Непростая судьба дульного тормоза
Действие равно противодействию
У этого устройства немного обидное название – дульный тормоз. И внешний вид соответствующий, хотя у некоторых конструкторов получаются вполне симпатичные набалдашники. Основным полезным свойством дульного тормоза является снижение силы отката орудия. В полном соответствии с третьим законом Ньютона действие равно противодействию.
До определенного момента в исторической перспективе о дульном тормозе вообще не задумывались. Например, нужен ли дульный тормоз русской пищали? Конечно, нет. Черный порох обладает очень скромной энергоемкостью и не способен разогнать пулю даже до скорости звука. С учетом большой массы пищали (или аркебузы) о компенсации отдачи никто особо не задумывался.
Аналогичная ситуация сложилась в артиллерии. Пушечные мастера не особо ограничивали себя в толщине стенок орудий и массивности казенного отделения. Орудие получалось тяжелым, и это частично компенсировало немалую отдачу – черный порох пушкари никогда не жалели. В XIV веке орудия поставили на лафеты. Пушки фактически вкапывали в землю, и это частично компенсировало увод ствола при выстреле. Ствол уводило ранее выхода ядра из дульного среза, что заставляло его лететь не в цель, а по направлению к цели. Иногда за пушками для компенсации импульса возводили настоящие земляные валы. Справедливости ради, даже если бы пушкари-литейщики и додумались до дульного тормоза, сложность изготовления его для Средневековья была запредельна. А еще его невозможно было прикрепить к дульному срезу. Не отливать же его единой деталью со стволом.
Американская 155-мм гаубица М198
Многое изменил зерненный порох. Он появился в XV веке и заметно добавил артиллерии мощности. Пули мушкетов перешагнули рубеж в 400-500 м/с, то есть превысили скорость звука. А еще стрелковое оружие стало компактнее – борьба с весом приносила свои плоды. Обратной стороной прогресса стало заметное увеличение отдачи. Интересно, как с этой проблемой справились пушкари. В определенное время они научились изготавливать орудия настолько легкими, что их поставили на тележки и поволокли к крепостным стенам противника.
Кто-то очень умный заметил, что если стрелять с колесного лафета, то импульс отдачи хорошо гасится откатом пушки назад. Помогло это временно – точность от растягивания импульса отдачи все равно снижалась. И решение было найдено. Речь о наклонных перфорациях у дульного среза орудия. В России такое впервые осуществили в 1862 году на трехпудовой пушке. Сделали просто – просверлили восемь сквозных отверстий, заставив пороховые газы компенсировать малую часть отдачи. Не известно, насколько это решение было просчитано, но дальнобойность пушки точно снизилась.
Принципиальные схемы дульных тормозных устройств
На Западе к этой идее пришли немного раньше – в 1842 году французский артиллерийский офицер Антуан-Альфред Трейль де Болё сформулировал мысль о наклонных отверстиях. До практической реализации дело дошло только спустя 20 лет одновременно с опытами в России. Испытания были проведены в 1862 году на 160-мм морской пушке, где устройство с 36 отверстиями диаметром 60 мм, наклоненными назад под углом 45°, обеспечило снижение отдачи на 75%.
Эксперимент показал удвоение точности стрельбы, но также выявил проблемы: увеличение облака пламени при выстреле и снижение дальности из-за рассеивания газов. Британские инженеры, осведомленные о французских работах, провели аналогичные тесты в 1862 году на бронзовой 9-фунтовой пушке, оснащенной 10 отверстиями, ориентированными назад. Хотя отдача уменьшилась, устройство привело к потере скорости снаряда и серьезно глушило артиллеристов – ударная волна теперь уходила не только вперед. Указанные опыты с гашением отдачи так и остались экспериментами без серийного воплощения.
Горячий XX век
Проблем оружейникам подкинули химики – они предложили бездымный порох на базе нитрата целлюлозы. Появился он в конце XIX века и заметно добавил орудиям мощности. Параллельно пушки становились легче (как и стрелковое оружие), и с этим приходилось что-то делать.
Ученые, как всегда, всё разрулили. Основоположником методов расчета эксплуатационных характеристик дульных тормозов считается французский ученый А. Рато. В своей знаковой работе, опубликованной в 1923 году в журнале «Memorial de l’artillerie française», он систематизировал актуальные исследования в области внутренней баллистики и представил методику определения тянущего усилия, создаваемого дульным тормозом. В дальнейшем, в 1928 году, эти идеи были развиты итальянским исследователем Э. Равелли в труде «О теории дульного тормоза». Созданный ими аналитический аппарат получил мировое признание и лег в основу проектирования артиллерийских систем того времени.
У стрелкового оружия постепенно уменьшался калибр – этого требовала не только возросшая отдача, но и необходимость носить с собой больше патронов. Какое-то время без дульных тормозов как-то справлялись. Но появились интересные устройства – дульные тормоза-компенсаторы. Винтовки и пистолеты-пулеметы получили возможность вести автоматический огонь. Если один-два выстрела боец еще мог контролировать и удерживать ствол ровно, то в дальнейшем пороховые газы поднимали оружие вверх. Георгий Шпагин на своем ППШ применил характерный скос у дульного среза, который частично, но снижал увод вверх. Немногим ранее, в 1936 году, на вооружение СССР была принята АВС-36 конструкции С. Г. Симонова, ставшая первой в мире серийной самозарядной винтовкой со штатным дульным тормозом.
АВС-36
СВТ-38
Дульный тормоз MG-42 был достаточно эффективен
Заложенные в ней конструкторские концепции получили дальнейшее развитие в работе Ф. В. Токарева при создании винтовки СВТ-38. Интересно, что дульный тормоз на АВС-36 был необходим из-за высокой мощности патрона 7,62×54 мм, который создавал огромную отдачу при автоматической стрельбе.
Эволюция дульного тормоза при переходе от СВТ-38 к СВТ-40 была продиктована опытом Финской войны и необходимостью технологического упрощения. На СВТ-38 устанавливался массивный двухкамерный тормоз, который эффективно гасил отдачу, но был сложен в производстве и излишне удлинял оружие. В модификации СВТ-40 его заменили на более компактный многощелевой тип, имевший сначала шесть, а позже четыре боковых отверстия. Это позволило снизить вес дульной части, упростить чистку и уменьшить негативное воздействие ударной волны на стрелка, сохранив при этом кучность при быстром темпе стрельбы.
Интересно, что в начале Великой Отечественной войны на СВТ-40 ставили тормоз с 6 прорезями, но к 1942 году конструкцию максимально упростили до 2 широких окон. Солдаты отмечали, что чем проще тормоз, тем меньше он «глушит» самого стрелка звуковой волной, уходящей назад.
После войны отечественные математики и физики (например, Лев Ландау) создали стройную теорию газодинамики, позволяющую достаточно точно рассчитывать конструкцию дульного тормоза. Кстати, а почему устройства компенсации отдачи исчезли с танковых пушек? Они еще встречались на Корейской (M47 Patton с 90-мм орудием) и во Вьетнаме (М48), но потом почти повсеместно пропали. Причин сразу несколько. Появились подкалиберные снаряды с отделяющимися поддонами. И эти самые поддоны могли касаться при выходе перегородок дульного тормоза. Последствия такого инцидента объяснять нет смысла.
Танки научились неплохо бить по целям сходу. Тяжёлый набалдашник на 120–125-мм пушках выдаёт системе стабилизации много паразитных вибраций, поэтому лучше без него. Танки работают преимущественно прямой наводкой, то есть достаточно близко от противника. Дульный тормоз обеспечивает не только объёмный шар огня, но и тучи снега, пыли и прочего мусора поблизости. В общем, хорошо так демаскирует боевую машину. Это гаубице в тылу можно прикрутить к срезу ствола гаситель отдачи неограниченного размера – орудия чаще всего не видны противнику. Впрочем, полностью избавляться от отдачи таким способом нельзя. Дело в мощнейшей ударной и звуковой волне, которыми обдаёт орудийный расчёт при каждом выстреле через дульный тормоз. Танк, кстати, ещё и по этой причине отказался от набалдашника – воевать часто приходится рядом с пехотой, а её жалеть нужно.
Работает Д-20
Современные технологии ставят перед разработчиками нетривиальные задачи. Пороха снова прогрессируют в своей теплоемкости, новые материалы облегчают орудия, а калибр военные не готовы уменьшать. В итоге 155-мм гаубица М777 тянет всего на 4,2 тонны, и это заставляет по-особенному подходить к конструкции откатных устройств и дульного тормоза. Американцы реально потратились на изделие – часть конструкции изготавливается из титана и алюминия. Для сравнения, 2А85 «Мста-Б» весит около 7 тонн, а Д-20 – 5,9 тонны.
Тяжелые винтовки требуют тяжелых дульных устройств гашения отдачи
В стрелковом секторе также всё непросто. Современный технологический скачок позволил создавать образцы стрелкового оружия, значительно превосходящие возможности 40–50-летней давности. Ключевым вызовом сегодня стала критическая масса крупнокалиберных снайперских винтовок: нынешние сверхлегкие материалы снизили вес оружия настолько, что скорость свободной отдачи стала травмоопасной для стрелка. Для «тяжёлых снайперов», оперирующих экстремальными калибрами, использование высокоэффективных дульных газодинамических устройств превратилось в необходимость.
Однако инженеры столкнулись с «потолком» эффективности: чрезмерное отсечение газов создает мощную ударную волну, повреждающую органы слуха, и поднимает плотное пылевое облако, демаскирующее позицию. Решением этой дилеммы видится переход от классических схем к внедрению принципиально новых, нестандартных конструкций дульных тормозов, способных балансировать между гашением импульса и сохранением скрытности. Что это будут за изделия, покажет время.
Информация