Рух авіаційних бомб при відсутності опору.
Передбачимо, що бомба скидається з літака, що летить горизонтально на висоті Н і зі швидкістю V.
Якщо опір повітря відсутній, то як і раніше, на бомбу діятиме лише одна сила - сила тяжіння, але різниця від попереднього закладається в тому, що у момент скидання бомба матиме початкову швидкість, рівну швидкості літака і направлену горизонтально. Рух бомби складається з двох рухів: рівномірного руху в горизонтальному направленні і рівномірно-прискореного руху по вертикалі. Інакше кажучи вертикальна швидкість бомби за кожну секунду зростатиме на 9,81 м/сек як і при скиданні з нерухомої точки, а горизонтальна швидкість буде незмінною і у будь-який момент дорівнюватиме швидкості літака у момент скидання бомби. Таким чином, бомба скинута з літака, що горизонтально летить, описує в просторі криволінійну траєкторію, що є параболою.
Основними елементами, що характеризують траєкторію бомби, є:
- віднесення АБ, А ;
- кінцева швидкість АБ, Vс;
- кут падіння бомби Qс, в деяких випадках - λ.
Віднесенням бомби, А називається переміщення бомби по горизонту з час її падіння. На малюнку №1 показаний ключ НЛ-10 для розрахунку А (віднесення АБ).
A=VT- Δ
S – шлях, пройдений літаком за час падіння АБ;
Мал.1
Кінцевою швидкістю бомби, Vc називається швидкість бомби у момент її падіння (у момент зустрічі з точкою цілі).
Кутом падіння, Qс називається кут нахилу вектора швидкості АБ до горизонту в точці падіння.
tgQc
Таким чином, траєкторія бомби скинутої з літака, що горизонтально летить в порожнечі є гілкою параболи, вид якої залежить від початкової швидкості скидання (і не залежить від геометричних і вагових даних). Горизонтальна швидкість, Vг бомби залишається постійно рівною відносно швидкості літака у момент скидання. Вертикальна швидкість, Vв рівномірно зростає. Всі вище перечисленні елементи можна побачити на малюнку 2.
=
= gT=g =
=
Мал.2
Виникнення сили опору повітря
При русі в повітряній середі бомба піддається силі опору (R). Суть цієї протидії полягає в тому, що головна частина бомби стикається з частками повітря. В результаті створюються сила тиску, що гальмує рух бомби.
Сила тиску створюється і в хвостовій частині бомби при зімкненні повітряного потоку. Ця сила тиску буде протилежна силі, що виникає в головній частині бомби, але по величині менше її.
Тому спільна рівнодійна сила тиску буде направлена протилежно руху. Окрім цього між поверхнею бомби і шарами повітря виникає сила тертя, яка також гальмуватиме рух бомби. Сила тиску і сила тертя разом утворюють одну спільну силу - силу опору повітря.
R=Rт+Rтеp
Сила опору повітря направлена протилежно направленню вектора швидкості бомби. При малих швидкостях руху АБ сила тиску (Rт), яка виникає в головній частині АБ при розмиканні потоку повітря, в значній мірі компенсується силоміць тиском, що утворюється в хвостовій частині АБ при зімкненні потоку повітря. Тому спільна R залежить від сили тертя (Rтеp).
При збільшенні швидкості руху АБ настає такий момент, коли плавне обтікання АБ повітрям порушується. У хвостовій частині АБ утворюються завихрення, спостерігається явище зриву потоку повітря, що забезпечує обтікання АБ. Зрив потоку повітря супроводжується утворенням розрядженого простору позаду АБ. Внаслідок чого в хвостовій частині АБ при зімкненні потоку повітря сили тиску не утворюється і сила тиску повітря, що виникла в головній частині АБ, залишається некомпенсованою. Ця обставина приводить до помітного збільшення сили опору повітря причому найбільшого значення набуває сила тиску, а не сила тертя, вплив якої при цьому другорядний.
По своїй фізичній суті сила опору повітря аналогічна аеродинамічній силі лобового опору, вона має наступне аналітичне вираження:
R=S Cx, (I)
де Сх - коефіцієнт опору повітря, що залежить від типу АБ;
S - площа найбільшого поперечного перетину;
- динамічний тиск (швидкісний натиск).
Із співвідношення (I) виходить, що при даних розмірах бомби (при даній величині поперечного перетину) сила опору повітря зростатиме із збільшенням швидкості і коефіцієнта опору повітря Сх.
Коефіцієнт опору повітря Сх характеризує у якому ступені зустрічний потік повітря надає опір рухомій бомбі. Він визначається дослідним шляхом. Кожна авіаційна бомба характеризується своїм коефіцієнтом опору.