Почему слышен звук выстрела

Звук выстрела. Ударная волна сверхзвуковой пули.

В прошлых постах меня спрашивали о разнице дозвукового и сверхзвукового патрона. Решил сделать пару тестовых патронов, заранее отстрелял и выбрал 2 рецепта. У одной группы скорость пули около 320м/с, у второй 340м/с.

Сняв видео с отстрелом стал искать информацию еще глубже, почему грохот сверхзвукового патрона был слышен заметно позже выхода пули из ствола, а как известно, вне ствола пуля не разгоняется.

Так называемый щелчок от сверхзвукового патрона, на самом деле является ударной волной (в авиации называют Скачком уплотнения), получаемой из-за резкого сжатия воздуха перед носом пули и последующего расширения за ней. Ударная волна сопровождает пулю все ее время полета на сверхзвуковой скорости и как таковой щелчок отсутствует, это просто дохождение ударной волны до наблюдателя

Так же получается, что на скоростях равным скорости звука, ударная волна распространяется практически перпендикулярно полету пули, а так как стрелял с возвышенности, то волна приходила с задержкой в виде эха. При отстреле, только второй патрон из группы 340м/с дал хоть какой-то звук в полете, а значит скорость была действительно пограничной скорости звука.

Добавлю, что форма ударной волны сильно зависит от формы пули, потому звук от заглушенных объемными банками 5,45х39 и 7,62х39 сильно отличается даже при близких скоростях (выстрел из сайги 030 патроном 762 и из сайги 033 патроном 545)

На картинке ниже:

1. Движение с дозвуковой скоростью

2. Движение на скорости звука

3. Движение выше скорости звука

4. Ударная волна

В случае с выстрелом из ружья, газы после выхода пули из ствола, сразу ее обгоняют и пуля движется в нагретой среде, потому скорость звука в таком потоке отличается от нормальных условий и на пограничных скоростях ударная волна проявляется дальше от ствола.

А про остальные составляющие выстрела я уже писал ранее.

Звук расширяющихся газов, а газов в дозвуковых патронах очень мало, собираем в дожигатель/бутылку Черноголовки, а автоматика в моем случае так и не заводится, ружье работает в помповом режиме практически без шума. ДТК от Нева-таргер по размерам меньше, чем ДТК от Гексагона, но его объема хватает для дозвуковых патронов в 366 калибре.

Звуки выстрелов

Наверное, каждый из вас, уважаемые читатели, обращал внимание на то, как по-разному звучат выстрелы, сделанные из разного оружия.

Вот разорвал тишину летней зорьки глухой далекий выстрел, прокатившись эхом. А вот треснул близкий дуплет. А вот и он, мой знакомый незнакомец, бабахнувший где-то вдалеке, откуда не каждый звук выстрела долетит до моего слуха. Что-то давненько я его не слышал. Из чего же он стреляет? Наверное, из уточницы 10-го, а может даже и 4-го калибра. Или самодельным магнумом из прочного ИЖ-18?

Каждый звук выстрела, произведенного из конкретной модели оружия, имеет свой тембр. Неповторимый. На громкость звука, его интенсивность влияют и калибр, и длина ствола, и параметры патрона и чока. Но сам тембр зависит в основном от модели оружия.

Как звучат выстрелы из нарезного оружия! Треск «калашникова», чуть более солидный из «СКС» (это если стреляют пулей, а холостой звучит трескуче), оглушающие из винтовок Мосина и Маузера, и шлепки «мелкашек». И каждый со своим тембром.

В одном из отечественных телевизионных сериалов «хороший парень» метко стреляет по напавшим «плохим парням» из КО-44.

Звучит выстрел, такой знакомый, родной мосинский. А в американском фильме про оборону Сталинграда винтовки Маузера звучат очень натурально. И в первом, и во втором примерах это стало возможным благодаря современному кинематографу, который имеет возможности передавать звуки без искажений.

А в недалеком прошлом при озвучивании фильмов применяли какой-нибудь пугач или, в лучшем случае, пистолет. Опасаясь испортить микрофоны, приглушали звук чуть ли не подушкой.

Еще один пример. У меня в деревне я стал обращать внимание на хлопки, похожие на звуки или .410 калибра, или мощной «мелкашки». Оказалось, появился охотник с длинноствольным ИЖ-27, применяющий импортные патроны с быстрогорящим порохом.

В данном случае параметры ружья и патрона заметно изменили звук выстрела, по сравнению с привычным для ИЖ-27. Этот звук стал для меня визитной карточкой этого охотника: я теперь знаю, где и когда он стреляет. Слух у меня не музыкальный, но все же звуки различаю.

Перейду к физике выстрела, которая поможет объяснить сказанное мной.

Как известно, снаряд, покидая ствол, подталкивается пороховыми газами, которые обгоняют его со скоростью в 3–4 раза большей его скорости. Газовое облако со сверхзвуковой скоростью расширяется в стороны и резко тормозится атмосферой. Образуется ударная волна, рождающая звуковой импульс. Импульс имеет свой спектр колебаний, состоящий из гармоник. К этому звуковому импульсу добавляются звуковые колебания, издаваемые стволом, со своими гармониками.

В стволе в момент выстрела образуются стоячие волны упругих колебаний, так называемая «вибрация ствола». Пучности стоячих волн рождают звуковые волны. Все как в колоколе. Ствол «поет» неповторимым голосом, со своим тембром, звенит.
Звуковые волны поглощаются атмосферой, и чем выше гармоника, тем быстрее она затухает, и тембр звука выстрела обедняется. Мы слышим только басовитые уханья далеких выстрелов, почти не различая их друг от друга. Чем ближе сделан выстрел, тем ярче и узнаваемее его звук.

На звуки выстрелов похожи звуки, издаваемые фейерверками, петардами и бичом пастуха. Но внимательно прислушавшись, можно их отличить. Это просто очень громкие хлопки или маленькие взрывы. Несмотря на то, чем эти звуки образованы: сверхзвуковой волной или кончиком бича, или взорвавшимся порохом – в них нет голоса ствола, нет души оружия! Хотя издалека, с расстояния в несколько километров, их можно спутать с выстрелами.

Я рассказал о своих наблюдениях, если быть точнее, «прислушиваниях». И вспомнил азы акустики. А что вы, уважаемые охотники, можете добавить к написанному?

Источники:

http://pikabu.ru/story/zvuk_vyistrela_udarnaya_volna_sverkhzvukovoy_puli_6856977

http://www.ohotniki.ru/weapon/smoothbore/article/2014/01/08/159032-zvuki-vyistrelov.html