Артиллерия с крыльями, или как пушки учили летать
Утопия за утопией
Главный вопрос — зачем самолету (вертолету) гаубица, если можно сбросить бомбу или запустить ракету? Идея с тяжелой артиллерией на борту летательного аппарата вообще кажется абсурдной. Но это только на первый взгляд. Мысли о пушках с крыльями пришли конструкторам задолго до массового появления ракет на самолетах, поэтому появление орудия калибром более 20-30 мм было во многом оправдано. Малокалиберные пушки были зачастую бессильны против бункеров и танков. Забегая вперед, укажем на германский штурмовик Ju-88 P-1 с 76-мм противотанковой пушкой на борту, который должен был поражать советские КВ и Т-34.
Артиллерия на самолетах позволяла не только уверенно бить по броне, но и работать точнее, чем бомбами. Например, по кораблям и мостам дешевле и эффективнее было стрелять из артиллерии, чем бомбить. Низкая точность всегда была слабой стороной бомбардировочной авиации. Сравнительно крупный калибр позволял пилотам работать по цели на бреющем полете, скрываясь от ПВО. При всех прочих равных, бомбардировщик (даже пикирующий) проще поразить из зенитной пушки, чем штурмовик, бьющий из пушки параллельно своему курсу. Есть еще несколько бонусов от установки артиллерийского орудия на летательные аппараты, но о них немного позже. А пока разберемся с физикой.
Необходимо понять фундаментальную причину, по которой установка тяжёлого артиллерийского орудия на летательный аппарат является столь сложной инженерной задачей. Эта причина проста и понятна — отдача. Третий закон Ньютона гласит: всякому действию противодействие равно по величине и противоположно по направлению. Когда из ствола вылетает снаряд массой 15 килограммов со скоростью 500 метров в секунду, ствол получает импульс в обратном направлении — примерно эквивалентный удару кувалды массой в несколько тонн, приложенному к точке крепления орудия за долю секунды. Для наземной гаубицы, установленной на массивном лафете и стоящей на грунте, этот импульс гасится массой орудия, трением о землю, гидравлическими компенсаторами отката. Для самолёта, который должен быть максимально лёгким, чтобы летать, каждая тонна отдачи может стать фатальной.
АС-130 с 105-мм гаубицей на борту
Американцы, пожалуй, единственные в мире держат на самолетах артиллерию весомого калибра. С начала 70-х годов на военно-транспортные АС-130 монтируют 105-мм гаубицу М102. Совсем недавно орудие заменили на более современную гаубичную установку 105mm GAU. Сложно представить, в каких условиях армия США сможет применять подобную технику, но пусть будет. Единственное, в чем выигрывает авиационная пушка такого калибра перед ракетами и даже бомбами, – это соотношение стоимости боеприпаса и цели.
Немного физики и инженерии для понимания объема работ. 105-мм гаубица на АС-130 создаёт импульс отдачи порядка 8000–10000 ньютон-секунд при выстреле стандартным осколочно-фугасным снарядом. Масса самолета составляет около 34 тонн. Казалось бы, соотношение неплохое. Но дело в том, что этот импульс передаётся не на всю массу равномерно, а на точку крепления орудия к планеру площадью в несколько десятков квадратных сантиметров. Локальные напряжения в конструкции превышают расчётные в разы, если не принять специальных мер.
Американцы меры приняли — M102 на самолете имеет длину отката около 1200 мм. На AC-130 используется полный ход отката, что растягивает импульс на 0,15–0,2 секунды. Для сравнения: при коротком откате (200–300 мм) тот же импульс передаётся за 0,02–0,03 секунды. Разница в 5–7 раз по времени — это разница в 5–7 раз по пиковой нагрузке на конструкцию. При стрельбе из 105-мм гаубицы пилот AC-130 переводит самолёт в специальный режим: несколько увеличивает тягу двигателей (чтобы компенсировать потерю скорости от отдачи), слегка «заваливает» самолёт на левое крыло (чтобы компенсировать момент отдачи) и поддерживает постоянный угол крена в вираже. Эти корректировки вносятся в автоматику управления, и пилоту не нужно вручную «ловить» самолёт после каждого выстрела.
В авиации действует железный закон: каждый лишний килограмм массы — это потеря в скорости, потолке, дальности и манёвренности. Артиллерийское орудие калибром 75–105 мм — тяжелый агрегат. Это ствол (200–500 кг), лафет (ещё 300–800 кг), противооткатные устройства (100–300 кг), механизм наведения (50–200 кг), боекомплект (каждый снаряд 15–20 кг, а для серьёзной стрельбы нужно не менее 50–100 выстрелов), система заряжания. В сумме — от полутора до трёх тонн дополнительной нагрузки на планер. Именно поэтому вменяемых результатов можно добиться только установкой пушек на военно-транспортные самолеты.
В случае с АС-130 для компенсации полуторатонного орудия инженеры тщательно балансировали размещение систем на борту. Тяжёлые компоненты (топливо, амуниция, системы РЭБ) размещались на правом борту, частично компенсируя вес орудия на левом. И если на земле аборигены в тапках и без ПЗРК, но творить это чудо в воздухе может многое. АС-130, в отличие от бомбардировщика и штурмовика, может часами кружить над позициями, не позволяя противнику поднять головы.
От 30 мм и больше
В авиации и артиллерии оценки калибров не совсем линейны. На земле крупнокалиберной пушкой считается всё, что больше 76,2 мм. У авиаторов подобной классификации нет, но условно крупным калибром в самолетостроении можно считать всё, что больше 30 мм. На этом и сойдемся. Первые серийные попытки вооружить самолёты крупнокалиберными пушками относятся к концу Первой мировой войны. Французы установили 37-мм пушку Гочкиса на истребители SPAD S.7.
Орудие стреляло по направлению полёта через полый вал винта (как у синхронизатора пулемёта, но с гораздо большим калибром). Результаты оказались неоднозначными. 37-мм снаряд, конечно, наносил значительно больший урон, чем пулемётная очередь, но скорострельность была крайне низкой — 8–10 выстрелов в минуту. Против маневренного истребителя противника этого было недостаточно: пока перезарядишь, противник уже ушёл из прицела. Против наземных целей тоже: один снаряд — и нужно снова заходить на цель. К тому же отдача при каждом выстреле заметно замедляла самолёт, что делало его уязвимым.
Тем не менее французы не оставили идею. После войны 37-мм пушки продолжали устанавливать на самолёты для колониальных войн, где противником были партизаны без зенитных орудий, и где один разрывной снаряд мог заменить целую пулемётную очередь.
В СССР в 1930-х годах проводились масштабные эксперименты по установке крупнокалиберных пушек на бомбардировщики. Конструкторы под руководством Николая Поликарпова и других авиационных пионеров пытались создать «летающую артиллерийскую батарею» для борьбы с танками и укреплениями. На тяжёлый бомбардировщик ТБ-3 пробовали ставить 76-мм пушки. Самолёт был достаточно массивным (взлётная масса около 20 тонн), чтобы «переварить» отдачу. Но точность стрельбы оказалась совершенно неприемлемой: ТБ-3 был медленным, маломаневренным, а его планер вибрировал так, что наведение орудия было практически невозможно.
Еще был британский истребитель Hawker Hurricane Mk IID. Этот самолёт, уже устаревший к середине войны как истребитель-перехватчик, обрёл вторую жизнь как штурмовик против танков Роммеля в Северной Африке. Под каждым крылом Hurricane Mk IID подвешивалась 40-мм автоматическая пушка Vickers S — компактное и сравнительно лёгкое орудие (масса порядка 130 кг), специально разработанное для авиационного применения. Орудие имело магазинное питание (на 12–15 снарядов) и скорострельность около 100 выстрелов в минуту. Снаряд массой около 1 кг пробивал до 50 мм брони на дистанции 500 метров — вполне достаточно для верхней и боковой проекции танков тех лет.
Hawker Hurricane Mk IID с парой 40-мм пушек под крыльями
Британские пилоты, летавшие на Hurricane Mk IID, дали самолёту прозвище «Can Opener» — «открывашка для консервных банок». В Северной Африке эти машины показали высокую эффективность против немецких и итальянских танков. Атака велась с пикирования под углом 30–40 градусов, огонь открывался с дистанции 400–500 метров. За один заход пилот успевал выпустить 4–6 снарядов из каждой пушки (8–12 суммарно), что обеспечивало высокую вероятность поражения.
Пушки в небе
Немецкий Ju 88 P-1 — это, пожалуй, самый яркий пример того, как не надо делать. В 1943 году Люфтваффе искали любой способ компенсировать нехватку средств против советских КВ и Т-34. Идея: взять проверенный бомбардировщик Ju 88, вооружить его противотанковой пушкой PaK 40 калибра 75 мм — и получить «убийцу танков» с воздуха.
Конструктивно орудие разместили в массивной подфюзеляжной гондоле — единственном месте, где можно было разместить столь крупнокалиберное орудие с приемлемым сектором обстрела. Гондола была огромной: она свисала под фюзеляжем, как вымя, добавляя к самолёту сотни килограммов массы.
Ju 88 P-1. Обращает на себя внимание внушительный дульный тормоз орудия
Результаты испытаний оказались катастрофическими. При каждом выстреле самолёт резко терял скорость — на 20–30 км/ч за один залп. Двигатели Jumo 211, расположенные сравнительно близко к орудию, засасывали пороховые газы, что приводило к сбоям и даже остановкам. Планер Ju 88, спроектированный для бомбардировочных нагрузок, не был рассчитан на точечные удары столь большой силы — в зоне крепления гондолы начали появляться трещины в обшивке и стрингерах.
Точность стрельбы тоже оказалась неудовлетворительной. После каждого выстрела самолёт «прыгал», и навести орудие на следующий выстрел можно было только после нескольких секунд стабилизации. От летающей противотанковой пушки отказались, завершив выпуск Ju 88 P-1 на восемнадцатой машине.
В СССР параллельно с немцами решали ту же задачу: как создать эффективный противотанковый самолёт с крупнокалиберным вооружением. Базовой платформой стал пикирующий бомбардировщик Ту-2 — один из лучших самолётов своего класса, спроектированный Андреем Туполевым.
На Ту-2 пробовали устанавливать 76-мм и даже 75-мм пушки на базе зенитных орудий. Опытные образцы прошли испытания, но результаты оказались неутешительными. Точность стрельбы на дистанциях, характерных для воздушной атаки (400–800 м), была крайне низкой: рассеивание снарядов достигало нескольких десятков метров, что делало поражение танка делом случая. Масса орудийной установки (с учётом лафета, боекомплекта и противооткатных устройств) превышала 1,5 тонны, что заметно ухудшало лётные характеристики Ту-2: самолёт терял в скорости, скороподъёмности и манёвренности. А для пикирующего бомбардировщика, который должен был маневрировать в зенитном огне, это было смертельно опасно.
Советские конструкторы пришли к выводу, что для Ту-2 оптимальный калибр — 37 мм или 45 мм. 37-мм автоматическая пушка Нудельмана-Суранова (НС-37) и 45-мм пушка модели НС-45 обеспечивали приемлемое бронепробитие (до 40–50 мм на дистанции 500 м) при значительно меньшей отдаче и массе установки. Эти орудия монтировались в фюзеляже или под крылом без существенного усиления планера. Впрочем, и эти идеи остались в разряде опытных.
Интересно, что советский подход к противотанковому вооружению авиации в итоге оказался более прагматичным, чем немецкий. Вместо того чтобы гнаться за калибром, советские инженеры предпочли увеличить количество стволов: на штурмовик Ил-2 НС-37 ставили две 37-мм пушки, которые в совокупности давали высокую плотность огня и достаточную бронепробиваемость для борьбы с лёгкой и средней бронетехникой. Только вот несколько залпов из такой парочки фактически останавливали штурмовик в воздухе – об этом неоднократно вспоминали летчики Ил-2.
Piaggio P.108
Но всех попытались переплюнуть итальянцы. Неожиданно – у Муссолини никогда не было вменяемой бомбардировочной авиации, тем более тяжелой. Piaggio P.108 был четырёхмоторным монопланом с взлётной массой около 30 тонн – крупнейшим итальянским самолётом Второй мировой. Базовый бомбардировщик (P.108B) использовался для дальних налётов на Гибралтар и Северную Африку, но в малых количествах. Вариант P.108A задумывался как противокорабельный самолёт для атаки на корабли союзников в Средиземном море. Вместо носовой кабины штурмана установили 102-мм морское орудие Ansaldo – лёгкое корабельное орудие, приспособленное для стрельбы по надводным целям.
Концепция применения была проста и дерзка: P.108A должен был подойти к конвою противника на малой высоте, используя рельеф береговой линии и облачности, затем резко набрать высоту, зайти в атаку и произвести один-два выстрела по крупному кораблю. 102-мм фугасного снаряда по задумке должно было хватить для хаоса и паники на вражеском борту.
Самолёт прошёл испытания, и оказалось, что стрельба из 102-мм орудия в полёте... возможна. Правда, с оговорками. Точность была низкой, и эффективная дальность стрельбы не превышала 500–800 метров — для морского боя это ничтожно мало. P.108A так и не пошёл в серию: Италия капитулировала в сентябре 1943 года, когда программа находилась на стадии доводки. Единственный прототип был захвачен немцами и, по-видимому, уничтожен.
Попыток разной степени удачности водрузить пушку калибра «30 плюс» на самолет в годы Второй мировой войны было предостаточно. За подробностями можно обратиться к статье Романа Скоморохова «Оружие Второй мировой войны. Пушки высокого полета и понимания».
Вертолет с пушкой
Американцы в годы холодной войны и войн во Вьетнаме и Корее были большими затейниками. Обстоятельства обязывали, так сказать. Одним из самых оригинальных и в чем-то абсурдным был проект установки 105-мм гаубицы на вертолет. Обо всем по порядку. Носителем был выбран Piasecki H-21 Workhorse/Shawnee — вертолёт с тандемным расположением двух несущих винтов, спроектированный компанией Piasecki Helicopter Corporation в конце 1940-х годов. Благодаря характерной форме фюзеляжа — длинному, изогнутому, с приподнятой хвостовой частью — H-21 получил неофициальное прозвище «Flying Banana» («Летающий банан»).
Это был первый массовый транспортный вертолёт в армии США, способный перевозить до 20 солдат или 2200 кг груза. У H-21 был один несомненный плюс: к моменту начала экспериментов с пушками в конце 1950-х — начале 1960-х годов эти вертолёты были в изобилии. Армия получила их более 700 штук, и к моменту появления более совершенных UH-1 старые «бананы» стали расходным материалом — их можно было использовать для любых экспериментов, не опасаясь потерять ценный ресурс.
Вертолет H-21 с 105-мм гаубицей
История эксперимента с 105-мм гаубицей на H-21 неразрывно связана с более широким контекстом — поиском концепции «артиллерийского вертолёта», который мог бы обеспечить непосредственную огневую поддержку с воздуха. В конце 1950-х годов армия США осознала, что будущие конфликты (особенно в условиях «холодной войны» и потенциальных локальных войн в Юго-Восточной Азии, Африке, Латинской Америке) потребуют совершенно нового подхода к огневой поддержке. Традиционная полевая артиллерия — буксируемые и самоходные гаубицы — была привязана к дорогам и инфраструктуре. Идея артиллерийского вертолета заключалась в создании машины, способной оперативно доставить гаубицу на точку выстрела, приземлиться, отработать и также быстро эвакуироваться. Относительно возможностей стрельбы в полете данные противоречивые. Часть авторов утверждает, что из 105-мм гаубицы не стреляли даже в режиме зависания. Другие утверждают о единственном выстреле, произведенном на Абердинском полигоне в 1963 году.
Вертолет H-21 с 105-мм гаубицей
«Банан» после него едва не перевернулся, и на этом опыты закрыли. Верится в эту версию с трудом – импульс отдачи орудия достигал тонны, что для 6,6-тонного вертолета было смерти подобно. В стрельбе с земли конструкция показала себя также не лучшим образом. Отдача была настолько сильной, что колеса вертолета буквально вжимало в грунт, а крепления пушки выходили из строя. В итоге от абсурдной конструкции отказались.
ACH-47A «Armed Chinook» или «Guns-A-Go-Go»
После провала с H-21 армия не оставила идею тяжеловооружённого вертолёта. В 1965–1966 годах на базе транспортного CH-47 Chinook создали ACH-47A «Armed Chinook» или «Guns-A-Go-Go». Назвать его наследником 105-мм H-21 нельзя – из «тяжёлого» у вертолёта был только 40-мм автоматический гранатомёт М129 в носовой турели. В остальном классика – 20-мм пушки, пулемёты и НУРы. Всего переоборудовали четыре CH-47A.
Однако проект столкнулся с проблемами: огромная масса вооружения снижала манёвренность, а отсутствие брони делало машины уязвимыми для зенитного огня. Три из четырёх ACH-47 были потеряны в бою, и программу закрыли в 1968 году.
Актуальность артиллерийского орудия крупного калибра на летательных со временем стала экзотическим уделом. Ракеты и бомбы разных мастей стали основным ударным средством авиации. Пройдет время, и к самой концепции ударной авиации будет немало вопросов — слишком уже эфемерно стало понятие «господство в воздухе». И достигается оно совсем не крупнокалиберной артиллерией.
Информация