ЯК ЗМЕНШИТИ Опір ПОВІТРЯ
Повітря гальмує снаряд, що летить, сповільнює його політ.
Чи можна боротися із цим уповільненням?
Один спосіб ми вже знаємо – зменшити швидкість самого снаряда. Але ж снаряд, що летить повільніше, впаде ближче. Цей спосіб застосовується тільки в тому випадку, коли нам немає потреби кидати снаряд далеко.
А на війні важливо мати можливість закинути снаряд якнайдалі. Тому зменшувати його швидкість не завжди вигідно.
Шукаємо, чи немає інших, більш сприятливих способів боротися із уповільненням польоту снаряда через опір повітря.
Такі методи існують.
Уявіть собі, що ви хочете вибратися з трамвая, набитого пасажирами. Спробуйте йти прямо - грудьми вперед; мабуть, ви не дістанетеся до виходу. Але якщо ви почнете пробиратися боком, вам вже не так важко буде проштовхнутися.
Щось подібне відчуває і снаряд у польоті: не байдуже, як він пробиратиметься між частинками повітря.
Був за старих часів — під час першої севастопольської оборони — такий снаряд: ядро, що світить, до напівпудової мідної мортири. Це ядро мало форму циліндра.
У польоті воно підставляло повітря плоску поверхню - коло і тому відчувало великий опір повітря. А ззаду цього циліндричного ядра виходила зона розрідженого повітря, що сильно засмоктувала це ядро, що забирала у нього швидкість.
Таке ядро летіло лише метрів на 500.
Звичайне кульове ядро тієї ж мортири, хоч і зустрічало також великий опір повітря, але все ж таки за формою було вигідніше за циліндр, і воно могло пролетіти метрів 800 — у півтора рази далі за ядро, що світить.
Загострити головну частину снаряда ще вигідніше: як загострений ніс яхти, що швидко йде, легко розтинає воду, так і снаряд із загостреною головною.частиною просувається у повітрі легше, ніж циліндричне чи кульове ядро.
Ось чому головну частину снаряда почали загострювати, тільки-но навчилися робити стійким у польоті довгастий снаряд, - ще в середині XIX століття.
Донна частина такого снаряда залишалася, однак, ще циліндричною, і позаду снаряда виходила велика зона розрідженого повітря, що сильно засмоктувала снаряд, що забирала у нього значну частину швидкості (див. рис. 140).
У XX столітті різко зросли швидкості транспорту всіх видів, швидко розвинулася авіація. Вчені почали уважно вивчати дію опору повітря на предмети різної форми, що швидко рухаються. Виявилося, що не лише для літака, а й навіть для швидкохідного автомобіля чи поїзда важлива така форма, яка є зручнообтічною. Якщо автомобілю надати таку форму, то при великій швидкості руху він заощаджує 10–15 відсотків пального або при тій самій витраті пального рухається помітно швидше.
Тим більше значення має форма снаряда: адже снаряд рухається у багато разів швидше за автомобіль, він зустрічає величезний опір повітря.
Погляньте на рис. 140 та 143–145. Перед вами чотири снаряди різної форми. На малюнках зображені хвилі та завихрення повітря, які супроводжували б політ кожного з цих снарядів, якби швидкість їх усіх була та сама, і до того ж більша, ніж швидкість звуку. Тиск на головну частину снаряда тим менший, чим він гостріший. Розріджена зона за снарядами також менше, чим більше скошена його донна частина; менше в цьому випадку і завихрень позаду снаряда, що летить.
Очевидно, що найвигідніша форма снаряда, зображена на рис. 145.
Докладніше вивчення цього питання показало, що кожній швидкості польоту відповідає своянайвигідніша форма снаряда.
Чим більша швидкість снаряда, тим гострішою має бути його головна частина.
Припустимо, що повітря тисне на головну частину снаряда з силою 4 атмосфери, а в розрідженій зоні за снарядом тиск становить лише чверть атмосфери.
Тиск на дно снаряда зменшився проти нормального на три чверті атмосфери: це становить приблизно п'яту частину тиску, який відчуває головна частина снаряда.
А ось інший снаряд: швидкість його значно більша, ніж у першого, а тому він відчуває і більший опір повітря, - припустимо, що дорівнює тиску 100 атмосфер. Нехай він летить так швидко, що за ним позаду утворюється майже повна порожнеча: частки повітря не встигають заповнити її. Різниця із нормальним тиском становить цілу атмосферу.
Але це лише 1 відсоток — всього сота частина — того тиску, який зазнає головна частина такого снаряда!
Ось чому снарядам, що летять з дуже великою швидкістю, надають тепер такої форми, при якій головна частина їх дуже загострена. А снарядам, що летять порівняно повільно, можна і не дуже загострювати головну частину, зате потрібно обов'язково подовжити і сильно скосити їх донну частину.
30 років тому граната 76-міліметрової гармати могла пролетіти близько 8,5 кілометра.
Але варто було лише загострити її головну частину, подовжити і скосити погану частину, як граната такої ж ваги почала летіти більше ніж на 11 кілометрів; просте зміна форми снаряда збільшило майже одну третину дальність його польоту (рис. 146).