拉夫连季耶夫院士的累积效应
米哈伊尔·阿列克谢耶维奇·拉夫连季耶夫
数学家和机械师
到卫国战争开始时，米哈伊尔·阿列克谢耶维奇·拉夫连季耶夫已经是一位世界著名的科学家。 来自未来院士的记录中的一些伟大和可怕的数学：“描述集合论”，“同胚连续定理”，“拟共形映射理论”等等。 但拉夫连季耶夫并不局限于理论数学——相当一部分著作具有相当切实的实际应用。 例如，1934年，这位科学家发表了一个定理，证明圆弧或茹科夫斯基弓形式的机翼轮廓具有最大升力。 听起来就像“共角映射理论的极值问题”。 拉夫连季耶夫工作了一段时间 航空 中央空气流体动力研究所谢尔盖·查普雷金 (Sergei Chaplygin) 小组提出的问题。 这位科学家后来回忆道：
“从我在TsAGI的工作中，我首先获得了将纯数学应用于重要工程问题的经验，其次清楚地认识到在解决此类问题的过程中，新的想法和方法诞生于数学中。理论本身......你可以有把握地说，这就是使我们国家在航空技术领域处于领先地位的原因。
未来院士米哈伊尔·阿列克谢耶维奇·拉夫连季耶夫
在 30 世纪 1939 年代中期，这位科学家两次成为科学博士——首先是技术博士，后来是物理博士和数学博士。 拉夫连季耶夫无需根据“全部科学价值”进行论文答辩即可获得学位。 日后，数学理论与实践结果的巧妙结合成为米哈伊尔·阿列克谢耶维奇的标志。 就在战争爆发前的 XNUMX 年，拉夫连季耶夫被任命为位于基辅的乌克兰苏维埃社会主义共和国科学院数学研究所所长。 与此同时，这位科学家并没有失去与莫斯科的联系，仍然是莫斯科国立大学的教授。
疏散到乌法对数学家来说纯粹是实际任务 - 现在没有民用问题，所有主题都与国防工业有关。 拉夫连季耶夫研究了爆炸理论，首先是流体动力学累积理论。 立即有必要澄清的是，30世纪1914年代军事科学发生翻天覆地的累积效应并不是拉夫连季耶夫的发现。 这种现象是在十九世纪下半叶被发现的。 并且暂时没有找到可以理解的解释。 事实上，很难理解如何用钢套覆盖炸药的凹槽并从穿刺体中去除装药来增加穿透效果。 但这并没有阻止累积效应在采矿业中的应用，尽管这种效应有限。 累积弹药的第一个专利可以追溯到 XNUMX 年，但技术真正的鼎盛时期只发生在第二次世界大战期间。 在很大程度上，累积壳是根据经验数据开发的——世界上没有一个国家有一个连贯的理论。 拉夫连季耶夫在这方面写道：
“尽管德国人已经在斯大林格勒战役中使用了反坦克累积炮弹，并且在英国、美国和这里复制和研究了这些炮弹，但直到 1945 年才准确了解其行动的物理基础。”
然而，米哈伊尔·阿列克谢耶维奇的理论研究涉及后期，在乌法等待着他的是纯粹的技术任务。 主要发展是航空累积炸弹。 以下是该院士传记作者、巴什基尔大学首任校长尤里·耶尔金 (Yuri Yergin) 所著书籍的摘录：
“IL-2 攻击机没有携带几枚重型百公斤级反坦克炸弹 (PTAB)，而是装载了四个弹匣，每个弹匣装有 78 枚 PTAB，它们实际上是‘撒在’德军身上。 坦克 从25 m的高度，一方面保证了这种轰炸攻击的更高的瞄准精度，另一方面保证了飞机本身的完全安全，飞机不会被自身爆炸击落炸弹。 PTAB 还有另一个巨大优势。 与传统的由昂贵的高强度钢和复杂的引信制成的空气炸弹不同，PTAB 理论上甚至可以在木箱中生产。 因此，它们的制造可能不是在专门的工厂，而是在最原始的条件下进行，就像在乌法发生的那样……”
拉夫连季耶夫的 PTAB 是在乌法从第聂伯罗彼得罗夫斯克撤离的 Prommetiz artel 上生产的。 AD-A弹药和引信的设计的最终改进是由伊万·亚历山大罗维奇·拉里奥诺夫完成的。
每枚炸弹重 2,5 公斤，可通过累积杵穿透 70 毫米厚的装甲。 这足以击败国防军最受保护的坦克——黑豹车顶的厚度不超过16毫米，虎式坦克的车顶厚度为28毫米。 这不是开玩笑，拉夫连季耶夫早在成为主流之前就发明了穿顶弹药。 乌法的PTAB坦克首次在库尔斯克战役中使用，对纳粹产生了非常显着的效果——空袭摧毁了数百辆坦克。
在乌法，拉夫连季耶夫处理了一系列与累积效应没有直接关系的问题。 这位科学家的同时代人回忆道：
“同时，科学家们正在研究航空发动机气门、弹带耐久性等实践所需的问题，创造新的思路 武器...力学的另一个重要领域...是研究带有液体填充物的固体运动与火炮任务相关的稳定性。
有趣的是，即使在撤离的困难条件下，拉夫连季耶夫也没有放弃数学，并出版了一部关于“理想流体表面孤立波问题的可解性”。 但当然，主要力量消除了防御性质的问题。
累积理论
在乌法，拉夫连季耶夫开始研究累积爆炸的流体动力学理论，并从 1944 年开始在莫斯科和基辅继续研究。 这是一个严格保密的话题——世界媒体上第一份公开出版物直到 1948 年才出现。 40世纪XNUMX年代中期，有两种理论解释了累积效应——装甲燃烧方案和剥落方案。 根据第一个说法，一股气体射穿了装甲，第二个则暗示着热金属粉尘的击穿。 拉夫连季耶夫凭经验证明了这两种方法的失败，并提出了液体射流理论作为解释。 为此，有必要假设累积弹丸和装甲的铜衬里本质上是不可压缩的液体，尽管是非常粘稠的液体。 拉夫连季耶夫将不可压缩流体的动力学模型纳入了这一假设，结果证明它令人惊讶地解释了累积爆炸的整个物理学。 但有些很有趣。 米哈伊尔·阿列克谢耶维奇回忆道：
“金属表现得像液体的想法被许多人认为是荒谬的。 我记得我在炮兵科学院第一次就此发表演讲时引来一片笑声……对累积现象的流体动力学解释得到了 M. V. Keldysh 和 L. I. Sedov 的支持。
20年至1944年间，拉夫连季耶夫在距离基辅1946公里的费奥法尼亚村实践中证明了这一理论的正确性。 正如作者后来回忆的那样，乌克兰苏维埃社会主义共和国科学院副院长的职位使爆炸实验室的工作得以迅速开始。 很多事情实际上都必须在膝盖上完成。 例如，拉夫连季耶夫的司机制造了用于炸药的金属漏斗。 拉夫连季耶夫在电炉上投下炸药，在传统装订机上压制炸药。 关于那些日子，拉夫连季耶夫写道：
“材料方面的困难有时会导致完全意想不到的结果。 当近似计算揭示了累积爆炸的许多特性时，我想尽快进行实验以最终证实该理论。 有必要紧急研磨一个铜锥体，但幸运的是，没有可用的制造铜锥体所需的铜圆柱体。 N.M.赛蒂找到了一个不寻常的出路：他拿了一捆铜线，用导爆索包裹起来，然后将其炸毁。 爆炸后，我们得到了所需的圆柱体，埃迪克·沃斯用它雕刻了几个圆锥体。 进行的实验充分证实了该理论，该理论解释了累积爆炸的所有悖论效应。
1949年，米哈伊尔·阿列克谢耶维奇因累积爆炸理论被授予国家奖。
拉夫连季耶夫在1957年的著名文章《聚能射孔弹及其工作原理》中以奇特的方式描述了爆炸的机理。 因此，累积圆锥体在受到爆炸压缩和壁增厚之后，
“当海水流入楔形海湾时，可以观察到向前溅起的水花。”
累积的杵被称为丝线，以百万个大气压的压力作用在铠甲上，这也是后者简单扩散的原因。
值得再次强调的是米哈伊尔·阿列克谢耶维奇的才华。 累积理论绝不是他科学生涯的主要成就。 科学家并不仅仅靠枯燥的数学生活。 拉夫连季耶夫对建立自然现象的数学模型感兴趣。 他提出了许多有趣的假设，涉及海啸波的传播特征、新罗西斯克森林、蛇和鱼的运动方式、风浪的形成机制以及这些波的阻尼因雨。 顺便说一下，在院士严格指导下建立的新西伯利亚科学院，流体动力学研究所成为第一个运行的研究所。 目前是国家研究爆炸物理问题的重点科研机构之一。 该机构的现代全称是流体动力学研究所。 M.A.拉夫连季耶夫 SB RAS。
战后，拉夫连季耶夫并没有离开应用国防研究。 1950年，他研究了冲击波对船舶的影响以及港口爆炸清除技术。 1953年，在萨罗夫，他开始研制原子炮弹——当时苏联在这一课题上已经落后于美国。 三年后，出现了一种基于内爆机制的带有核装药的弹药。 从原理上讲，拉夫连季耶夫的射弹类似于隐藏在弹药箱内的中亚瓜。
米哈伊尔·阿列克谢耶维奇 (Mikhail Alekseevich) 于 1980 年去世，享年 79 岁，留下了巨大的科学技术遗产和大批学生。 拉夫连季耶夫解决的国防问题占据了这位科学家生活的重要组成部分，但绝不是唯一的问题。 院士的主要创建是新西伯利亚科学院，但这已经是一个完全不同的 故事.
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