彈道學（ballistics） 研究彈丸或其他發射體運動規律及伴隨發生有關現象的學科。套用力學的一個分支。彈道學一詞源於公元前3世紀的古希臘，原意是設計、製造和使用投擲裝置的理論和技術。彈道是指彈丸或其他發射體質心運動的軌跡。隨著武器的進步、基礎科學和測試技術的發展，彈道學的研究對象逐步擴展到發射全過程的各個方面。從發射裝藥的點火、燃燒、高溫高壓氣體對發射體的作用，彈丸或其他發射體的空中運動，對目標的作用，以及伴隨出現的各種現象等，使彈道學逐漸發展成為涉及剛體動力學、氣體動力學、空氣動力學、彈塑性力學、化學熱力學以及燃燒理論、爆炸動力學、撞擊動力學、最佳化理論、計算技術和試驗技術等多領域的綜合性學科。隨著科學技術的發展，彈道學在高速、高溫、高壓、瞬態現象的研究中，也為民用領域提供了理論、方法和實驗技術。
基本介紹
- 中文名：彈道學
- 外文名：ballistics
- 類別：學科
- 發射方式：槍炮密閉系統 火箭半密閉系統
彈道劃分,歷史發展,發展,我國發展,
彈道學是研究各種彈丸或其他發射體從發射開始到終點的運動規律及伴隨發生的有關現象的學科。早期的彈道學僅局限於研究質心運動軌跡的力學範疇。隨著武器的進步、基礎科學和測試技術的發展，彈道學的研究對象逐步擴展到發射全過程的各個方面。從發射裝藥的點火、燃燒、高溫高壓燃氣的產生與膨脹作功，彈丸或其他發射體的運動，對目標的作用，以及伴隨出現的各種現象等，大大豐富了彈道學的研究內容，使之逐漸發展成為涉及剛體動力學、氣體動力學、空氣動力學、彈塑性力學、化學熱力學以及燃燒理論、爆炸動力學、撞擊動力學、最佳化理論和現代計算技術等學術領域的綜合性學科。
彈道劃分
射擊武器大都以火藥為能源，由於發射作用原理的不同而有兩種典型的發射方式。一種是身管武器(槍炮)密閉系統的發射方式，它利用高壓火藥燃氣的膨脹作用在身管內推動彈丸以一定的速度射出膛口；另一種是火箭半密閉系統的發射方式，它利用高壓火藥燃氣從火箭發動機噴管流出所產生的反作用力，推動戰鬥部連同發動機一起飛離發射器。根據這兩種發射方式的不同，彈道學相應地分為身管武器(槍炮)彈道學和火箭彈道學。
根據射擊過程不同階段的物理現象，身管武器(槍炮)彈丸運動的全過程可劃分為5個彈道階段及相應的研究領域：①起始彈道。研究從擊發開始到彈丸的彈帶全部擠進膛線，或克服其他起動阻力這一階段中，點火藥的點火與傳火、裝藥燃燒、彈丸擠進過程以及壓力波的形成與發展等規律及有關現象。②膛內彈道。研究從彈丸的彈帶全部擠進膛線到彈丸飛出膛口這一階段的彈丸運動、火藥燃燒、物質流動以及能量轉換等規律及有關現象。③中間彈道。研究從彈丸出膛口到脫離火藥燃氣的力學影響這一階段的膛口流場對彈丸運動規律的影響，以及伴隨膛內火藥燃氣排空過程發生的有關現象。④膛外彈道。研究彈丸在脫離膛口流場影響之後，在空中飛行的運動規律以及有關現象。⑤終點彈道。研究彈丸在目標區域發生的現象與運動規律，對目標的作用(如爆炸、衝擊、侵徹等)機理及威力效應等。
身管武器彈丸運動的5個彈道階段，組成了一個完整的彈道體系。在這個體系中，起始彈道通過裝藥的點火燃燒及彈丸擠進膛線等起始條件，直接影響內彈道規律；內彈道又通過彈丸的初速、膛內彈丸的運動狀態、槍炮身的振動和炮口膛壓等因素，影響中間彈道進而影響外彈道；而外彈道則通過彈丸的落速、落角等因素影響終點彈道，從而密切地聯繫在一起，並體現出全彈道的整體概念。
歷史發展
從早期的彈道學擴展到各分支學科的形成，經歷了兩個多世紀。最初是以身管武器的膛口為界，劃分為膛內彈道學和膛外彈道學；經過一個多世紀的發展，到19世紀後期，才初步完善了各自的學科體系。介於其間的膛口現象研究，原先僅作為內彈道現象的延續。隨著對武器的威力和射擊精度要求不斷提高，以及套用膛口裝置之後，膛口氣流的利用及有害現象的抑制等問題的出現，促使對膛口氣流的研究日益受到重視，而氣體動力學理論、計算技術以及流場測試技術的相繼發展，又為這方面的研究提供了必要的條件。20世紀60年代以後，這一新領域的研究，已從內彈道學中分化出來，形成了中間彈道學學科。彈道起始段的研究，雖然原來也是屬於內彈道學的一個組成部分，但隨著武器向高初速、高膛壓及高裝填密度方向發展的需要，發射裝藥起始燃燒階段對射擊安全性和彈道穩定性等的重要影響，日益受到重視，而現代燃燒理論、內彈道兩相流理論以及脈衝X光測試技術等也為這方面的研究提供了必要的條件，使這個領域研究的深度和廣度都在不斷發展，起始彈道學也逐漸地從內彈道學中分化出來自成體系。終點彈道學的研究雖然早在19世紀前期即已興起，但是它的發展進程同中間彈道學的情況一樣，也是20世紀中期在有關基礎學科和測試技術發展的推動下，才逐漸形成了較完整的學科體系。
火箭彈道學是在第二次世界大戰前後，隨著火箭武器的迅速發展，而相應地得到發展，並形成了自己的學科體系。根據其彈道現象的特徵，可劃分為火箭內彈道學和火箭外彈道學兩個分支學科，前者主要研究固體火箭發動機內部所發生的推進劑燃燒及燃燒產物流動的現象與規律；後者則主要研究火箭的運動、飛行穩定性及擾動運動等現象與規律。火箭內彈道學與身管武器內彈道學統稱為內彈道學；火箭外彈道學與身管武器外彈道學統稱為外彈道學。
發展
在彈道學體系的基礎上，根據套用條件的特殊性，還派生出各種新的分支學科。例如，由於水的介質密度大於空氣而可壓縮性小於空氣，水中發射有其特殊的彈道規律，因而，隨著水中兵器的發展而形成了水中彈道學；隨著航空航天技術的發展，而形成了航空彈道學和大氣外層的太空彈道學(或地球彈道學)；隨著飛彈的發展而形成了飛彈彈道學等。此外，還有研究在短時間和近距離內發射重載物的彈射彈道學；研究投射物對人體致傷作用與機理的創傷彈道學等。
彈道學體系各分支學科及其一些重要理論的形成與發展，往往取決於某些彈道實驗技術的發展。這是由於彈道學的研究對象比較複雜，一般都具有高壓、高溫、高速和瞬時性等特點，有關參數的測量必須使用專門的儀器與設施，從而逐漸發展並形成了實驗彈道學。這個學科是彈道學體系的一個重要組成部分，每個彈道階段都有其相應的彈道實驗。
由於彈道現象的複雜性，導致了理論研究及計算的困難，影響了彈道學的發展。自從1946年美國阿伯丁武器試驗場創建了第一代電子計算機之後，彈道學的研究才取得了突破性的進展。電子計算機的迅速發展，對中間彈道學和終點彈道學這兩個分支，以及內彈道氣動力理論體系的形成和發展，也都起了巨大的推動作用。各個分支學科都建立了求解各自問題的數學模型和計算程式。為了適應全彈道體系發展的需要，計算彈道學也逐步發展成專門的分支學科。
我國發展
解放前，中國彈道學有了初步基礎，張述祖等老一輩彈道學家苦苦追求，坎坎坷坷，但生於亂世，彈道學難有大的發展。當時南京還有個彈道研究所，所長是留德的潘景安教授。解放後，中國的一批優秀的彈道學家集中在哈軍工，如張述祖、潘景安、鮑廷鈺、浦發等人。軍工分建後，彈道學也隨炮工南遷。“文革”結束後，華工幾位老教授聯名給鄧小平寫信，闡述了彈道學的重要性，希望成立彈道研究所。鄧小平很重視這個意見，所收到的信批轉張愛萍。1980年，華工成立了彈道研究所，首任所長是鮑廷鈺教授。1981年，華工建立彈道系，中國的彈道學又在南京發展起來。
李鴻志在鮑廷鈺、浦發等老教授的指導下，經過多年的科研實踐和持之以恆的探索，在傳統的彈道體系中開闢了中國彈道學這一學科分支，1985年他繼曲作家之後任彈道所所長，進一步理順彈道學的學科分支關係，把彈道學分成七個之學科。
為了打破美國人的封鎖，使中國的彈道學走向世界，1988年，南京理工大學作為發起單位，在中國成功地組織召開了“國際彈道學學術討論會”，有德國、法國、比利時等10多個國家的150多位學者齊集石頭城出席這次大會。擔任會議主席的李鴻志特別邀請美國彈道學研究所所長那位對中國友好的老先生來華參加會議，美國老先生一再道歉，對上次美國人的不光彩表演表示遺憾。通過這次南京會議的交流和參觀，國際彈道界了解到中國彈道學取得的成就。
下一屆國際彈道學會主席、比利時皇家彈道學會議成員國主席當時就邀請中國代表參加。1989年，中國被接納為國際彈道學會議成員國，每一次會議，中國都有代表參加。
多年來的國際學術交流，李鴻志和南理工的專家們先後對美國、德國、丹麥、奧地利、英國的有關彈道機構及當今世界一些著名的彈道學家就彈道靶道建設問題進行了深入的研究，並了解到日本防衛廳建設的靶道可以代表當今世界彈道學水平。於是，他們將收集到的技術指標及總體方案作為南理工重點實驗室的建設追趕目標，並充分利用計算機、通訊、感測、光電等領域的最新成就，爭取建成儀器設備和測試系統總體功能較強，整體水平較高的重點實驗室。
1990年，國防科工委決定建設一批國防科技重點實驗室，李鴻志意識到這是推進中國彈道學發展的一次極其難得的機遇，他迅速組織人員進行可行性調研和論證，申報報告先後八易其稿。1991年9月，國防科工委批准在南京理工大學建設彈道國防科技重點實驗室，李鴻志被任命為該實驗室主任，主持實施實驗室的建設任務。彈道重點實驗室的重頭戲是建設綜合彈道靶道（長靶道）和專用彈道靶道（短靶道）。
上級只批下300萬元建設費用，1992年國內建材望風見漲，240米長的靶道要用幾千噸鋼材和水泥，一下就超支800萬元。這可難住了李鴻志，上級說了，你把實驗室建成以後再補錢，好在全校一盤棋，南理工東拼西湊，硬墊進了1000萬元。為了節省經費，實驗室自行研製各種設備230套，綜合測試與分析系統的設備自研率高達93%。
1994年6月，在國家驗收的關鍵時候，發現電磁干擾嚴重，實驗室的年輕人打著赤膊，晝夜排查，終於找出問題。三年的心血，雄踞學校一隅的龐然大物終於順利通過國家驗收，專家委員會一致認為：該實驗室功能齊全，設備精良，實力雄厚，其總體水平達到了國際上90年代同類實驗室先進水平，是亞洲最大的靶道。南理工科技人員自力更生、頑強拼搏的精神深深感動了上百名專家和上級領導，國防科工委和兵器工業總公司很快決定增撥不足的實驗室建設經費，2400萬元的總建設費用全部補齊。
南京理工大學的彈道國防科技重點實驗室作為遠東最大的彈道學研究和實驗基地，為中國國防基礎研究提供了強有力的實驗手段，也為培養彈道學高層次人才提供了良好的治學條件，南理工依託“211工程”的支持，引進俄羅斯的裝備，繼續完善實驗室的建設，使之保持國際的先進水平。《彈道學報》作為國核心心期刊，公開對外發行，已成為繼美國之後，國際上第二家彈道學的權威學報。
