Стреловидные пули: путь ложных надежд или история упущенных возможностей? Часть 1
Требования к совершенствованию стрелкового оружия стояли перед конструкторами всегда и во все времена. Даже несмотря на то, что текущий уровень часто казался достигшим предела своего развития. Например, русский «Артиллерийский журналъ» в №4 за 1857 год писал, что «стрелковое оружие дошло до такого совершенства, что от него, по-видимому, нельзя более ничего ожидать…» Но уже через некоторое время благодаря появлению бездымного пороха и металлической гильзы с капсюлем центрального боя произошёл последний в новейшей истории качественный (революционный) скачок, благодаря чему патроны и стрелковое оружие достигли своего современного уровня развития.
Но что делать дальше, какие идеи или изобретения могут обеспечить принципиальное улучшение достигнутого? Очевидно, необходимо что-то новое. Но также очевидно, что, кроме поиска новых решений, необходимо хорошо знать и понимать опыт предыдущих поколений. Чтобы не изобретать велосипед и не повторять чужих ошибок. И, возможно, внимательно рассмотреть некоторые старые идеи, если они того стоят.
Среди опытных работ недавнего прошлого одними из самых многообещающих и перспективных были разработки патронов с оперёнными подкалиберными пулями для стрелкового оружия, которые достаточно долго велись как у нас, так и за рубежом. Один из авторов западных исследований, Ирвин Бэр (Irvin R. Barr), был влюблён до безумия в концепцию подкалиберных. А в отечественных отраслевых документах с середины 70-х годов этим разработкам был присвоен статус «наиболее важного и перспективного направления». Но патроны с ОПП (оперёнными подкалиберными пулями) так и не были приняты на вооружение ни у нас, ни за рубежом. Так что это было, почему «не взлетело»? Настоящая статья посвящена предмету и истории этих разработок и во многом основана на данных монографии «Боевые патроны стрелкового оружия» Владислава Николаевича Дворянинова.
Начать изложение необходимо с объяснения базовых причин такого пристального интереса. На рисунке изображены схемы выстрела с подкалиберной пулей (слева) и классический, «калиберный» вариант. Подкалиберная пуля (1) выполнена в виде оперённой стрелы. Её диаметр меньше калибра ствола (3) и поэтому она называется подкалиберной. Форма пули в виде стрелы выбрана потому, что она стабилизируется на полёте своим оперением, а не вращением, как мы привыкли. Поскольку для придания ей требуемого баллистикой вращения нужна такая крутизна нарезов, которая превращает ствол практически в гайку… Вторая важнейшая конструктивная деталь – лёгкое тянущее кольцо (2), которое соединено с пулей. На практике оно получило устоявшееся название «поддон», которое мы и будем использовать в дальнейшем. Поддон воспринимает давление пороховых газов (4) всей площадью своего поперечного сечения «S1» и может разгоняться вместе с пулей до значительно более высоких скоростей, чем классическая калиберная пуля (5, справа) такого же веса, но меньшей площади «S2». После вылета из ствола поддон отделяется и пуля продолжает свой полёт к цели самостоятельно. Таким образом, подкалиберная конструкция позволяет достичь улучшения всех баллистических параметров выстрела, что при сравнимых габаритах патронов и калибре приводит к заметному увеличению дальности прямого выстрела (ДПВ) при уменьшенном импульсе отдачи, но при том же давлении пороховых газов.
Любой специалист, оценив такие возможности подкалиберной схемы, действительно должен прийти в восторг. Но должен сразу задуматься: как тем или иным образом сначала обеспечить надёжное соединение поддона с пулей при движении в стволе, а затем их лёгкое и надёжное разделение? И будет прав, потому что в этом и заключается ключ к практической реализации всей идеи.
В США Ирвин Бэр сотоварищи, чьи опытные патроны по патентам 1954 года приведены на фото, сделали ставку на ведение пули цельным поддоном за счёт сил трения, возникающих при сдавливании поддона пороховыми газами и отделении его от пули за счёт разрушения ножами дульного насадка. При этом, исходя из рекомендаций Отдела исследования боевых операций (ORO) по повышению эффективности ручного огнестрельного оружия, ими к разработке был выбран вариант патрона в калибре 5,56 мм с лёгкой (0,65 г), но очень высокоскоростной (Vо=1430 м/с) оперённой подкалиберной пулей, обеспечивающей, по их расчётам, достаточную убойную силу на требуемых ORO дистанциях поражения, а также низкий импульс отдачи: от 0,30 до 0,18 кгс*c.
Отечественные исследования по оперённым подкалиберным снарядам начались в СССР ещё в 1946 году (артиллеристами). В 1960 году на вооружение был принят бронебойный ОПС к 100-мм гладкоствольной противотанковой пушке «Рапира» Т-12. Под влиянием успеха этой работы в 1960 году группой А.Г. Шипунова в НИИ-61 проводилась теоретическая оценка возможности применения аналогичной конструкции для снарядов авиационных автоматических пушек. В то же время начинался отечественный проект по созданию нового 5,45-мм стрелкового комплекса. Поэтому Шипунов предложил проработать идею подкалиберного боеприпаса применительно к патронам стрелкового оружия (а не под влиянием «данных разведки», как ошибочно указывают некоторые «специалисты»). В разработке общей идеи принял участие В.П. Грязев, который в предыдущем 1959 году был одним из исполнителей НИР по изучению иностранного опыта разработки новых малокалиберных комплексов (как оружейник). Эскизный проект патрона поручили Д.И. Ширяеву, который «затратил на это не полный рабочий день».
Итоговое предложение представляло собой патрон с ОПП, импульсом отдачи 0,5 кгс·с при калибре гладкого ствола 8,0 мм. Изюминкой, принципиальной новизной авторы считали предложенный способ соединения поддона и подкалиберной пули. Они писали: «Нам известно о существовании подкалиберных мин с отделяющимися поддоном… Мы претендуем лишь на новую форму выполнения подкалиберного выстрела, а не на подкалиберный выстрел в целом… Создание подкалиберной оперённой пули малого калибра… стало возможным лишь после того, как нами был найден способ крепления поддона на пуле за счёт сил трения, образующихся при сжатии секторов поддонов газами…» На что позднее и было выдано соответствующее авторское свидетельство. Ниже приведён оригинальный чертёж к этой заявке и фотография первого изготовленного по ней варианта стреловидной пули.
Внимательный читатель, кстати, может поломать голову над вопросом: как, согласно этому чертежу, предполагалось обеспечить фиксацию гильзы в патроннике оружия? Технологическая часть предложения может сначала показаться скучной и утомляющей подробностями. Но её, мягко говоря, нетрадиционность, интересна и заслуживает внимания. Заготовку поддона в виде дюралевой трубки с продольными надрезами (чтобы получить в итоге многосекторный поддон) полагалось сначала «плотно запрессовывать на стреловидную пулю». Затем, в сборе, обточить центральную и хвостовую части трубки. После этого патронировать всю сборку гильзу, и в таком виде, вместе с гильзой, обтачивать головную часть трубки, получая в итоге готовые сектора поддона. После чего производить снаряжение патрона порохом через отверстие в дне гильзы, куда в конце концов запрессовывалась бы втулка с капсюлем или сам капсюль… Были сделаны и баллистические расчёты, но для них был принят недостижимо хороший баллистический коэффициент будущей подкалиберной пули (1,9 м2/кгс по Сиаччи), что привело к фантастически хорошим результатам расчётов по настильности траектории и энергии пули на типовых дальностях стрельбы. Основываясь на всём вышеизложенном, Ширяев подготовил соответствующие плакаты и общую презентацию идеи. Которая чрезвычайно понравилась начальству.
В итоге Дмитрий Иванович Ширяев в середине 1960 года был временно переведён в патронный отдел №23 для практической реализации предложенной идеи. Где по патронному направлению он проработал до конца 1961 года. Столь недолгое участие одного из инициаторов объясняется тем, что в ходе первых же экспериментов выяснилось, что ни одно из первоначальных предложений не годится. Добиться правильного функционирования выстрела так и не удалось – поддоны срывались со стрелы в стволе даже при половине проектного значения максимального давления пороховых газов. Вначале пришлось отказаться от напрессовки заготовки поддона на стрелу и его пошаговой обточки, от мелких полукруглых канавок на стреле и, главное – от использования сил трения для сцепления стрелы и поддона. Пробовали использовать для сцепления секторов поддонов и пули метрическую резьбу, но это также не дало результатов. Измеренный баллистический коэффициент первых стреловидных пуль оказался равным 4,5 м2/кгс вместо 1,9 м2/кгс.
Несмотря на явную неудачу первых экспериментов, патронная группа продолжала исследования. Группа состояла в те годы из данных в помощь Ширяеву молодых инженеров-патронщиков И.П. Касьянова, О.П. Кравченко и, позднее, В.А. Петрова (каждый из которых в дальнейшем стал лауреатом Государственных премий СССР по разным работам).
Были заново спроектированы все элементы патрона. Появились два варианта тонкостенных гильз. Форма пули и поддонов заметно изменились. Для их надёжного сцепления уже использовалась «гребёнка», подобно артиллерийским ОПС. Калибр гладкого ствола был изменён на 7,62-мм. Все элементы стрел и поддонов изготавливались в опытном производстве методами токарной, фрезерной и слесарной обработки, патроны собирались практически вручную. Алюминиевые поддоны изготавливались парами, без возможности их взаимной замены. В итоге разработчикам удалось достичь определённого прогресса и обеспечить нормальное и стабильное функционирование выстрела, приблизившись к проектным значениям. На следующем фото приведены макеты опытных 7,62/3-мм патронов 1963-64 годов.
Самым важным на этом этапе работ вопросом было определить, насколько подкалиберные удовлетворяют требованиям к перспективной системе вооружения. Самыми неутешительными были результаты испытаний конца 1962 года по убойному действию стреловидных пуль, которое оказалось неприемлемо низким и значительно уступало и штатным патронам и перспективным требованиям военных.
Немного ранее, в мае и июне 1962 года, Ржевским полигоном было представлено заключение «Принципиальная приемлемость патрона с оперённой подкалиберной пулей с точки зрения безопасности стрельбы пулями с разлетающимся поддоном и отсутствия в боекомплекте специальных пуль». Это заключение имеет исключительную важность, поскольку за всю последующую историю разработки патронов с ОПП оно осталось единственным, в котором вопрос разлёта секторов был исследован комплексно. Проведённое высококвалифицированным специалистом, офицером Ржевского полигона, к.т.н. М.С. Шерешевским, это исследование включало в себя не только определение опасности секторов поддонов на разных удалениях от стреляющего, но и содержало подробный анализ возможности нахождения своих бойцов в зоне разлёта. Было показано, что их нахождение в опасной зоне, на небольших боковых удалениях от траектории стрельбы запрещено и маловероятно, поскольку такое положение бойца весьма опасно для него вне зависимости от того, какими патронами ведётся огонь. Если же такое нахождение и может иметь место, то в весьма редких случаях и на удалениях 25-30 метров от стреляющего, где сектор уже не представлял опасности. На основании чего был сделан принципиально важный вывод, что «стрельба оперёнными подкалиберными пулями безопасна для своих войск».
В 1963 году была завершена отладка макетного образца автомата АО-27 под патроны с ОПП, который был разработан Д.И. Ширяевым, В.С. Якущевым и Ю.Г. Марычевым. По энергии подвижных частей автомат АО-27 практически не отличался от автомата АКМ. Но «в процессе отработки макетного образца автомата было выявлено, что металл поддона (алюминиевый сплав Д16Т) интенсивно налипает на поверхность канала ствола при ведении автоматического огня... При настреле больше 150 выстрелов пули выходят из канала ствола с большими углами нутации и с резкими отлётами от средней траектории». Быстро, с использованием метода анодирования поддонов этот эффект устранить полностью не удалось. Поэтому после каждых 60-65 выстрелов приходилось производить чистку канала ствола автомата 20-% раствором щёлочи, нагретой до 90 град. С, и достаточно длительной её выдержкой в канале ствола, заткнутом с дула резиновой пробкой. Несмотря на это, рассеивание выстрелов при автоматической стрельбе было, мягко говоря, очень большим.
По результатам всех проведённых испытаний Ржевским полигоном была дана весьма положительная оценка потенциала патронов с ОПП. Особо была отмечена достигнутая ДПВ при импульсе отдачи 0,5 кгс·с, недостижимая для патронов классической схемы с калиберными пулями. Вместе с тем при рекомендации продолжать работы были сформулированы весьма жёсткие требования по доработке:
1. Значительно повысить поражающее и останавливающее действия стреловидных пуль.
2. Обеспечить кучность стрельбы одиночными выстрелами на уровне штатных боеприпасов.
3. Разработать специальные, в первую очередь трассирующие пули.
Перечисленные выше требования в полной мере отражали «естественные недостатки» подкалиберной схемы для патронов стрелкового оружия.
Работы по патронам с ОПП проводились в рамках НИР по созданию нового автоматного малоимпульсного патрона, а не ради красоты самой идеи. По основному направлению к концу 1964 года уже был достигнут весьма значительный прогресс. Испытаниями было подтверждено, что опытные 5,45-мм патроны по кучности, убойному, останавливающему и пробивному действиям практически соответствуют выдвинутым требованиям. Поэтому «калиберный» вариант выигрывал у стреловидных, что называется, за явным преимуществом. В том числе за счёт своей «классической» технологичности. Поэтому с конца 1964 года исследования по «автоматным» 7,62/3-мм патронам с ОПП были практически прекращены.
Но патронщикам не давали покоя потенциальные преимущества подкалиберной схемы. Тем более, что их удалось добиться на практике и многие нюансы конструкции уже были исследованы. Также было понятно, что выявленные недостатки являются весьма сложными и, возможно, непреодолимыми проблемами. Но решить их можно, лишь продолжая интенсивные исследования.
В середине 1964 года, основываясь на собственном опыте работ по теме, И.П. Касьянов и В.А. Петров выполнили эскизное проектирование и расчёт баллистических характеристик уже не автоматного, а пулемётно-винтовочного патрона с оперённой подкалиберной пулей: калибр гладкого ствола 10 мм, диаметр пули 4,5 мм, вес пули 4,5 грамма, начальная скорость 1300 м/с. Расчёты показывали, что предлагаемый патрон должен превосходить штатный отечественный и зарубежный винтовочные патроны. Также ожидалось, что убойное действие 4,5-мм стреловидной пули будет на должном уровне, как более тяжёлой и габаритной.
Заказчики одобрили такое направление работ и согласовали ТЗ, главными условиями которого были дальность прямого выстрела не менее 600 м, убойное действие и кучность стрельбы одиночными выстрелами – не хуже штатного винтовочного патрона с пулей ЛПС. Так отечественные работы по патронам с подкалиберными оперёнными пулями перешли из "весовой категории" автоматных в пулемётно-винтовочные.
Ответственным исполнителем по этому патрону с 1965 года был назначен Владислав Дворянинов, молодой специалист, выпускник ЛВМИ 1960 года, который к тому времени уже стал ведущим инженером-конструктором и имел определённый опыт работ по «пулемётно-винтовочной» тематике.
При проектировании первого варианта 10/4,5-мм патрона в полной мере был использован предыдущий опыт. Двухсекторные поддоны по-прежнему изготавливались из алюминиевого сплава. Гильза изготавливалась из полуфабриката штатной винтовочной гильзы. Стальная оперённая подкалиберная пуля имела «гребёнку» для сцепления с секторами поддона.
Но опытные стрельбы показали, что естественные недостатки подкалиберной схемы всё также присущи и этому варианту, и что изменением лишь размеров их решить не удалось: убойное действие 4,5-мм стреловидных пуль значительно уступало пулям ЛПС штатного патрона; кучность стрельбы одиночными выстрелами по линейным характеристикам была в 2-2,5 раза хуже норматива. Если прибавить к этому необходимость разработки технологий изготовления всех элементов патрона, пригодных для массового производства, а также задачи по разработке трассирующих пуль, то становится понятен тот огромный объём работ, который предстояло выполнить.
Дальнейшая история отечественных работ по этому направлению, продлившихся вплоть до 1983 года, обширна и многогранна. Подробное описание всех работ потребовало бы слишком большого объёма, поэтому ограничимся только самыми принципиальными моментами, без строгого соблюдения хронологии событий.
На протяжении всего первоначального этапа осуществлялись неоднократные попытки использовать для секторов поддонов самые разные типы и марки пластмасс. Но все они не удовлетворяли требованиям при соблюдении адекватного размера и веса секторов поддонов. Пока в 1970 году, по инициативе патронщиков, не была установлена связь с Владимирским НИИ синтетических смол, где был разработан новый вид пластмасс «Фенилон-С». В итоге сектора поддонов стали изготавливаться именно из него. Была разработана технология отливки готовых секторов поддонов, подходящая для использования в автоматических роторных линиях при промышленном изготовлении патронов. На следующей фотографии слева показаны сектора «старых» поддонов из сплава Д16Т, в их окончательной конструкции с пластмассовыми поясками. Справа показаны готовые пластмассовые сектора поддонов, полученные непосредственно отливкой и не требовавшие последующей обработки.
Технологически самым трудоёмким и ответственным было изготовление стреловидных пуль с заданной точностью. Тут необходимо отметить, что слухи о якобы ювелирных требованиях по точности изготовления стреловидных пуль неверны. На самом деле поля допусков, согласно требованиям чертежа, были вполне типовыми. Для артиллерийских БОПС, например, аналогичные требования намного строже, несмотря на значительно большие размеры элементов снаряда и секторов поддонов. В ходе работ были исследованы самые различные способы и технологии изготовления стреловидных пуль. На следующей фотографии приведены образцы их полуфабрикатов, полученные разными способами.
Слева – с глубоким отверстием в хвостовой части (трассирующий вариант пули) полностью получали методом холодной штамповки. В середине – головная часть получена методом радиальной вырубки. Справа – ротационной ковкой по технологии, применявшейся при изготовлении промышленных швейных игл. Позднее в Тульском политехническим институте была закончена разработка оригинального радиально-штампующего приспособления (РШП) для пресса, используемого на предприятиях отрасли, которое отличалась повышенной производительностью при требуемой точности изготовления. Чем, в принципе, окончательно решался вопрос о массовом производстве стреловидных пуль. За эту работу коллективу, включавшему сотрудников ТПИ и ЦНИИТОЧМАШ, в 1987 году была присуждена премия им. С.И. Мосина.
Но наиболее значимыми и важными были исследования по тем самым «естественным недостаткам» подкалиберной схемы, без решения которых всё остальное большого смысла не имело.
Принципиально улучшить поражающее действие удалось за счёт конструкции пули. На её головной части выполнили лыску, обеспечив таким образом её асимметричность и, соответственно, возникновение опрокидывающего момента при внедрении пули в плотные ткани. На теле стрелы, в районе гребёнки, выполнили ослабляющий элемент – поперечную проточку или канавку, по которой происходил изгиб стрелы под действием этого опрокидывающего момента. Согласно результатам последующих полигонных испытаний, доработанные таким образом 4,5-мм стреловидные пули показали лучшее или равноценное с пулями ЛПС поражающее и останавливающее действие. Пробивное и проникающее действие стреловидных пуль никогда не вызывало вопросов и удовлетворяло требованиям, превосходя штатные.
Самой сложной задачей была отработка кучности стрельбы до уровня штатного винтовочного патрона с пулей ЛПС. Главные причины большого рассеивания конструкторам были ясны. Это негативное влияние отделяющихся от стрелы при выходе из канала ствола секторов поддонов и увеличенные углы нутации стрел при вылете из ствола. Одно время в процессе работ казалось, что оптимальное решение найдено: опытный вариант подкалиберной пули с пластмассовым оперением стабильно показывал хорошие результаты, с запасом выполняя норматив по кучности на 100 и 300 метров.
Но при стрельбе на большие дальности неожиданно выяснилось, что имеет место существенное и нестабильное увеличение полётного времени пуль, а пробоины в щите недопустимо овальны. Что было недопустимо и говорило о значительном ухудшении коэффициента формы. Причины, конечно, нашли. Они оказались разными и сложными. Настойчивые поиски решения к успеху не привели и пришлось вернуться к отработке варианта со стальным оперением. В 1981 году 10/4,5-мм патроны 19ВЛГ партий ОП 02-81-61 и ОП 03-81-61 (для полигонных испытаний) при сдаче в ОТК ЦНИИТОЧМАШ показали кучность стрельбы на 300 м из баллистического ствола R50ср. = 8,8 и 8,9 см соответственно (при нормативе R50ср. ≤ 9,0 см).
Конечно, это было лучшее, что могли предъявить разработчики к тому моменту, но требуемый и так желаемый результат всё-таки был достигнут. И он не был случайным.
Окончание следует...
© Николай Дворянинов, декабрь 2017.
Фотографии и рисунки: Николай Дворянинов.
Опубликовано: Журнал "Калашников", №12/2017.
© Николай Дворянинов, декабрь 2017.
Фотографии и рисунки: Николай Дворянинов.
Опубликовано: Журнал "Калашников", №12/2017.
Информация