Ян (ahiin) wrote,
Ян
ahiin

Category:

Реактивный ранец из пулемета.

"Можно ли сделать реактивный ранец, используя стреляющие вниз пулеметы?”
—Rob B


Я был несколько удивлен, обнаружив, что ответ утвердительный. Но чтобы сделать ранец по-настоящему хорошим, вам понадобится помощь русских.

Идея крайне проста: если вы стреляете вперед, то отдача толкает вас назад. Таким образом, если вы стреляете вниз, то отдача толкает вас вверх.

Первым вопросом, на который нужно ответить является следующий: “сможет ли  оружие поднять свой собственный вес?”. Если автомат весит 5 килограмм, производя во время стрельбы отдачу 4 килограмма, то он не сможет оторвать себя от земли, не говоря уже о человеке. В инженерном мире, отношения тяги летательного аппарата и его веса называется тяговооруженностью. Если она меньше 1, то взлететь не получится [по ракетному, без использования крыла]. Ракета Сатурн 5 имела тяговооружнность около 1,5.

Не смотря на то, что вырос на Юге, экспертом по ручному огнестрельному оружию я не являюсь, поэтому, я попросил помочь ответить на вопрос приятелей из Техаса. (Судя по количеству стволов, лежащих по всюду в их доме и готового к немедленному измерению и взвешиванию, Техас, очевидно, превратился в постпаокалиптическое поле битвы наподобие Бешеного Макса.)
a Saturn 0x005 and an AK-0x002F

Оказывается, тяговооруженность АК-47 примерно равна двум. Это означает, что если его поставить вертикально и как-либо примотать спусковой крючок (Пожалуйста, ПОЖАЛУЙСТА, не пробуйте проделать это у себя дома), то он будет взлетать все выше и выше во время стрельбы.

Это верно не всегда. Пулемет M60, например, наврядли сможет подняться в воздух.

Величина тяги, создаваемой ракетой (или стреляющим пулеметом), зависит от: 1) как велика масса отбрасываемого назад материала в единицу времени и 2) с какой скоростью он отбрасывается. Тяга равна произведению этих величин.

Если АК-47 выстреливает десять 8г пуль в секунду со скоростью 715 м/с, то тяга примерно равна 6 кг. Так как АК-47 весит даже в снаряженном состоянии менее 5 кг, он сможет лететь вверх с ускорением.

На практике, тяга оказывается примерно на 30% больше. Происходит это потому, что огнестрельное оружие не только выстреливает, но также выбрасывает горячие пороховые газы и куски не сгоревшего пороха. Величина этой дополнительной силы зависит от типа оружия и патрона.

Также, общая эффективность зависит от того, выбрасываются ли гильзы или их приходится тащить с собой. Я попросил своих техасских знакомых взвесить несколько гильз для моих вычислений. Некоторое время они, правда, не могли разыскать в доме весы. Желая помочь, я предложил, что, учитывая размеры их арсенала, им нужно просто найти кого-нибудь другого обладателя весов. (В идеале, кого-нибудь с меньшим запасом боеприпасов.)

Как все это скажется на нашем реактивном ранце?

Ну, AK-47 таки взлетит, но его тяги не хватит, чтобы поднять в воздух кого-либо тяжелее белки.

if you see this squirrel trying to get into your bird feeder you should probably just let it

Можно попробовать стрелять сразу из нескольких стволов. Если стрелять в землю из двух автоматов, то тяга удвоится. Если каждый ствол может поднять пару килограмм сверх своего веса, то два автомата поднимут уже четыре.

Ну тут уже понятно, куда я клоню:

you will not go to space today

Если взять достаточное количество автоматов, то вес пассажира становится несущественным. Он распределится по такому количеству стволов, что они даже не заметят груза. С увеличением числа стволов, та как большое количество автоматов ведут огонь одновременно, тяговооруженность летательного аппарата приближается к тягвооруженности одного ненагруженного автомата.

a graph whose axes are 'thrust-to-weight ratio' and 'number of AK-47s' (log scale)
[По оси х: число АК-47.
По оси y: тяговооруженность.
Штриховая линия: без нагрузки.
Сплошная: с 60-килограммовым наездником.]

Однако всплывает проблема: боеприпасы.

Емкость магазина AK-47 - 30 патронов. Выстреливая по 10 каждую секунду, мы получим жалкие 3 секунды ускорения. Ситуацию можно улучшить применением увеличенных магазинов, однако лишь до определенного предела.

Оказывается, грузить более 250 патронов бессмысленно. Причина фундаментальна и является центральной проблемой ракетостроения: топливо делает нас тяжелее.

Каждая пуля весит 8 грамм, а патрон целиком - более 16. Если взять больше 250 патронов, АК-47 окажется слишком тяжелым для взлета.

Отсюда, наше летательное средство будет включать большое количество AK-47s (как минимум 25, но желательно не менее 300), снаряженных 250 патронами каждый. Самые большие версии устройства смогут достигать вертикальной скорости 100 м/с и подниматься на высоту до половины километра. (если есть желание разобраться в математике процесса поглубже, здесь есть хороший пример [по ссылке лежит мегатекст, но, увы, на английском])

Так что, ответ на вопрос Роба дан: используя достаточное количество стволов, вполне можно взлететь.

Однако, устройство 500xAK-47 - это не слишком практичный реактивный ранец. Нельзя ли сделать его получше?

Мои техасские друзья предложили для рассмотрения ряд автоматов и я продела расчеты для каждого. Некоторые продемонстрировали неплохие результаты. Пулемет MG-42, показал несколько более высокую тяговооруженность, по сравнению с AK-47.

Затем мы пошли по большому.

GAU-8 Avenger выпускает до 60 однофунтовых (425г) снарядов в секунду, выдавая почти пятитонную отдачу. Это выглядит тем более диким, что такая пушка монтируется на самолет (A-10 “Warthog”), два двигателя которого обладают тягой лишь 4 тонны каждый.  Если поставить на него две такие пушки и открыть огонь вперед, одновременно запустив двигатели, то пушки победят и самолет начнет ехать назад с ускорением.

Иными словами, если я смонтирую GAU-8 на моей машине, остановлю машину, поставлю ее на нейтраль и начну стрелять назад, то превышу разрешенную на федеральных трассах скорость менее чем через три секунды.

actually, what i'm confused about is 'how'.
[- Вы знаете, почему я вас остановил?
- Нет.]
Как бы ни была хорош ракетный двигатель из этой пушки, русские добились большего. авиационная пушка ГШ-6-30  Грязева-Шипунов весит в два раза меньше, чем GAU-8 и имеет при этом даже больший темп стрельбы. Ее тяговооруженность приближается к 40, а это означает, что если ее направить вниз и начать стрелять, то она не только быстро взлетит в облаке смертельного металла, но при этом вы испытаете перегрузку в 40 g.

Это намного больше, чем нужно. На самом деле, даже при надежной фиксации на летательном аппарате, отрицательное ускорение представляло проблему:


Отдача … по прежнему наносит повреждения самолету. Темп огня был снижен до 4000 выстрелов в минуту, но это мало помогло.  Посадочные огни практически разбиты после стрельбы…
Очередь длиннее 30 приводила к перегреву…


Но если как-либо защитить пилота, сделать летательный аппарат достаточно прочным, что бы он пережил ускорение, сделать обтекаемый корпус и обеспечить адекватное охлаждение....

a pilot leaves an area very quickly by shooting it a lot and then flies over a mountain.

… то с ГШ-6-30 можно прыгать через горы.

Источник.

Tags: физика, что если?, юмор
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments