Практически каждый образец ВВСТ — инженерная реализация одного или нескольких фундаментальных физических законов: от механики Ньютона до квантовой физики.
История развития ВВСТ — это история последовательного освоения человечеством законов физики:
Законы Ньютона и динамика снаряда
Снаряд после вылета из ствола движется по инерции, пока на него не подействуют сила тяжести и сопротивление воздуха.
Давление пороховых газов создаёт ускорение снаряда. На этом основан расчёт баллистических характеристик орудия.
Газы давят на снаряд вперёд, а на ствол — назад (отдача). Дульные тормоза и амортизаторы компенсируют отдачу.
Стабилизация снаряда вращением (нарезное оружие). Вращающееся тело сохраняет направление оси.
В замкнутой системе суммарный импульс не изменяется. Ракета отбрасывает газы назад и приобретает импульс вперёд.
Скорость ракеты определяется отношением масс и скоростью истечения газов.
mv²/2 — кинетическая энергия снаряда. Повышение скорости даёт более быстрый рост бронепробития, чем массы.
Давление пороховых газов определяет работу по перемещению снаряда — основа внутренней баллистики.
Теплота → внутренняя энергия + работа. Основа работы ДВС танков, кораблей и газотурбинных двигателей.
КПД тепловой машины ограничен перепадом температур. Определяет предельную эффективность двигателей ВВСТ.
Описывают распространение электромагнитных волн — основа радиолокации, связи и РЭБ.
Частота волны изменяется при относительном движении источника и приёмника. Позволяет определять скорость целей РЛС.
На проводник с током в магнитном поле действует сила. На заряд — сила Лоренца.
При изменении магнитного потока возникает ЭДС — основа генераторов и электродвигателей военной техники.
Электромагнитные пушки (рейлтроны) — разгон снаряда электромагнитной силой до гиперзвуковых скоростей без пороха.
Законы отражения и преломления — основа прицелов, перископов, дальномеров, волоконной оптики.
Закон Стефана–Больцмана и закон смещения Вина — физическая основа тепловизоров и ИК-головок самонаведения ракет.
Вынужденное излучение (квантовое усиление) — физическая основа лазерных дальномеров, целеуказателей и перспективного лазерного оружия.
Основа волоконной оптики и перископов — свет передаётся по гибким световодам без потерь.
Деление тяжёлого ядра нейтроном высвобождает новые нейтроны — лавинообразная реакция.
Слияние лёгких ядер при сверхвысоких температурах — основа термоядерных боеприпасов и перспективных энергоустановок.
Распространение и отражение звука в среде + эффект Доплера позволяют обнаруживать подводные цели.
Расчёт траекторий баллистических ракет и спутников-разведчиков; баллистика артиллерийской стрельбы.
Плавучесть кораблей и подлодок, балластные системы, аэростаты и дирижабли.
Давление ниже, где скорость потока выше — основа аэродинамики крыла и оперения самолётов, расчёта обтекания снарядов и ракет.
Траектория снаряда — баллистическая кривая. Дальность прямого выстрела, углы возвышения и поправки на ветер рассчитываются из уравнений движения.
| № | Закон / явление | Формулировка | Пример в ВВСТ |
|---|---|---|---|
| 1 | I закон Ньютона | Тело сохраняет покой или равномерное движение | Движение снаряда по инерции; накат танка |
| 2 | II закон Ньютона | a = F/m | Разгон снаряда давлением газов |
| 3 | III закон Ньютона | Действие = противодействие | Отдача; дульные тормоза |
| 4 | Сохранение импульса | p = const в замкнутой системе | Реактивные двигатели, РСЗО |
| 5 | Сохранение энергии | Энергия переходит из формы в форму | Энергия пороха → кинетическая энергия снаряда |
| 6 | Всемирное тяготение | F = Gm₁m₂/r² | Траектории БР, баллистика |
| 7 | Гироскопический эффект | Сохранение момента импульса | Стабилизация снаряда вращением |
| 8 | Менделеев–Клапейрон | pV = nRT | Давление пороховых газов |
| № | Закон / явление | Формулировка | Пример в ВВСТ |
|---|---|---|---|
| 9 | I начало термодинамики | Q = ΔU + A | ДВС танков и кораблей |
| 10 | Теорема Карно | η ≤ η_Карно | КПД двигателей; снижение ИК-заметности |
| 11 | Стефан–Больцман / Вина | I=σT⁴; λ=b/T | Тепловизоры, ИК-ГСН ракет |
| 12 | ЭМ индукция | ЭДС при ΔΦ | Генераторы, электродвигатели |
| 13 | Уравнения Максвелла | Распространение ЭМ-волн | Радиолокация, связь, ГНСС, РЭБ |
| 14 | Эффект Доплера | Δf при относительном движении | Определение скорости целей РЛС |
| 15 | Ампер / Лоренц | Сила на проводник/заряд в поле | Электроприводы, рейлтроны |
| 16 | Отражение / преломление | sinα/sinβ = n | Прицелы, перископы, ВОЛС |
| 17 | Вынужденное излучение | Квантовое усиление | Лазерные системы, оружие |
| 18–19 | Деление / синтез ядер | Цепная реакция / термоядерный синтез | Ядерное оружие, АПЛ |
| 20 | Отражение звука | Волна отражается от границы сред | Гидролокация, сонары |
| 21 | Хим. кинетика горения | Скорость реакции зависит от T, p, C | ВВ, ракетные топлива |
| 22 | Архимед | F = ρgV | Плавучесть кораблей, ПЛ |
| 23 | Бернулли | P↓ при v↑ | Аэродинамика, обтекание |
Каждый образец ВВСТ является инженерным воплощением фундаментальных законов физики. Глубокое знание физики — необходимое условие для разработки, эксплуатации и грамотного боевого применения ВВСТ.
Баллистика, динамика
Двигатели, взрывы
РЛС, связь, РЭБ
Лазеры, ядерная энергетика