Противотанковое стрелковое оружие – анахронизм или…

Александр Заволокин
Журнал «Калашников» №6-2013

В двух статьях журнала (см. «Вместо пороха — заряд ВВ» и «Последняя попытка реанимации ПТР», автор Ю.Пономарев) были опубликованы данные о неудачных попытках получения высоких скоростей поражающих элементов боеприпасов стрелкового оружия. На самом деле, этих попыток, видимо, было гораздо больше и рано или поздно мы о них узнаем. Что обусловило появление таких работ и с чем вообще связана данная проблематика?

 

В середине Великой Отечественной войны наметился кризис в ствольном противотанковом вооружении пехоты. Существующее на тот момент оружие (14,5-мм противотанковые ружья и 12,7-мм пулеметы, изначально разрабатывавшиеся как противотанковые) уже практически не поражало танки, но еще успешно пробивало защиту легкобронированных машин. Появившиеся немного позже противотанковые гранатометы частично разрешили эту проблему, но, обладая объективными недостатками, не сняли ее полностью. При использовании противотанковых средств, основанных на динамо-реактивном принципе, стреляющий почти всегда уязвим для противника, так как принцип работы оружия не всегда позволяет вести стрельбу из укрытия и демаскирует огневую позицию. Эта проблема не утратила своей актуальности и сегодня.

В современном бою мотопехота ведет наступление на боевых машинах пехоты (БМП). В последние десятилетия их защита стала эффективнее почти в два раза, а скорость передвижения возросла до 60 км/час (~17 м/с). Дистанцию в 1000 м БМП может преодолеть всего за одну минуту. Учитывая массовое применение БМП в ближнем бою, актуальность борьбы с ними очевидна, как, впрочем, и неоспоримо превосходство крупнокалиберных пулеметов в борьбе с ними перед другими видами оружия по гибкости огня (быстрого его переноса с одной цели на другую), плотности огня и себестоимости выстрела. Это преимущество довольно существенное, особенно в оборонительном бою. Однако крупнокалиберные пулеметы, состоящие на вооружении всех армий, уже не пробивают защиту современных БМП, то есть не выполняют основную тактическую задачу – поражение боевых машин пехоты на дальности прямого выстрела не менее 1000 м (при высоте цели 2,5 м).

Над увеличением эффективности пробивного действия поражающих элементов работали в разных направлениях. Описывать все работы в короткой статье не представляется возможным, да и вряд ли это вообще возможно, но некоторые из них мы обозначим.

Одно из направлений связано с попытками увеличить эффективность поражения цели за счет увеличения калибра оружия. Такая работа проводилась в Бельгии при создании 15-мм пулемета BRG-15 и дала некоторые положительные результаты: пробиваемость увеличилась на 10-16%. Однако при этом количество патронов в боекомплекте вынужденно уменьшилось (по сравнению с 12,7-мм пулеметом «Браунинг» M2HB почти в два раза). Сама система стала тяжелее, но цель разработки так и не была достигнута.

Физически суть неудачи ясна – пробиваемость бронеплиты при классической скорости пули (до 1000 м/с) можно уподобить работе вырубного пуансона: чем больше рабочая площадь пуансона, тем меньшую толщину он может пробить (при одинаковом прилагаемом усилии, конечно). Бронебойность обеспечивается не только величиной кинетической энергии пули, но, в большей степени, удельной нагрузкой на бронебойный сердечник.

Поэтому второе направление увеличения бронепробиваемости заключалось в применении бронебойного сердечника, выполненного из сплавов с большим удельным весом (например, ВК-8). В настоящее время оно не имеет широкого применения в крупнокалиберных пулях, хотя ранее серийно выпускались 12,7 и 14,5-мм патроны с пулями БС, БС-41 и БСТ. Связано это не только с тем, что такой материал дорог и дефицитен (хотя и этими составляющими нельзя пренебрегать), но и с другими, не менее важными факторами. Главное же в том, что применение сердечника из твердых сплавов не решает основной проблемы из-за своих физических свойств:

• плотность сердечника велика (14 г/см3), что повышает массу пули, а значит и снижает скорость ее полета, уменьшая энергию;

• материал хрупок и при встрече с целью под углом разрушается.

Это ограничивает эффективность пробиваемости.

Применение для изготовления сердечника сталей типа 70С2ХА, Х12, Р18, Р9М4К8 улучшает бронепробиваемость на 10-15%. Они недефицитны, плотность их ниже твердосплавных, что позволяет несколько повысить скорость пули, к тому же они имеют невысокую хрупкость. Однако применение и этих металлов для изготовления бронебойных сердечников также не решает основной проблемы.

Теперь поговорим о скорости пули. Безусловно, эта характеристика является одной из важных составляющих энергии метаемого снаряда.

Общепринятым авторитетом в области получения высокоскоростных метаемых элементов является немецкий инженер Герман Герлих, опыты которого десятилетия будоражат специалистов-боеприпасников. Согласно Герлиху, при наличии больших скоростей бронебойное действие пуль качественно отличается от действия при обыкновенных скоростях, то есть главное значение приобретает не столько энергия пули, сколько ее скорость, при этом отклонение от траектории (от нормали к броне) менее резко влияет на пробивную способность пули. А.А. Благонравов объясняет качественное изменение бронебойного действия при больших скоростях бронебойных пуль эффектом, подобным гидродинамическому действию, но только проявляющимся в твердой среде. Есть мнение, что действие скоростного удара мгновенно разрушает связи между зернами металла преграды. Так как же получить эту заветную скорость?

Ясно, что большая роль отводится метательному заряду и первой пришедшей в голову является мысль увеличить объем порохового заряда. Однако увеличение навески порохового заряда срабатывает до определенного предела, после чего скорость пуль перестает расти.

Может быть, есть простой путь, чтобы увеличить мощность заряда? Автор упомянутой выше статьи наверняка будет солидарен со мной в том, что вряд ли специалисту-боеприпаснику может прийти в голову мысль о применении для метательного заряда взрывчатого вещества с высочайшей скоростью детонации, как, скажем, у ТЭНа, гексогена, октогена (8350-8600 м/с). Задача таких взрывчатых веществ – не толкать снаряд, а дробить стенки емкостей, в которых они размещаются. Например, пуля МДЗ к 14,5-мм патрону, снаряженная флегматезированным ТЭНом, при встрече с преградой мгновенно превращается в сноп осколков, а при несанкционированном срабатывании в канале ствола оружия приводит к его разрыву. Вместе с тем нужно отметить, что для повышения мощности порохового заряда (например, лаковые пороха) в его состав в качестве высокоэнергетических компонентов необходимо ввести нитроглицерин, диэтиленгликольдинитрат, гексоген или октоген, но рассматриваемую задачу это не решает.

Так в чем же причина неудач опытных работ прошлых лет? Если внимательно проанализировать все проекты, то обнаружится, что они в принципе аналогичны проекту германского 7,92-мм патрона к ПТР PzB-39. Создание этой системы перед Второй Мировой войной – это, безусловно, шаг вперед для своего времени, но и она была слишком далека от принципов Герлиха.

Существенное увеличение скорости пули (снаряда) для получения эффекта Герлиха – непростая задача, и решить ее можно только за счет нетрадиционного изменения всей конструкционной системы «патрон-оружие». Классический подход по увеличению массы заряда и конструктивным ухищрениям при проектировании классических бронебойных пуль – тупиковый вариант. Это обусловлено целым рядом причин. Первое – это противоречивость возникающих явлений при получении высокой скорости пуль, для получения которой требуется большой объем пороховых газов. Известно, что для классических скоростей метаемого элемента (до 1000 м/с) объем газов, получаемый при горении заряда, в 1200 раз больше объема, занимаемого зарядом. Следовательно, для реализации нетрадиционной скорости потребуется еще больший их объем. Пороховой газ давит на стенки патронника во все стороны с одинаковой силой, и для снижения такого давления (для обеспечения прочности и работоспособности системы сила давления пороховых газов не должна превышать предела упругости материала) требуется выполнение условия – скорость нарастания давления должна быть несколько меньше или равна скорости увеличения заснарядного пространства. Для выполнения этого условия необходимо соблюдение ряда требований к метаемому элементу:

• он должен иметь максимально допустимое поперечное сечение, так как при малом сечении потребуется большее значение давления для достижения определенной скорости;

• его масса должна быть минимально допустимой;

• в первоначальный период его движения по стволу необходимо обеспечить минимальное торможение, то есть шаг нарезов должен быть максимально допустимым, а глубина нарезов – минимально допустимой.

При этом для эффективного действия по цели нужно стремиться к максимально возможной удельной нагрузке.

Конструкторы-артиллеристы решили задачу по-своему: они отказались от нарезных стволов и применили оперенный подкалиберный снаряд с ведущими (обтюрирующими), отделяемыми на полете секторами.

Рассмотрим неудачу Чернозубова по созданию противотанкового ружья, описанную в статье «Последняя попытка…». Самая главная ошибка Чернозубова – это выбор в качестве поражающего элемента 7,62-мм пули. Даже при 100% пробиваемости броневой защиты танка на любой дистанции пуля не могла нанести ему существенного вреда. Это не требует доказательств. Например из-за малого заброневого эффекта в пулю германского противотанкового патрона ПТР PzB-39 пришлось ввести шашку, выделяющую слезоточивый газ, при этом защиту танков того периода пуля пробивала достаточно хорошо.

Незначительная площадь поперечного сечения пули требует значительно большего давления для достижения высокой скорости, нежели пули с большим поперечным сечением. Кроме того, длинный ствол с малым диаметром оказывает большее сопротивление как самой пуле, так и движущимся газам, что снижает эффективность заряда, поскольку происходит потеря давления.

Не имея полных данных о проведенной работе, трудно выяснить все причины неудачи Чернозубова. Удивляет объем разрушений системы. Разрушение пули (демонтаж) могло произойти только в случае, если крутизна нарезов была оставлена такой же, как у штатных 7,62-мм систем без учета повышенной скорости нарастания давления. В этом случае канал ствола мог превратиться в некое подобие фрезы с внутренней рабочей частью. Пуля не врезалась в нарезы, а диаметрально обтачивалась, что могло привести к ее расклиниванию в канале и появлению резкого скачка давления, ведь при штатном функционировании системы давление с учетом компенсаторов вряд ли могло превысить 4400 кгс/см2, а это всего-навсего давление испытательных патронов. Практика испытаний изделий, созданных на основе 14,5-мм гильзы с давлением до 5000 кгс/см2, показывает, что запаса прочности гильзы хватает и она не повреждается, хотя процесс и сопровождается тугими экстракциями. Также не наблюдалось выпадения капсюлей-воспламенителей и повреждений оружия. Что же привело к такому разрушению баллистического ствола: повреждение нарезов, местные раздутия или промыв стенки ствола? Ведь даже заряд ТЭНа пули МДЗ при преждевременном срабатывании производит меньше повреждений. Напрашивается ответ – халатность изготовителей оружия, неорганизованность работ!

Сам принцип системы, предложенный Чернозубовым, заслуживает внимания: замкнутая энергетическая система с компенсацией скачков давления. При исключении ошибок и нормальном проектировании и изготовлении оружия, осуществив подбор метательного заряда с определенным градиентом нарастания давления, можно было бы проверить эффект Герлиха.

Следует заметить, что работы по получению высоких скоростей поражающих элементов наиболее интенсивно проводились в предвоенный период в гитлеровской Германии, где наиболее полно (на то время) смогли воплотить в металл идеи Герлиха. В на вооружение германской армии было принято тяжелое противотанковое ружье sPzB-41 калибра 28/20 мм под унитарный патрон с бронебойным и осколочным снарядами. На дальности 100 м sPzB-41 пробивало 75-мм бронеплиту.

Основные характеристики системы были следующие:

• калибр 28/20 мм (такой странный калибр характеризует конструкцию ствола с коническим каналом, его входной диаметр 28,8 мм, выходной – 20,8 мм;

• масса бронебойного снаряда – 124 г;

• объем зарядной камеры – 171 см3;

• начальная скорость vо – 1350-1430 м/с;

• давление пороховых газов Pmср, – не более 3300 кгс/см3.

Характерные особенности системы заключались в следующем: для сброса лишнего давления конструкция канала ствола выполнена цилиндро-конической. На участке 410 мм ствол имеет цилиндрическую форму. Длина нарезной части – 1370 мм. Крутизна нарезов увеличивается к дульному срезу от 3°41′ до 5°13′. Глубина нарезов изменяется от 0 до 0,4 мм. Внутренняя часть ствола имеет 8 конусов, обеспечивающих плавные изменения перечисленных выше параметров. Снаряд в процессе движения по стволу изменяет диаметр ведущей части от 28,8 до 20,8 мм. Конструкция системы обеспечивает нормальное давление в канале ствола, то есть скорость нарастания давления равна скорости увеличения заснарядного объема. Для этого были предусмотрены:

1. Особая конструкция ствола, имеющего конический канал с изменяемым шагом и глубиной нарезов.

2. Особая конструкция пули, имеющей специальные ведущие (обтюрирующие) складывающиеся выступы (юбки), которые при прохождении всех восьми конусов канала ствола плавно изменяют диаметр ведущей части снаряда. Передний ведущий выступ имеет радиальные отверстия для сброса давления сжимаемого воздуха при обжиме ведущих устройств.

3. Метательный заряд, обеспечивающий достаточную мощность при минимальном значении градиента нарастания давления.

Кстати, помимо ПТР sPzB-41, подобную конструкцию стволов и боеприпасов имели и противотанковые пушки 42/28 мм le Pak 41 и 75/55 мм Pak 41 с начальными скоростями снарядов 1250–1320 и 1120–1160 м/с. Бронебойные снаряды к ним также имели карбидо-вольфрамовые сердечники с высоким показателем удельного веса материала, что и стало (по одной из версий) причиной их малой распространенности. По нашему мнению, дело скорее в производственных трудностях изготовления сложных в конструктивном и технологическом отношении стволов в военное время, ведь уже в самый разгар Второй Мировой были отработаны и сплошные (без специального бронебойного сердечника) снаряды, по бронепробиваемости ненамного уступавшие первоначальным вариантам, так как некоторое уменьшение массы снаряда при этом частично компенсировалось увеличением его скорости.

В Советском Союзе в послевоенный период также серьезно занимались разработкой систем с цилиндро-коническими стволами (на иллюстрации показан один из вариантов снаряда к 60/45 мм отечественной артиллерийской системе), но с наступлением «хрущевской эпохи ракет» все работы в этом направлении были свернуты. Однако, по уверениям философов, все развивается по спирали. Видимо, настало благоприятное время и специалисты ОАО «Ульяновский патронный завод» и ОАО «Завод имени Дегтярева» в инициативном порядке взялись за разработку автоматического крупнокалиберного комплекса, отвечающего современным требованиям по поражению БМП на дальностях не менее 1000 м. И ведь получилось! Первые же натурные испытания не только подтвердили правильность курса, но и продемонстрировали феноменальные результаты по сравнению с 14,5-мм патроном (наиболее тщательно отработанным в баллистическом отношении по сравнению с любым патроном крупного калибра) полетное время пули, кучность и настильность траектории уменьшились более чем в 2 раза. Вот уж лиха беда начало. Тут, помимо борьбы с БМП, открываются воистину невообразимые возможности по созданию снайперского оружия, не только имеющего возможность стрельбы на дистанции, значительно превышающие 1 км, но и обеспечивающего гарантированное поражение целей на этих дистанциях. И все это при значительном упрощении подготовки данных для стрельбы, изменении установок прицела (дальности и поправок), да и конструктивном упрощении оптического прицела за счет резкого уменьшения диапазонов вращения маховичков, а то и вовсе их отсутствия (ведь при дальности прямого выстрела по поясной мишени более 1 км все прицельные знаки вполне поместятся в поле зрения).

К сожалению, более подробных сведений о комплексе в настоящее время привести нет возможности, поскольку они составляют коммерческую тайну по причине неоформленности авторских прав. Да и облик (масса, габариты и конструкция некоторых механизмов) комплекса может измениться в лучшую сторону при соблюдении одного, но очень важного условия – разработки современного высокоэнергетичного пороха. Полученные результаты базируются на пороховом заряде, созданном в 30-е годы прошлого столетия. Необходим новый продукт, и мы знаем его параметры, но, как всегда, все упирается в финансовую составляющую. Сегодня было бы большой ошибкой считать, что современную систему можно построить на старом фундаменте.

 


 

 

От редакции журнала «Калашников»

Отсталость отечественного порохового производства общеизвестна. Еще в советские времена при проведении сравнительных испытаний вооружений, организуемых в рамках Варшавского договора, патроны стрелкового оружия, производимые «демократами» по тем же утвержденным чертежам и техническим условиям, по баллистическим характеристикам качественно превосходили отечественные. Причина лежала на поверхности и ее не надо было долго искать – союзники не использовали аналоги советских порохов довоенной разработки, а, закупив соответствующие «капиталистические» технологии, снаряжали патроны качественным современным сферическим порохом (не путать со сферическими порохами наших производителей, в которых не найдется ни одной пары одинаковых сферических порошин, но в достатке разнокалиберных «капель», «гантелей» и т.п.).

А то, что «зольность» наших порохов значительно выше импортных, а коэффициент сгорания порохового заряда значительно ниже, знает любой стрелок, спортсмен и охотник. Но и это еще не все.

Разброс энергетических характеристик порохов одной и той же марки, но разных партий не позволяет осуществлять снаряжение патронов без предварительного подбора массы заряда, определяемого в процессе баллистических стрельб. Так что законодательное запрещение «релоадинга» в нашей стране скорее не репрессивная мера, а забота о здоровье сограждан!

Самостоятельно проведение экспериментов, особенно с «горячими» патронами, просто опасно для жизни.

Таким образом, возникает один, видимо, общий для всех оборонных направлений, в которых Россия утратила лидирующие позиции в технологическом отношении, вопрос – кто за это заплатит? Не жизнями, а в рублях, конечно.

Вряд ли производитель способен поднять такую ношу. Да и государство не желает раскошеливаться, несмотря на провозглашение амбициозных программ перевооружения, встав в позицию – все должен сделать производитель, а мы закупим. Патовая ситуация, выход из которой, однако, надо искать.


Поделиться в социальных сетях:
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Мой Мир


При использовании опубликованных здесь материалов с пометкой «предоставлено автором/редакцией» и «специально для "Отваги"», гиперссылка на сайт www.otvaga2004.ru обязательна!


Первый сайт «Отвага» был создан в 2002 году по адресу otvaga.narod.ru, затем через два года он был перенесен на otvaga2004.narod.ru и проработал в этом виде в течение 8 лет. Сейчас, спустя 10 лет с момента основания, сайт переехал с бесплатного хостинга на новый адрес otvaga2004.ru