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如果飞机的速度比飞机上射出的子弹还要快,会怎样?

本帖由 漂亮的石头2020-03-04 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] pan seaeye 阅读原文

    飞机不需要比射出的子弹更快,也能接回自己发射的子弹。

    最近一次类似意外是 2019 年 1 月 21 日,荷兰空军一架 F-16 撞上了自己发射的 20mm 炮弹。(不过这一次炮弹是被地面反弹,刚好撞上,感谢评论区 @茶海 的指正)

    空中接回子弹的案例请参考 kekE 的答案。

    Dutch F-16 Hit By Own Bullet During Mission At The Firing Range.荷兰空军闹乌龙,战机开炮差点击落自已

    [​IMG]

    假设飞机是 4000 米高度,0.8 马赫飞行(即 0.8 x 324.6 = 260m/s

    由于空气阻力的影响,射出的子弹会很快减速,速度低于飞机。

    假设是 7.62mm 口径的 NATO Ball M80 子弹,0 发射角度,膛口速度 855 m/s(加上飞机速度 = 1115 m/s。

    那么这颗子弹的弹道是这样的:

    它的落地时间是 40 秒,落地速度 152m/s,距离发射点的水平距离是 6109 米。

    它通过下述水平距离的时间是

    1000 米 1.21 秒,高度 3994 米

    2000 米 2.75 秒,高度 3954 米

    3000 米 7.89 秒,高度 3797 米

    4000 米 13.55 秒,高度 3405 米

    5000 米 21.78 秒,高度 2549 米

    6000 米 37.04 秒,高度 440 米

    [​IMG]

    假设飞机追上子弹的位置是 5000 米水平距离,即 21.78 秒,2549 米高度。

    飞机需要飞过的距离是 根号[ (4000 - 2549 )^2 + 5000^2 ] = 5206 米。

    而飞机的速度是 260m/s,飞过 5206 米只需要 20 秒。

    所以飞机可以在 20 秒内追上子弹。

    表格计算采用下图的阻力系数曲线(来源:弹道研究实验室 MR-1833 文档)

    考虑不同高度下的音速,空气密度,重力加速度的变化。

    子弹重量 9.46 克,直径 7.83 毫米,截面积 0.000048152 平方米。

    [​IMG]

    补充: 12.7mm Ball M33 的弹道图。

    重量 42.83 克,直径 12.9500 毫米,截面积 0.000131713 平方米,初速度 1153 米 / 秒(子弹速度 893+ 飞机速度 260)

    蓝色是子弹高度,橙色是速度,灰色是时间。

    12.7mm 子弹初速度高,存速能力更强,飞机如果保持 260m/s 就追不上子弹,要追上子弹飞机必须加速,或者以正发射角射出子弹。

    [​IMG]

    [​IMG]

    再补充 20x102mm M56 HEI 炮弹的弹道图,这是美军现役战斗机 20 毫米机炮的炮弹。

    飞机高度 4000 米,速度 1.4 马赫(454m/s),炮弹出膛速度 1038m/s(相对于空气的速度是 1493m/s。炮弹重量 98.16 克,直径 19.9136 毫米,截面积 0.000311451 平方米。

    飞机只需在发射炮弹后稍微加速,就可以在 4000 米水平距离,8.7 秒左右,接回射出的炮弹。

    可以看出炮弹射出后,飞行大约 2300 米就比飞机更慢了,此时飞机也飞了 1230 米,炮弹距离发射的飞机只有 1070 米。

    显然,如果 以 1.4 马赫尾追同样速度的敌机,机炮的有效射程不到 1070 米。如果考虑炮弹还需要一定的速度撞上敌机,那么有效射程只有几百米。

    [​IMG]

    20mm M56 炮弹的阻力系数曲线来自《Comparison Of Aerodynamic Characteristics Of 20MM, HEI, T282EI Shell With Fuze M505 And 20MM, HEI, T282EI Shell With Fuze T321》,注意坐标轴的交点不是 0-0。

    [​IMG]

    如果一定要飞机速度超过炮弹出膛速度(其实这个条件毫无意义。。。)

    那么假设 4000 米高度,飞机速度 3 马赫(974m/s),炮弹出膛速度 950m/s。

    此时可以在 2800 米,2.9 秒内追回炮弹。(目前没有飞机能够在 4000 米高度飞出 3 马赫。)

    此时机炮尾追射击 3 马赫敌机的有效射程小于 440 米。

    [​IMG]

    到了这里,下面的 机炮命中率 - 距离 曲线图就很容易理解了。

    机炮射击同高度,同速度的敌机,命中率随着距离增加,急速下降。如果敌机没有机动,那么命中率不到 0.2。

    敌机有做机动躲闪3000 英尺(914 米)的机炮命中率就是零

    [​IMG]

    阅读原文
     
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