Volný let střely je fáze jejího pohybu po výstřelu do doby, než narazí na pevnou překážku (cíl, zem) nebo dokud není na dálku odpálena. Na střelu přitom působí pouze gravitační síla a síly vznikající při pohybu tělesa v plynném prostředí ( zemské atmosféře ) . Obecně mohou v zemské atmosféře docházet i k uspořádaným pohybům vzduchových hmot ( větru ), které mají určitý vliv na let střely.
Protože rozměry střely jsou mnohem menší než vzdálenost , kterou urazí, lze její pohyb považovat za pohyb hmotného bodu po křivce zvané dráha letu . K určení všech sil působících na střelu za letu však aproximace hmotného bodu nestačí; je nutné uvažovat střelu jako těleso s konečnými rozměry [1] .
Je obvyklé považovat za dráhu střely křivku, která při pohybu popisuje její těžiště . Tato křivka se také nazývá balistická . V nejobecnějším případě není ani rovná , ani parabolická , dokonce ani plochá. Zpravidla je tvar této křivky dán tabulkově na základě výsledků experimentální střelby za normálních podmínek a následně na základě velkého množství statistického materiálu je pro tuto trajektorii sestaven empirický model. V řadě limitujících případů se však tvar balistické křivky může blížit jednomu z výše uvedených případů.
Podle prvního Newtonova zákona se v nepřítomnosti vnějších sil působících na projektil bude pohybovat přímočaře a rovnoměrně. Taková situace je možná při střelbě z děl v hlubokém vesmíru, daleko od zdrojů gravitace, se zanedbatelným odporem mezihvězdného média . Taková možnost je však v současnosti možná pouze ve sci-fi literatuře . Když se střela pohybuje v gravitačním poli s počáteční rychlostí , která není kolineární s vektorem intenzity tohoto pole, bude dráha střely zakřivená čára. Pokud je gravitační pole homogenní a médium neklade odpor, pak má balistická křivka tvar paraboly. To lze provést při fotografování na krátkou vzdálenost na povrchu velkého neatmosférického nebeského tělesa, jako je Měsíc . Pro pozemské podmínky tato aproximace obvykle není splněna - dokonce i náboje děl s velmi nízkým výkonem mají velký odpor vzduchu. Proto i pro takové nástroje je parabolický tvar trajektorie velmi hrubou aproximací. Při střelbě v nerovnoměrném gravitačním poli při absenci odporu prostředí může být tvar trajektorie libovolný, dokonce i uzavřený. Podobné experimenty byly provedeny na jedné ze sovětských orbitálních stanic řady Saljut , vybavené malorážným leteckým rychlopalným kanónem navrženým A.E. Nudelmanem. Neměly velký vojenský význam, ale pozorování vystřelených projektilů a jejich vstupu do zemské atmosféry pod různými úhly přispělo ke zlepšení pozorovacích metod meteorologické astronomie .
Pro čistě pozemské praktické podmínky střelby je střela vystřelena pod určitým úhlem vrhu k horizontu a při jejím pohybu na ni působí gravitace a aerodynamická síla. První je nasměrován k zemskému povrchu a uděluje střele zrychlení směřující svisle dolů. Vzhledem k tomu, že střela je těleso složitého geometrického tvaru, jejím bodem aplikace je těžiště střely. Poloha těžiště závisí na tvaru střely a rozložení hmot uvnitř ní.
Aerodynamická síla vůči vektoru rychlosti střely se tradičně dělí na dvě složky – odporovou sílu prostředí, namířenou přesně proti vektoru rychlosti, a zvedací (neboli přítlačnou) sílu v příčném směru k vektoru rychlosti. Poslední složka nemá znatelný vliv na let střely a v praxi ji lze zanedbat (protože střela má symetrický tvar a úhel náběhu α střely je velmi malý). Místem působení této síly na střelu je takzvaný střed tlaku , který se obvykle neshoduje s těžištěm. Poloha středu tlaku závisí pouze na tvaru střely.
V důsledku toho vzniká moment sil , který má tendenci střelu převrátit a způsobit, že se převalí ve vzduchu. Překlopení střely o několik řádů zvyšuje odporovou sílu prostředí a prudce snižuje dostřel. K boji proti tomuto jevu se používají následující metody: vybavení střely peřím, otáčení střely podél osy symetrie nebo vytvoření střely ve tvaru koule . Ten byl široce používán v dělostřelectvu století XIV-XVIII - kulový tvar střely sám o sobě vylučuje převrácení a síla odporu vůči pohybu nezávisí na orientaci střely v prostoru. Kulovitý tvar je však z aerodynamického hlediska velmi nepříznivý - velká síla odporu proti pohybu neguje výhody neklopení. Proto se v moderním dělostřelectvu používají jiné způsoby stabilizace střely za letu. Pro zbraně s hladkým vývrtem se používají střely s perem, u kterých je klopný moment kompenzován tlakovými silami nasávaného vzduchu na prvky opeření. Druhým přístupem je rotace střely kolem osy symetrie pomocí rýhování ve vývrtu zbraně. Jak víte, rotující horní část má tendenci udržovat směr své osy otáčení nezměněný. Díky tomu je let stabilizovaný, což však způsobuje vedlejší efekt unášení střely ve směru zákrutu - výslednice gravitace a odporu má nenulový průmět na osu rotace a nenulové rameno vzhledem ke středu hmoty střely. V důsledku toho se objeví boční síla působící kolmo k rovině tvořené osou rotace a výslednými silami gravitace a odporu (u gyroskopu s kloubovou osou vede stejný důvod k precesi ). Proto u střel s puškou není balistická křivka plochou křivkou. Při střelbě na velké vzdálenosti je zohledněn příčný úlet ražených střel – tzv. derivace – provedením předem tabulkových korekcí úhlu natočení zbraně. Operované střely děl s hladkým vývrtem tento nedostatek nemají, balistická křivka v klidné atmosféře je pro ně plochá.
Důležitým faktorem ovlivňujícím dráhu a v důsledku toho i dostřel je stav zemské atmosféry - teplota vzduchu , jeho tlak a rychlost uspořádaného pohybu. Opravy těchto faktorů jsou zohledněny v tabulkách střelby ve formě přírůstků k hodnotám prvků trajektorie za normálních podmínek střelby (teplota vzduchu +15 stupňů Celsia , tlak 750 mm Hg, bezvětří). U protitankových děl stačí znát povětrnostní podmínky v povrchové vrstvě atmosféry , u houfnic a dálkových děl to však již nestačí - jejich náboje na vrcholu balistické křivky mají výšku nad povrch řádově 5-6 km. Teplota, tlak, směr větru a rychlost se mění s výškou složitým a ne vždy předvídatelným způsobem. Proto se pro přesnou střelbu provádí výškové ozvučení atmosféry ; podle jeho údajů se vypočítávají zprůměrované, tzv. balistické parametry, z nichž se z odpalovacích tabulek zjišťují korekce na dostřel a boční snos střely větrem . Je třeba poznamenat, že opeřené nábojnice děl s hladkým vývrtem jsou mnohem náchylnější k bočnímu unášení větru než nábojnice kulovnic.
Při střelbě na velmi velké vzdálenosti je také nutné vzít v úvahu skutečnost, že Země není inerciální vztažnou soustavou a v s ní spojeném souřadnicovém systému působí na střelu za letu Coriolisova síla (druhá složka spojená s nerovnoměrnou rotací Země lze zanedbat). Pokud tedy dojde k projekci rychlosti střely ve směru „ sever – jih “, dojde k určitému posunu střely ve směru „ západ – východ “. Tento faktor je také zohledněn ve střeleckých tabulkách a metodách výpočtu korekcí.
Vyúčtování celého komplexu výše popsaných jevů je nedílnou součástí způsobu kompletní přípravy dat pro výpal. Umožňuje předem vypočítat všechna nastavení pro střelbu a provést náhlý palebný útok na nepřítele bez vynulování a někdy i bez pomoci dělostřeleckého průzkumu. V souladu s tím je minimalizována doba strávená v palebném postavení a pravděpodobnost úspěšného odpálení protibaterie nepřítelem. Na druhou stranu metoda kompletního výcviku vyžaduje vysokou úroveň vycvičenosti střelců a pochopení podstaty všech jevů a procesů, které tato metoda zohledňuje.