Чтобы понять особенности применения конного лука необходимо, учитывая предыдущее изложение рассмотреть задачу стрельбы на скаку. Допустим всадник выпускает стрелу вперёд со скоростью 40 метров в секунду, находясь на лошади, скачущей 10 м/с. В то же самое время, пеший выпускает стрелу со скоростью 50 метров в секунду под тем же углом, стоя на земле. Чем отличаются эти два выстрела? Сопротивления воздуха тетиве на скаку возрастает незначительно, т.к. тетива тонкая и движется быстро - можно им пренебречь. Сопротивление воздуха стреле? Оно в точности такое - же. Нет, не совсем так, напротив, стрела всадника начинает преодолевать сопротивление воздуха уже двигаясь с некоторой скоростью за счет давящей на неё тетивы. То есть стрела "доразгоняется" с 10 до 50 метров в секунду, уже имея запас начальный кинетической энергии. Но с момента отрыва той и другой стрелы их движение практически совпадает. Сопротивление воздуха стреле уже в начальный момент одинаково и меняется в полёте с момента отрыва двух стрел тоже одинаково! Всаднику, в нашем примере, стрелять примерно на 1/5 легче. А начальное боковое сопротивление отсутствует с момента когда стрела срывается с тетивы, ведь с момента отрыва обе стрелы движутся по идентичной траектории. Дальность полёта стрелы рассчитывается исходя из нескольких параметров:

* Скорости вылета в момент отрыва, которая равна сумме скоростей всадника и стрелы в статичной системе координат, привязанной к поверхности планеты земля.

* Массы стрелы, которая, как мы раньше заметили, влияет ещё и на убойную силу стрелы в конечной точке траектории.

* Угла выстрела по отношению к горизонту.

* Аэродинамических характеристик стрелы. Их можно свести к сопротивлению воздуха. Как мы уже выяснили, на скоростях вылета средневековых тяжелых стрел – от 10 до 100 метров в секунду, сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости стрелы.

Отметим, что при сравнении случаев всадник/пеший - отличается только первый параметр: скорость. Пешему надо сильнее натянуть тетиву, чтобы сделать тот же по характеристикам выстрел. Сильнее на величину разницы в скорости лошади.

Какова реальная скорость вылета стрелы? Если современная стрела вылетает со скоростью 300 метров в секунду и весит 25 грамм, то старинная стрела, весом 150 - 200 грамм может получить несколько большую начальную энергию. Допустим, она срывается со скоростью 50 метров в секунду. Это приблизительно 180 км/час. Лошадь, мчащаяся во весь опор, добавит ещё 10 метров в секунду. Таким образом, в реальном примере, всадник приложит несколько меньше усилий, чтобы сделать тот же самый выстрел. Следовательно он может стрелять чуть сильнее и чаще.

В качестве возражения приводится тезис о том, что кочевники поздней античности, равно как и монголы, стреляли не по ходу лошади, а обернувшись в седле – назад, по преследующему противнику. Что ж, в этом случае конный лучник не получает никакого преимущества. Но и не проигрывает пешему! Ведь его преследователь движется за ним с той же скоростью и получает стрелу в грудь с увеличенной силой.

Точность и дальность стрельбы

Сравнивать точность стрельбы из винтовки с луком не вполне правомерно. Винтовка для того и изобретена, чтобы миллионные армии вставали в строй за два-три месяца, а луку учились годами. Зато обученный лучник, легко выбивал десяток-другой тогдашних бездоспешных призывников. Большую часть ранил, но этого достаточно. Прицельная же стрельба из лука, как тогда, так и сейчас ведётся на расстояниях в пятьдесят – сто метров. Обычная стрела просто не в состоянии иметь характеристики обеспечивающие точность на больших дистанциях. Именно стрела, а не сам лук. Слишком дорого обходились бы к уникальному луку ещё и уникальные калиброванные стрелы. А учитывать при каждом выстреле изменение веса, формы наконечника и оперения стрелы, изменение натяжения тетивы лука, ветер и т.п., может только действительно уника мастер. Вряд ли их было много в любую эпоху. В древности ещё не изобрели точные лучные прицелы и многочисленные устройства, повышающие точность стрельбы современного лука. Зато из средневекового лука можно было стрелять чаще. В эпоху применения средневековых луков сражения стали достаточно массовыми. Следовательно, точность попадания не была критична так как мишень представляла собой распределенную массу из людей и лошадей. Проникающая способность стрел оказывалась гораздо важнее.

Для стрельбы по мишени использовались лёгкие и быстрые стрелы, имеющие небольшую пробивную способность. Для боя применялись тяжелые стрелы, выпускаемые «тучей» под большим углом к горизонту. Недаром ещё в древние века говорилось многими стратегами, что в бою важны не лучники, а их количество.

Итак, для боевых стрел главное – пробивная способность. Она зависит от формы и материала наконечника (даже от смазки наконечника, как показал эксперимент!), но в не меньшей степени от импульса удара. Так, всадник упавший с лошади пролетит дольше чем выпавшая из его руки стрела. Дело всё в том же - в запасенной энергии, или, в импульсе, но мне как то проще говорить в терминах энергии. Очевидно, что выпущенная с той же скоростью что и пуля стрела имела бы куда большую энергию. Отсюда и берется сравнение показателей. То есть, чтобы сравнивать характеристики оружия Вам надо учитывать два показателя: вес и начальную скорость снаряда (скорость вылета). Для стрелы, с относительно небольшой скоростью вылета, но большим весом прибавка в скорости скачущей лошади, допустим 36 км/час или, что то же самое, 10 метров в секунду может дать увеличение дальности выстрела. А для пули, хоть с паровоза стреляй, существенного увеличения дальности не получишь. Для тяжелой стрелы конь добавляет существенный процент начальной скорости, а для легкой пули с её скоростью вылета, допустим - 500 метров в секунду, лишние 10 м/с почти ничего не дают.

В истории не сохранилось сведений об уникальных по точности дальних выстрелах. Да, турецкий султан выпустил стрелу на 800 метров (Посмел бы кто-нибудь выстрелить дольше! Да и где ему лук такой взять J), но нет никаких сведений о том в какую он бил мишень. Если бы действительно шервудские молодцы снимали рыцаря на скаку стрелой в щель забрала с дистанции в 100 метров, я полагаю, это было бы кем-нибудь с восхищением записано (Или, может быть, настоящими молодцами рыцари запрещали восхищаться?). Сохранились и исторические сведения о том, какой была дальность полета стрелы, выпущенной из лука. Арабская "Книга по описанию превосходных качеств лука и стрел" 1500 г. сообщает, что лучники всего мира прицельно стреляли на расстояние от 13,5 м до 67,5 м. При этом предельная дальность полета стрел была 162,5 м. С поправкой на совесть авторов этой книги, можно считать, что они отразили среднее состояние лучного дела в известной им части мира. Вероятно, ордынцы, осаждавшие в эту эпоху Москву, не могли поразить защитников Кремля, стреляя из лука через поле шириной около 170 м, так как им не хватало дальности полета стрел. Подкрасться к крепости поближе по незастроенному пространству тоже было невозможно. Ратники же, обороняющие Кремль, кроме луков и самострелов, имели орудия, которые "меташа бо каменем полтора перестрела", - т.е. их ядра летели в 1,5 раза дальше, чем стрелы из лука. Примерно на 250 метров. Раскопанные по всему миру конструкции крепостей и оборонительных сооружений эпохи до огнестрельного оружия рассчитывались приблизительно на эти же дистанции.

Тремя веками раньше, во время нашествия, монголы принесли с собой на Русь детально разработанную тактику осады крепостей. Это была в общем та же тактика, которая слагалась в то время и на самой Руси, но у монголов она была подкреплена широким применением камнеметов (по древнерусской терминологии — пороков). Камнеметные машины метали камни такой величины, «якоже можаху четыре человеки силнии подъяти», причем устанавливали эти машины перед стенами осажденного города на расстоянии не далее 100 — 150 м, примерно на дальности полета стрелы из лука. Только на таком или еще более близком расстоянии камни, бросаемые пороками, могли причинить ущерб деревянным стенам. Кроме того, начиная осаду города, монголы окружали его частоколом, чтобы прервать связь города с внешним миром, прикрыть своих стрелков, а главное, предотвратить вылазки защитников, стремившихся разрушить пороки. После этого начинали систематически бить камнями из камнеметов по городским стенам, чтобы разбить какой-либо их участок или хотя бы сбить их деревянные брустверы, забрала. Когда это удавалось, массированным обстрелом из луков осыпали данный участок стены тучей стрел; «стрелами яко же дождем пущаху». Лишенные брустверов защитники не могли вести ответную стрельбу: «не дадущим им выникнути из заборол». И именно сюда, на участок, где была подавлена активная стрелковая оборона, нападающие бросали основные силы штурма. Таким способом монголы успешно брали даже наиболее крупные и защищенные русские города, просто применяя концентрированную атаку на узком участке фронта. Надо отметить, что европейская наука сложения каменных крепостей с башнями обеспечивающими фланкирующий огонь по стенам на Руси в ту пору ещё не была известна. Засыпные стены русских городов из сырого дерева, хорошо выдерживали даже долговременную бомбардировку камнями, но оказалось достаточным сбить частокол, чтобы вскрыть уязвимость этого защитного сооружения. Лишь там, где защитники города сопротивлялись ожесточенно, не ожидая пощады, завоеватели несли существенные потери.

Сохранились, однако, сведения о том, что в старые времена монгольские пешие лучники выходили на соревнование по стрельбе во время Надома на дистанцию примерно в 270 м. То есть стрела преодолевала это расстояние и должна была поразить мишень! А мишенью служили кожаные цилиндры – сравнительно небольшие поверхности, сравнимые вероятно с эффективной площадью поражения противника. Со временем дистанция сократилась до 120 м., но сами монголы трактуют это как сокращение количества хороших лучников в связи с распространением огнестрельного оружия (с 17 в.). И всё же современный монгол с современным луком стреляет, соревнуясь с товарищами, на 30 м. дальше, нежели современный же европейский мастер спорта на мировом чемпионате (90 м.). Конечно же, соревнования лучших воинов ещё не показатель среднего уровня мастерства всей армии, но сам факт всё равно впечатляет. Это единственной обнаруженное свидетельство о прицельной стрельбе на столь большие расстояния. Сам факт, что монгольский чемпион попадал в кожаную имитацию фигуры человека на расстоянии в 270 метров может служить укором современным олимпийцам.

Краткие выводы

Основным результатом нашего компилятивного исследования можно считать следующее:

* Средневековый простой тисовый лук (длинный английский или лук американских индейцев) способен стрелять прицельно на дистанцию до 50 – 100 метров, составной улучшенный лук (монгольский или турецкий), – до  100 – 200 метров. Под прицельной стрельбой здесь надо понимать всего лишь способность хорошего стрелка попасть в неподвижного человека. Меньшая граница, указана для рядового стрелка, охотника или воина, большая для выдающегося мастера стрельбы.

* Тяжелая стрела с шиповидным наконечником пробивает железные доспехи средневекового рыцаря на дистанции вплоть до 50-75 метров при удачном попадании и кольчужные на дистанциях до 75-100 метров. Скорость стрелы на дистанции 100 метров составляет не более 50 м/с, энергия удара, соответственно от 10 до 25 килограмм.

* При массовом применении профессиональными лучниками, различные типы средневековых луков способны доставить массу стрел на дистанцию около 150, но не более 300 метров и при этом их убойная сила ещё позволит истребить или ранить слабо- и средне- защищенных воинов. Причём, в истории не сохранилось сведений о массированном обстреле на дистанции свыше 150 метров.

Более серьезные выводы мы делать пока повременим. Стоит лишь развеять многочисленные легенды и сомнительные утверждения о боевых качествах средневековых луков. Ни какое холодное оружие не окружено таким множеством легенд, как лук. Сплошь и рядом, во вполне наукообразных сочинениях можно прочесть, что стрелы из средневекового лука летели на 500 метров и на 200 метров пробивали любой панцирь, а лучник мог поразить любую видимую цель. Если бы это было так, то ни какое иное оружие не использовалось по крайней мере до середины 19-го века, так как самые мощные кремневые мушкеты не годились для эффективной стрельбы далее 240 метров, а аркебузы были эффективны на вдвое меньшей дистанции. Вероятно, и североамериканские индейцы не были информированы об этом, так как сразу решили, что даже самое худшее европейское ружье (а не самые худшие индейцам не продавали) всё-таки сильнее лука. Особенно, надо отметить жалкие потуги современных исследователей, попросту не сумевших выстрелить из древнего лука. Конечно и луки, превратившись в музейную редкость за годы утратили свои свойства, но и экспериментаторы оказались неспособны воспроизвести и испытать лучшие древние образцы. Многочисленные реконструкции, производимые членами исторических клубов, всего лишь приближаются по характеристикам к плохонькому покупному спортивному луку ценой от 50 до 100 долларов.

Причины вытеснения лука огнестрельным оружием

Мы уже отметили, что пробивная сила стрелы так же оставляла желать лучшего. На дистанции свыше 50 метров стрела начинает уступать ружейной пуле. С появлением стальных цельнокованых сплошных металлических доспехов (например, готический рыцарский доспех), лишь лучшие мастера могли надеяться сделать удачный выстрел. Проблема была в низкой начальной скорости снаряда, - 40 метров в секунду у деревянного и 60 у композитного лука. Отчасти низкая скорость компенсировалась большим весом стрелы с бронебойным наконечником, но для уверенного поражения хорошо защищенной цели этого было недостаточно. Дело в том, что низкая скорость стрелы делала так же невозможной прицельную стрельбу по подвижной цели. Считается, что прицельная стрельба осмыслена на дистанции, которую снаряд преодолевает меньше чем за одну секунду. Следовательно, преимущество лука над ружьем в точности стрельбы сомнительно. Оперенный снаряд летел намного точнее круглой пули, но пока он долетал, цель могла бы успеть окопаться по полному профилю (J, укрыться щитом или уйти с линии стрельбы). Фактически, массовая прицельная стрельба велась на 20 - 30 метров из деревянных луков и на 50 метров из композитных луков, а залповая на 150 – 250 метров соответственно. Стрелы, вертикально падающие на излете, были опасны в основном для не укрытых кольчугами лошадей и бездоспешной пехоты. Все известные в истории победы пеших лучников над латной кавалерией были достигнуты в условиях крайней стесненности действий этой кавалерии и при массированном применении луков. Нам неизвестны случаи победы лучников над рыцарями в чистом поле, а не на заранее подготовленных позициях.

Для сравнения характеристик луков и огнестрельного оружия возьмем обычное охотничье гладкоствольное ружьё 12-го калибра. Это вполне правомерно, ведь средневековый мушкет, несмотря на использование менее эффективного  (медленно сгорающего) пороха имел вдвое большую длину ствола и в несколько раз больший пороховой заряд. Калибр мушкета также был существенно выше. Характеристики охотничьего оружия изучены досконально. 12-й охотничий калибр исторически означает число круглых свинцовых пуль, которые можно изготовить из 1 фунта (453 гр.) свинца для этого оружия. Круглая пуля выпущенная из такого ружья имеет скорость 450 м/с и приобретает энергию свыше трёх тысяч Джоулей. На дистанции 100 метров скорость пули падает до 200-250 м/с, а энергия составляет уже от 850 до 1200 Джоулей в зависимости от веса и формы пули. Эта энергия соответствует (/g=9,8) 85 – 120 килограммам, в привычной всем военным системе исчисления.

Энергия тяжелой стрелы выпускаемой луком не может быть больше энергии накопленной луком. Самые тугие и совершенные турецкие луки растягивались с силой до 70 килограмм. Массово применявшиеся боевые луки никогда не имели энергии натяжения свыше 40 килограмм.  Типичный длинный тисовый лук требовал усилия около 25-35 килограмм. Часть этой энергии сообщалась стреле. Тем большая, чем совершеннее был лук и чем лучше были подобраны для него стрелы. Современные составные луки, выпущенные по «космическим» технологиям из идеальных материалов сообщают стреле большую энергию при той же силе натяжения, что и средневековые луки. Однако способность современных лучников вести стрельбу из старинного лука не подтверждена. Во всех известных нам экспериментах, современные спортсмены, даже уперевшись в лук ногами, не смогли и наполовину растянуть старинный лук. Этот простой факт подтверждает тезис о том, что подготовка профессиональных лучников должна была вестись массово в течении многих лет, чтобы обеспечить армию стрелками.

Итак, каким бы не был совершенным лук, он не в состоянии сообщить стреле энергию большую той, что ушла на его растяжение. Стрела, таким образом, приобретает кинетическую энергию в зависимости от своего веса, силы натяжения и хода тетивы лука в момент вылета. Для точного расчёта энергии стрелы достаточно взять интеграл от переменной силы натяжения лука по всей длине боевого хода тетивы за время произведения выстрела. Но нам достаточно подтверждённых данных о весе стрелы и скорости её вылета. Выпущенная по навесной траектории, стрела на 100 метрах теряет достаточно большую часть своей энергии, которая тратится на преодоление сопротивления воздуха. В момент поражения цели энергия нашей стрелы оказывается никак не больше 25 кг. Это означает, что при превосходных пробивных качествах стрелы по сравнению с пулей, она имеет в три-четыре раза меньшую энергию и почти вдесятеро меньшую скорость на дистанции стрельбы. Кроме того, лучников нужно очень долго готовить. Можно даже сказать, что лучником можно стать только при определенном образе жизни. Нам, опять таки, не известны исторические случаи набора лучников из неподготовленных рекрутов. Цена же изготовления круглой пули не шла ни в какое сравнение со стоимостью тщательно выделываемых стрел. Пули солдаты могли лить сами. Да и точность выстрела из лука, нивелировалась тем, что стрела преодолевала дистанцию за 2-3 секунды, в то время как пуля позволяла надеяться на попадание в быстро движущуюся мишень. Скорострельность лука постепенно компенсировалась большей убойной силой залпа мушкетов и относительной дешевизной подготовки рекрутов.

Вот поэтому лук, несмотря на свою, поначалу значительно большую скорострельность, был вытеснен медленным, менее точным, дорогим в изготовлении аркебузом и мушкетом.

Ссылки:

1. http://xlegio.enjoy.ru/pubs/bows_design/bows_design.htm

«Конструкции и изготовление древних луков (Early Bow Design and Construction)»

2. http://arbalet.h1.ru/read_long_bow.php

«Военное применение длинного лука в средние века»

3. http://www.sniper.ru/news/index.php?news=332

«Новинка 2002 года - спортивный лук Eclipse SLX™ от компании Браунинг»

4. http://epizodsspace.narod.ru/bibl/valier/1-3a.html

«Макс Валье. Полет в мировое пространство»

5. http://zealot.h1.ru/history/coldsteel4.html

«История холодного и огнестрельного оружия 17-18 веков с древности и до наших дней, часть 4.»

6. http://skolot.r2.ru/rappoport/004.htm

«ПЕРИОД ФЕОДАЛЬНОЙ РАЗДРОБЛЕННОСТИ»

7. http://tgorod.ru/index.php?contentid=195

«Тоже Город : О турецких луках»

8. http://tgorod.ru/index.php?contentid=14

«Тоже Город : Снаряжение и тактика английских лучников времен Столетней войны»

9. http://www.samooborona.ru/BOOK81.html

«ОРУЖИЕ В ГРАЖДАНСКОМ ОБЩЕСТВЕ (издание третье исправленное и дополненное) ПРИЛОЖЕНИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ РАЗДЕЛУ Справочные данные»

10. http://izotovmi.chat.ru/Fizika/Mehanika/zkine200.htm#BM202

«Кинематика» Решения разных задач по теме. (расчёт полёта стрелы без учёта сопротивления воздуха.)