёта.

Но я предлагаю считать проще - в системе отсчёта, сопутствующей самолёту при начальной скорости. Тогда исходные скорости и импульсы равны 0, в импульсе снарядов нужно учитывать лишь скорость v2, а скорость v3 будет не скоростью относительно земли, а изменением скорости относительно начальной (которая может быть любой) . Т. е. мы считаем чисто отдачу выстрела.

Тогда 0 = m1*v3 + N*m2*v2, где N - число выстрелов.

v3 = -N*v2*m2/m1. Минус говорит о том, что скорость уменьшается по сравнению с начальной. При этом m1 не включает массу боекомплекта. Естественно, импульс пороховых или реактивных газов снарядов мы не учитывали, тягу самолёта считали неизменной и пренебрегли изменением аэродинамического сопротивления при изменении скорости.

Да, тут ещё пренебрегли тем, что после выстрела часть боекомплекта осталась на борту. Это можно учесть, добавив к m1 массу оставшихся снарядов. Однако при малом количестве снарядов на цифры это не повлияет.
ЕА
Елена Аруева
41 616
Лучший ответ
Изначально - ошибка в использовании закона : у Вас (m1+m2)*V1 = m2*(V2+V1)+(m1+m2)*V3, между тем как на V3 нужно умножать только m1.В цифрах, правда, на результат почти не повлияет (так как масса самолёта в 37 434 больше массы патрона ), а вот фактор, который учесть практически невозможно - это импульс пороховых газов, выбрасываемых из ствола вслед за патроном в сторону движения самолёта ( поправка довольно ощутимая должна быть с учётом того, что скорость тут на первом этапе должна быть даже больше, чем у патрона )
если он будет лететь на максималке то снаряд не сможет вылететь из дула потому что он летит с большей скоростью
Ты не учел тягу двигателя. выброс очереди не более 25% времени отстрела. .
Остальные 75% скорость будет восстанавливаться.
Юля Сажина
Юля Сажина
8 667
кончайте понтоваться, друг перед другом, этот приметив етсь в любом школьном учебники по физике !!!
Если для себя столько математики, то это мазохизм.... Зачем лезть в такие дебри? Достаточно сопоставить массу секундного залпа и массу МиГ-29.
Erlan Kuanyshbaev
Erlan Kuanyshbaev
403
На качество залпа и поражение цели не влияет. Не несите чепуху. При скорстрельности пушек типа ГШ-301 или ГШ-30 (или НР-30) все не учитывается. Оно нафиг не надо.
Не учтена скорость сжигания рекреативного топлива=>масса аппарата уменьшается+растраченные снаряды уменьшают массу машины=> скорость должна увеличиваться. С дугой стороны если не брать сжигание топлива реактивным двигателем а исходить только из расчета изменения массы при уменьшении снарядов, то с каждым растраченным снарядом залп пушки будет все больше замедлять движение самолета, правда замедление будет весьма незначительно.. . Не уверен что все правильно-это просто логические доводы...
Спасибо за информацию. Думаю, что скорость понизится не намного.

Похожие вопросы