Лаборатория баллистических исследований

Лаборатория баллистических исследований ( BRL ) была ведущим исследовательским учреждением армии США , расположенным на Абердинском полигоне , штат Мэриленд, и специализировалась на баллистике ( внутренней , внешней и терминальной ), а также на анализе уязвимости и летальности. BRL служил крупным армейским центром исследований и разработок в области технологий, связанных с оружием, броней, электронными устройствами и высокоскоростными вычислениями. В 1992 году BRL была упразднена, а ее миссия, персонал и оборудование были включены в недавно созданную Армейскую исследовательскую лабораторию (ARL) .

BRL, пожалуй, наиболее известен тем, что заказал создание ENIAC , первого электронного цифрового компьютера общего назначения.

История

Формирование

История Лаборатории баллистических исследований восходит к Первой мировой войне с Управлением начальника артиллерийского вооружения (OCO) армии США. В течение первого года участия США в войне OCO отвечало за наблюдение за баллистическими стрельбами на полигоне Сэнди-Хук в Нью-Джерси и расчет таблиц стрельбы для армии. Эти таблицы стрельбы сыграли жизненно важную роль в военных действиях, поскольку подразделения полевой артиллерии в значительной степени полагались на них при определении правильного угла возвышения, необходимого конкретному снаряду для поражения цели на определенной дальности с данным метательным зарядом. Они также использовались для прогнозирования траектории снаряда и корректировки изменений температуры атмосферы, плотности воздуха, ветра и других факторов. Однако испытательный полигон Сэнди-Хук был закрыт в 1917 году из-за его недостаточного размера и непосредственной близости к гавани Нью-Йорка , а операции были перенесены на недавно созданный Абердинский испытательный полигон в округе Харфорд . К началу 1918 года почти все испытательные стрельбы ОСО проводились на Абердинском полигоне.

Поскольку война продолжалась, 6 апреля 1918 года начальник артиллерийского управления создал отдел баллистики для OCO, чтобы удовлетворить быстро растущий спрос на таблицы стрельбы и другие баллистические данные. Первым главой баллистического отделения был майор Форест Моултон , бывший профессор астрономии Чикагского университета . За время своего пребывания на посту главы отделения Моултон значительно расширил отделение баллистики, значительно продвинув теоретическую и экспериментальную работу по баллистике в армии, а также наняв в штат большое количество высокообразованных ученых.

После окончания Первой мировой войны в 1919 году OCO было реорганизовано на четыре основные части для удовлетворения потребностей операций в мирное время: Главное управление, Производственную службу, Полевая служба и Технический персонал. В 1935 году на Абердинском полигоне был создан исследовательский отдел, который был передан в подчинение Техническому штабу. Исследовательский отдел, возглавляемый полковником Германом Х. Цорнигом, первоначально состоял всего из тридцати человек; однако, несмотря на небольшой размер штата, группа курировала шесть различных отделов баллистической работы: внутреннюю баллистику, внешнюю баллистику, баллистические измерения, артиллерийское проектирование, вычисления и военный резерв. Секция внутренней баллистики отвечала за математические и экспериментальные исследования, которые развивали теорию внутренней баллистики и исследование принципов конструкции оружия. Он также проводил исследования последствий пожара, в ходе которых изучалось поведение снарядов и бомб, а также их отдельных компонентов при приближении к цели. Секция внешней баллистики сосредоточила свое внимание на траекториях и характеристиках полета снарядов и бомб, которые повлияли на конструкцию новых боеприпасов. Секция баллистических измерений разработала усовершенствованные баллистические измерительные приборы, а секция артиллерийского вооружения провела кинематический и механический анализ орудийных механизмов и артиллерийских установок. Вычислительной секции было поручено подготовить таблицы стрельбы и бомбометания для стандартных боеприпасов и бомб, а секция военного резерва отвечала за наблюдение за хранящимися боеприпасами.

В 1938 году исследовательский отдел был переименован в Лабораторию баллистических исследований, и его первым директором стал полковник Цорниг. Эта разработка была сделана в основном в знак признания важности исследовательского отдела для армии США, и в 1939 году армейский авиационный корпус выделил BRL средства на строительство нового здания для размещения дополнительных лабораторных помещений в знак благодарности за работу лаборатории над бомбой. баллистика. В результате изменения секция внутренней баллистики была разбита на математическую (переведена в секцию внешней баллистики), механико-тепловую, физическую химию и действие огневых агрегатов, а вычислительная секция была разделена на наземную артиллерийскую стрельбу, бомбометание и и подразделения пневматической артиллерии.

Вторая мировая война

Лаборатория баллистических исследований еще больше расширила свои возможности и быстро приобрела известность во время Второй мировой войны . По сравнению с первоначальным штатом в 65 человек и годовым бюджетом в 120 000 долларов в 1940 году, к 1945 году BRL выросла до более чем 700 сотрудников с годовым бюджетом в 1,6 миллиона долларов. Он отвечал за проведение фундаментальных и технических исследований в области баллистики и других смежных научных областей, а также надзор за разработкой вычислительных методов, подготовку баллистических таблиц для орудий, бомб и ракет, а также предоставление информации об использовании различного оружия. во время боя. В отличие от гражданских лабораторий, производство которых было по своей сути ограничено ожиданием рыночного спроса, значительная часть успеха BRL объяснялась тем, что разработка их инструментов и технологий отражала только то, что было нужно армии. Лаборатории была предоставлена ​​достаточная гибкость, чтобы она могла импровизировать решения конкретных проблем, а затем совершенствовать эти импровизации для более широкого использования.

В 1940 году Цорниг учредил Научно-консультативный совет, с помощью которого назначал выдающихся американских ученых и инженеров для выполнения различных заданий для BRL. В состав первоначального комитета входили аэродинамик Хью Драйден , физик Альберт Халл , физико-химик Бернард Льюис , астроном Генри Рассел , физик Исидор Раби , физико-химик Гарольд Юри , аэрокосмический инженер Теодор фон Карман и математик Джон фон Нейман .

На протяжении большей части войны значительная часть усилий BRL была направлена ​​на испытания оружия и расчет таблиц стрельбы и бомбардировки. Тем не менее, лаборатория также участвовала в значительном улучшении контроля качества складируемых боеприпасов, а также в обучении и развертывании групп технического обслуживания для калибровки оружия на поле боя. Кроме того, BRL оказывала помощь в техническом анализе армии и военно-воздушным силам США, например, в определении оптимальной схемы бомбометания для бомбардировок, повышении точности воздушной стрельбы и проведении исследований уязвимости немецкой 88-мм пушки к осколкам. ракушки. В августе 1943 года Приказом № 80 Управления вооружений BRL была назначена главной исследовательской организацией Управления вооружений армии США .

Одним из главных событий, произошедших в BRL во время войны, стала установка первой сверхзвуковой аэродинамической трубы в США. Рекомендация построить аэродинамическую трубу на Абердинском полигоне была сделана в 1940 году Теодором фон Карманом, членом Научно-консультативного комитета. Карман предположил, что аэродинамическая труба значительно улучшит баллистические исследования, поскольку она сможет развивать как дозвуковые, так и сверхзвуковые скорости. Вскоре после этого Авиационной лаборатории Гуггенхайма Калифорнийского технологического института было поручено спроектировать аэродинамическую трубу, способную развивать скорость до 4,3 Маха. Однако аэродинамическая труба была построена только осенью 1943 года и была готова к эксплуатации только в ноябре 1944 года. После ее завершения Эдвин Хаббл , начальник отдела внешней баллистики, был назначен первым руководителем сверхзвуковой аэродинамической трубы, а помощник директора BRL Роберт Кент был назначен вторым руководителем. Аэродинамическая труба в основном использовалась для получения базовой проектной информации для разработки и модификации бомб, ракет и других снарядов с оперением.

Ближе к концу Второй мировой войны BRL также провела серию экспериментов по оценке уязвимости и живучести самолетов армии США.

Разработка электронных вычислительных машин

В межвоенный период между Первой и Второй мировыми войнами потребность в более быстром и эффективном методе построения таблиц артиллерийской стрельбы побудила BRL рассмотреть потенциальные применения цифровых вычислений. В 1935 году, еще до того, как исследовательский отдел стал BRL, технический штаб приобрел копию дифференциального анализатора Буша , который мог вычислить 60-секундную траекторию примерно за 15 минут по сравнению с примерно 20 часами, выполняемыми человеком с настольным калькулятором. Однако даже дифференциального анализатора было недостаточно, чтобы удовлетворить потребности армии США. К 1941 году производство таблиц стрельбы настолько отстало, что BRL бросилась искать любые средства ускорения процесса баллистических расчетов. Чтобы облегчить бремя работы, лаборатория обучила почти 100 выпускниц колледжей со всего северо-востока расчету таблиц баллистической стрельбы. Когда был сформирован Женский армейский корпус , те, кто занимался баллистическими расчетами, прошли обучение в Филадельфии и были отправлены на Абердинский полигон. В это время полковник Пол Гиллон из OCO сосредоточил свое внимание на Школе электротехники Мура в Пенсильванском университете . Гиллон, который курировал баллистические расчеты, необходимые для таблиц стрельбы и бомбометания, знал, что в школе Мура существовала модернизированная версия дифференциального анализатора Буша.

В 1942 году Джон Мочли и Джон Преспер Экерт из Школы Мура представили Лаборатории баллистических исследований предложение, в котором подробно описывалось создание высокоскоростного вычислительного устройства для расчета баллистических траекторий. 5 июня 1943 года Артиллерийский корпус армии и Пенсильванский университет подписали шестимесячный контракт на сумму 61 ​​700 долларов США (что эквивалентно 1 086 395 долларов США в 2023 году) на строительство электронного числового интегратора и компьютера , или ENIAC.

Секретное строительство пилотной модели, известное как «Проект PX», проходило в Школе Мура под руководством Эккерта в качестве главного инженера и Моучли в качестве главного консультанта. Однако создание ENIAC оказалось более трудным, чем ожидалось. К 1944 году были построены только два из четырех аккумуляторов . На данный момент BRL еще больше отстала от спроса на столы для обжига. В то время как количество запросов к столам достигало сорока в неделю, BRL могла выполнить только около пятнадцати. Но, несмотря на медленный прогресс, готовые аккумуляторы работали вдвое быстрее первоначальной запланированной скорости, работая со скоростью 200 000 импульсов в секунду. Впечатленный этой демонстрацией, BRL согласился увеличить количество аккумуляторов в ENIAC с четырех до двадцати, еще больше отложив его завершение, но получив взамен гораздо более мощную машину. В результате ENIAC был закончен только в ноябре 1945 года, через три месяца после окончания войны. В ходе строительства ENIAC к первоначальному контракту было внесено девять дополнительных дополнений, в результате чего общая стоимость проекта PX увеличилась до 486 800 долларов США (что эквивалентно 8 238 708 долларов США в 2023 году).

Хотя ENIAC никогда не использовался во время Второй мировой войны, его первой задачей после завершения было вычисление осуществимости предлагаемой конструкции водородной бомбы . Но хотя ENIAC мог выполнять баллистические расчеты с впечатляющей скоростью, его сдерживало отсутствие встроенных программных возможностей. Ученым потребовался месяц, чтобы завершить расчет из-за тысяч шагов, а также неспособности ENIAC хранить программы или запоминать более двадцати десятизначных чисел. Тем не менее, электронный компьютер выявил несколько недостатков в предлагаемой конструкции бомбы, которые иначе было бы практически невозможно выявить. Официальное открытие ENIAC состоялось 15 февраля 1946 года в школе Мура, а в январе 1947 года машина была перевезена на постоянное место жительства на Абердинский испытательный полигон. Во время официальной демонстрации ENIAC в 1946 году армия показала, что машина может решить 5000 задач на сложение за одну секунду, а также 50 задач на умножение за одну секунду. В то время как дифференциальный анализатор Буша мог вычислить 60-секундную траекторию примерно за 15 минут, ENIAC мог сделать то же самое примерно за 30 секунд. В 1948 году BRL преобразовала ENIAC во встроенный компьютер с фиксированной программой и использовала его для выполнения расчетов не только по баллистике, но и для прогнозирования погоды , исследований космических лучей , теплового воспламенения и других научных задач. Кроме того, он также был предоставлен университетам бесплатно.

Но еще до того, как ENIAC был введен в эксплуатацию, BRL уже начала планировать разработку компьютера с хранимой программой, известного как электронный компьютер с дискретными переменными , или EDVAC . В 1944 году, в разгар разработки ENIAC, Мочли и Эккерт предложили создать EDVAC, чтобы компенсировать недостатки ENIAC. В отличие от своего предшественника, EDVAC планировалось иметь центральный процессор и память как для данных, так и для программ. За это время Джон фон Нейман принял участие в работе над ENIAC и EDVAC и был среди тех, кто поддержал финансирование проекта EDVAC. В октябре 1944 года Управление вооружений заключило контракт и выделило 105 600 долларов США (что эквивалентно 1 827 738 долларов США в 2023 году) на финансирование разработки этой новой машины под надзором за проектом, переданным BRL. Построенный в результате совместных усилий BRL, Школы Мура, Института перспективных исследований и Национального бюро стандартов , EDVAC был завершен и установлен в BRL в 1949 году. Однако из-за проблем с конструкцией он не работал до 1952 года. К тому времени BRL уже приобрела автоматический компьютер с дискретными переменными боеприпасов (ORDVAC) , построить который лаборатория поручила Университету Иллинойса. В результате в 1952 году BRL на короткое время стал крупнейшим в мире компьютерным центром, в его владении находились ENIAC, EDVAC и ORVAC.

После Второй мировой войны

После Второй мировой войны в августе 1945 года шесть филиалов BRL получили статус лабораторий, что привело к созданию Лаборатории внутренней баллистики, Лаборатории внешней баллистики, Лаборатории терминальной баллистики, Лаборатории артиллерийского вооружения, Лаборатории баллистических измерений и Вычислительная лаборатория. Эти шесть лабораторий вместе назывались Лабораториями баллистических исследований. В 1953 году BRL заменила Лабораторию артиллерийского проектирования другой лабораторией, названной Лабораторией систем вооружения, чтобы расширить исследования в области оценки эффективности и уязвимости оружия. В послевоенную эпоху BRL также проводила большую часть своих исследований через частных подрядчиков и другие государственные учреждения. Около 25 процентов общих ассигнований на исследования с 1953 по 1956 год было направлено таким образом. В 1958 году BRL учредила Агентство будущих систем вооружения, чтобы предоставить Артиллерийскому корпусу беспристрастный источник рекомендаций по программам разработки новых вооружений.

На протяжении 1960-х и 1970-х годов BRL сосредоточила свое внимание на технологиях обнаружения, наведения и управления целями и расширила свои исследования, включив в них более сложные системы вооружения. В то же время лаборатория прекратила исследования, для которых технология была достаточно развита, и передала большую часть своих рутинных или сервисных операций другим агентствам. Этот переход включал передачу Центра импульсного излучения Армейскому командованию испытаний и оценки , передачу тандемного ускорителя Ван де Граафа Пенсильванскому университету и закрытие аэродинамических труб BRL. В 1962 году, в рамках масштабной реорганизации армии, BRL была передана в состав нового Командования материально-технического обеспечения армии США (AMC) наряду с другими группами, такими как Алмазная лаборатория Гарри и Лаборатории человеческой инженерии . Но в отличие от других организаций Абердинского полигона, BRL была отнесена к деятельности класса II, что отделяло ее от администрации командования Абердинского полигона и позволяло BRL получать средства непосредственно от AMC.

Поскольку армейские руководители продолжали оптимизировать исследовательские лаборатории, стремясь устранить дублирование функций, лаборатории баллистических исследований претерпели несколько организационных изменений. В 1968 году Лаборатория баллистических измерений BRL стала Лабораторией сигнатур и распространения, которая осталась в ведении BRL. В 1969 году к Лабораториям баллистических исследований добавилась еще одна лаборатория под названием Лаборатория ядерной защиты, которая после объединения была переименована в Лабораторию ядерных эффектов. В начале 1970-х годов BRL заменила свою Лабораторию сигнатур и распространения на недавно созданную Лабораторию концептуального анализа, а свою Лабораторию ядерных эффектов заменила Лабораторией радиации. Наконец, в 1976 году Лаборатории баллистических исследований объединили все существующие лаборатории под своим руководством и снова стали новой Лабораторией баллистических исследований. В результате семь лабораторий были преобразованы в шесть новых подразделений: отдел внутренней баллистики, отдел запуска и полетов, отдел терминальной баллистики, отдел баллистического моделирования, отдел анализа уязвимостей и отдел компьютерной поддержки.

В 1992 году Лаборатория баллистических исследований была одной из семи армейских лабораторий, которые были объединены в Исследовательскую лабораторию армии США. Его деятельность была разделена на три части, каждая из которых объединилась в разные управления ARL. Основная часть BRL сформировала ядро ​​Управления оружейных технологий, которое позже стало Управлением исследований оружия и материалов. Элементы компьютерных технологий BRL перешли в Управление передовых вычислительных и информационных наук, которое позже стало Управлением вычислительных и информационных наук. Наконец, компонент анализа уязвимостей BRL стал частью Управления анализа живучести и летальности ARL.

Советники и консультанты

Фотография членов Научно-консультативного комитета БРЛ в сентябре 1940 года.

С 1940 по 1977 год Научно-консультативный комитет помогал директору BRL консультировать по научным и техническим аспектам баллистического оружия. Комитет был впервые создан директором BRL полковником Германом Цорнигом при помощи американского математика Освальда Веблена , главного ученого BRL. Состоящий из широко известных ученых и инженеров, комитет повлиял на многие решения BRL относительно новых объектов, информировал лабораторию о последних достижениях в различных научных областях и давал представление о причинах распространенных проблем. Члены Научно-консультативного комитета также обычно были доступны для индивидуальных консультаций по конкретным вопросам.

Первоначальные члены Научно-консультативного комитета
Хью Драйден	Американский ученый-аэронавигатор и первый директор НАСА.
Альберт Халл	Американский физик и изобретатель магнетрона
Бернард Льюис	Физико-химик и президент компании Combustion and Explosives Research, Inc.
Генри Рассел	Американский астроном, разработавший диаграмму Герцшпрунга-Рассела.
Исидор Раби	Американский физик, лауреат Нобелевской премии, открывший ядерный магнитный резонанс.
Гарольд Юри	Американский физико-химик и лауреат Нобелевской премии, открывший дейтерий.
Теодор фон Карман	Венгерско-американский математик и аэрокосмический инженер.
Джон фон Нейман	Венгерско-американский математик и учёный, участник Манхэттенского проекта.

Со временем к Научно-консультативному комитету присоединились несколько видных деятелей. В число этих членов входили физик космических лучей Томас Х. Джонсон, математик Эдвард Дж. МакШейн , физик Дэвид Л. Вебстер и учёный-авиационный ученый Кларк Милликен . Научно-консультативный комитет был позже распущен в 1969 году, но вновь создан директором BRL Робертом Эйхельбергером в 1973 году. Однако комитет был окончательно упразднен в апреле 1977 года в результате усилий администрации президента Джимми Картера по сокращению количества комитетов, используемых федеральными агентствами. Членами последнего комитета были химик Джозеф Э. Майер , аэрокосмический инженер Гомер Дж. Стюарт , генерал-майор армии Лесли Эрл Саймон , генерал-лейтенант армии Остин Беттс, эксперт по взрывчатым веществам Дж. В. Кауфман, заместитель помощника министра армии Чарльз Пур, ученый-компьютерщик. Моррис Рубинов, физик Мартин Саммерфилд и авиационный инженер Герберт К. Вайс.

Среди других консультантов BRL были астроном Доррит Хоффлейт ; химики Джон Гэмбл Кирквуд (лауреат премии Ленгмюра ), Джордж Кистяковский (лауреат медали за заслуги , медали свободы , Национальной медали науки и медали Пристли ) и Франклин Лонг ; ученый-компьютерщик Герман Голдстайн (лауреат Национальной медали науки); математики Джордж Кэрриер (лауреат Национальной медали науки) и Ришар Курант ; инженер-механик Говард Уилсон Эммонс ; и физики Уокер Бликни (пионер масс-спектрометрии ), Джозеф О. Хиршфельдер (лауреат Национальной медали науки), Норман Рэмси (лауреат Нобелевской премии), Роберт Г. Сакс (основатель и директор Аргоннской национальной лаборатории ) и Л. Х. Томас (первый научный сотрудник IBM компании Исследовательского центра Уотсона ).

Исследовать

Лаборатория баллистических исследований выступала в качестве основного исследовательского учреждения армии США для проведения исследований, которые способствовали разработке и использованию оружия. Однако сфера их работы не ограничивалась только боеприпасами, поскольку исследования BRL охватывали широкий спектр физических и математических наук с целью улучшения различных аспектов сложных систем вооружения армии. Лаборатория также проводила исследования в области наук об атмосфере, которые в конечном итоге были переданы в Лабораторию наук об атмосфере в 1976 году.

Компьютеры

Поскольку высокоскоростные вычисления стали основным приоритетом армии, BRL сыграла важную роль в разработке современного компьютера, поскольку лаборатория работала над увеличением темпов военных вычислений. Помимо помощи в разработке некоторых из первых в мире электронных компьютеров, BRL сосредоточилась на усовершенствовании как аппаратного, так и программного обеспечения, уделяя особое внимание повышению скорости работы, простоты программирования и общей экономичности своих компьютеров. После успешной демонстрации своих первых электронных компьютеров BRL продолжала вкладывать значительные средства в исследования высокоскоростных вычислений. В 1956 году исследователи из BRL начали самостоятельно разрабатывать новый компьютер под названием «Электронный научный компьютер лабораторий баллистических исследований» или BRLESC . Построенный в 1961 году, он некоторое время считался самым быстрым компьютером в мире, прежде чем его быстро обогнал IBM 7030 Stretch . В 1967 году компания BRL разработала полупроводниковый цифровой компьютер под названием BRLESC II, который должен был работать в 200 раз быстрее, чем ORDVAC. BRLESC I и II стали последними компьютерами, спроектированными и разработанными BRL. После более чем десятилетней круглосуточной работы BRLESC I и II были остановлены в 1978 году. Несмотря на это, BRL продолжала проводить исследования в области высокоскоростных вычислений и участвовала в разработке нового аппаратного и программного обеспечения. такие как процессор гетерогенных элементов и ping .

Внутренняя баллистика

Исследования внутренней баллистики в BRL были сосредоточены в первую очередь на улучшении ходовой части боеприпасов и увеличении скорости армейских ракет. Работая над достижением этой цели, BRL разработала новые виды топлива, которые обеспечивают большую мощность и энергию, сохраняя при этом стабильность и контроль. Такая работа включала анализ химии пламени, механики процесса запуска, а также физических и химических свойств топлива. Более конкретные цели, которые преследуют исследователи, включают увеличение начальной скорости, лучшее горение пороха, устранение зависания , уменьшение эрозии канала ствола, уменьшение дульной вспышки и дыма, уменьшение веса орудия и улучшение механизмов отдачи. В начале своей истории две основные цели BRL заключались в том, чтобы узнать больше о фундаментальных процессах внутренней баллистики для разработки более совершенных орудий и разработать более точные методы прогнозирования того, как эти орудия будут работать. Это означало, что многие исследования, проведенные лабораторией, были сосредоточены на вопросах, связанных с взаимодействием пороха с боеприпасом. Исследователи BRL также уделили большое внимание физикохимии пороха, а также термодинамическим свойствам пороховых газов, образующихся при сжигании пороха. Исследования BRL в области внутренней баллистики привели к созданию более широкого спектра порохов для различных систем вооружения, обеспечивающих более высокие скорости. По мере того как артиллерийские технологии становились все более совершенными, BRL использовала свои электронные компьютеры для разработки цифровых программ, моделирующих внутренние баллистические характеристики ее систем вооружения. Данные внутренней баллистики о стрельбе также помогли исследователям BRL создать модели, которые помогут при проектировании будущих боеприпасов. К середине 20-го века лаборатория начала разработку топлива для современных ракет и боеприпасов большого калибра. Исследователи также занимались исследованиями, касающимися воспламенения, горения, кинематики оружия и эрозии ствола оружия.

Внешняя баллистика

Исследования внешней баллистики в BRL были сосредоточены на внешнем дизайне армейских ракет и аэродинамических явлениях, влияющих на их полет. В дополнение к известным силам, таким как сопротивление и подъемная сила, исследователям BRL было поручено проанализировать потенциальные факторы, которые могли повлиять на поведение снаряда, такие как эффекты силы и момента Магнуса . Как теоретические, так и экспериментальные исследования помогли исследователям BRL создать новые методы проектирования аэродинамически устойчивых ракет. Одной из наиболее важных задач, которые выполняла BRL, была разработка методов прогнозирования динамической устойчивости предлагаемых конструкций ракет со стабилизированным вращением. Однако исследователи также проанализировали конструкции снарядов с оперением. Другие области исследований включали анализ пограничных слоев, скорости нагрева и химических взаимодействий между летящим снарядом и окружающим воздухом и электрическими полями. Подразделение внешней баллистики BRL не только отвечало за разработку более совершенных снарядов и методов стрельбы. Этот отдел лаборатории также отвечал за подготовку таблиц для стрельбы и бомбометания для солдат в полевых условиях. Во время Второй мировой войны точность оружия стала критически важным вопросом для исследователей BRL, которые направили большую часть своих усилий во время войны на совершенствование баллистических характеристик снарядов. Для проверки характеристик различных снарядов в различных условиях лаборатория в значительной степени полагалась на сверхзвуковые аэродинамические трубы и аэродинамические полигоны, установленные на Абердинском полигоне. Аэродинамические трубы широко использовались в конце 1950-х годов для программы BRL по боковому ветру, которая возникла из-за необходимости армии получить аэродинамические данные для подготовки таблиц стрельбы для авиационных снарядов, выпущенных с большими начальными углами отклонения от курса. Во время космической гонки компания BRL участвовала в разработке нескольких космических кораблей, включая «Меркурий» , «Близнецы» и «Аполлон» проекты . Лаборатория также занималась исследованиями в области физики атмосферы на больших высотах, физики жидкостей и экспериментальной аэробаллистики, а также разработкой межконтинентальных баллистических ракет .

Терминальная баллистика

Исследования терминальной баллистики в BRL изучали основные эффекты оружия при попадании в цель. Исследователи BRL в этой области проводили экспериментальные и теоретические работы по поведению снарядов при ударе и исследовали такие темы, как механизмы проникновения, фрагментации, баллистика ран, детонация, распространение ударной волны и горение. В частности, в период после Второй мировой войны BRL активизировала свои исследования в области терминальной баллистики в ответ на потребность армии в более разрушительных системах вооружения с большей огневой мощью и быстром развитии инструментов, которые могли бы предоставить более точные данные о терминальной эффективности оружия. Это подразделение лаборатории также занималось исследованиями ядерной физики и участвовало в полевых испытаниях ядерного взрыва. Компания BRL разработала и предоставила все приборы для измерения воздушных ударов, скорости ударов и гидростатического давления для операций «Бастер-Джангл» и «Тамблер-Снаппер» в 1952 году, операции «Апшот-Кнотхол» в 1953 году, операции «Замок» в 1954 году и операции «Чайник» в 1955 году. Лаборатория также проводила исследования воздушных ударов во время операции «Взрыв» в 1963 году и операции «Далекая равнина» в 1966 и 1967 годах. Кроме того, большая часть фундаментальных исследований была направлена ​​на разработку прогнозирующих математических моделей и компьютерных программ. Хотя терминальная баллистика сыграла большую роль в разработке и оценке оружия, BRL использовала экспериментальные данные также для разработки защитных технологий, включая различные виды танковой брони. Лаборатория также проводила исследования воздействия лазерных лучей, начиная с 1960-х годов.

Анализ уязвимостей

Примерно в конце Второй мировой войны Управление начальника артиллерийского вооружения поручило BRL провести анализ уязвимостей боевых самолетов и боеприпасов, а также реализовать планы по уменьшению этих уязвимостей. Со временем BRL расширила эту роль, чтобы оценивать все типы систем вооружения и транспортных средств и применять свои выводы для улучшения будущих проектов. Лаборатория не только проводила анализ уязвимостей американских систем вооружения для повышения их эффективности, но также анализировала боевые системы противника, чтобы выявить их слабые места. Хотя это была относительно небольшая обязанность по сравнению с некоторыми другими его функциями, анализ и снижение уязвимостей, тем не менее, стали центральным направлением деятельности всего подразделения BRL, поскольку исследователи проводили исследования, касающиеся методов повышения эффективности армейских технологий. На протяжении всей войны во Вьетнаме исследователям BRL было поручено постоянно анализировать боевые повреждения самолетов США. Лаборатория также проверила воздействие ядерного оружия на летательные аппараты и ракеты, используя заряды взрывчатого вещества для имитации взрыва ядерного оружия. В целом, BRL функционировала как ведущая армейская лаборатория по анализу уязвимостей в отношении боевых и других внешних повреждений, тогда как армейская лаборатория оценки уязвимостей проводила анализ уязвимостей в отношении чувствительности к радиоэлектронной войне.

Системы вооружения

Исследования систем вооружения в BRL обычно подразумевают изучение различных боеприпасов с точки зрения оперативного анализа. Эти исследования были сосредоточены на повышении эффективности различного оружия, такого как пушки и ракеты, против широкого спектра целей, от личного состава до вооруженных танков. Это исследование в первую очередь проводилось для оценки и прогнозирования того, как каждая система вооружения будет работать в конкретной ситуации. Начиная с начала 1950-х годов, BRL полагалась на методы исследования операций для оценки как систем вооружения, так и экспериментального подхода, с помощью которого они оценивались. Лаборатория также использовала концепции теории игр для разработки программ, моделирующих сражения, которые позволяли им анализировать различные тактики и использование определенного оружия в определенных ситуациях. Данные, собранные в ходе этих исследований, в основном с помощью электронных компьютеров BRL, помогли разработать оружие для армии, поскольку исследователи BRL определили, какая система оружия лучше всего работает против конкретных целей в различных обстоятельствах. После 1968 года фокус исследований систем вооружения сместился на разработку новых технических подходов к решению армейских задач. Исследователи BRL также планировали возможность тотальной ядерной войны и поэтому сосредоточили свое внимание на оценке межконтинентальных баллистических ракет, платформ противовоздушной обороны и современных подводных систем. BRL также провела многочисленные исследования, в которых учитывались такие факторы, как экономическая эффективность и доступность боеприпасов.

Модель 91/38

27 марта 1964 года Лаборатория баллистических исследований армии США, по данным 36-й комиссии президента США (широко известной как Комиссия Уоррена ), приняла одну из самых известных винтовок в истории США. В тот день трое опытных стрелков произвели испытательные выстрелы из винтовки Mannlicher-Carcano Type 38 , из которой Ли Харви Освальд убил президента Джона Ф. Кеннеди 22 ноября 1963 года. Только один из троих смог произвести три выстрела с довольно близкого расстояния. к установленному официальному сроку, приписываемому Освальду. Но в отличие от Освальда с 6-го этажа Техасского здания хранилища школьных книг , этим стрелкам было разрешено использовать подставку для оружия и тратить столько времени, сколько им необходимо, чтобы произвести первый выстрел по неподвижной мишени. Освальд выстрелил по движущейся мишени.

Хотя более поздние исследования показали, что у Освальда было гораздо больше времени, чем первоначально предполагалось, как было подсчитано путем подсчета кадров оригинального фильма Запрудера, в отличие от временной шкалы, первоначально опубликованной в журнале LIFE Magazine и использованной в отчете комиссии Уоррена, в котором цифры были перепутаны. , что дает гораздо более короткое время взаимодействия. После учёта этой ошибки выяснилось, что атаку Освальда легко повторить. Более поздние исследования показали, что Освальд был левшой и для быстрой стрельбы использовал другую технику. Он положил цевье винтовки на коробку, стоящую перед окном, держал винтовку левой рукой и прицеливался в прицел левым глазом, как это обычно бывает для людей с доминированием левой стороны. Затем он подействовал на затвор правой рукой, не отпуская хватки или удержания спускового крючка. Позже это позволит экспертам, в том числе стрелку из отряда специальных операций Агентства армейской безопасности, продублировать эту предполагаемую атаку, включая стрельбу по движущейся цели, и легко обойти предполагаемый временной график, опубликованный журналом LIFE.

Проекты

Бетти Холбертон (справа на переднем плане) программирует компьютер ENIAC в Филадельфии , Пенсильвания, здание 328 BRL (1940-е/1950-е годы)

Лаборатория баллистических исследований участвовала в разработке многих оригинальных технологий и методов в рамках своей армейской миссии. Примеры включают следующее:

• ЭНИАК : первый электронный цифровой компьютер общего назначения; он был разработан в первую очередь для расчета таблиц артиллерийских стрельб и бомбардировок армии США.
• EDVAC : ранний компьютер с программой электронного магазина, который первым реализовал двоично-десятичную систему счисления.
• ОРВАК: первый электронный компьютер, имеющий компилятор ; он использовал язык программирования FORAST, созданный исследователями BRL.
• BRLESC : Ранний электронный компьютер, использовавший шестнадцатеричную систему счисления .
• Баллистическая камера: система ночной камеры, впервые разработанная BRL в 1941 году для обнаружения и записи мигающих огней приближающегося самолета и сигнала, указывающего на сброс бомбы; он использовался во время экспериментальных испытаний дальнего бомбометания для расчета таблиц бомбардировки.
• Пьезоэлектрический датчик: устройство, используемое для измерения изменений ускорения, деформации, давления и силы с использованием пьезоэлектрического эффекта. Ученые BRL разработали уникальный вариант пьезоэлектрического датчика для взрывоизмерительных работ.
• MIL-STD-105 : Военный стандарт США , основанный на методе отбора проб для определения приемлемости качества боеприпасов во время производства.
• Система доплеровской скорости и положения (DOVAP): ранняя электронная система слежения за ракетой, которая отслеживала траекторию управляемой ракеты на протяжении всего ее полета, постоянно отмечая ее скорость и положение.
• Система наземной оптической регистрации перехвата (IGOR): оптический записывающий прибор, который использует телескопы и высокоскоростные камеры для измерения относительных траекторий ракет «земля-воздух».
• Микроволновой интерферометр BRL: модифицированная версия микроволнового интерферометра, который определял время прохождения снаряда через канал ствола орудия.
• Микроволновой спектрометр BRL: прибор, измеряющий длины волн микроволнового излучения, излучаемые образцом, для получения информации о структуре и химических связях его молекулярных компонентов.
• Ячеистая камера Керра: система высокоскоростных камер, используемая для фотографирования детонации взрывчатых веществ.
• DOPLOC: слежения за радиоотражением система доплеровского , используемая для отслеживания спутников, которые не излучают радиочастотные сигналы, или «темных спутников». С 1957 по 1961 год он получил информацию о запуске и орбите многочисленных спутников и космических зондов, включая «Эксплорер», «Тирос», «Транзит», «Луник» и «Пионер».
• Малая ракетная телекамера (SMT): система камер, изначально разработанная для точного определения траектории небольших высокоскоростных ракет; BRL дополнительно модифицировал его, чтобы получить некоторые из самых ранних изображений СПУТНИКА II .
• Оптический записывающий телескоп космического зонда (SPORT): телескоп слежения, разработанный специально для изучения влияния атмосферы на передачу света. Разработанный BRL, он использовался для поддержки НАСА во время проекта «Эхо» .
• Лазерная спекл-интерферометрия: метод визуализации, разработанный BRL для получения информации о сигнатурах целей посредством статистической обработки картин лазерного рассеяния.
• Толкатель снарядов: устройство, разработанное BRL для проталкивания снарядов через стволы орудий большого калибра с силой до 250 000 фунтов.
• M829 : Бронебойный танковый снаряд, разработанный BRL для танка M1 Abrams .
• Компьютерный человек: специальная анатомическая компьютерная модель человеческого тела, используемая для исследований в области баллистики ран. В нем были представлены поперечные срезы человеческого тела, которые были закодированы в зависимости от типа ткани, местоположения и восприимчивости к повреждениям.
• Компьютерная модель «Геометрическая информация для целей» (GIFT): компьютерная программа на языке Фортран , которая обеспечивает иллюстрацию цели и ее компонентов с любого ракурса, а также расчеты ее аэродинамических свойств. В основном он использовался для анализа уязвимостей.
• AVVAM-1: компьютерная модель, разработанная BRL, которая оценивала уязвимость бронетехники.
• MGM-51 Shillelagh : противотанковая управляемая ракета, предназначенная для использования в качестве боеприпаса для танка МВТ-70 . BRL работала с другими армейскими организациями над разработкой пусковой установки для этого снаряда.
• Sense and Destroy ARMor (SADARM): «умный» суббоеприпас типа «выстрелил и забыл», предназначенный для поиска и уничтожения танков при их развертывании. BRL способствовала его развитию посредством исследований явлений миллиметровых волн и исследований бронепробиваемости.
• M900: 105-мм артиллерийский снаряд, используемый армейскими танками M1 во время операции «Щит пустыни/Буря» . BRL определила порох, совместимый с M900, как раз в тот момент, когда его разработку собирались преждевременно прекратить.
• M712 Copperhead : 155-мм управляемый снаряд, запускаемый из пушки, предназначенный для вывода из строя тяжелобронированных целей. Во время разработки BRL разработала данные таблицы стрельбы и графические устройства управления огнем, чтобы повысить ее точность.
• BRL-CAD : система автоматизированного проектирования (САПР) твердотельного моделирования, первоначально разработанная BRL для анализа уязвимостей и моделирования оружия. Это старейшая известная общедоступная кодовая база с контролем версий в мире.
• Ping : инструмент администрирования сети для устранения неполадок, используемый для проверки доступности хоста в сети путем отправки сигналов и измерения скорости его ответа.
• 75-мм пушка М2–М6 : стандартная артиллерийская система, устанавливаемая на американские танки и бомбардировщики. Для варианта M3 компания BRL изменила конструкцию, увеличив длину трубки и улучшив металлургию.
• Пулемет М2 Браунинг : тяжелый пулемет калибра 0,50. Компания BRL провела первый полный кинематический анализ M2 Browning, на основе которого был разработан метод определения сил, передаваемых на затыльник.
• Hispano-Suiza HS.820 : 20-мм автоматическая авиационная пушка. Во время Второй мировой войны компания BRL провела работы по устранению неполадок исходной модели и разработала облегченный вариант для установки в башне.
• Кумулятивный заряд : заряд взрывчатого вещества, используемый в артиллерийских снарядах, таких как осколочно-фугасные противотанковые (кумулятивные) снаряды, а также в снарядах реактивного типа, стабилизированных оперением. BRL провела исследования, чтобы повысить свою эффективность с помощью металлургии и других методов.
• Пушка М24А1: 20-мм авиационная пушка. Компания BRL разработала для М24А1 систему мягкой отдачи для уменьшения силы отдачи, что привело к разработке систем мягкой отдачи 30-мм пушки Т121 для самолетов В-47 и В-52 .
• Convair B-36 Peacemaker : стратегический бомбардировщик, используемый ВВС США . После расследования осечек установленных на башне пушек М24 компания BRL разработала модифицированную схему стрельбы для самолета.
• Винтовка М16 : тип военной винтовки. BRL разработала кинематическую модель винтовки M16AI, которая точно имитировала характеристики огнестрельного оружия и помогла улучшить его конструкцию.
• M549 : разрывной снаряд для 155-мм гаубицы. BRL провела несколько исследований, чтобы повысить точность измерений в холодную погоду.
• M48 Patton — американский основной боевой танк. BRL провела анализ уязвимостей этой серии танков во время войны во Вьетнаме и смогла выявить причины их боевых потерь.
• M1 Abrams : американский боевой танк, предназначенный для современной наземной войны. BRL принимал активное участие во многих аспектах его разработки и последующих модификациях, особенно в отношении установленного орудия и системы бронирования.
• MIM-46 Mauler : самоходный зенитно-ракетный комплекс, предназначенный для поражения низколетящих боевых самолетов и баллистических ракет малой дальности. BRL провела обширные исследования, которые спрогнозировали ее эффективность в отношении определенных целей.
• M988 Sergeant York: зенитно-артиллерийская система, используемая для противовоздушной обороны. BRL было поручено оценить ее характеристики с патронами калибра 30, 35 и 40 мм, и она сыграла важную роль во внедрении цифрового компьютера в ее систему управления. В результате M988 Sergeant York стал первым армейским орудием ПВО, в котором использовалась цифровая система управления огнем.
• Bell UH-1 Iroquois : военный вертолет общего назначения, использовавшийся во время войны во Вьетнаме. BRL способствовала разработке навесной системы вооружения для вариантов, специально предназначенных для боя.
• M864 : 155-мм артиллерийский снаряд. BRL провела многочисленные исследования, чтобы решить многие проблемы проектирования.
• Bell AH-15 Cobra : ударный вертолет, используемый армией США. Компания BRL предоставила расчеты по оснащению вертолета боеголовками XM261 в составе своего арсенала.
• Боевая машина Брэдли : бронетранспортер-платформа, используемая в основном для перевозки пехотных подразделений и обеспечения прикрытия огня. BRL помог улучшить орудийную систему машины.
• Пушка M256: 120-мм гладкоствольная танковая пушка для M1 Abrams . Компания BRL помогла улучшить конструкцию ствола пушки и разработала технологию, которая повысила его точность на 15 процентов.
• M830 : осколочно-фугасный противотанковый снаряд, разработанный для M1 Abrams . Концепция снаряда была разработана компанией BRL, которая позже провела симуляционные исследования, в ходе которых оценила поведение и жизнеспособность снаряда и определила, что он улучшит характеристики танка «Абрамс».
• Броня Чобхэма : композитная броня, разработанная для бронетехники. Он был испытан BRL и позже реализован на M1 Abrams.

Кроме того, BRL оказала исследовательскую поддержку при разработке следующих ракет: баллистических ракет «Атлас» , «Титан» и «Минитмен» , двухступенчатой ​​тактической ракеты «Першинг» , «Хок» и «Лэнс» ракет «земля-воздух» , системы ядерного вооружения «Дэви Крокетт» , , противоракета Nike Zeus баллистическая ракета Polaris , баллистическая ракета Skybolt , ракета класса «земля-земля» Sergeant , ракета-носитель «Меркурий» и ракета «Сатурн V» .

Компания BRL разработала 16-дюймовую пушку HARP, используемую в проекте HARP.

BRL участвовала в нескольких крупномасштабных исследовательских программах, которые привели к заметным научным достижениям. К ним относятся следующие:

• Проект HARP : совместный проект армии США и канадских военных в 1960-х годах по получению метеорологической информации о верхних слоях атмосферы и изучению баллистики возвращаемых аппаратов. В рамках этой программы BRL разработала 16-дюймовую пушку HARP, которая является мировым рекордсменом по высоте, достигнутой артиллерийским снарядом.
• Международный геофизический год : международный научный проект, направленный на развитие исследований в одиннадцати различных областях науки о Земле. BRL провела исследования с использованием полетов ракет, которые привели к нескольким примечательным результатам, включая первое одновременное измерение магнитного поля Земли и электронного заряда ионосферы .
• Операция «Доминик» : серия испытательных ядерных взрывов, проведенных Соединенными Штатами в 1962 году. В ходе этой программы BRL запустила 29 зондирующих ракет для измерения характеристик атмосферы и движения обломков, связанных с ядерными взрывами.
• МВТ-70 : совместный проект США и Западной Германии по разработке нового основного боевого танка. Большая часть роли BRL заключалась в исследовании эффективной системы брони для машины.

См. также

• Гарри Даймонд Лаборатории
• Лаборатория атмосферных наук

Внешние ссылки

• История вычислений DEVCOM ARL