Часть 1

В настоящее время достаточно большое количество людей являются владельцами высокоточных дальнобойных винтовок. Как следствие, активно развиваются различные виды высокоточной стрельбы. Данный материал адресован стрелкам, ставящим себе задачей поражение малоразмерных целей на больших дистанциях.

Конечно же, в первую очередь, имеет смысл определиться с понятием «малоразмерная». Мы будем считать малоразмерной такую цель, чьи габариты сравнимы (но не меньше) с кучностью, которую стабильно может обеспечить стрелок на данной дистанции из имеющегося в его распоряжении комплекса «оружие-боеприпас».

На мой взгляд, это самый сложный вариант высокоточной стрельбы, требующий кроме высококлассного оружия, прицела и боеприпаса, безукоризненной стрелковой техники и точного расчёта выстрела. Ведь на небольших дистанциях расчёт выстрела не представляет особой сложности, а основная задача стрелка – это правильная изготовка и прицеливание, аккуратная обработка спуска, удержание оружия, приём отдачи и т. п. С увеличением же дистанции правильность расчётной части, умение читать ветер, верный выбор момента для выстрела, как минимум, сравниваются по важности с техникой его (выстрела) производства.

При производстве расчётов для дальнего выстрела не обойтись без использования баллистической программы. Таких программ существует великое множество, в массе своей они похожи друг на друга и выбор конкретной программы – вопрос личных предпочтений. Тем не менее, любой вычислитель с установленной программой (баллистический калькулятор) потребует от пользователя ввода некоторого количества переменных входных данных, необходимых для расчёта траектории, и ниже мы их перечислим с небольшими комментариями.

Баллистическая программа, установленная на КПК и даже смартфон давно стала обязательным элементом оснащения для стрельбы на большие дальности

Переменные среды.

Температура воздуха и атмосферное давление. Совместно они определяют плотность среды, в которой движется пуля. В некоторых случаях сюда включается ещё и влажность воздуха, но на практике ею в большинстве случаев пренебрегают ввиду ничтожно малого влияния на конечный результат.

Переменные оружия (в нашем случае – оружия в комплексе с оптическим прицелом).

Высота оптической оси прицела над осью канала ствола (высота прицела).

Дистанция обнуления – дистанция, на которую производится пристрелка оружия при нулевых значениях механизма ввода поправок прицела.

Переменные боеприпаса.

Баллистический коэффициент пули (БК) – величина, при вычислении которой учитываются масса, размеры и форма пули. Упрощённо величина баллистического коэффициента показывает, как сильно пуля замедляется в среде. При прочих равных условиях пуля с более высоким значением БК обладает более настильной траекторией, меньше подвержена ветровому сносу, имеет меньшее подлётное время и большую остаточную скорость на какой-либо дистанции.

Начальная скорость пули (V0 ) – значение скорости пули в точке вылета при данной температуре порохового заряда. Надо отметить, что технически точное измерение скорости на дульном срезе весьма сложно и её величина либо рассчитывается, либо замещается близким значением – например, скоростью пули на удалении 0,5-1 м (V0,5 , V1 ) от дульного среза.

Температурная зависимость начальной скорости пули. Она зависит от характеристик пороха и плотности заряжания и показывает, как изменяется начальная скорость пули при изменении температуры порохового заряда боеприпаса.

Переменные положения цели.

Дистанция – расстояние до цели, измеренное каким-либо способом.

Угол места цели – угол между горизонтом оружия и линией прицеливания наведённого оружия. Если цель находится выше стрелка – угол считают положительным и наоборот. С точки зрения строгого расчёта существует разница между положительным и равным ему по величине отрицательным углом места цели, но эта разница настолько мала, что ей пренебрегают и обычно используют в расчётах модуль просто угла места цели.

Переменные ветровой нагрузки.

Скорость ветра и направление ветра, относительно направления на цель.

Для измерения скорости ветра используются самые различные приборы. В данном случае снайпер создал своеобразные комплекс из современной портативной метеостанции и архаичного спиртового термометра. Дополнительная проверка никогда не бывает лишней

Без лазерного дальномера точное измерение неизвестной дальности до цели, тем более в условиях быстро меняющейся обстановки, невозможно. А ошибка в определении дальности относится к наиболее распространённым причинам промаха

После ввода в баллистический вычислитель всех перечисленных входных данных, программа должна выдать результат расчётов – значения вертикальной и горизонтальной поправки, которые стрелок должен ввести в механизм своего прицела.

Однако, на практике расчётные значения могут отличаться от поправок, которые действительно необходимо сделать для поражения цели на выбранной дальности. При этом некоторые стрелки склонны сразу «вынести приговор» баллистической программе. На самом деле, нужно разобраться, не повлияли ли на конечный результат такие причины, как ошибки изготовки и производства выстрела, уход «ноля» прицела, некорректная работа механизма ввода поправок прицела, ошибочные значения входных данных… Здесь поможет только опыт. Свой или чужой – не имеет значения.

Надо сказать, что решение задач высокоточной стрельбы вообще предполагает большое (желательно – очень большое) количество практических стрелковых тренировок. Причём подразумевается, что стрелок, претендующий на поражение удалённых малогабаритных целей, имеет базовую стрелковую подготовку достаточную, чтобы принимать однообразную изготовку и производить однообразные выстрелы.

Основная задача стрелковой тренировки – проверка системы расчёта поправок, а в случае получения ошибки – поиск её источника. В итоге вырабатывается методика использования имеющейся баллистической программы для получения адекватных результатов расчёта, которые можно с успехом применять на практике.

В основном тренировка заключается в производстве нескольких серий выстрелов на каждую из выбранных дистанций в порядке их (дистанций) увеличения, нахождение положения средней точки попадания (СТП) каждой серии и сравнение фактически необходимой поправки с расчётной. Если же их значения не совпадают, то в первую очередь следует проверить «ноль» прицела и правильность работы механизма ввода поправок.

Для проверки «ноля» поправки прицела устанавливаются на значения, соответствующие дистанции пристрелки и производится серия выстрелов на эту дистанцию. При необходимости механизм заново обнуляется и результат снова проверяется серией выстрелов.

Для поверки механизма ввода поправок в прицел вводится расчётная поправка для дистанции, на которой обнаружена ошибка в вычислениях. В мишень, расположенную на дистанции пристрелки производится серия выстрелов. Измеряется расстояние между СТП группы попаданий и точкой прицеливания (ТП) на мишени. Измеренная величина должна соответствовать сделанной поправке. В противном случае можно говорить о некорректной работе механизма.

Если «ноль» на месте и прицел «отработал» поправку, можно переходить к разбору с баллистической программой. В первую очередь нуждаются в проверке исходные данные, которые были введены в вычислитель, причём первоочередного внимания заслуживают переменные боеприпаса – начальная скорость пули и её температурная зависимость.

Начальную скорость пули можно найти на упаковке с патронами или определить измерителем (хронографом).

Но следует помнить, что на пачке указана скорость для каких-то стандартных для этого производителя условий, при выстреле из баллистического ствола, используемого производителем боеприпаса. Это значение не подходит для расчётов дальней стрельбы, а может быть использовано лишь для приближенной оценки начальной скорости пули.

А пользуясь хронографом, не забывайте, что большинство этих устройств используют оптические датчики и показания прибора зависят, в том числе, и от внешней освещённости, что может повлиять на достоверность полученных данных, которые вы собираетесь использовать как исходные. Кроме того, некоторое влияние на начальную скорость пули оказывают температура ствола и степень его загрязнения.

Из вышесказанного следует, что начальная скорость пули, полученная тем или иным способом, нуждается в уточнении с помощью практических данных стрельбы. Проще говоря, необходимо скорректировать значение начальной скорости таким образом, чтобы добиться совпадения расчётных поправок с практическими.

Ещё большей проблемой является температурная зависимость начальной скорости пули, которая является следствием зависимости скорости горения порохового заряда от его температуры. Из-за этого одни и те же боеприпасы, заряд которых имеет разную температуру, могут демонстрировать различную начальную скорость пули.

Существует два способа решения этой проблемы.

Во-первых, зная температурную зависимость боеприпаса можно пересчитать значение начальной скорости пули для известной температуры порохового заряда. В этом случае боеприпас (а точнее его пороховой заряд) должен иметь температуру окружающей среды, а для этого его необходимо выдержать достаточное время при температуре воздуха на стрелковом месте. Недостатком этого способа является то, что узнать температурную зависимость начальной скорости боеприпаса от температуры его порохового заряда негде. Единственный источник данных в этом вопросе – собственный опыт. Постепенно накапливая данные измерений и уточнений начальных скоростей пуль при разных температурных условиях, можно получить температурные зависимости по каждому боеприпасу.

Во-вторых, можно обеспечить постоянную температуру боеприпаса и для неё оценить и уточнить значение начальной скорости пули. Проблемой данного способа является то, что прикладная стрельба на дальние дистанции не даёт времени на извлечение боеприпаса из места, где ему обеспечивается постоянная температура, перед заряжанием оружия и производством выстрела.

Если описанные выше советы не помогают приблизить расчётные поправки к их практическим значениям, то можно предположить, что источник расхождения находится в математической модели баллистической программы, и одно из возможных решений – коррекция баллистического коэффициента совместно с коррекцией начальной скорости пули – так называемое построение «мнимой» траектории.

Об этом, и вообще подробнее о баллистических программах мы поговорим в следующих номерах «КАЛАШНИКОВА». А ещё мы обязательно поговорим об основах стрельбы, без знания которых научиться стрелять далеко и точно просто невозможно.

 

Часть 2

В предыдущем материале мы выделили две группы проблем, возникающих перед стрелком на большие дистанции – это техника производства выстрела и расчёт поправок. Мы договорились подразумевать, что базовая стрелковая подготовка должна быть достаточна для решения задач дальней стрельбы и сконцентрировали внимание на проблемах расчёта поправок с использованием баллистических калькуляторов. Был дан краткий обзор переменных, ввод которых необходим для вычисления значений вертикальной и горизонтальной поправок, также была рекомендована последовательность действий при получении ошибки в расчётах – в перву очередь проверка «ноля» и правильности работы механизма ввода поправок прицела. После этого мы поставили под сомнение правильность значения начальной скорости пули и её (скорости) температурной зависимости, как наиболее вероятные источники ошибки в расчётах.

Если после коррекции начальной скорости мы получили хорошее совпадение расчётной траектории с реальной на ближних и средних дистанциях, а с увеличением дистанции обнаружили прогрессирующую ошибку, то вероятно мы имеем дело с суммарной ошибкой математической модели баллистической программы. Для понимания проблемы необходимо более подробно разобраться, как работает баллистический калькулятор.

Уже давно описана математическая модель, которая может очень точно предсказать траекторию снаряда/пули, учитывая его поступательное и вращательное движение, а также силы и моменты которые с этими видами движения связаны, более того быстродействие даже домашних современных компьютеров достаточно для получения численного решения. Единственной и непреодолимой проблемой является получение так называемых «начальных условий» – значений переменных и коэффициентов, необходимых для решения уравнений математической модели. Получить «начальные условия» с точностью, достаточной для успешного расчёта траектории, может позволить себе только крупная баллистическая лаборатория, коих во всём мире единицы – это колоссальная работа, которую нужно провести для каждого вида пуль.

Используемая в подавляющем большинстве современных баллистических калькуляторов математическая модель – это модель центра масс или различные варианты её упрощения. Она рассматривает пулю, как точку, движущуюся в поле действия силы тяжести, силы сопротивления воздуха и силы, создаваемой ветровой нагрузкой. Направление действия и значение силы тяжести известны, трудности с точным определением ветровой нагрузки связаны с невозможностью измерить скорость и направление воздушных потоков по дистанции. Основной проблемой для расчёта является значение силы сопротивления воздуха. Эта сила имеет переменную величину, её мгновенное значение нелинейным образом зависит от мгновенной скорости пули, а также от её (пули) массы, диаметра, формы и плотности среды.

Для решения этой проблемы необходимо получить зависимость сопротивления воздуха от скорости снаряда при прочих равных условиях – то есть задаться какой-то стандартной плотностью среды и стандартной формой снаряда. Что и было сделано в разное время для снарядов различных форм. Полученные зависимости стали называть функциями сопротивления. На иллюстрациях представлен внешний вид некоторых снарядов стандартных форм, для которых были получены функции сопротивления:

Графически типичная функция сопротивления выглядит следующим образом (см. график 1).

График 1. Типичная вид функции сопротивления

На указанном графике скорость снаряда исчисляется в числах Маха – отношении мгновенной скорости снаряда к скорости звука в воздухе при данных условиях. Коэффициент сопротивления рассчитан для единицы массы снаряда, отнесённой к квадрату единицы его калибра (например, для снаряда массой один фунт и калибром один дюйм). Отношение массы пули к квадрату её калибра называется поперечной нагрузкой. Значение поперечной нагрузки необходимо для получения значения коэффициента сопротивления для снаряда стандартной формы, но любой массы и калибра, при любой скорости.

Пример: имеется функция сопротивления для снаряда какой-то стандартной формы, необходимо получить значение коэффициента сопротивления для снаряда (такой же стандартной формы) массой 11 г, и калибром 7,82 мм, на скорости 800 м/с. Допустим, функция сопротивления получена для снаряда массой 1 кг и калибром 1 м (то есть этот снаряд имеет поперечную нагрузку равную 1 кг/кв. м) и значение коэффициента сопротивления такого снаряда на скорости 800 м/с равно 10. Вычисляем значение поперечной нагрузки для нашего снаряда: 0,011 кг/(0,00782 м)2=179,9 кг/кв. м. И, наконец, значение коэффициента сопротивления для нашего снаряда равно 10/179,9=0,0556. Упрощённо получение численного решения для траектории снаряда стандартной формы можно описать следующим образом:

Начало отсчёта – дульный срез оружия (точка вылета), снаряд имеет скорость равную начальной скорости, перемещение, снижение и боковое перемещение (ветровой снос) снаряда равны нолю. С помощью функции сопротивления находится значение сопротивления воздуха для начальной скорости с учётом массы и калибра снаряда. Берётся интервал времени (чем меньше – тем точнее расчёт траектории) для которого рассчитывается значение средней (на этом интервале) скорости, вычисляется перемещение, снижение и ветровой снос за это время. Следующий шаг – снаряд имеет скорость, перемещение, снижение и боковое перемещение, рассчитанны в предыдущем шаге. Для новой мгновенной скорости с помощью функции сопротивления вычисляется новое значение сопротивления воздуха и все вычисления повторяются для нового интервала времени, и так до достижения снарядом искомого перемещения. Далее снижение пересчитывается в вертикальную поправку, а боковое перемещение – в горизонтальную. Всё просто, когда наш снаряд стандартной формы и мы располагаем функцией сопротивления для этой стандартной формы снаряда – единственная наша задача пересчитать сопротивление воздуха на данную массу и калибр снаряда (поперечная нагрузка) и на данную плотность среды (как мы говорили выше, функция сопротивления вычисляется для какой то стандартной плотности воздуха, пересчёт сопротивления воздуха на новую плотность среды сложности не представляет и приводить его здесь мы не будем).

Если бы для каждой формы снаряда/пули имелась своя функция сопротивления, то не было бы необходимости в понятии «баллистический коэффициент» (БК), его бы заменяла поперечная нагрузка, значение которой элементарно вычислить для каждой пули, зная её массу и калибр.

Уже понятно, что необходимость в понятии БК появилась из-за невозможности иметь функцию сопротивления для каждой из великого многообразия форм пуль стрелкового оружия. На самом деле долгое время единственной доступной была функция сопротивления G1, как можно увидеть, форма снаряда этой функции сопротивления совсем не похожа на формы пуль современного стрелкового оружия. Это связано с тем, что первым родом войск, которому понадобилось рассчитывать свою траекторию, была артиллерия. Назначение БК всё то же – получить значение коэффициента сопротивления данной пули, при данной мгновенной скорости, используя доступную функцию сопротивления стандартной формы снаряда. Упрощённо вычисление баллистического коэффициента относительно модели G1 выглядит следующим образом: производитель пули практическим или расчётным способом получает значение коэффициента сопротивления для начальной скорости испытуемой пули и далее вычисляет, при каком значении поперечной нагрузки снаряда стандартной формы G1 для заданной скорости (начальная скорость данной пули) функция сопротивления даст значение коэффициента сопротивления, равное полученному для тестовой пули.

Итак, численно значение баллистического коэффициента испытуемой пули относительно стандартной показывает какую поперечную нагрузку должна иметь стандартная пуля, чтобы показывать коэффициент сопротивления равный полученному для испытуемой пули при начальной скорости. Например, возьмём крайне распространённую пулю .30 калибра Sierra HPBT 168 гран, при начальной скорости около 790 м/с и стандартных атмосферных условиях (давление – 1013 мБар, температура – 15°С, влажность 0 % – условия ICAO) производитель указывает БК относительно модели G1=0,454. Это значит, что коэффициент сопротивления пули Sierra при 790 м/с скорости будет таким же, как у пули стандартной формы G1, имеющей поперечную нагрузку равную 0,454 фунта на квадратный дюйм при такой же скорости (хотя сама пуля Sierra имеет поперечную нагрузку равную 0,253 фунта на квадратный дюйм).

Итак, как уже наверное ясно, идея расчёта траектории с использованием баллистического коэффициента относительно модели G1 – это подмена пули, для которой мы рассчитываем траекторию, пулей стандартой формы G1 с такой поперечной нагрузкой (численно равной указанному производителем БК), при которой значение коэффициента сопротивления, вычисленного с помощью известной стандартной функции сопротивления G1, будет равно коэффициенту сопротивления рассчитываемой пули при начальной скорости. Именно в этом и заключается причина ошибки, которую мы получаем при расчёте траектории с использованием модели G1 – форма пули этой модели совсем не похожа на формы современных дальнобойных пуль. На близких дистанциях расчёт даёт хорошее соответствие с реальной траекторией, а с увеличением дистанции возникает быстро прогрессирующая ошибка.

Попробуем проиллюстрировать это графически (см. график 2). В качестве примера опять возьмем пулю Sierra 168 гран HPBT с БК(G1-ICAO) = 0,454 для начальной скорости около 790 м/с. Сравним две кривые сопротивления G1 – функция сопротивления, относительно которой ведётся расчёт (синий цвет) и G7 – функция сопротивления, форма снаряда которой очень близка к форме пули Sierra, которую мы используем в качестве примера (красный цвет). Обе функции сопротивления скорректированы с помощью БК и для начальной скорости около 790 м/с имеют одинаковое значение коэффициента сопротивления. Из графика видно, что вплоть до скоростей 600-550 м/с для стандартных условий ICAO (соответствует дальности 400-450 м) обе функции сопротивления параллельны и очень близки друг к другу, а далее следует нарастающее расхождение, которое и даёт наблюдаемую нами на практике прогрессирующую ошибку.

Итак, после того как мы в общих чертах выяснили как работает баллистический калькулятор, что такое и какую роль в расчёте играет баллистический коэффициент и почему при расчёте траекторий современных пуль с использованием модели G1 наблюдается несовпадение вычисленной траектории с практической, осталось понять как всё-таки с помощью баллистического калькулятора получить значения поправок для стрельбы на выбранную дистанцию с удовлетворительной точностью.

В настоящее время доступны функции сопротивления снарядов множества стандартных форм (G5, G6, G7, G8), гораздо более близких к формам современных пуль. Если вы имеете калькулятор, который может вычислять траекторию относительно этих функций, то всё что нужно сделать это выбрать функцию сопротивления форма снаряда которой наиболее близка к форме вашей пули, а также получить значение баллистического коэффициента вашей пули относительно выбранной функции сопротивления. Несмотря на то, что в большинстве своём доступны значения БК различных пуль относительно модели G1, пересчитать БК(G1) например в БК(G7) – дело техники, и если вы обладатель калькулятора с возможностью расчёта траектории относительно нескольких функций сопротивления, такой пересчёт там должен быть предусмотрен.

Если ваш калькулятор ограничен моделью G1, то необходимо всю траекторию разбить на два или более интервала дальностей, для каждого из которых использовать свой БК. Например до 400 метров использовать БК, указанный производителем боеприпаса, для дистанций от 400 до 700 метров с помощью данных стрельбы подобрать значение БК, которое при подстановке в расчёт будет давать результаты, совпадающие с практическими поправками, то же сделать для дистанций свыше 700 метров. Некоторые модели баллистических калькуляторов предусматривают возможность использования для расчета множественного БК, в остальных случаях это нужно делать вручную – в зависимости от того в каком интервале находится дистанция, на которую необходимо произвести расчёт, подставляется то или иное значение БК.

Существуют баллистические калькуляторы, которые используют для расчёта сильно упрощённую математическую модель и может выйти так, что даже использование множественного БК не позволит получить поправки с удовлетворительным соответствием с практическими. В этом случае исправить ситуацию может построение т. н. «мнимой» траектории. Для этого, как и в случае с множественным БК, траектория разбивается на участки, на каждом из которых совместно с БК корректируется начальная скорость, таким образом, чтобы обеспечить приемлемое совпадение расчётных поправок с практическими.

Все описанные выше методы коррекции, необходимые для выработки методики работы с имеющимся у вас баллистическим калькулятором, требуют проведения достаточно большого количества серий выстрелов на различные дистанции тестируемых пуль. Для получения результатов, приемлемых для анализа и в итоге вычисления необходимых коррекций тех или иных переменных, необходимо минимизировать следующие факторы: ветровая нагрузка, мираж, переменное освещение.

Боковой ветер, поворачивая ось пули вокруг центра тяжести, вследствие гироскопического эффекта, вызывает вертикальное смещение пули. Этот эффект называют вертикальным ветровым сносом. Для пуль, стабилизируемых правыми нарезами ветер слева направо опускает пулю и наоборот. Вычислить величину этого эффекта возможно, но для этого необходимо знать положение центра тяжести пули, центра приложения давления, осевой и поперечный моменты инерции пули и другие величины, значениями которых мы не располагаем. Если рассматривать вертикальный ветровой снос как величину, связанную с горизонтальным ветровым сносом, то грубо оценить его можно следующим образом: на дистанции 100 метров величина вертикального ветрового сноса составляет 30-50% от горизонтального, с увеличением дистанции значение вертикального ветрового сноса уменьшается в процентном соотношении и нарастает в абсолютном. Например, если вы пристреливаете оружие на 100 метров и боковой ветер составляет, например, 4 м/с, горизонтальный ветровой снос составляет, например, 4 см, то следует ожидать вертикального ветрового сноса до 2 см, что на 500 метров даст ошибку как минимум 10 см.

Эффекты миража и переменного освещения тоже могут дать ошибку при определении истинной поправки на какую либо дальность.

Вывод: лучшее время для проведения стрелковых тестов – это раннее утро и вечер перед закатом.

Необходимо отметить ещё следующее: чтобы не погрязнуть в уточнении переменных и терзании своего баллистического калькулятора до максимального совпадения расчётных поправок с практическими, необходимо понимать, что точность расчёта на какую-либо дистанцию должна зависеть от кучности, которую вы можете на эту дистанцию показать. Для начинающих достаточной будет точность определения поправок в половину кучности. Например если на 700 метров стрелок демонстрирует группу в 30 см, то желание добиться совпадения поправок с точностью 5 см – наверное самообман. Совпадение поправок с точностью в четверть кучности можно считать уже весьма достойным результатом.