Оружие авиации

ВОЗДУШНАЯ АРТИЛЛЕРИЯ

История развития огнестрельного оружия знает огромное количество разнообразных по устройству систем. И древняя пищаль, и современная скорострельная пушка имеют один общий, объединяющий их признак: снаряд выбрасывается из канала ствола оружия силой пороховых газов. Химическая энергия порохового заряда превращается в тепловую энергию пороховых газов, а тепловая — в механическую энергию движения снаряда и оружия: снаряд летит по направлению к цели, а оружие под действием силы отдачи откатывается назад.

Когда-то, на заре развития военной авиации, основным оружием экипажей самолетов были пистолеты и винтовки. Однако вскоре выяснилось, что в воздушном бою вероятность поражения одиночными выстрелами из такого оружия ничтожна. Чтобы увеличить вероятность поражения воздушной цели, нужно было прежде всего увеличить количество пуль, выпускаемых оружием в единицу времени. Поэтому на смену пистолетам и винтовкам пришли пулеметы. Сначала это были обычные, применяемые в наземных войсках системы, а затем уже специально созданные для вооружения самолетов пулеметы и пушки.

При работе авиационных пушек и пулеметов происходят те же операции, что и при стрельбе из такого сравнительно простого по устройству оружия, как винтовка: патрон досылается в патронник, взводится затвор, производится воспламенение капсюля и т. д. Однако при стрельбе из винтовки бóльшую часть работы по ее перезаряжанию производит стрелок. В авиационном же оружии все работы по перезаряжанию или бóльшая часть их производятся за счет энергии пороховых газов, образующихся при выстреле, или с помощью других источников энергии. Стрелок в этих операциях участия не принимает. Одним словом, авиационное оружие является автоматическим.

Использовать энергию пороховых газов для производства выстрела и перезаряжания оружия можно различными способами. Вследствие этого появилось большое число разнообразных по устройству и принципу действия авиационных пулеметов и пушек.

Основной составной частью всякого авиационного пулемета или пушки является ствол, представляющий собой стальную толстостенную трубу. Внутреннее пространство ствола состоит из трех частей: патронника, служащего для помещения патрона; канала с нарезами, в котором происходит расширение газов и снаряду сообщается поступательное и вращательное движение, и соединительного конуса, расположенного между патронником и нарезной частью и обеспечивающего плавное врезание медного пояска снаряда в нарезы (рис. 1).

Нарезы — это канавки, винтообразно идущие по всей длине канала ствола. Двигаясь по ним, снаряд приобретает вращательное движение, отчего полет его в воздухе становится более устойчивым, чем если бы он летел не вращаясь. Часть внутренней поверхности ствола между гранями нарезов носит название полей. Диаметр канала ствола, измеренный между противоположными полями, называется калибром. Калибр является одной из важнейших характеристик оружия; он в известной мере определяет вес снаряда. Число и форма нарезов могут быть различными, это зависит от калибра оружия. Угол наклона нарезов к продольной оси канала ствола, называемый крутизной нарезов, выбирается таким образом, чтобы обеспечить устойчивый полет снаряда в воздухе. Направление нарезов, от которого зависит вращение снаряда в ту или другую сторону, может быть правым и левым. Наибольшее распространение во многих странах получила «правая» нарезка, придающая снаряду вращение по часовой стрелке, если смотреть по направлению его полета.

Давление газов в стволе (рис. 2) весьма велико. Поэтому ствол должен обладать высокой прочностью. Утолщение его стенок повышает прочность лишь до известного предела, так как чем дальше отстоит слой металла от внутренней поверхности ствола, тем меньшую часть поперечной нагрузки он на себя принимает. Следовательно, утолщать стенки ствола целесообразно лишь до установленного предела. В настоящее время разработаны способы повышения прочности стволов, основанные на применении легированных сталей и на соответствующей термической обработке их в процессе производства.

Запирание канала ствола во время выстрела обеспечивается совокупностью деталей автоматического оружия, носящих название системы запирания. Основная часть этой системы — затвор. Он закрывает патронник со стороны казенного среза, плотно удерживает гильзу, при этом он воспринимает давление пороховых газов, передаваемое через дно гильзы. Затвор принимает участие и в перезаряжании оружия, досылая патрон из приемного окна в патронник. С затвором связан ударный механизм, воспламеняющий капсюль патрона, и механизмы, извлекающие из патронника стреляные гильзы. Чтобы выполнялись все эти сложные операции, затвор должен совершать определенные движения. Для плотного запирания канала ствола затвор соединяется, сцепляется со стволом. Сцепление может производиться при помощи металлической детали особой формы — клина, путем перекоса затвора или, наконец, его поворотом таким образом, чтобы специальные выступы на корпусе затвора заходили в пазы, имеющиеся в стенках ствола.

Чтобы обеспечить высокий темп стрельбы, необходимо осуществлять быструю и непрерывную подачу патронов в патронник. Эту задачу выполняет группа деталей автоматического оружия, называемая механизмом питания. Процесс подачи состоит из двух этапов: движения патрона из ленты в приемник оружия и из приемника в патронник. Последняя операция носит название досылания и осуществляется затвором.

Патроны, соединяясь с помощью металлических звеньев, образуют ленту. Ленте сообщается поступательное движение, причем после каждого выстрела она продвигается на промежуток, равный расстоянию между осями двух соседних патронов. Такой вид подачи дает возможность при относительно небольших размерах самого оружия значительно продлить время непрерывной стрельбы и размещать патронные ящики там, где это удобно, даже на некотором расстоянии от оружия. Сложность такого ленточного питания состоит в том, что оно требует включения в конструкцию установки, кроме патронных ящиков, также и патронных рукавов, направляющих движение ленты, звеньеотводов, а в ряде случаев и специальных механизмов подтягивания ленты.

Для того чтобы поместить перед выстрелом очередной патрон в патронник, необходимо удалить из него стреляную гильзу. Эту задачу выполняет выбрасывающий механизм оружия. Как правило, извлечение гильзы из патронника производится специальными выступами на затворе — лапками, а выбрасывание — отражающими механизмами или очередным патроном, выталкивающим гильзу из ствольной коробки.

Управление стрельбой из авиационного автоматического оружия производится с помощью спусковых механизмов. Устройство их может быть различным. Основной деталью спускового механизма является шептало. Сцепляясь с ним, подвижные части оружия или ударник останавливаются перед выстрелом. Спусковой механизм авиационных пушек и пулеметов обычно соединен с электроспуском. Основу электроспуска составляет электромагнит. Когда ток проходит через обмотку электромагнита, якорь его втягивается и надавливает на рычаг шептала. Шептало, перемещаясь, освобождает с боевого взвода подвижные части оружия. Цепь обмотки магнита электроспуска замыкается нажатием кнопки открытия огня, смонтированной в кабине стрелка.

Кроме вышеописанных механизмов, обязательных в любой системе, могут применяться и другие устройства: амортизаторы, смягчающие силу отдачи; пламегасители и т. п.

Во время стрельбы нормальная автоматическая работа частей оружия может нарушиться. Если, например, откажет капсюль хотя бы одного из патронов, стрельба прекратится. Действительно, если не произойдет выстрела, то исчезнет сила, приводящая в действие агрегаты перезаряжания оружия.

В полете устранить такую задержку непосредственно сам стрелок не может, так как он не имеет прямого доступа к артиллерийской установке, находящейся на некотором расстоянии от него. Как же быть? Очевидно, установку нужно снабдить системой, которая действовала бы независимо от выстрела и в случае необходимости могла перезарядить оружие, удалив из патронника негодный патрон и послав на его место следующий. Такие системы называются системами перезарядки; они имеются на каждой самолетной артиллерийской установке.

Широкое распространение в настоящее время получили электропневматические системы перезарядки, которые действуют следующим образом. Заряжание оружия производится пневматическим агрегатом. Сжатый воздух, поступающий из бортового баллона, давит на поршень цилиндра перезарядки, связанного с механизмами пушки. Впуск воздуха в цилиндр обычно осуществляется при помощи клапана, управляемого электромагнитом. Питание к обмотке электромагнита подается от бортовой самолетной сети через выключатель, установленный в кабине стрелка. Нажимая на этот выключатель, стрелок может быстро устранить задержку. С помощью системы перезарядки обычно производится и первоначальная изготовка оружия к стрельбе. Нажав на кнопку выключателя перезарядки, стрелок перемещает подвижные части и подает первый патрон в патронник. После первого выстрела стрельба ведется уже автоматически.

В настоящее время на самолетных артиллерийских установках применяются также системы полуавтоматической или автоматической перезарядки оружия. Подобные системы при возникновении задержки в стрельбе включаются автоматически без участия стрелка.

Во время стрельбы все детали, входящие в конструкцию пушки, должны работать в определенном, строго рассчитанном взаимодействии. Так, затвор перед выстрелом должен запереть канал ствола, после этого ударник должен пойти вперед и разбить капсюль патрона, а сам затвор — отойти назад, дав возможность выбрасывающему механизму удалить гильзу, а механизму питания подать к патроннику очередной патрон. Для производства следующего выстрела спусковой механизм должен расцепить шептало с затвором, позволяя затвору снова начать движение вперед для запирания канала ствола, и т. д. Мы уже говорили, что все эти движения или бóльшая часть их в автоматическом оружии могут производиться за счет части энергии пороховых газов, образующихся при каждом выстреле.

Использовать энергию пороховых газов для перезаряжания оружия и производства выстрела можно различными способами. Это привело к большому разнообразию образцов автоматического, в том числе и авиационного, оружия. По принципу использования энергии пороховых газов автоматические системы подразделяются на следующие три класса: 1) системы, работа которых основана на использовании энергии отдачи; 2) системы, в которых часть пороховых газов отводится из канала ствола и действует на специальные детали оружия; 3) системы, использующие силы трения при врезании ведущего пояска снаряда в нарезы.

При конструировании образцов авиационного пушечного вооружения наиболее широкое применение нашли системы, относящиеся к первому и второму классам. Принцип, по которому действуют системы третьего класса, можно использовать лишь для оружия малой мощности. Для образцов же большой скорострельности, какими являются авиационные пушки, системы третьего класса не применяются, так как работа автоматики при этом ненадежна.

Чем же характеризуется автоматическое авиационное оружие первого класса?

В момент выстрела пороховые газы с огромной силой равномерно давят на внутренние стенки ствола, дно снаряда и дно гильзы. Силы давления на стенки ствола взаимно уравновешиваются. Сила давления пороховых газов на снаряд выбрасывает его из оружия, а сила давления на дно гильзы, прочно удерживаемой от движения назад затвором, приводит к возникновению силы отдачи, стремящейся отбросить оружие в сторону, противоположную движению снаряда. Под действием силы отдачи может приходить в движение не все оружие целиком, а лишь отдельные его части.

Среди систем авиационного автоматического оружия имеются такие, у которых в результате силы отдачи движется ствол и сцепленный с ним затвор. В момент выстрела затвор закрывает канал ствола, оставаясь прочно соединенным со стволом. Расцепляются они лишь после вылета снаряда из оружия. Затем затвор отходит в крайнее заднее положение и сжимает возвратную пружину, а ствол возвращается в переднее положение. Механизмы автоматики в подобных системах могут приводиться в действие движением ствола или затвора.

В целях достижения высокого темпа стрельбы могут создаваться системы, у которых ствол под действием силы отдачи движется не во всю длину хода затвора. Такое оружие относят к системам с коротким ходом ствола (рис. 3).

У оружия подобного типа после вылета снаряда из канала ствола затвор расцепляется со стволом значительно раньше, чем ствол откатывается до своего заднего положения. В процессе отката ствол и затвор, двигаясь назад, сжимают свои пружины. За время отката давление пороховых газов в канале ствола падает и становится равным атмосферному. Расцепившись со стволом, затвор по инерции откатывается на расстояние, достаточное для извлечения стреляной гильзы и подачи очередного патрона. Ствол же под действием мощной ствольной пружины возвращается в переднее положение. Дойдя до своего крайнего заднего положения, затвор под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, при этом он досылает в патронник очередной патрон, запирает канал ствола и производит следующий выстрел.

В системах оружия с коротким ходом ствола имеются специальные детали — ускорители. При движении назад ствол расположенным на нем выступом приводит в действие ускоритель, который, вращаясь вокруг неподвижной оси, сообщает затвору дополнительную скорость отката. В результате скорость отката ствола падает, а за счет этого увеличивается скорость отката затвора. Затвор отпирает канал ствола и извлекает гильзу из патронника.

Системы с коротким ходом ствола сравнительно сложны по устройству, но зато их автоматика надежна и, что особенно важно, обеспечивает более высокий, чем у систем с длинным ходом ствола, темп стрельбы.

В авиации могут применяться и системы, в которых часть пороховых газов отводится из канала ствола и действует на специальные детали оружия, причем конструкции авиационных пулеметов и пушек могут быть различными, так как отвод газов производится по-разному: через отверстие в стенке ствола, с тем чтобы газы давили на поршень; через дно гильзы с последующим действием на ударник и т. д.

Чаще всего в авиационном автоматическом оружии применяется способ отвода газов через боковое отверстие в стенке ствола. Отведенные таким образом газы действуют на поршень, движущийся в специальном цилиндре. С поршнем связаны подвижные части — ползун и затвор (рис. 4).

Автоматика оружия приходит в действие после того, как снаряд пройдет отверстие в стенке ствола. Затвор прочно сцепляется со стволом и запирает его. Отдача при этом полностью воспринимается узлами крепления оружия и не используется для работы автоматики. После того как снаряд пройдет отверстие в стволе, часть пороховых газов устремляется в это отверстие и попадает в газовый цилиндр. Расширяясь в цилиндре, газы давят на поршень, отбрасывая вместе с ним назад и ползун. Однако ползун не разъединяет затвора со стволом до тех пор, пока снаряд не вылетит из канала ствола.

После вылета снаряда ползун, возвращаясь по инерции в заднее положение, сжимает возвратную пружину, отпирает затвор и отводит его назад. Затвор на своем пути извлекает стреляную гильзу из патронника. Возвращение подвижных частей происходит под действием возвратной пружины. Двигаясь в переднее положение, затвор своими лапками захватывает в приемном окне очередной патрон и досылает его в патронник. Ползун, придя в крайнее переднее положение, ударяет выступом по бойку. Происходит выстрел.

Для поддержания необходимого темпа стрельбы используются газовые регуляторы, имеющие три–четыре калиброванных отверстия различных диаметров. Устанавливая то или иное отверстие против отверстия в стенке ствола, можно увеличивать или уменьшать количество пороховых газов, попадающих в газовый цилиндр, и таким образом изменять давление на поршень, а следовательно, и скорость движения частей оружия, определяющую темп стрельбы.

Недостатки автоматического оружия второго класса заключаются в резкой ударной нагрузке на детали оружия, сокращающей срок их службы, быстром загрязнении газовых путей и подвижных частей нагаром и, наконец, в отсутствии использования «даровой» энергии отдачи оружия. Но зато такое оружие позволяет применять мощный патрон и достигать высокого темпа стрельбы при надежном действии автоматики.

Подобный принцип работы автоматики был положен в основу конструкции ряда образцов зарубежного авиационного оружия, в частности пушки MG-213C, которая была выпущена в 1944–1945 гг. немецкой фирмой «Маузер». В этой конструкции газовый поршень присоединен к совершающему возвратно-поступательное движение ползуну-досылателю. Эта деталь выталкивает очередной патрон из ленты и посылает его в одну из пяти камер барабана, схожего с барабаном револьвера. Во время возвратного движения досылатель поворачивает барабан при помощи диагонального паза и штифта.

Выстрел из пушки производится при помощи электро-воспламенителя. Прокладки из жаропрочной стали делают камеру барабана в момент выстрела газонепроницаемой. Основание гильзы удерживается от движения назад корпусом затвора, причем он некоторое время, в начале вращения барабана, не отпирает ствола. Вместе с тем отверстие для отвода газов расположено очень близко к камере, а движущиеся части пушки имеют малую инерцию. Все это дает возможность при высоком давлении пороховых газов в канале ствола приводить барабан в движение и обеспечивать весьма высокий темп стрельбы.

Другим положительным качеством такой конструкции является то, что выполнение полного цикла операции с одним патроном — подача его, выстрел и извлечение стреляной гильзы — совмещается с различными этапами такого же цикла операций по меньшей мере еще с двумя патронами, находящимися в это время в барабане. Преимуществом пушки считается, кроме того, простота ее охлаждения.

Пушка MG-213C не получила боевого применения в период второй мировой войны, но она была принята за основу некоторых новых систем артиллерийского авиационного вооружения, разработанных специалистами США, Англии и Швейцарии.

В США на базе пушки MG-213C была создана 20-мм пушка М-39, принятая в 1957 г. на вооружение американских военно-воздушных сил (рис. 5).

Барабан этой пушки имеет пять камер, питание — ленточное, воспламенение порохового заряда патрона — электрическое. Нововведением является пиротехническая система перезаряжания пушки, которая состоит из барабана, заряжаемого пиропатронами. В случае осечки заряд одного из пиропатронов может быть воспламенен с помощью электричества. Образующиеся при этом газы действуют на поршень вместо пороховых газов, отводимых из канала ствола во время выстрела. Пушка М-39 весит 77 кг. Скорострельность ее около 1500 выстрелов в минуту, начальная скорость полета снаряда 1040 м/сек.

Английские специалисты на основе конструкции немецкой пушки MG-213С создали авиационную 30-мм пушку «Аден», темп стрельбы которой около 1000 выстрелов в минуту при начальной скорости полета снаряда 610 м/сек. В этой конструкции имеется пневматическая система перезарядки; воспламенение порохового заряда патронов — электрическое. В настоящее время системы, подобные пушке «Аден», являются стандартным вооружением английских истребителей.

В Швейцарии на основе пушки MG-213C фирма «Эрликон» разработала две новые системы барабанного типа: пушку 206RK калибра 20 мм и пушку 302RK калибра 30 мм.

Использование энергии пороховых газов для перезаряжания и производства выстрела — ведущий принцип создания надежного и эффективного авиационного оружия. На протяжении многих лет этот принцип с успехом используется конструкторами и, несомненно, будет использоваться впредь. Однако развитие техники немыслимо без постоянных поисков новых решений, без критического пересмотра опыта прошлого с учетом огромных возможностей современного промышленного производства. Специалисты постоянно ищут другие принципы создания авиационного автоматического оружия.

Требованию скорострельности, например, удовлетворяет оружие, у которого все механизмы перезаряжания и производства выстрела или часть их действуют за счет постороннего источника энергии. Это так называемое механизированное оружие. Оно, имея относительно несложную конструкцию, может обеспечивать весьма высокий темп стрельбы. На работу механизированного оружия не влияют различные перемещения самолета при стрельбе, действие его не прекращается, если даже не произойдет выстрела, т. е. и при осечке система продолжает работать. Есть, конечно, у механизированного оружия и недостатки. Так, например, установлено, что в подобных системах необходимо иметь сложные устройства, применяемые для предотвращения преждевременного открывания затвора.

Механизированное оружие имеет свою историю. В середине XIX в. развитие военного дела выдвинуло необходимость создания артиллерийских систем, способных поражать пехоту на дальности, превосходящей дальность появившихся к тому времени в пехоте нарезных ружей. Это было достигнуто созданием специальных скорострельных образцов оружия для артиллерийских частей, так называемых «картечниц». «Картечницы» были многоствольными системами; стволы у них располагались горизонтально или по кругу, в последнем случае они могли вращаться относительно общей оси.

На вооружении полевой артиллерии «картечницы» состояли недолго. После франко-прусской войны 1870–1871 гг. они были переданы в крепости и через несколько лет перестали использоваться совсем. Их заменило автоматическое оружие — пулеметы, механизмы перезаряжания которых приводились в действие энергией пороховых газов.

Однако после того как автоматическое оружие достигло высокого совершенства, идее создания механизированного оружия стало вновь придаваться большое значение. В зарубежной печати сообщалось о создании в США скорострельной авиационной механизированной пушки Т-171, предназначенной для вооружения сверхзвуковых истребителей.

Пушка Т-171 имеет вращающийся барабан с шестью 20-мм стволами. Принцип работы ее подобен принципу работы «картечницы». Но если для приведения в действие механизмов «картечницы» использовалась мускульная сила человека, то теперь для этой цели применяется электричество или гидравлика.

При стрельбе из этой пушки блок стволов, скрепленных в общем кожухе, вращается. Выстрел из каждого ствола происходит в тот момент, когда он находится в верхнем положении. За один оборот блока, таким образом, происходит шесть выстрелов. При темпе стрельбы 7000 выстрелов в минуту блок стволов вращается со скоростью около 20 оборотов в секунду.

Каждый из стволов пушки имеет собственный затвор, который запирает канал позже, чем обычно. Это исключает возможность одновременной подачи двух патронов в один ствол и гарантирует безопасность стрельбы. Питание пушки осуществляется с помощью конвейера без применения звеньев. Задержки при стрельбе устраняются автоматически и не могут привести к перебоям. Для воспламенения капсюля патрона в конструкции пушки Т-171, как и у некоторых других современных систем, используются электрозапалы.

Следует отметить, что обращение конструкторов к многоствольной системе не случайно. Непродолжительный срок службы стволов — самое слабое место современных скорострельных пушек.

По сравнению с другими американскими пушками, в частности с пушкой М-39, пушка Т-171 имеет и другие преимущества. Они заключаются не только в темпе стрельбы, более чем в четыре раза превышающем темп стрельбы пушки М-39, но и в значительно меньшем, чем у нее, весе. Это позволяет, по мнению специалистов, более эффективно использовать новую пушку на высотных сверхзвуковых истребителях. В печати указывалось также, что эта пушка вполне пригодна в качестве стрелковой установки кормовой турели бомбардировщика.

Вид пушки Т-171 во время полигонных испытаний показан на рис. 6, слева. На рисунке виден блок стволов, патронный конвейер и кабель, соединяющий установку с источником электропитания. Здесь же, справа, видна старинная многоствольная «картечница», принцип конструкции которой послужил основой для создания новой пушки.

Конструкторы многоствольных пушек не ограничивают их калибр 20 мм. В США разработана также шестиствольная 30-мм авиационная пушка, получившая обозначение Т-212. Она подобна пушке Т-171, но имеет несколько бóльшую дальность эффективной стрельбы, однако темп стрельбы у Т-212 меньше — 6000 выстрелов в минуту. В печати отмечалось, что пушка Т-212 предназначается для установки на кормовой турели американского опытного сверхзвукового бомбардировщика В-58.

Оценивая перспективы дальнейшего применения многоствольных авиационных пушек и их значение для развития современного автоматического оружия, некоторые зарубежные специалисты считают, что такие пушки ни в коей мере не являются единственно возможным средством достижения высоких боевых характеристик, в частности веса секундного залпа (общий вес снарядов, выпускаемых в секунду). Результаты, достигаемые с их помощью, могут быть получены установкой на самолет нескольких легких и достаточно скорострельных пушек того же калибра, но обычной конструкции. Незначительно превышая вес многоствольных установок, такие пушки могут иметь гораздо бóльший вес секундного залпа.

Совершенство конструкции авиационной пушки — один из важнейших факторов, определяющих ее боевую эффективность. Но этого явно недостаточно. Ведь в конечном счете цель поражается снарядом, от качества которого зависят меткость стрельбы и надежность поражения цели. Поэтому наряду с совершенствованием систем авиационного артиллерийского вооружения непрерывно повышается качество его боеприпасов.

Во всех видах авиационного оружия применяются только так называемые унитарные патроны. В унитарном патроне все элементы прочно соединены в одно целое. Это позволяет в один прием заряжать оружие и быстро перезаряжать его.

Патрон авиационного оружия состоит из гильзы, боевого заряда, капсюля и пули или снаряда (рис. 7). Помимо этих основных частей, в некоторых образцах патронов применяются воспламенители боевого заряда и размеднители. Воспламенитель, как правило, представляет собой заряд дымного пороха, заключенный в матерчатый мешочек, который укладывается на дно гильзы. Размеднитель — моточек свинцовой проволоки диаметром 1 мм — служит для снятия с внутренней поверхности ствола налета меди, оставляемого ведущими поясками снарядов на нарезах канала ствола. Внутри гильзы размеднитель прикрепляется к донной части снаряда или укладывается между дном снаряда и боевым зарядом.

Гильза служит для соединения всех элементов патрона в единое целое и предохранения заряда от влияния внешних условий. Плотно прилегая к стенкам патронника, она не дает пороховым газам прорваться назад во время выстрела. В авиационном оружии наибольшее распространение получили гильзы, напоминающие по форме бутылку. Такая форма позволяет легко извлекать гильзу из патронника, дает возможность уменьшить длину патрона, а также благоприятно влияет на характер горения порохового заряда и, следовательно, на скорость движения снаряда.

Чтобы автоматика оружия работала надежно, гильза, помещенная в патронник, должна прочно удерживаться в нем. Поэтому скат гильзы и скат патронника делают строго совпадающими по форме и размеру.

Внутри гильзы помещается боевой заряд, состоящий из определенного количества бездымного пороха. Такой заряд обладает важным свойством — в замкнутом объеме горение его происходит параллельными слоями, другими словами, заряд не вспыхивает сразу целиком, а как бы обгорает. Придавая пороховым зернам ту или иную форму, можно управлять притоком газов, образующихся при их горении.

В качестве боевых зарядов патронов авиационного оружия применяются пороха многоканальной формы (рис. 8). Такая форма пороха называется прогрессивной, поскольку горящая поверхность непрерывно увеличивается и приток газов возрастает.

Скорость горения бездымного пороха зависит от давления внутри пороховой камеры, при котором это горение происходит. Чем оно больше, тем больше скорость горения. Чтобы увеличить сравнительно небольшую (около 1 см/сек) скорость горения бездымного пороха, давление внутри гильзы повышают с помощью воспламенителя, которым является, как уже говорилось, некоторое количество дымного пороха, имеющего гораздо бóльшую скорость горения. Кроме того, сгорание воспламенителя сопровождается вспышкой, что обеспечивает одновременное воспламенение всего боевого заряда. Воспламенители используются в патронах калибром более 23 мм, имеющих сравнительно большой пороховой заряд. Капсюль патрона представляет собой колпачок из красной меди или латуни, на дне которого запрессован ударный состав, закрытый сверху фольговым кружком (см. рис. 7). В ударный состав входит гремучая ртуть, бертолетова соль и антимоний. Гремучая ртуть является инициатором вспышки, антимоний — горючим материалом, а бертолетова соль — источником кислорода, поддерживающего горение. При ударе бойка по чашечке капсюля ударный состав вспыхивает и вызывает воспламенение либо воспламенителя, либо непосредственно боевого заряда патрона.

Что же представляют собой сами снаряды и пули? Прежде чем ответить на этот вопрос, разберем, чем отличается пуля от снаряда.

Понятие «снаряд» исторически сложилось вследствие того, что боеприпасы для артиллерийских орудий позволяли снаряжать их внутреннюю полость разрывным или каким-либо другим зарядом. Боеприпасы же, применявшиеся для ручного оружия, представляли собой сплошные тела и получили названия пуль. Это различие боеприпасов определялось калибрами оружия, так как снаряжение пуль представляло в прошлом большие трудности. Сейчас разница между калибрами образцов артиллерийского и стрелкового вооружения стерлась. Пули даже наименьшего боевого калибра, равного 6,5 мм, благодаря успехам современной техники можно не только снаряжать различными составами, но и снабжать механическими разрывными устройствами. Поэтому понятия «пуля» и «снаряд» в настоящее время различаются лишь по способу сообщения им вращательного движения в канале ствола.

Пуля, двигаясь по каналу ствола, получает вращательное движение благодаря врезанию ее оболочки в нарезы, а снаряд, двигаясь по каналу ствола, получает вращательное движение за счет врезания специально надетого на его корпус ведущего пояска; в зависимости от этого и оружие относится к категории стрелкового или пушечного. Если стрельба из оружия ведется пулями, его называют пулеметом, если снарядами — пушкой.

Форма пуль и снарядов выбирается такой, чтобы сопротивление воздуха при их полете было наименьшим. Пули для авиационного оружия делятся на обыкновенные и специальные. Первые служат для поражения живой силы противника, вторые — для поражения живой силы и боевой техники. При этом в зависимости от назначения и характера действия специальные пули бывают бронебойными, разрывными, трассирующими или обладают комбинированным действием. В авиации наибольшее распространение получили пули комбинированного действия (бронебойно-зажигательные, бронебойно-зажигательно-трассирующие и др.). Однако действие даже таких пуль по объектам современной техники все же оказывается малоэффективным, поэтому в военно-воздушных силах почти всех стран пули заменяются снарядами, а пулеметы — пушками.

Снаряды авиационного оружия служат для поражения живой силы и боевой техники противника. В зависимости от назначения и характера действия они могут быть бронебойными, осколочными или комбинированными. Особенно распространены снаряды комбинированного действия: бронебойно-зажигательно-трассирующие, применяемые для поражения целей, закрытых броней, и осколочно-зажигательно-трассирующие, используемые для поражения небронированных целей.

Осколочные снаряды имеют заряд взрывчатого вещества и снабжаются взрывателем. Осколочные снаряды — основа боевого комплекта авиационной пушки. При действии разрывного заряда корпус снаряда дробится на осколки и, кроме того, образуется взрывная волна. Поэтому действие осколочных снарядов по существу является осколочно-фугасным.

Механизмы, которые сообщают начальный импульс для взрыва разрывного заряда в нужный момент, носят название взрывателей. Ими снабжаются многие виды снарядов авиационного оружия. Существуют взрыватели, вызывающие разрыв снаряда не только при ударе его о преграду, но и в полете; последние носят название дистанционных. Другие взрыватели срабатывают в случае удара снаряда о преграду. Такие взрыватели называются ударными.

На рис. 9 показана типичная схема ударного взрывателя. До выстрела такой взрыватель не может вызвать взрыв разрывного заряда, так как предохранитель, сдерживаемый пружиной, не позволяет жалу наколоть капсюль-детонатор. После вылета снаряда из канала ствола вследствие сопротивления воздуха и действия силы инерции ударник перемещается вперед, плотно прижимаясь к мембране. В то же время центробежная сила, возникающая в результате вращения снаряда вокруг своей оси, действует на предохранитель, раздвигая его половинки в разные стороны. Путь жала к капсюлю, таким образом, оказывается свободным, а взрыватель — готовым к действию. При встрече с преградой мембрана разрушается, ударник нажимает на жало, жало накалывает капсюль-детонатор и происходит взрыв разрывного заряда.

Итак, мы познакомились с принципами устройства современного авиационного оружия и его боеприпасами. Вполне понятно, что это оружие должно быть установлено на самолете соответствующим образом.

Размещение артиллерийского вооружения зависит от типа самолета.

Рассмотрим сначала артиллерийское вооружение истребителя.

На заре развития истребительной авиации, в начале первой мировой войны, для того чтобы добиться эффективной стрельбы при любых маневрах самолета, старались приблизить оружие, жестко скрепленное с самолетом, к его оси. Перед второй мировой войной наметилась обратная тенденция — выносить оружие за пределы площади, ометаемой винтом; тем самым конструкторы стремились повысить огневую мощь истребителя, так как это позволяло увеличить число одновременно стреляющих установок. Толстые профили крыльев поршневых самолетов того времени позволяли устанавливать пулеметы внутри крыла. В послевоенное время в связи с переходом авиации на реактивную технику крыльевые установки стали применяться все реже и реже, так как реактивные самолеты имеют сравнительно тонкие профили крыльев, что делает невозможным установку в них оружия. Поэтому артиллерийское вооружение современных истребителей чаще всего целиком сосредоточивается в фюзеляже. Пушки на истребителях закрепляются неподвижно, и прицеливание при стрельбе осуществляется разворотом самолета.

Одним из главных факторов, определяющих выбор той или иной системы оружия для самолета-истребителя, является вес. Современная авиационная пушка вместе с вспомогательными агрегатами весит от 70 до 200 кг. Патрон 20-мм калибра весит 0,4 кг, а 30-мм патрон — 0,9 кг. Таким образом, если мы захотим поставить на самолет установку из четырех 30-мм пушек с боезапасом по 300 патронов к каждой, то самолет станет тяжелее не менее чем на 1,8 т. Для самолета-истребителя такое увеличение веса весьма ощутимо.

В настоящее время конструкторы стараются устанавливать пушки на истребителях ближе к оси самолета, что позволяет достичь большей концентрации огня по атакуемой цели. О том, как располагается артиллерийское вооружение на современных зарубежных самолетах-истребителях, можно судить по схеме, приведенной на рис. 10.

Теперь познакомимся с артиллерийским вооружением самолетов-бомбардировщиков. Каковы же характерные особенности размещения оружия здесь? Вполне понятно, что поскольку это вооружение предназначено для обороны, оно должно устанавливаться так, чтобы можно было отразить нападение противника в первую очередь с направления его наиболее возможного появления, например в задней полусфере. Почти все самолеты-бомбардировщики (если они вообще имеют оборонительное вооружение) снабжены кормовыми артиллерийскими установками. Бомбардировщики, выполняющие боевые задачи без прикрытия истребителями, кроме того, могут иметь вооружение, позволяющее отражать атаки даже с нескольких направлений сразу.

В подвижных установках пушки или пулеметы закрепляются с помощью специальных устройств и механизмов, обеспечивающих их наводку, стрельбу, питание патронами, отвод стреляных гильз и звеньев и т. д. В первоначальный период развития оборонительного вооружения самолетов для подвижного закрепления оружия применялись простые стойки-шкворни с развилкой наверху. Пулемет крепился в специальном гнезде в верхней части шкворня и мог свободно поворачиваться в вертикальном и горизонтальном направлениях. Однако угол обстрела такой установки в горизонтальной плоскости был ограничен, а питание оружия можно было осуществлять лишь с помощью магазинов. Поэтому шкворневые установки были быстро вытеснены другими, получившими название турелей.

Первые турели появились в 1916 г. Они состояли из двух колец: неподвижного и подвижного. Нижнее, неподвижное, кольцо крепилось к фюзеляжу самолета, а верхнее могло свободно перемещаться по нему. На верхнем кольце помещалась дуга, на которой и устанавливался пулемет (а позднее — два спаренных пулемета).

С ростом скоростей полета самолетов появилась необходимость заключать турели в прозрачный обтекаемый колпак, чтобы уменьшить сопротивление воздуха и улучшить условия работы стрелка. Потребовалось также снабжать турели специальными устройствами для облегчения поворота оружия, так как стрелку становилось все труднее преодолевать мускульной силой возросшее давление потока воздуха на выступающий ствол. Но даже такие устройства уже не обеспечивали ведения прицельного огня по быстро перемещающейся цели. Решение пришло лишь с созданием механизированной турели. Стрелок, управляющий такой турелью, наводит на цель лишь прицел, наводка же оружия осуществляется автоматически с помощью гидравлических или электрических приводов.

Первые образцы турелей устанавливались только в верхней части фюзеляжа и обеспечивали защиту бомбардировщика от атак истребителей лишь сверху и снизу сбоку. С ростом размеров бомбардировщиков появилась возможность устанавливать турели во всех частях самолета. Это привело к резкому увеличению числа турельных установок. Так, известный американский тяжелый бомбардировщик В-29, применявшийся в годы второй мировой войны и в период интервенции США в Корее, имел на вооружении десять 12,7-мм пулеметов и одну 20-мм пушку, причем восемь пулеметов были установлены на передней верхней, передней нижней, задней верхней, задней нижней турелях (по два на каждой) и два пулемета и пушка — на корме (рис. 11).

Но на тяжелых бомбардировщиках не всегда оказывается возможным поместить стрелка в непосредственной близости от оружия, поэтому пришлось перейти на дистанционные стрелковые установки. Принцип их устройства состоит в том, что подвижное оружие располагается в тех местах самолета, где этого требуют условия обороны самолета и где обеспечен наилучший обзор для стрелка. При наведении стрелком прицела на цель оружие принимает необходимое положение автоматически, при помощи гидравлических или электрических механизмов.

Электрическая схема дистанционного управления сложнее, чем схема механизированной турели с непосредственным управлением. Однако дистанционная турель, поскольку в ней не предусмотрено место для стрелка, может быть сделана меньше по размерам. Имея невысокий внешний колпак, такая турель оказывает сравнительно небольшое аэродинамическое сопротивление и может быть расположена в местах, где обеспечивается наибольшая зона обстрела.

На самолетах-бомбардировщиках можно устанавливать несколько дистанционных турелей, управляемых со специальных постов управления, находящихся в герметических кабинах. При этом каждая турель имеет свой основной пост управления, однако в целом такая система позволяет стрелку, находящемуся у одного из постов, взять на себя в случае необходимости управление несколькими турелями, что намного повышает способность бомбардировщика вести длительный оборонительный бой.

В последнее время зарубежные конструкторы артиллерийского вооружения бомбардировщиков стремятся сократить число установок на самолете. Так, например, средний американский бомбардировщик В-47 имеет только одну кормовую дистанционную установку с двумя 20-мм пушками. На тяжелом бомбардировщике В-52, нормальный взлетный вес которого составляет 136 т, установлено всего лишь четыре 20-мм пушки, размещенные в дистанционной кормовой установке, вид которой показан на рис. 12.

Английские конструкторы почти совсем отказались от применения оборонительного артиллерийского вооружения на самолетах-бомбардировщиках, таких, как, например, бомбардировщики «Валлиант», «Вулкан» и «Виктор». Английские специалисты объясняют это тем, что указанные самолеты имеют большую скорость — до 900–1100 км/час, могут летать на высотах 15–16 тыс. м и обладают высокой маневренностью. Для защиты от нападения истребителей они оборудуются лишь специальной радиолокационной станцией, которая подает сигнал тревоги в случае нападения истребителя противника.

Однако приведенные примеры вовсе не свидетельствуют о том, что оборонительное вооружение бомбардировщиков отжило свой век. Наоборот, конструкторы стремятся сделать его наиболее эффективным, используя современные достижения науки и техники. Так, для артиллерийской установки бомбардировщиков В-47 и В-52 характерно наличие радиолокационных прицельных устройств; секторы обстрела этих установок велики — до 90° по горизонтали и вертикали. На таких турелях возможна установка более мощных пушек, в частности многоствольных пушек Т-171 и Т-212.

Для осуществления дистанционного управления установкой необходимо связать прицельное приспособление и оружие таким образом, чтобы стволы перемещались в соответствии с изменением положения прицела. Иначе говоря, между оружием и прицелом должна существовать синхронная связь. При дистанционном управлении турелью такая связь осуществляется с помощью так называемого следящего привода.

Следящий привод — это особая электрическая система. Одним из основных ее элементов являются сельсины. Сельсин представляет собой электрическое устройство, состоящее из статора с тремя обмотками (неподвижная часть) и ротора с одной обмоткой (подвижная часть). Для того чтобы образовать следящий привод, обмотки статоров двух сельсинов соединяют электрической цепью, а обмотки роторов подключают к источнику переменного тока (рис. 13). После этого один из сельсинов может быть командным устройством, или, иначе говоря, сельсин-датчиком, а другой — управляемым устройством — сельсин-приемником. При вращении ротора сельсин-датчика ротор сельсин-приемника будет поворачиваться на тот же угол, т. е. будет как бы «следить» за его положением.

Как это происходит? Переменный ток создает в роторе каждого из сельсинов пульсирующее магнитное поле, направление которого зависит от положения ротора. В обмотках статоров наводятся электродвижущие силы. При одинаковых положениях роторов обоих сельсинов эти электродвижущие силы уравновешивают одна другую и ток в цепи обмоток статоров отсутствует. Если же нарушить строгую параллельность осей роторов и образовать между ними так называемый угол рассогласования, то величины электродвижущих сил, наведенных в обмотках статоров, не будут равны и в цепи возникнет уравнительный ток. Проходя по обмоткам статора сельсин-приемника, этот ток будет взаимодействовать с магнитным полем своего ротора так, что тот будет поворачиваться до тех пор, пока не исчезнет угол рассогласования. Таким образом, если разместить сельсины на необходимом расстоянии, то можно, поворачивая ротор сельсин-датчика, производить одновременно точно такой же поворот ротора сельсин-приемника. Нечто подобное и требуется для дистанционного управления оружием, причем необязательно передавать величину угла поворота сельсин-датчика. Нужно лишь, чтобы в соответствии с поворотом его ротора на обмотке ротора сельсин-приемника возникало электрическое напряжение, которое можно было бы затем усилить и подать на двигатели, приводящие в движение турель. Схема соединения сельсинов с источником тока в этом случае несколько видоизменяется (рис. 14).

Как видно на схеме, переменным током питается лишь ротор сельсин-датчика, жестко соединенный с прицелом и, следовательно, поворачивающийся вместе с ним. Ротор сельсин-приемника жестко связан с электродвигателем, приводящим турель в движение. Обмотка этого ротора связана с электронным устройством, являющимся одновременно усилителем и выпрямителем переменного тока.

Переменный ток, питающий обмотку ротора сельсин-датчика, создает переменное магнитное поле. Под действием его в обмотках статора этого же сельсина наводится электродвижущая сила, а так как обмотки статоров обоих сельсинов соединены, в статоре приемника будет протекать ток. В магнитной системе приемника этот ток создает магнитное поле по направлению такое же, как и магнитное поле в сельсин-датчике.

Дистанционная установка регулируется таким образом, что при параллельном положении направления визирной линии прицела и осей стволов оружия роторы обоих сельсинов были перпендикулярны один к другому. Делается это вот с какой целью. При взаимно-перпендикулярном положении роторов и параллельном (согласованном) положении оружия и прицела напряжение тока в обмотке ротора приемника будет равно нулю, так как витки его обмотки не будут пересекать силовых линий магнитного потока, наводимого в обмотках статора.

При повороте прицела (когда согласованное положение его с оружием нарушается) поворачивается и ротор сельсин-датчика. Это вызывает изменение направления магнитного поля в обоих сельсинах. Витки обмотки ротора уже не будут параллельны силовым линиям, а, наоборот, будут пересекать их. В результате в этой обмотке возникнет ток, или, как говорят, сигнальное напряжение. Усилив его и подав на электродвигатель турели, можно заставить ее повернуться в ту же сторону и на тот же угол, на какой повернулся прицел. При повороте турели будет поворачиваться и связанный с ней ротор сельсин-приемника. В какой-то момент времени он вновь займет положение, перпендикулярное к положению ротора датчика (от турели к сельсин-приемнику). Ток в его обмотке исчезнет, и оружие остановится в положении, согласованном с направлением визирной линии прицела.

Однако непосредственно подать напряжение с обмотки ротора сельсин-приемника на электродвигатель нельзя, так как оно слишком мало. Поэтому в схему дистанционной установки непременно входят устройства, усиливающие это напряжение до нужной величины. В качестве таких устройств используются, кроме обычных усилителей на электронных лампах, электромашинные усилители. Необходимость в них вызвана тем, что напряжение на обмотке сельсина очень мало, а для питания двигателя, вращающего тяжелую установку весом до нескольких сотен килограммов, требуется большая электрическая мощность. Обеспечить такой высокий коэффициент усиления позволяют электромашинные усилители.

Электромашинный усилитель представляет собой видоизмененный обычный генератор электрического тока. В его магнитно-якорной системе как бы соединены воедино два генератора. Первый из них возбуждается посторонним источником и его щетки короткозамкнуты, вследствие чего в цепи якоря протекает ток большой силы. В результате в якоре возникает мощное магнитное поле, превосходящее во много раз по величине поле обмотки возбуждения. Оно-то и становится рабочим полем возбуждения второго генератора, щетки которого установлены на продольной оси электро-машинного усилителя. С этими щетками связана внешняя цепь, в которую усилитель отдает свою энергию.

В дистанционной установке «посторонним» источником возбуждения для электромашинного усилителя служит сельсин-приемник. Сигнальное напряжение с него подается вначале на электронный выпрямитель и усилитель, а затем на основную обмотку возбуждения электромашинного усилителя; выработанный электромашинным усилителем ток большой мощности питает приводной двигатель турели.

Для приведения электромашинного усилителя в действие нужен отдельный электродвигатель, который вращал бы якорь генератора. Обычно для этой цели используют двигатель постоянного тока, питаемый от бортовой сети. Конструктивно электромашинный усилитель и вращающий его двигатель объединяются в один агрегат. Якоря их сидят на одном валу, и оба они заключены в общем кожухе. На самолете агрегат электромашинного усилителя располагается вместе с другим оборудованием стрелковой установки, обычно недалеко от оружия.

Основой конструкции турели современных дистанционных установок являются турельные кольца, соединенные друг с другом шарикоподшипниками. Стальное неподвижное кольцо с зубчатым венцом на нижнем торце крепится к конструкции самолета. На подвижном кольце монтируется оружие и бóльшая часть агрегатов и механизмов установки: патронные ящики, механизмы подтяга ленты, гильзо- и звеньеотводы, механизмы регулировки оружия, механизмы перезаряжания и т. д. Некоторые элементы оборудования монтируются поблизости от турели на деталях конструкции самолета. Все электроцепи самолетных дистанционных установок выполняются из кабеля, тщательно изолированного и заключенного в металлическую оплетку. Подключение такого кабеля к агрегатам обычно производится с помощью надежных штепсельных разъемов.

Наряду с описанным выше электрическим приводом на современных самолетах широко применяется также электрогидравлический привод. От электрического привода он отличается тем, что для приведения в движение турели в нем используются не электродвигатели, а специальные устройства, действующие с помощью жидкости. Система дистанционного управления такого привода подобна системе управления электрического привода, он также состоит из двух цепей: привода вертикального движения оружия и привода вращения.

Чтобы познакомиться с тем, как работает электрогидравлический привод, рассмотрим схему, приведенную на рис. 15. Для удобства на ней изображена лишь одна цепь системы, так как принципиальных отличий в работе обеих цепей нет.

Силовая часть электрогидравлического привода включает в себя следующие устройства: гидромотор, гидронасос и вспомогательный механизм. Гидромотором простейшего типа является сектор с поворотным поршнем (рис. 16). На конце поршня имеется уплотнение, препятствующее проникновению рабочей жидкости из одной части сектора в другую. К сектору подведены два трубопровода. Поступая в один из них, жидкость давит на поршень и заставляет его поворачиваться вокруг своей оси. Будучи механически связан с редуктором вращения турели, поршень при своем движении разворачивает турель, причем скорость разворота зависит от количества жидкости, поступающей в сектор в единицу времени.

Подача рабочей жидкости в гидромотор осуществляется гидронасосом. Устройство применяемых на современных установках гидронасосов, как и гидромоторов, различно. Так, например, гидронасос может представлять собой блок цилиндров, внутри которых движутся поршни. Одни из них всасывают рабочую жидкость, другие выталкивают ее в трубопровод, идущий к гидромотору.

С гидронасосом установки связан вспомогательный механизм, в конструкцию которого входит электромотор; скорость вращения электромотора зависит от величины электрического сигнала, поступающего через следящий привод из системы дистанционного управления установкой. Электромотор управляет поршнями гидронасоса таким образом, что подача рабочей жидкости в гидромотор изменяется в соответствии с изменением управляющего сигнала.

Когда установка, снабженная электрогидравлическим приводом, находится в покое, на выходе следящего привода электросигнала нет, поршни гидронасоса не работают и жидкость в гидромотор не подается.

Если же стрелок повернет ручки управления турелью, то на выходе сельсинной связи возникнет электросигнал. После усиления этот сигнал поступит во вспомогательный механизм, а последний приведет в действие поршни гидронасоса. В гидромотор начнет поступать жидкость, которая заставит поршень вращаться с определенной, зависящей от величины сигнала скоростью. Оружие начнет разворачиваться. В электрогидравлическом приводе, как и в электрическом, имеется обратная связь турели с коробкой управления. Эта связь необходима для того, чтобы оружие могло останавливаться в нужном положении согласованно с ручками управления. Обратная связь в электрогидравлическом приводе осуществляется путем механической связи оружия с сельсин-приемником. По мере поворота установки ротор сельсин-приемника приходит в такое положение, при котором сигнал в сельсинной связи становится равным нулю. Мотор вспомогательного механизма при исчезновении сигнала останавливается, и гидронасос перестает подавать рабочую жидкость к гидромотору. Оружие останавливается в нужном положении согласованно с ручками управления установкой.

Описанием действия электромеханического привода дистанционных установок мы и закончим знакомство с основами устройства и принципами работы артиллерийского вооружения современных самолетов. Посмотрим теперь, как ведется из этого оружия стрельба в воздухе.