الكثافــــــــة المقطعيـــــــة وعامـــــــل الشكــــــل .

الكثافـــــــــــة المقطعيـــــــــة وعامـــــــــل الشكـــــــــل

تعتبر سرعة الفوهة عامل مهم عند تصميم القذائف ، فتقصير زمن الطيران يبدو مطلباً مرغوباً فيه بشدة لأنه يزيد احتمالية الإصابة ويسطح مسار المقذوف . هو يؤدي أيضاً إلى أن يضرب المقذوف الهدف بالسرعة الأعلى والتأثير الأعظم (بينما فوائد سرعة الفوهة الأعلى واضحة ، فإن الأضرار أيضاً لا يمكن إغفالها ، مثل الحاجة لدافع أكثر قوة ، سبطانة أطول ومن ثمة أثقل ، قوى ارتداد أعظم) . وللاستفادة القصوى من سرعة الفوهة ، نحتاج لانجاز معامل بالستي ballistic coefficient عالي لأقصى حد عند تصميم المقذوف لتقليل الإعاقة والمقاومة الهوائية ، لذلك هناك عنصران يقرران قيمة المعامل البالستي ، هما (1) الكثافة المقطعية (2) عامل الشكل . مصطلح الكثافة المقطعية Sectional density يشير لنسبة كتلة المقذوف إلى منطقته العرضية أو قطره ، أو بصيغة أخرى كيف ستتوزع الكتلة على الشكل النهائي للمقذوف للتغلب على مقاومة جزيئات الهواء air resistance . وللتوضيح تستطيع إبرة الخياطة ثقب وسط الهدف مع أقل قوة ، مقارنة بعملة معدنية بنفس الكتلة لكنها تعجز عن فعل ذات الأمر . فعندما يكون المقذوف في وضع الطيران ، فإن كثافته المقطعية هي من يحدد كفاءة تغلبه وقهره لقوى المقاومة الهوائية . ويمكن حساب الكثافة المقطعية بطريقة بسيطة ، عن طريق ضرب وزن المقذوف بالغرامات في الرقم 1.422 ، ثم تقسم النتيجة على مربع القطر بالمليمتر . لهذا ، مقذوف قطره على سبيل المثال 12.7 ملم ووزنه 40 غرام ، فإن معادلة إيجاد كثافته المقطعية تكون كالتالي :

(40×1.422) ÷ (12.7×12.7) = 0.353 كثافة مقطعية

وكقاعدة عامة ، المقذوف الأعلى في كثافته المقطعية ، الأعظم في احتفاظه بسرعته ، عند افتراض تماثل عوامل الشكل ، وكذلك الأمر في الاختراق ، فمقذوف بكثافة مقطعية أعظم ، هو الأقدر على تحقيق اختراقات أعمق . فما تقيسه الكثافة المقطعية هو الوزن (أو الزخم momentumعند الانتقال والحركة) وراء كل مليمتر مربع من قطر المقذوف ، أو بمعنى آخر ، المقطع العرضي cross-sectional للمقذوف .

أما عامل الشكل form factor ، فإنه يقيس الديناميكا الهوائية لمظهر أو قالب المقذوف (يصعب حسابه دون الرجوع لبيانات المنتجين ، لذلك يكون الأمر عرضة أكثر للتقدير) . فمقذوف مع أنف مدبب سيكون لديه مقاومة جوية أقل من مقذوف على هيئة اسطوانة تقليدية ، لذلك هو لديه عامل شكل أفضل . ومع الأجسام الحادة أو المدببة ، تنشأ موجة الاهتزاز عادة عند أنف المقذوف ، لذلك فإن موجة الاهتزاز تكون ملحقة ومتصلة ، في حين إذا كان للجسم مقدمة خشنة أو زاوية أكبر ، فإن موجة الاهتزاز تتشكل عند موضع متقدم من الجسم ، لذا موجة الاهتزاز تكون منفصلة ومستقلة . ومع ذلك عندما ندخل في التعيين أكثر نبدأ في مواجهة العقبات ، فمثلاً نجد أن عامل الشكل عند الحديث عن السرعات دون سرعة الصوت subsonic ، يختلف عنه عند تناول السرعات التي تفوق سرعة الصوت supersonic . فشكل المقذوف الذي يعمل جيداً في السرعات دون سرعة الصوت لا يكون بالضرورة الأفضل أداء في السرعات التي تتجاوز سرعة الصوت ، لكون عائق المقاومة drag (مصطلح يستخدم في علم ديناميكا الموائع يشير إلى القوى التي تعيق مرور جسم خلال مادة مائعة ، غازية أو سائلة) يحدث نتيجة منطقة الضغط المنخفض خلف قاعدة المقذوف ، ويمكن تحقيق تخفيضات هامة ورئيسة في قوة الإعاقة هنا عن طريق تنقيص وتخفيض أطراف هذه المنطقة . أما في السرعات الأعلى من الصوت ، فإن شكل أنف المقذوف يكون قضية حرجة وحاسمة لأقصى حد ، حيث يتطلب الأمر هنا أنوف بهيئة رفيعة ومدببة ، في حين تكون النهاية الخلفية أقل اهتمام (بعض التخفيض في منطقة القاعدة الخلفية يبدو مفيداً ، لكن زاوية الإستدقاق والتخفيض مختلفة عن تلك المستخدمة مع مقذوفات دون سرعة الصوت) .