精确自由飞行阻力系数测量的方法
科普物理
2015-03-19 v1
摘要
本文描述了将自由飞行阻力系数测量精度提升至约1%的实验方法。确定自由飞行阻力系数（或等效弹道系数）主要有两种方法：1) 在已知距离上测量近端和远端速度；2) 在已知距离上测量近端速度和飞行时间。大气条件必须已知且在飞行路径上近乎恒定。在设计精确测定阻力系数的实验时，需权衡多个因素。飞行距离必须足够大，使得弹丸的速度损失相对于其初速度显著，且远大于近端和/或远端速度测量的不确定度。另一方面，由于阻力系数和弹道系数均依赖于速度，飞行路径上的速度变化应足够小，使得路径上的平均阻力系数（实际测定的量）能合理近似近端和远端速度处的阻力系数值。本文考虑了这些权衡因素，以及获取精确近端和远端速度测量的实际考量，并分析了不同误差源（速度、距离、时间、大气条件等）对阻力系数和弹道系数最终精度的影响。在给定各量精度水平下，使用近端和远端速度的方法通常产生的阻力系数不确定度约为使用近端速度和飞行时间方法的一半。
引用
@article{arxiv.1503.05504,
title = {Methods for Accurate Free Flight Measurement of Drag Coefficients},
author = {Elya Courtney and Amy Courtney and Michael Courtney},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.05504},
year = {2015}
}