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论坦克炮的外弹道有多直?——眼见未必为实

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IP属地:四川1楼2019-11-14 21:08回复
    镇楼图为坦克夜间射击的场面,近处较低矮的黄白色“光线”就是坦克炮的弹道了,由于发射的炮弹带有曳光剂配上相机有一定曝光时间,就拍出了这星球大战般的效果。远处由地面直冲云霄的泛红色“烟花”是目标靶被击中产生的。
    照片中可以看出坦克炮的弹道是呈弧线的。在上个账号被封前曾跟某位吧友讨论过关于坦克弹道的问题,那位吧友拿出了一张夜晚炮弹弹道以一道优美的大弧线命中目标再被弹到上空的照片来证明坦克弹道实际很弯曲。十分漂亮的一张照片,很可惜写这篇帖子时找了很久都没能再找到它。要是有哪位吧友存得有,希望可以补充在此贴下,万分感谢。
    这里随便拿张M103凑个数。


    IP属地:四川2楼2019-11-14 21:09
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      看起来坦克炮的弹道在一定距离上与水平的夹角至少有个二三十度了,玩游戏时我们也深有体会——自己发射的炮弹先窜上空中再从高处落下砸到目标上,物理课本上画的炮弹轨迹似乎也验证了这点。下图这样的轨迹深深印在了我们的脑海。


      IP属地:四川3楼2019-11-14 21:11
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        然而事实真的是这样吗?好事者用抛物线的知识稍加计算便会发现,以坦克炮的初速打上千米外的目标,落点弹道与水平夹角也就一两度,绝不是人们目测的二三十度。于是人们便开始找理由来否认这种与常识相违背的计算结果,比如实际弹道由于存在空气阻力所以不是完美的抛物线。
        那么如果我们将空气阻力带来的炮弹速降加入计算呢?
        现设炮弹初速700m/s,百米速降20m/s,目标距离1000m。首先说明这些数字合理性:
        T-34的F-34坦克炮发射BR-350B初速655m/s,
        T-34-85的ZIS-S-53发射BR-365A初速792m/s,
        M4谢尔曼的M3发射M61初速618m/s,
        M4(76)W谢尔曼的M1发射M62初速792m/s,
        四号H型的KwK40发射Pzgr39初速750m/s,
        黑豹的KwK42发射Pzgr39/42初速935m/s,因此,700m/s的初速对于二战时期坦克总体来说是个较正常的数值。
        虎式首下100mm/24度对17磅炮APCBC弹道防护极限653m/s,17磅初速883m/s,对虎式正面测试击穿距离为>2500码(2285m),该距离下射表穿深116mm。即约可认为17磅在2285m距离速降230m/s,每百米速降约10m/s。因此,取百米速降20m/s是偏保守的,实际速降通常小于该值,当今的尾翼稳定脱壳穿甲弹更是如此。
        随着坦克炮初速的增加和配套瞄具的进步,二战坦克的常规交战距离其实一直在增加,从战初的数百米到战末的上千米,而如今在先进的火控系统和1500-1800m/s的穿甲弹加持下坦克常规交战距离已达两三千米。取1000m目标距离在二战具有较强代表性。


        IP属地:四川4楼2019-11-14 21:12
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          最终计算结果如下:

          没错,就是上面那张图,区别在于显示了纵坐标。可见这条近似抛物线的轨迹最高点不到3.5m,比起1000m的距离来说简直微不足道。我们之所以能看出它是条有点不对称的近似抛物线只是因为纵坐标比例尺大得多。
          如果把横纵坐标比例尺按一样画,那就会变成这样:

          下面那条蓝色点划线是水平线,没有那条线甚至不能察觉出弹道不是直线。显然任何教科书都不会拿这条曲线向人示意弹道形状的。


          IP属地:四川5楼2019-11-14 21:15
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            那么为什么我们有时能看见弹道明显弯曲呢?





            IP属地:四川6楼2019-11-14 21:21
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              上面4张图完全一样,除了视角。显然,视角越接近坦克的视角,观测到的弹道越弯曲,其实道理很简单,越接近坦克相当于距离的比例尺越小,而高度的比例尺在没有透视(近大远小)的情况下则没有变。
              当然透视是存在的,无论距离还是高度的比例尺都会随距离越远而越小,这会使弹道末段急剧下坠,给人一种炮弹到末段水平速度已经所剩无几的错觉。
              如果我们就从炮管正上方的瞄准镜看,看到的便是炮弹先窜上天再落下来命中目标,这时感觉炮弹向前飞行了1000m其实是“脑补”的而非直接看到的,但大脑不能脑补出图1的画面,于是眼睛成功欺骗大脑得出了结论——弹道很弯。


              IP属地:四川7楼2019-11-14 21:22
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                另外需加说明的是,上图的坦克和靶为了方便示意均是正常尺度的10倍,图中这辆坦克高25m,靶高30m。弹道高度3.4m虽然对于1000m的距离微不足道,但对于2-3m高的目标而言并不低,再加上弹道最高点与炮手的距离仅有目标与炮手距离的一半多点,在瞄准镜中只能以目标为参照物的炮手也会因此误以为弹道很高。
                把靶恢复到正常尺度,炮手看到的情形大致是这样:


                IP属地:四川8楼2019-11-14 21:24
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                  结论:坦克炮弹道事实上十分平直,其甚至不到一两度的下坠角对于穿深的影响微乎其微,我们感觉到的弹道有明显弯曲原因是眼睛对人的欺骗。
                  基于“坦克炮弹道明显弯曲”所做的推断都是错误的,诸如:“很多坦克首下比首上脆弱是因为远距离炮弹下坠使命中首下的入射角增大”、“某些坦克用垂直装甲是因为远距离炮弹下坠,用倾斜装甲反而降低防护”等等。
                  此贴结论仅适用于坦克炮等加农炮发射穿甲弹攻击装甲目标的情况,不适用于发射榴弹作火力支援时以及榴弹炮、战舰主炮等等。
                  最后来个首尾呼应——想拍出真正的坦克炮弹道得用这样的视角:


                  IP属地:四川9楼2019-11-14 21:27
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                    完结撒花


                    IP属地:四川来自Android客户端10楼2019-11-14 21:31
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                      有些坦克可以曲射,自行百度加农炮的含义


                      IP属地:山东来自iPhone客户端11楼2019-11-14 21:37
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                        加农炮是指炮管较长,发射仰角较小,弹道低平,可直瞄射击,炮弹膛口速度高的火炮,常用于前敌部队的攻坚战中。反坦克炮、坦克炮、高射炮、航空炮、舰炮和海岸炮也属加农炮类型。


                        IP属地:山东来自iPhone客户端12楼2019-11-14 21:39
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                          坦吧少见这样的贴了


                          IP属地:辽宁来自Android客户端13楼2019-11-14 21:42
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                            天哪,好久没见这么严谨的帖子了。


                            来自Android客户端14楼2019-11-14 21:49
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