跳⽔曾经真能躲⼦弹,但是现在⾏不通了

作者: 美图君

来源: 把科学带回家

发布日期: 2023-06-25 08:10:45

本文探讨了子弹在水中飞行的物理原理,以及超空泡减阻技术如何应用于子弹和鱼雷,使其在水中能更远距离地穿行。文章还介绍了新型子弹CAV-X的研发和测试情况,展示了其在水下和弹道凝胶中的强大穿透力。

在电影⾥我们经常可以看到,为了躲避⼦弹,男⼥主跳⼊⽔中的场景。实际上⼦弹不能在⽔⾥⻜很久,这是⽔的物理性质决定的。⽔的密度远远⼤于空⽓(800倍),它们就如同⼀⾯减速墙⼀样,挡住了⼦弹。因为⾮常肯定这⼀点,挪威物理学家Andreas Wahl曾为挪威的科普节⽬NRK Viten拍摄了⼀段获得了数千万的点击量的视频。视频中只穿了平⻆裤的他站在泳池⾥,⾯朝⼀把枪。

他远程拉动绳索扣动板机后,⼦弹向他射来。但是,⼦弹帅不过3秒,没射多远就掉在了泳池底部。其实,普通⼦弹在⽔下的射程以分⽶为单位,AK 47在⽔下也只能射1.5-2⽶左右的路程。可是问题来了,⻥雷等⽔下武器为什么不会像⼦弹那样⻜不远呢?⻥雷⽐⼦弹⼤得多,它们受到的阻⼒⾃然也更⼤。但是,⼀般的⻥雷能在⽔下前进,并打中⽬标,是因为它们⾃带动⼒系统。

但是还有⼀类⻥雷,则是利⽤了超空泡(supercavitation)的原理。简单来说,超空泡减阻技术就是在物体四周包裹上⼀层⽓泡,这样它们在⽔下运动时,还以为⾃⼰还在空⽓⾥运动,就不会因为⽔的阻⼒⽽产⽣较⼤的减速。那么,怎样才能产⽣⽓泡呢?这要从⾼速旋转物体在⽔下产⽣的⼩⽓泡说起了。

当物体⾼速运动时,附近液体的压强也会发⽣巨⼤的变化,液体的压强⼩于⽔的蒸⽓压时,就会发⽣空⽳现象(cavitation)。⽐如,轮船的螺旋桨在⾼速运转时四周就会产⽣⼩⽓泡,它们就是空⽳造成的⽔蒸汽。超空泡技术利⽤的就是空⽳产⽣的⽓泡。超空泡技术最关键的地⽅在于物体头部的形状,它们要做成扁平状,还要有⼀圈尖锐的边缘,⽓泡就是在这个扁⿐⼦后⽅通过空⽳效应形成的。

超空泡技术可以使运动体在⽔中的阻⼒降低90%。俄罗斯早在20世纪70年代已经研制并使⽤了速度达370千⽶/⼩时的暴⻛超空泡⻥雷(VA-111 Shkval)。美、德、法,还有我国都在进⾏超空泡减阻技术的研发。不过,以往只有⻥雷等武器使⽤了超空泡减阻技术,还没有⼈在⼦弹上尝试过。但是,不久之前,有⼈在⼦弹上也动起了脑筋。

美国特种作战司令部和挪威武器制造商DSG Technologies合作研发了2种新型⼦弹,它们利⽤超空泡减阻的原理,能在⽔下以更⼤的速度穿⾏更⻓距离。这些⼦弹叫做CAV-X和XMP。CAV-X的头部是钨制造的(钨有较⾼的拉伸强度,⽐较耐拉伸),同时,这些⼦弹的⼏何形态能让它在穿越液体时制造出空⽳⽓泡,这种⽓泡能够有效减弱⽔的阻⼒。今年,美军特种部队已经在测试这种⼦弹了。

在官⽹上,DSG也公布了他们在北卡罗来纳州测试CAV-X⼦弹的现场实录。我们⼀起来看看这种⼦弹的威⼒吧。先来看看实验材料。实际上,你看到的这种弹性胶体物质是弹道凝胶,它们每个有40厘⽶⻓,密度⽐⽔要⼤⼀些。弹道凝胶的黏度和密度和⼈体肌⾁组织类似,实际上它被发明的⽬的就是为了模仿⼈体和动物的肌⾁组织,⽤它们来测试武器就可以模拟和估算武器对⼈体的伤害。FBI就是⽤弹道凝胶进⾏测试的。

来看看CAV-X⼦弹能⾛多远吧——看到了吧,这种⼦弹在弹道凝胶⾥穿越了4⽶的距离,打穿了10块胶状砖体。也就是说,如果把每块弹道凝胶看作⼀个⼈,那么CAV-X⼦弹就能⼀⽓打穿10个⼈。有⼈可能要说,4⽶也不是很远啊。那么来对⽐⼀下,普通⼦弹能⾛多远吧。看,普通⼦弹在弹道凝胶⾥只能⾛0.5⽶,只有CAV-X⼦弹的1/8,2块弹道凝胶都打不穿。

DSG称,CAV-X⼦弹在弹道凝胶中的⾏进距离已经打破了世界纪录。当然,由于利⽤了超空泡减阻技术,CAV-X⼦弹不仅能穿越4⽶的弹道凝胶,还可以在⽔中轻松穿越5⽶以上的距离。

看,CAV-X⼦弹轻松穿越5⽶⻓的泳池——打穿3层弹道凝胶和3块铝板——从空⽓⼊⽔后⾏进了4.7⽶,再打中⽬标——45度⻆打穿汽⻋挡⻛玻璃,然后射爆⽓球——最后再来围观⼀下CAV-X贯穿4块弹道凝胶——DSG表示,他们家的.50-cal.(直径12.7毫⽶)的⼦弹能够在⽔下穿⾏60⽶,或在⽔下穿⾏17⽶后打穿2厘⽶厚的钢板。不仅是钢板,CAV-X⼦弹还能打穿阻⼒很⼤的沙袋。

DSG的⾸席科学家Odd Leonhardsen表示,这种⼦弹的主要⽬标是潜艇。未来作战部队有望从直升⻜机上打击潜艇。所以,现在电影⾥的男⼥主要怎么躲⼦弹呢?看来只能就地拉⼀坨??防身了,毕竟??是⾮⽜顿流体*,可以拖住⼦弹!*早有研究者研究过,⼈类的新鲜便便还有下⽔道污泥具有⾮⽜顿流体的性质。⾮⽜顿流体的神奇性质

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