弹道学（发射体运动规律学科）

弹道学

发射体运动规律学科

弹道学是研究各种弹丸或其他发射体从发射开始到终点的运动规律及伴随发生的有关现象的学科。早期的弹道学仅局限于研究质心运动轨迹的力学范畴。随着武器的进步、基础科学和测试技术的发展，弹道学的研究对象逐步扩展到发射全过程的各个方面。从发射装药的点火、燃烧、高温高压燃气的产生与膨胀作功，弹丸或其他发射体的运动，对目标的作用，以及伴随出现的各种现象等，大大丰富了弹道学的研究内容，使之逐渐发展成为涉及刚体动力学、气体动力学、空气动力学、弹塑性力学、化学热力学以及燃烧理论、爆炸动力学、撞击动力学、优化理论和现代计算技术等学术领域的综合性学科。

定义

弹道学是研究各种弹丸或抛射体从发射起点到终点的运动规律，及伴随发生的有关现象的学科。弹丸从起点到终点要经历起动、推进、在空中运动、对目标作用等不同的过程，并在不同环境中有不同的运动规律，产生不同的现象。

弹道划分

射击武器大都以火药为能源，由于发射作用原理的不同而有两种典型的发射方式。一种是身管武器(枪炮)密闭系统的发射方式，它利用高压火药燃气的膨胀作用在身管内推动弹丸以一定的速度射出膛口；另一种是火箭半密闭系统的发射方式，它利用高压火药燃气从火箭发动机喷管流出所产生的反作用力，推动战斗部连同发动机一起飞离发射器。根据这两种发射方式的不同，弹道学相应地分为身管武器(枪炮)弹道学和火箭弹道学。

根据射击过程不同阶段的物理现象，身管武器(枪炮)弹丸运动的全过程可划分为5个弹道阶段及相应的研究领域：

①起始弹道。研究从击发开始到弹丸的弹带全部挤进膛线，或克服其他起动阻力这一阶段中，点火药的点火与传火、装药燃烧、弹丸挤进过程以及压力波的形成与发展等规律及有关现象。

②膛内弹道。研究从弹丸的弹带全部挤进膛线到弹丸飞出膛口这一阶段的弹丸运动、火药燃烧、物质流动以及能量转换等规律及有关现象。

③中间弹道。研究从弹丸出膛口到脱离火药燃气的力学影响这一阶段的膛口流场对弹丸运动规律的影响，以及伴随膛内火药燃气排空过程发生的有关现象。

④膛外弹道。研究弹丸在脱离膛口流场影响之后，在空中飞行的运动规律以及有关现象。

⑤终点弹道。研究弹丸在目标区域发生的现象与运动规律，对目标的作用(如爆炸、冲击、侵彻等)机理及威力效应等。

身管武器弹丸运动的5个弹道阶段，组成了一个完整的弹道体系。在这个体系中，起始弹道通过装药的点火燃烧及弹丸挤进膛线等起始条件，直接影响内弹道规律；内弹道又通过弹丸的初速、膛内弹丸的运动状态、枪炮身的振动和炮口膛压等因素，影响中间弹道进而影响外弹道；而外弹道则通过弹丸的落速、落角等因素影响终点弹道，从而密切地联系在一起，并体现出全弹道的整体概念。

由来

早期，由于弹道学的理论基础——力学正开始发展，弹道学仅局限于研究抛射体运动轨迹的力学范畴。随着弹道测量技术及各基础学科的发展，弹道学研究的内容逐步扩充，发展成为涉及固体力学、气体动力学、空气动力学、液体力学、弹塑性力学、化学热力学、燃烧理论及爆炸力学等学术领域的综合性学科，并相继形成了不同的分支学科。

发射武器通常有两种典型的发射方式：一种是枪炮系统的发射方式，它利用高温的火药燃气在枪炮膛内膨胀 作功，推动弹丸以一定的速度射出膛口；另一种是火箭系统的发射方式，它利用火药燃气从 火箭发动机的喷管流出时所产生的反作用力，推动战斗部连同发动机本身一起在空中飞行。根据发射方式的不同，弹道学相应地分为枪炮弹道学和火箭弹道学。

在枪炮的射击过程中，弹丸的运动要经历膛内阶段、射出膛口后继续受火药燃气作用的阶段和在空气阻力、地球引力与惯性力作用下的飞行阶段。因而枪炮弹道学也相应地划分为：研究膛内火药燃烧、物质流动、弹丸运动和能量转换等有关现象及其规律的内弹道学；研究弹丸穿越膛口流场时受力和运动规律，以及伴随膛内火药燃气排空过程发生的各种现象的中间弹道学；研究弹丸在空中飞行运动的现象及其规律的外弹道学。火箭弹道学则根据火箭发动机内部所发生的现象和整个弹体在空中飞行的现象，分为火箭内弹道学(或称火箭发动机原理)和火箭外弹道学。

从学科性质来划分，枪炮内弹道学和火箭内弹道学基本上同属一个学科，统称为内弹道学；枪炮外弹道学和火箭外弹道学则又同属另一个学科，统称为外弹道学。在近代弹道学的发展过程中，对弹丸在目标区域的运动规律、目标的作用机理及威力效应的研究已形成了专门的学术领域，称为终点弹道学。它同内弹道学、中间弹道学及外弹道学一起组成了弹道学的完整体系。

此外，发射起点的点火现象和弹丸起动过程等问题的研究也日益得到重视，有可能从内弹道学分化出来，发展成为一个新的弹道学分支——起点弹道学。各弹道学分支既有其相对独立的研究内容和弹道规律，分支之间又相互联系，存在一系列因果关系，从而表明了全弹道的整体概念。

发展

在弹道学体系的基础上，根据应用条件的特殊性，还派生出各种新的分支学科。例如，由于水的介质密度大于空气而可压缩性小于空气，水中发射有其特殊的弹道规律，因而，随着水中兵器的发展而形成了水中弹道学；随着航空航天技术的发展，而形成了航空弹道学和大气外层的太空弹道学(或地球弹道学)；随着导弹的发展而形成了导弹弹道学等。此外，还有研究在短时间和近距离内发射重载物的弹射弹道学；研究投射物对人体致伤作用与机理的创伤弹道学等。

弹道学体系各分支学科及其一些重要理论的形成与发展，往往取决于某些弹道实验技术的发展。这是由于弹道学的研究对象比较复杂，一般都具有高压、高温、高速和瞬时性等特点，有关参数的测量必须使用专门的仪器与设施，从而逐渐发展并形成了实验弹道学。这个学科是弹道学体系的一个重要组成部分，每个弹道阶段都有其相应的弹道实验。

由于弹道现象的复杂性，导致了理论研究及计算的困难，影响了弹道学的发展。自从1946年美国阿伯丁武器试验场创建了第一代电子计算机之后，弹道学的研究才取得了突破性的进展。电子计算机的迅速发展，对中间弹道学和终点弹道学这两个分支，以及内弹道气动力理论体系的形成和发展，也都起了巨大的推动作用。各个分支学科都建立了求解各自问题的数学模型和计算程序。为了适应全弹道体系发展的需要，计算弹道学也逐步发展成专门的分支学科。

参考资料

1.ANSYS在导弹设计中的应用·国防科技网