Снайперская винтовка QBU10, оснащённая боеприпасом калибра 12,7 мм, имеет эффективную дальность стрельбы ровно 1500 метров.
Пуля калибра 12,7 мм весит 130 граммов, при этом вес головки пули составляет 46 граммов.
Начальная скорость пули составляет 820 метров в секунду, что значительно превышает скорость звука и вызывает образование ударной волны.
Когда возникает ударная волна, сопротивление, которое испытывает пуля, связано с коэффициентом сжатия воздуха, числом Рейнольдса и формой головки пули.
Однако эффективная дальность пули напрямую связана с «сверхзвуковой дистанцией полёта» её головки. Это объясняется тем, что пули, выпущенные из мощного оружия, обладают начальной скоростью, намного превышающей скорость звука.
Когда их скорость снижается до дозвуковой, ударная волна превращается в сопротивление, а возникающие турбулентности вызывают нестабильность траектории полёта пули.
Особенно после преодоления звукового барьера значительно увеличивается случайное рассеивание пули, что сильно влияет на точность. Поэтому для мощного огнестрельного оружия скорость пули должна оставаться выше скорости звука, которая составляет 340 метров в секунду, на максимальной эффективной дальности.
Вот максимальные сверхзвуковые дистанции для некоторых типов пуль:
- 5,56x45 мм, начальная скорость 945 м/с, сверхзвуковая дальность полёта 630 метров;
- 7,62x39 мм, начальная скорость 710 м/с, сверхзвуковая дальность полёта 425 метров;
- 7,62x51 мм, начальная скорость 835 м/с, сверхзвуковая дальность полёта 756 метров;
- 7,62x54 ммR, начальная скорость 830 м/с, сверхзвуковая дальность полёта 753 метра;
- .338 Lapua Magnum, начальная скорость 853 м/с, сверхзвуковая дальность полёта 1400 метров;
- .408 CheyTac, начальная скорость 900 м/с, сверхзвуковая дальность полёта 1954 метра;
- 12,7x99 мм, начальная скорость 810 м/с, сверхзвуковая дальность полёта 1851 метр.
Сверхзвуковые дальности полёта этих пуль немного превышают их максимальные эффективные дальности. Даже пуля из микро-пистолета, весом всего несколько граммов, летящая со скоростью 200 метров в секунду, может быть смертельной.
Не говоря уже о крупной пуле весом почти 50 граммов и скоростью до 340 метров в секунду. Только по кинетической энергии последняя примерно в 150 раз превосходит первую.
Рассмотрим воздействие пули на человеческое тело, чтобы понять степень её разрушительной силы. Когда пуля движется с высокой скоростью и попадает в тело, его можно рассматривать как жидкость. В момент удара пули по телу можно ввести коэффициент удара для расчёта:
Ударная сила равна:
C — это коэффициент удара, ρ (ро) — плотность человеческого тела, S — поперечное сечение пули, а v — скорость пули.
Из формулы видно, что если объект ударяет по водной поверхности перпендикулярно, то по мере приближения угла удара β к 90° значение C стремится к бесконечно малому.
Это демонстрирует соотношение между значением C и углом удара для клиновидного объекта, ударяющего по поверхности воды, как определили разные исследователи. Когда пуля проникает в тело, угол удара может превышать 80°, что приводит к снижению коэффициента удара до значения около 0,1.
Если радиус острия пули менее 1 мм, то соотношение между калибром пули и остриями может достигать 200:1. Следовательно, максимальное давление, оказываемое головкой пули на тело человека, можно оценить как:
Типичная прочность кожи человека варьируется от 2,5 до 16 МПа, в то время как прочность костей обычно колеблется между 40 и 76 МПа. Прочность черепа находится в этом диапазоне, а прочность самых крепких костей в организме, таких как бедренная и большеберцовая кости, достигает около 120 МПа. Однако эта прочность всё же более чем в десять раз ниже 2 ГПа.
Пуля весом почти 50 граммов, летящая со скоростью звука, легко пробивает череп. Чтобы избежать попадания в голову, скорость пули должна быть снижена примерно до 50 м/с.
Даже при такой скорости пуля всё ещё может создать давление до 50 МПа, чего достаточно для пробития мышечной ткани и нанесения смертельных повреждений внутренним органам. Чтобы даже мышечный слой не был пробит, скорость пули должна быть уменьшена до примерно 30 м/с или меньше.
Может ли скорость пули реально упасть до 50 м/с или даже до 30 м/с после выстрела? Давайте рассмотрим, какой урон пуля всё ещё может нанести телу на максимальной дальности полёта.
Итак, если говорить о максимальной дальности, например, у Barrett M82A1, использующей патроны стандарта M33, эффективная дальность составляет 1500 метров, но максимальная может достигать 6800 метров.
Причина того, что максимальная дальность значительно превышает эффективную, заключается в том, что при скорости значительно ниже скорости звука коэффициент воздушного сопротивления значительно уменьшается, что позволяет пуле лететь гораздо дальше.
Чтобы достичь максимальной дальности, пуля должна быть выпущена под определённым углом к земле. Обычно этот угол варьируется в пределах от 28 до 35 градусов. Даже на максимальной дальности, хотя скорость пули значительно снижается, она всё равно сохраняет определённую скорость. Мы можем примерно оценить величину этой скорости простым образом.
Вершина траектории находится примерно в той точке, где пуля прошла прямую дистанцию, равную примерно 2/5 её начальной скорости. Высота в этой точке:
Скорость, приобретённая пулей при падении с этой высоты:
Поскольку скорость уже достаточно низкая, сопротивлением воздуха можно пренебречь. Когда пуля попадает в цель, из-за наклонной траектории угол между пулей и целью составляет около 45°, что означает, что сохраняется почти равная горизонтальная скорость. Суммарная скорость этих двух составляющих равна:
Подставив эту скорость в формулу удара, мы можем вычислить, что пуля всё ещё создаст ударное давление в 1 ГПа на тело человека, что может привести к смертельному выстрелу в голову.
Однако здесь мы не учитываем сопротивление воздуха. В реальности также необходимо учитывать подъёмную силу воздуха и трение, но они относительно малы, поэтому пока мы можем их игнорировать. Если учитывать только сопротивление воздуха, у нас получится:
C — это коэффициент сопротивления воздуха, ρ (ро) — плотность воздуха, S — поперечное сечение пули, V — скорость пули. При падении с большой высоты пуля достигает предельной скорости, когда сила сопротивления равна гравитационной силе. Следовательно, у нас:
С учётом коэффициента сопротивления в диапазоне от 0,1 до 0,5 скорость будет находиться в пределах от 100 до 200 м/с. При добавлении горизонтальной скорости итоговая скорость составит от 150 до 300 м/с. Учитывая ранее вычисленный верхний предел, предельная скорость пули составляет около 200 м/с.
Эта скорость примерно равна начальной скорости микро-пистолета, но поскольку пуля в семь-восемь раз тяжелее, она с лёгкостью может быть смертельной. Даже если учитывать нижний предел в 150 м/с, давление пули на тело человека всё равно составит около 450 МПа. Этого давления достаточно, чтобы деформировать некоторые виды стали, и пуля с лёгкостью пробьёт человеческую руку и проникнет в череп.
Если пуля попадёт в висок, это может привести к смертельному ранению. Единственный шанс на выживание — если пуля избежит критически важных органов и крупных артерий. В заключение, с винтовкой Barrett, как далеко бы ни была выпущена пуля, если она попадёт в критически важную область тела, это может быть смертельно.
Что если максимальная дальность стрельбы пистолета составляет всего 1500 метров? Тогда речь идёт о малокалиберном огнестрельном оружии. Если подставить соответствующие данные в вышеуказанные формулы, мы обнаружим, что конечная скорость пули составит около 100 м/с.
Однако, поскольку масса пули значительно меньше, её кинетическая энергия будет уменьшена, а ударная сила ослабнет. Рассчитанное ударное давление снизится до примерно 50 МПа, что близко к прочности человеческих костей. Если вы попробуете поймать пулю рукой, это будет достаточно для того, чтобы пробить кожу, и кости пясти могут быть либо повреждены, либо нет.
Это будет зависеть от таких факторов, как ваш возраст, состав костей, угол стрельбы и сопротивление воздуха. Учитывая все эти факторы, весьма вероятно, что пуля застрянет в ладони.
Есть ещё один сценарий: если выстрелить из малокалиберного огнестрельного оружия вертикально в воздух, и пуля упадёт обратно на землю, приземляясь плашмя, создаваемое ею воздействие будет настолько незначительным, что она не пробьёт вашу кожу.
Однако я всё равно не рекомендую пытаться поймать её голыми руками — в конце концов, ваши руки не сделаны из свиной кожи, и вы можете обжечься!
В заключение, независимо от того, насколько мала мощность огнестрельного оружия или насколько велика дистанция, никогда не стоит пытаться поймать пулю голыми руками.
