ขีปนาวุธเป็นศาสตร์แห่งการเคลื่อนไหว การบิน และผลกระทบของขีปนาวุธ แบ่งออกเป็นหลายสาขาวิชา ขีปนาวุธภายในและภายนอกจัดการกับการเคลื่อนไหวและการบินของขีปนาวุธ การเปลี่ยนแปลงระหว่างสองโหมดนี้เรียกว่าขีปนาวุธระดับกลาง Terminal ballistics หมายถึงผลกระทบของโพรเจกไทล์ ซึ่งแยกประเภทครอบคลุมระดับความเสียหายต่อเป้าหมาย ขีปนาวุธภายในและภายนอกศึกษาอะไร
ปืนและขีปนาวุธ
เครื่องยนต์ปืนใหญ่และจรวดเป็นเครื่องยนต์ความร้อนชนิดหนึ่ง ซึ่งส่วนหนึ่งจะเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นเชื้อเพลิง (พลังงานจลน์ของกระสุนปืน) เชื้อเพลิงขับเคลื่อนแตกต่างจากเชื้อเพลิงทั่วไปตรงที่การเผาไหม้ไม่ต้องการออกซิเจนในบรรยากาศ ในขอบเขตที่จำกัด การผลิตก๊าซร้อนด้วยเชื้อเพลิงที่ติดไฟได้ทำให้แรงดันเพิ่มขึ้น แรงดันจะขับเคลื่อนโพรเจกไทล์และเพิ่มอัตราการเผาไหม้ ก๊าซร้อนมักจะกัดเซาะกระบอกปืนหรือคอหอยจรวด ขีปนาวุธทั้งภายในและภายนอกของอาวุธขนาดเล็กศึกษาการเคลื่อนไหว การบิน และการกระแทกที่กระสุนปืนมี
เมื่อประจุจรวดในห้องปืนถูกจุดขึ้น ก๊าซที่เผาไหม้จะถูกระงับโดยกระสุนปืน ดังนั้นแรงดันจึงเพิ่มขึ้น โพรเจกไทล์เริ่มเคลื่อนที่เมื่อแรงกดบนมันเอาชนะการต้านทานการเคลื่อนที่ ความกดดันยังคงเพิ่มขึ้นชั่วขณะหนึ่งแล้วจึงลดลงเมื่อการยิงเร่งความเร็วด้วยความเร็วสูง เชื้อเพลิงจรวดที่ติดไฟได้เร็วจะหมดลงในเร็วๆ นี้ และเมื่อเวลาผ่านไป กระสุนปืนก็พุ่งออกจากปากกระบอกปืน: ยิงได้เร็วถึง 15 กิโลเมตรต่อวินาที ปืนใหญ่แบบพับได้ปล่อยก๊าซผ่านด้านหลังของห้องเพื่อต้านแรงถีบกลับ
ขีปนาวุธนำวิถีคือขีปนาวุธที่ถูกชี้นำในระหว่างช่วงเริ่มต้นของการบินที่ค่อนข้างสั้น ซึ่งวิถีโคจรถูกควบคุมโดยกฎของกลไกแบบคลาสสิกในเวลาต่อมา ซึ่งแตกต่างจากตัวอย่าง มิสไซล์ครูซ ซึ่งถูกนำตามหลักอากาศพลศาสตร์ในการบิน เมื่อเครื่องยนต์ทำงาน
วิถีการยิง
ในวิถีกระสุนภายนอกและภายในวิถีคือวิถีของการยิงที่อยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว วิถีโคจรเป็นแบบพาราโบลา การลากจะทำให้เส้นทางช้าลง ต่ำกว่าความเร็วของเสียง การลากเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับกำลังสองของความเร็ว การหาเหตุผลเข้าข้างตนเองของ shottail มีผลเฉพาะที่ความเร็วเหล่านี้ ที่ความเร็วสูง คลื่นกระแทกรูปกรวยจะมาจากจมูกของช็อต แรงฉุดซึ่งขึ้นอยู่กับรูปร่างของจมูกเป็นส่วนใหญ่ โดยจะเล็กที่สุดสำหรับการวาดแบบชี้จุด สามารถลดแรงลากได้โดยการระบายแก๊สหัวเตาเข้าที่หาง
ครีบหางสามารถใช้เพื่อทำให้ขีปนาวุธมีเสถียรภาพ การรักษาเสถียรภาพด้านหลังโดยการทำเกลียวทำให้เกิดการแกว่งของไจโรสโคปิกเพื่อตอบสนองต่อแรงดรัมแอโรไดนามิก การหมุนไม่เพียงพอจะทำให้คุณล้มและป้องกันไม่ให้จมูกจมมากเกินไปขณะเคลื่อนที่ไปตามวิถี การดริฟท์เกิดจากการยกตัว สภาพอุตุนิยมวิทยา และการหมุนของโลก
ตอบสนองอย่างแรงกล้า
จรวดเคลื่อนตัวตามแรงกระตุ้นของก๊าซที่ไหลออก เครื่องยนต์ได้รับการออกแบบในลักษณะที่แรงดันที่เกิดขึ้นเกือบจะคงที่ระหว่างการเผาไหม้ จรวดที่มีความเสถียรในแนวรัศมีมีความไวต่อลมตัดเฉือน เครื่องบินไอพ่นตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปที่เอียงออกจากแนวการบินสามารถให้การทรงตัวของสปินได้ เป้าหมายมักจะแข็งและเรียกว่าหนาหรือบาง ขึ้นอยู่กับว่าผลกระทบของการยิงจะส่งผลต่อวัสดุที่อยู่ข้างใต้หรือไม่
การรุกเกิดขึ้นเมื่อความเข้มของความเครียดจากการกระแทกเกินกำลังครากของเป้าหมาย มันทำให้เกิดการแตกหักแบบเหนียวและเปราะในชิ้นงานบางและการไหลของวัสดุอุทกพลศาสตร์ในชิ้นงานที่หนา เมื่อกระทบ ความล้มเหลวอาจเกิดขึ้น การเจาะทะลุเป้าหมายอย่างสมบูรณ์เรียกว่าการเจาะทะลุ กับดักเกราะขั้นสูงจะจุดชนวนระเบิดอัดใส่เป้าหมายหรือพุ่งเป้าไปที่วัตถุระเบิดที่เป็นโลหะพื้นผิว
ระดับความเสียหายในพื้นที่
กระสุนภายในและภายนอกของการยิงส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกลไกและผลทางการแพทย์ของการบาดเจ็บที่เกิดจากกระสุนและชิ้นส่วนระเบิด เมื่อเจาะเข้าไป แรงกระตุ้นที่ส่งไปยังเนื้อเยื่อรอบข้างจะสร้างโพรงชั่วคราวขนาดใหญ่ ระดับของความเสียหายในท้องถิ่นนั้นสัมพันธ์กับขนาดของช่องการเปลี่ยนแปลงนี้ หลักฐานแสดงให้เห็นว่าการบาดเจ็บทางร่างกายเป็นสัดส่วนกับความเร็วลูกบาศก์ของโพรเจกไทล์ มวล และพื้นที่หน้าตัด การวิจัยชุดเกราะมีวัตถุประสงค์เพื่อป้องกันการทะลุทะลวงของกระสุนปืนและลดการบาดเจ็บให้น้อยที่สุด
ขีปนาวุธภายนอกและภายใน - คือสาขาของกลไกที่เกี่ยวข้องกับการปล่อย การบิน พฤติกรรมและผลกระทบของขีปนาวุธ โดยเฉพาะกระสุน ระเบิดไร้คนขับ จรวด และอื่นๆ ที่คล้ายกัน เป็นศาสตร์อย่างหนึ่งหรือกระทั่งศิลปะในการออกแบบและเร่งขีปนาวุธเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการ วัตถุขีปนาวุธคือวัตถุที่มีโมเมนตัมที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ โดยอยู่ภายใต้แรง เช่น แรงดันแก๊สในปืน ปืนไรเฟิลจู่โจมในลำกล้องปืน แรงโน้มถ่วง หรือแรงต้านอากาศพลศาสตร์
ประวัติความเป็นมา
ขีปนาวุธที่รู้จักเร็วที่สุดคือ แท่ง ก้อนหิน และหอก หลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดสำหรับขีปนาวุธปลายหิน ซึ่งอาจบรรจุด้วยธนูหรือไม่ก็ได้ มีอายุเก่าแก่กว่า 64,000 ปีซึ่งพบในถ้ำซิบูดูในแอฟริกาใต้ หลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดสำหรับการใช้คันธนูในการยิงนั้นมีอายุย้อนหลังไปประมาณ 10,000 ปี
ลูกศรสนถูกพบในหุบเขา Ahrensburg ทางเหนือของฮัมบูร์ก พวกเขามีร่องตื้นที่ด้านล่าง แสดงว่าพวกเขาถูกยิงจากธนู ธนูที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังคงได้รับการบูรณะนั้นมีอายุประมาณ 8,000 ปี และถูกพบในหนองน้ำโฮล์มการ์ดในเดนมาร์ก การยิงธนูดูเหมือนจะมาถึงอเมริกาแล้วด้วยเครื่องมือขนาดเล็กที่อาร์คติกเมื่อประมาณ 4,500 ปีก่อน อุปกรณ์แรกที่ระบุว่าเป็นเครื่องมือปรากฏขึ้นในประเทศจีนราวปี ค.ศ. 1000 และในศตวรรษที่ 12 เทคโนโลยีได้แพร่กระจายไปทั่วเอเชียและยุโรปในศตวรรษที่ 13
หลังจากพันปีของการพัฒนาเชิงประจักษ์ วินัยของขีปนาวุธทั้งภายนอกและภายใน เดิมทีศึกษาและพัฒนาโดย Niccolo Tartaglia นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลีในปี 1531 กาลิเลโอก่อตั้งหลักการของการเคลื่อนที่แบบผสมในปี ค.ศ. 1638 ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับ ballistics ภายนอกและภายในถูกวางบนพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ที่มั่นคงโดย Isaac Newton พร้อมการตีพิมพ์ Philosophia Naturalis Principia Mathematica ในปี 1687 สิ่งนี้ให้กฎการเคลื่อนที่และแรงโน้มถ่วงทางคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นครั้งแรกที่อนุญาตให้ทำนายวิถีได้สำเร็จ คำว่า "ballistics" มาจากภาษากรีก แปลว่า "โยน"
กระสุนและปืนกล
Projectile - วัตถุใด ๆ ที่ฉายในอวกาศ (ว่างหรือไม่) เมื่อการใช้กำลัง แม้ว่าวัตถุใดๆ ที่เคลื่อนที่ในอวกาศ (เช่น ลูกบอลขว้าง) จะเป็นโพรเจกไทล์ คำนี้มักหมายถึงอาวุธระยะไกล สมการทางคณิตศาสตร์ของการเคลื่อนที่ใช้ในการวิเคราะห์วิถีของโพรเจกไทล์ ตัวอย่างของโพรเจกไทล์ ได้แก่ ลูกบอล ลูกธนู กระสุน กระสุนปืนใหญ่ จรวด และอื่นๆ
Throw คือการปล่อยโพรเจกไทล์ด้วยตนเอง มนุษย์สามารถขว้างได้ดีผิดปกติเนื่องจากมีความคล่องตัวสูง ซึ่งเป็นลักษณะที่พัฒนาอย่างมาก หลักฐานการขว้างปาของมนุษย์ย้อนหลังไป 2 ล้านปี ความเร็วในการขว้าง 145 กม. ต่อชั่วโมงที่พบในนักกีฬาหลายคนนั้นสูงกว่าความเร็วที่ชิมแปนซีสามารถขว้างสิ่งของได้ ซึ่งประมาณ 32 กม. ต่อชั่วโมง ความสามารถนี้สะท้อนถึงความสามารถของกล้ามเนื้อไหล่และเส้นเอ็นของมนุษย์ที่จะคงความยืดหยุ่นไว้จนกว่าจะจำเป็นต้องขับเคลื่อนวัตถุ
ขีปนาวุธภายในและภายนอก: สรุปอาวุธ
หนึ่งในปืนกลที่เก่าแก่ที่สุดคือหนังสติ๊ก คันธนูและลูกธนู หนังสติ๊ก เมื่อเวลาผ่านไป ปืน ปืนพก จรวดก็ปรากฏขึ้น ข้อมูลจากขีปนาวุธภายในและภายนอกรวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับอาวุธประเภทต่างๆ
- Spling เป็นอาวุธที่ใช้เพื่อดีดกระสุนทื่อ เช่น หิน ดินเหนียว หรือ "กระสุน" ตะกั่ว สลิงมีเปล (ถุง) ขนาดเล็กอยู่ตรงกลางของสายยาวสองเส้นที่เชื่อมต่อกัน ก้อนหินวางอยู่ในถุง นิ้วกลางหรือนิ้วหัวแม่มือสอดสอดเข้าไปในห่วงที่ปลายเชือกเส้นหนึ่ง และแถบที่ปลายสายอีกเส้นวางอยู่ระหว่างนิ้วหัวแม่มือกับนิ้วชี้ สลิงแกว่งในแนวโค้งและแท็บจะถูกปลดออกในช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งจะทำให้กระสุนพุ่งเข้าหาเป้าหมาย
- คันธนูและลูกศร. คันธนูเป็นวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งยิงกระสุนปืนตามหลักอากาศพลศาสตร์ เชือกเชื่อมปลายทั้งสองข้าง และเมื่อดึงกลับ ปลายไม้จะงอ เมื่อปล่อยเชือก พลังงานศักย์ของไม้งอจะถูกแปลงเป็นความเร็วของลูกศร การยิงธนูเป็นศิลปะหรือกีฬาแห่งการยิงธนู
- หนังสติ๊กเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ยิงกระสุนปืนในระยะไกลโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ระเบิด โดยเฉพาะเครื่องปิดล้อมในยุคกลางและโบราณประเภทต่างๆ หนังสติ๊กถูกใช้มาตั้งแต่สมัยโบราณ เนื่องจากได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นหนึ่งในกลไกที่มีประสิทธิภาพที่สุดในช่วงสงคราม คำว่า "หนังสติ๊ก" มาจากภาษาละติน ซึ่งในทางกลับกัน มาจากภาษากรีก καταπέλτης ซึ่งแปลว่า "ขว้าง ขว้าง" หนังสติ๊กถูกคิดค้นโดยชาวกรีกโบราณ
- ปืนพกคืออาวุธท่อธรรมดาหรืออุปกรณ์อื่นๆ ที่ออกแบบมาเพื่อปล่อยขีปนาวุธหรือวัสดุอื่นๆ โพรเจกไทล์อาจเป็นของแข็ง ของเหลว ก๊าซ หรือพลังงาน และอาจหลวมได้ เช่นเดียวกับกระสุนและกระสุนปืนใหญ่ หรือด้วยแคลมป์ เช่นเดียวกับโพรบและฉมวกล่าวาฬ ตัวกลางในการฉายภาพจะแตกต่างกันไปตามการออกแบบ แต่โดยปกติเกิดจากแรงดันแก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้อย่างรวดเร็วของตัวขับเคลื่อน หรือบีบอัดและจัดเก็บด้วยวิธีทางกลที่ทำงานภายในท่อปลายเปิดในประเภทลูกสูบ ก๊าซควบแน่นจะเร่งความเร็วของโพรเจกไทล์เคลื่อนที่ตามความยาวของท่อ ให้ความเร็วที่เพียงพอเพื่อให้โพรเจกไทล์เคลื่อนที่ต่อไปเมื่อแก๊สหยุดที่ปลายท่อ หรือคุณสามารถใช้ความเร่งโดยการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งในกรณีนี้ คุณสามารถทิ้งท่อและเปลี่ยนไกด์ได้
- จรวดคือจรวด ยานอวกาศ เครื่องบิน หรือยานพาหนะอื่นๆ ที่ถูกเครื่องยนต์จรวดชน ไอเสียของเครื่องยนต์จรวดเกิดขึ้นจากสารขับเคลื่อนที่บรรทุกอยู่ในจรวดอย่างสมบูรณ์ก่อนใช้งาน เครื่องยนต์จรวดทำงานโดยการกระทำและปฏิกิริยา เครื่องยนต์จรวดผลักจรวดไปข้างหน้าเพียงแค่ปล่อยไอเสียกลับอย่างรวดเร็ว แม้ว่าจะไม่มีประสิทธิภาพในการเปรียบเทียบกับการใช้ความเร็วต่ำ แต่จรวดค่อนข้างเบาและทรงพลัง สามารถสร้างอัตราเร่งสูงและเข้าถึงความเร็วสูงมากได้อย่างมีประสิทธิภาพที่เหมาะสม จรวดเป็นอิสระจากชั้นบรรยากาศและทำงานได้ดีในอวกาศ จรวดเคมีเป็นจรวดประสิทธิภาพสูงประเภทที่พบได้ทั่วไป และโดยทั่วไปจะสร้างก๊าซไอเสียเมื่อเชื้อเพลิงจรวดถูกเผาไหม้ จรวดเคมีเก็บพลังงานจำนวนมากในรูปแบบที่ปล่อยออกมาได้ง่ายและอาจเป็นอันตรายได้ อย่างไรก็ตาม การออกแบบ ทดสอบ ก่อสร้าง และใช้งานอย่างระมัดระวังจะช่วยลดความเสี่ยงได้
พื้นฐานของขีปนาวุธภายนอกและภายใน: หมวดหมู่หลัก
ขีปนาวุธสามารถศึกษาโดยใช้การถ่ายภาพความเร็วสูงหรือกล้องความเร็วสูง ภาพถ่ายของช็อตที่ถ่ายด้วยแฟลชช่องว่างอากาศความเร็วสูงพิเศษช่วยให้มองเห็นกระสุนได้โดยไม่ทำให้ภาพเบลอ ขีปนาวุธมักจะแบ่งออกเป็นสี่ประเภทต่อไปนี้:
- ขีปนาวุธภายใน - การศึกษากระบวนการที่เร่งความเร็วของขีปนาวุธในขั้นต้น
- ขีปนาวุธเปลี่ยนผ่าน - การศึกษาขีปนาวุธระหว่างการเปลี่ยนผ่านสู่การบินแบบไม่ใช้เงินสด
- ขีปนาวุธภายนอก - การศึกษาวิถีกระสุน (วิถี) ในการบิน
- ขีปนาวุธเทอร์มินัล - การศึกษาโพรเจกไทล์และผลกระทบของมันเมื่อเสร็จสิ้น
ขีปนาวุธภายในคือการศึกษาการเคลื่อนที่ในรูปของโพรเจกไทล์ สำหรับปืน จะครอบคลุมเวลาตั้งแต่การจุดระเบิดของจรวดไปจนถึงกระสุนปืนออกจากกระบอกปืน นี่คือสิ่งที่การศึกษาขีปนาวุธภายใน นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักออกแบบและผู้ใช้อาวุธปืนทุกประเภท ตั้งแต่ปืนไรเฟิลและปืนพกไปจนถึงปืนใหญ่ที่มีเทคโนโลยีสูง ข้อมูลจากขีปนาวุธภายในสำหรับโพรเจกไทล์ของจรวดครอบคลุมช่วงเวลาที่เครื่องยนต์จรวดให้แรงขับ
วิถีกระสุนชั่วคราวหรือที่เรียกว่าขีปนาวุธระดับกลางคือการศึกษาพฤติกรรมของโพรเจกไทล์ตั้งแต่วินาทีที่มันออกจากปากกระบอกปืนจนกว่าแรงดันที่อยู่เบื้องหลังโพรเจกไทล์จะสมดุล ดังนั้นมันจึงอยู่ระหว่างกระสุนภายในและภายนอก
ขีปนาวุธภายนอกคือการศึกษาพลวัตของความดันบรรยากาศรอบกระสุนและเป็นส่วนหนึ่งของศาสตร์แห่งการขีปนาวุธ ซึ่งเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของโพรเจกไทล์ที่ไม่มีกำลังในการบิน หมวดหมู่นี้มักจะเกี่ยวข้องกับอาวุธปืนและเกี่ยวข้องกับระยะการบินฟรีที่ว่างของกระสุนหลังจากที่มันออกจากกระบอกปืนและก่อนที่มันจะกระทบกับเป้าหมาย ดังนั้นมันจึงอยู่ระหว่างการเปลี่ยนผ่านและระยะยิงไกล อย่างไรก็ตาม ขีปนาวุธภายนอกยังเกี่ยวข้องกับการบินอย่างอิสระของขีปนาวุธและขีปนาวุธอื่นๆ เช่น ลูกบอล ลูกธนู และอื่นๆ
ขีปนาวุธเทอร์มินอลคือการศึกษาพฤติกรรมและผลกระทบของโพรเจกไทล์เมื่อพุ่งชนเป้าหมาย หมวดหมู่นี้เกี่ยวข้องกับทั้งขีปนาวุธลำกล้องเล็กและลำกล้องลำกล้องใหญ่ (การยิงปืนใหญ่) การศึกษาผลกระทบของความเร็วสูงมากยังเป็นเรื่องใหม่ และปัจจุบันถูกนำไปใช้กับการออกแบบยานอวกาศเป็นหลัก
นิติวิทยาศาสตร์
นิติวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์กระสุนและผลกระทบของกระสุนเพื่อกำหนดข้อมูลเกี่ยวกับการใช้งานในศาลหรือส่วนอื่น ๆ ของระบบกฎหมาย ข้อสอบ Firearms and Tool Mark (“Ballistic Fingerprint”) แยกจากข้อมูลขีปนาวุธ เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบหลักฐานของอาวุธปืน กระสุน และเครื่องมือต่างๆ เพื่อตรวจสอบว่าอาวุธปืนหรือเครื่องมือใดๆ ถูกใช้ในการก่ออาชญากรรมหรือไม่
โหราศาสตร์: กลศาสตร์การโคจร
Astrodynamics เป็นการนำระบบขีปนาวุธของอาวุธ กลไกภายนอกและภายใน และการโคจรมาประยุกต์ใช้กับปัญหาในทางปฏิบัติของการขับเคลื่อนจรวดและยานอวกาศอื่นๆ การเคลื่อนที่ของวัตถุเหล่านี้มักจะคำนวณจากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันและกฎแรงดึงดูด เป็นวินัยหลักในการออกแบบและควบคุมภารกิจอวกาศ
การเดินทางแบบโปรเจกไทล์ในเที่ยวบิน
พื้นฐานของขีปนาวุธภายนอกและภายในจัดการกับการเดินทางของโพรเจกไทล์ในเที่ยวบิน เส้นทางของกระสุนรวมถึง: ลงถัง ผ่านอากาศ และผ่านเป้าหมาย พื้นฐานของกระสุนภายใน (หรือของจริง ภายในปืนใหญ่) จะแตกต่างกันไปตามประเภทของอาวุธ กระสุนที่ยิงจากปืนไรเฟิลจะมีพลังงานมากกว่ากระสุนที่คล้ายกันที่ยิงจากปืนพก สามารถใช้ผงมากขึ้นในตลับปืนเพราะช่องกระสุนสามารถออกแบบให้ทนต่อแรงกดได้มากขึ้น
ความกดดันที่สูงขึ้นต้องใช้ปืนขนาดใหญ่ขึ้นพร้อมแรงถีบกลับมากขึ้น ซึ่งโหลดได้ช้ากว่าและสร้างความร้อนมากขึ้น ส่งผลให้โลหะสึกหรอมากขึ้น ในทางปฏิบัติ การวัดกำลังภายในกระบอกปืนเป็นเรื่องยาก แต่พารามิเตอร์ที่วัดได้ง่ายอย่างหนึ่งคือความเร็วที่กระสุนออกจากลำกล้องปืน (ความเร็วปากกระบอกปืน) การควบคุมการขยายตัวของก๊าซจากดินปืนที่เผาไหม้จะสร้างแรงดัน (แรง/พื้นที่) นี่คือตำแหน่งของฐานกระสุน (เทียบเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอก) และคงที่ ดังนั้นพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังกระสุน (ด้วยมวลที่กำหนด) จะขึ้นอยู่กับเวลามวลคูณด้วยช่วงเวลาที่แรงถูกนำไปใช้
ปัจจัยสุดท้ายนี้คือฟังก์ชันของความยาวลำกล้อง การเคลื่อนที่ของกระสุนผ่านอุปกรณ์ปืนกลมีความเร่งเพิ่มขึ้นเมื่อก๊าซขยายตัวกด แต่ลดความดันในถังเมื่อก๊าซขยายตัว จนถึงจุดที่ความดันลดลง ยิ่งลำกล้องยาวเท่าไร ความเร่งของกระสุนยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อกระสุนเคลื่อนตัวลงมาทางลำกล้องปืน จะเกิดการเสียรูปเล็กน้อย นี่เป็นเพราะความไม่สมบูรณ์เล็กน้อย (ไม่ค่อยสำคัญ) หรือการเปลี่ยนแปลงในปืนไรเฟิลหรือเครื่องหมายในกระบอกปืน งานหลักของขีปนาวุธภายในคือการสร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยเพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์ดังกล่าว ผลกระทบต่อวิถีโคจรที่ตามมาของสัญลักษณ์แสดงหัวข้อย่อยมักจะไม่สำคัญ
จากปืนสู่เป้าหมาย
ขีปนาวุธภายนอกสามารถเรียกสั้น ๆ ว่าการเดินทางจากปืนไปยังเป้าหมาย กระสุนมักจะไม่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปยังเป้าหมาย มีแรงหมุนที่ป้องกันกระสุนจากแกนบินตรง พื้นฐานของขีปนาวุธภายนอกรวมถึงแนวคิดของ precession ซึ่งหมายถึงการหมุนของกระสุนรอบจุดศูนย์กลางมวล Nutation คือการเคลื่อนที่เป็นวงกลมเล็กๆ ที่ปลายกระสุน ความเร่งและการเคลื่อนที่ลดลงเมื่อระยะห่างของกระสุนจากกระบอกปืนเพิ่มขึ้น
งานหนึ่งของขีปนาวุธภายนอกคือการสร้างสัญลักษณ์แสดงหัวข้อย่อยที่สมบูรณ์แบบ เพื่อลดแรงต้านของอากาศ กระสุนในอุดมคติจะเป็นเข็มที่ยาวและหนัก แต่กระสุนดังกล่าวจะพุ่งตรงผ่านเป้าหมายโดยไม่สูญเสียพลังงานส่วนใหญ่ไป ทรงกลมจะล้าหลังและปล่อยพลังงานออกมามากขึ้น แต่อาจไม่ถึงเป้าหมายด้วยซ้ำ รูปร่างกระสุนประนีประนอมตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่ดีคือเส้นโค้งพาราโบลาที่มีบริเวณหน้าผากต่ำและรูปร่างแตกแขนง
องค์ประกอบสัญลักษณ์แสดงหัวข้อย่อยที่ดีที่สุดคือตะกั่ว ซึ่งมีค่าสูงความหนาแน่นและราคาถูกที่จะได้รับ ข้อเสียของมันคือมีแนวโน้มที่จะอ่อนตัวลงที่ > 1000fps ซึ่งทำให้หล่อลื่นกระบอกสูบและลดความแม่นยำ และตะกั่วมีแนวโน้มที่จะละลายอย่างสมบูรณ์ การผสมตะกั่ว (Pb) กับพลวงจำนวนเล็กน้อย (Sb) ช่วยได้ แต่คำตอบที่แท้จริงคือการเชื่อมตะกั่วกระสุนกับกระบอกเหล็กแข็งผ่านโลหะอื่นที่นิ่มพอที่จะผนึกกระสุนในถัง แต่มีการหลอมสูง จุด. ทองแดง (Cu) เหมาะที่สุดสำหรับวัสดุนี้เป็นแจ็คเก็ตสำหรับตะกั่ว
ขีปนาวุธเทอร์มินัล (การกดปุ่มเป้าหมาย)
กระสุนปืนสั้นความเร็วสูงเริ่มคำราม บิดตัว และหมุนอย่างแรงเมื่อเข้าสู่เนื้อเยื่อ ทำให้เนื้อเยื่อเคลื่อนตัวมากขึ้น เพิ่มการลากและให้พลังงานจลน์ส่วนใหญ่ของเป้าหมาย กระสุนที่ยาวกว่าและหนักกว่าอาจมีพลังงานมากกว่าช่วงกว้างกว่าเมื่อกระทบกับเป้าหมาย แต่สามารถเจาะทะลุได้ดีจนออกจากเป้าหมายด้วยพลังงานส่วนใหญ่ แม้แต่กระสุนที่มีจลนศาสตร์ต่ำก็อาจทำให้เนื้อเยื่อเสียหายได้ กระสุนสร้างความเสียหายของเนื้อเยื่อในสามวิธี:
- การทำลายล้างและบดขยี้ เส้นผ่านศูนย์กลางของการบาดเจ็บจากการกดทับของเนื้อเยื่อคือเส้นผ่านศูนย์กลางของกระสุนหรือชิ้นส่วน จนถึงความยาวของแกน
- คาวิเทชั่น - ช่อง "ถาวร" เกิดจากวิถี (ราง) ของกระสุนเองด้วยการกระจายตัวของเนื้อเยื่อ ในขณะที่ช่อง "ชั่วคราว" เกิดจากแรงตึงในแนวรัศมีรอบรางกระสุนจากการเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่องของตัวกลาง (อากาศหรือเนื้อเยื่อ) ในอันเป็นผลมาจากกระสุนทำให้ช่องแผลยื่นออกไปด้านนอก สำหรับโพรเจกไทล์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ โพรงชั่วคราวและถาวรเกือบจะเหมือนกัน แต่ด้วยความเร็วสูงและด้วยการหันของกระสุน ช่องชั่วคราวจะใหญ่ขึ้น
- คลื่นกระแทก คลื่นกระแทกบีบอัดสื่อและเคลื่อนไปข้างหน้าของกระสุนเช่นเดียวกับด้านข้าง แต่คลื่นเหล่านี้ใช้เวลาเพียงไม่กี่ไมโครวินาทีและไม่สร้างความเสียหายลึกที่ความเร็วต่ำ ที่ความเร็วสูง คลื่นกระแทกที่สร้างขึ้นสามารถสูงถึง 200 บรรยากาศของความดัน อย่างไรก็ตาม การแตกหักของกระดูกอันเนื่องมาจากโพรงโพรงเป็นเหตุการณ์ที่หายากมาก คลื่นความดันจากกระสุนปืนระยะไกลอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในบุคคล ทำให้เกิดอาการทางระบบประสาทเฉียบพลัน
วิธีทดลองเพื่อแสดงความเสียหายของเนื้อเยื่อวัสดุที่ใช้แล้วที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับเนื้อเยื่ออ่อนและผิวหนังของมนุษย์
ออกแบบกระสุน
การออกแบบกระสุนมีความสำคัญต่อการบาดเจ็บที่อาจเกิดขึ้น อนุสัญญากรุงเฮก ค.ศ. 1899 (และต่อมาคืออนุสัญญาเจนีวา) ห้ามใช้กระสุนที่ขยายและเปลี่ยนรูปได้ในช่วงสงคราม นี่คือเหตุผลที่กระสุนทหารมีเสื้อโลหะรอบแกนตะกั่ว แน่นอน สนธิสัญญาไม่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติตามข้อเท็จจริงว่าปืนไรเฟิลจู่โจมทหารสมัยใหม่ยิงขีปนาวุธด้วยความเร็วสูงและกระสุนจะต้องหุ้มด้วยทองแดงเนื่องจากตะกั่วเริ่มละลายเนื่องจากความร้อนที่สร้างขึ้นที่ > 2,000 เฟรมต่อวินาที
กระสุนภายนอกและภายในของ PM (ปืนพก Makarov) แตกต่างจากกระสุนของกระสุนที่เรียกว่า "ทำลายได้" ซึ่งออกแบบมาเพื่อให้แตกเมื่อโดนพื้นผิวแข็ง กระสุนดังกล่าวมักจะทำจากโลหะที่ไม่ใช่ตะกั่ว เช่น ผงทองแดง อัดเป็นกระสุน ระยะเป้าหมายจากปากกระบอกปืนมีบทบาทสำคัญในความสามารถในการบาดเจ็บ เนื่องจากกระสุนส่วนใหญ่ที่ยิงจากปืนพกสูญเสียพลังงานจลน์ (KE) อย่างมีนัยสำคัญที่ 100 หลา ในขณะที่ปืนทหารความเร็วสูงยังคงมี KE อย่างมีนัยสำคัญแม้ในระยะ 500 หลา ดังนั้นกระสุนภายนอกและภายในของ PM และปืนไรเฟิลทหารและการล่าสัตว์ที่ออกแบบมาเพื่อส่งกระสุนที่มี CE จำนวนมากในระยะไกลจะแตกต่างกัน
การออกแบบกระสุนเพื่อส่งพลังงานไปยังเป้าหมายอย่างมีประสิทธิภาพนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเพราะเป้าหมายต่างกัน แนวคิดของขีปนาวุธภายในและภายนอกยังรวมถึงการออกแบบขีปนาวุธ การจะเจาะหนังที่หนาและกระดูกที่แข็งแรงของช้างได้นั้น กระสุนจะต้องมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเล็กและแข็งแรงพอที่จะต้านทานการแตกสลายได้ อย่างไรก็ตาม กระสุนดังกล่าวเจาะเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ เช่น หอก สร้างความเสียหายมากกว่าบาดแผลจากมีดเล็กน้อย กระสุนที่ออกแบบมาเพื่อทำลายเนื้อเยื่อของมนุษย์จะต้อง "เบรก" บางอย่างเพื่อให้แน่ใจว่า CE ทั้งหมดถูกส่งไปยังเป้าหมาย
การออกแบบฟีเจอร์ที่ช่วยชะลอกระสุนขนาดใหญ่และเคลื่อนที่ช้าในเนื้อเยื่อได้ง่ายกว่ากระสุนความเร็วสูงขนาดเล็ก มาตรการดังกล่าวรวมถึงการปรับเปลี่ยนรูปร่าง เช่น กลม แบน หรือโดม กระสุนหัวกลมให้แรงฉุดน้อยที่สุด มักมีปลอกหุ้ม และมีประโยชน์ในปืนพกความเร็วต่ำเป็นหลัก การออกแบบที่แบนราบให้การลากเฉพาะรูปแบบมากที่สุด ไม่ได้หุ้มไว้ และใช้ในปืนพกความเร็วต่ำ (มักใช้สำหรับการฝึกยิงเป้า) การออกแบบโดมอยู่ตรงกลางระหว่างเครื่องมือทรงกลมและเครื่องมือตัด และมีประโยชน์ที่ความเร็วปานกลาง
การออกแบบจุดกลวงของสัญลักษณ์แสดงหัวข้อย่อยทำให้เปลี่ยนสัญลักษณ์แสดงหัวข้อย่อย "ด้านในออก" และจัดแนวด้านหน้าได้ง่ายขึ้น ซึ่งเรียกว่า "การขยาย" การขยายตัวจะเกิดขึ้นอย่างน่าเชื่อถือที่ความเร็วเกิน 1200 fps เท่านั้น ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับปืนที่มีความเร็วสูงสุดเท่านั้น กระสุนผงแบบทำลายล้างที่ออกแบบมาเพื่อสลายเมื่อกระแทก โดยส่ง CE ทั้งหมด แต่ไม่มีการเจาะที่สำคัญ ขนาดของชิ้นส่วนควรลดลงเมื่อความเร็วของการกระแทกเพิ่มขึ้น
ศักยภาพในการบาดเจ็บ
เนื้อเยื่อมีผลต่อการบาดเจ็บตลอดจนความลึกของการเจาะ ความถ่วงจำเพาะ (ความหนาแน่น) และความยืดหยุ่นเป็นปัจจัยหลักของเนื้อเยื่อ ยิ่งแรงโน้มถ่วงจำเพาะสูงเท่าใด ความเสียหายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งยืดหยุ่นมาก ความเสียหายก็น้อยลง ดังนั้นเนื้อเยื่อเบาที่มีความหนาแน่นต่ำและความยืดหยุ่นสูงจะได้รับความเสียหายของกล้ามเนื้อน้อยลงและมีความหนาแน่นสูงขึ้น แต่มีความยืดหยุ่นบ้าง
ตับ ม้าม และสมองไม่ยืดหยุ่นและบาดเจ็บง่าย เช่น เนื้อเยื่อไขมัน อวัยวะที่มีของเหลว (กระเพาะปัสสาวะ หัวใจ หลอดเลือดขนาดใหญ่ ลำไส้) สามารถแตกออกได้เนื่องจากคลื่นความดันที่สร้างขึ้น กระสุนโดนกระดูก อาจทำให้กระดูกแตกและ/หรือขีปนาวุธรองหลายอัน แต่ละอันทำให้เกิดบาดแผลเพิ่มเติม
กระสุนปืน
อาวุธนี้ง่ายต่อการซ่อน แต่ยากที่จะเล็งอย่างแม่นยำ โดยเฉพาะในที่เกิดเหตุ การยิงอาวุธขนาดเล็กส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ระยะน้อยกว่า 7 หลา แต่ถึงกระนั้น กระสุนส่วนใหญ่พลาดเป้าที่ตั้งใจไว้ (มีเพียง 11% ของกระสุนของผู้โจมตีและ 25% ของกระสุนที่ตำรวจยิงเข้าเป้าในการศึกษาหนึ่งครั้ง) โดยปกติแล้ว อาวุธลำกล้องต่ำมักใช้ในการก่ออาชญากรรม เพราะมีราคาถูก พกพาสะดวก และควบคุมได้ง่ายขึ้นขณะยิง
การทำลายเนื้อเยื่อสามารถเพิ่มขึ้นได้ตามความสามารถใดๆ โดยใช้กระสุนจุดกลวงที่ขยายออก ตัวแปรหลักสองประการในกระสุนปืนพกคือเส้นผ่านศูนย์กลางกระสุนและปริมาตรของผงในกล่องคาร์ทริดจ์ คาร์ทริดจ์รุ่นเก่าถูกจำกัดด้วยแรงกดที่ทนต่อ แต่ความก้าวหน้าในด้านโลหะวิทยาทำให้แรงดันสูงสุดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและสามเท่า เพื่อสร้างพลังงานจลน์มากขึ้น
