Казалось бы, в нынешнем столетии пушкам делать нечего: и ракеты есть, и кинетическое, и пучковое оружие изобрели... Однако на самом деле их еще рано списывать в запас. Ведь что такое танк? Повозка с пушкой... И от того, какая именно пушка это будет, во многом зависит эффективность боевой "колесницы". Ну так что же интересного предлагают изобретатели и конструкторы в этой области?
Одна пушка – 100 стволов!
В фильме "Хищник" здоровенный Арнольд Шварценеггер стреляет по инопланетному охотнику–невидимке из странного оружия с шестью стволами. Это отнюдь не выдумка киношников, а реально существующий американский пулемет "Миниган". Конечно, только в кино можно вести стрельбу из такого громоздкого оружия с рук. На самом же деле "Миниганы" предназначены для установки на военной технике, например на боевых вертолетах. Подобным оружием располагает и российская боевая авиация.
Причем идею многоствольного оружия вовсе нельзя считать современной. Первые пушки–"многостволки" появилось еще в средневековье.
Если мы мысленно перенесемся в Западную Европу XIV столетия, то увидим, как на полях сражений все чаще появляется невиданное доселе оружие – бомбарды и ручницы, с ужасным грохотом и клубами черного дыма бросавшие в ошеломленного неприятеля каменные ядра и свинцовые пули.
Но и самим пушкарям и стрелкам новое оружие доставляло массу хлопот.
Прежде всего надо было поставить оружие дулом вверх. Затем в ствол насыпали определенное количество пороха – при передозировке ствол могло разорвать на куски силой взрыва. Потом в дуло заталкивали пулю из железа или свинца, затыкали все это пыжом – тогда в его роли выступала деревянная пробка–затычка – и утрамбовывали все шомполом. При выстреле – тоже хлопоты. Вместо привычного спускового крючка приходилось использовать специально обработанную веревку – фитиль – или металлический пруток. Фитиль надо было поджечь, а железный стержень – нагреть. Кстати, спички тогда еще не изобрели, огонь добывали, ударяя камешком–кремнем по железу, как в сказке Андерсена "Огниво"...
Но вот наконец порох подожжен через специальное отверстие в стволе. Вспышка огня, страшный грохот, от которого закладывало уши, черные клубы едкого дыма, резкая отдача, от которой стрелок валился с ног, а орудийный лафет откатывался назад на несколько метров...
И... начинай все сначала.
Вот мастера–оружейники стали думать, как бы сделать так, чтобы ружье или пушка стреляли быстрее: ведь тот, кто выпустит в бою в противника больше ядер и пуль, скорее нанесет противнику больший ущерб. И тогда у кого–то появилась мысль объединить в одном оружии сразу несколько стволов.
Первые многоствольные пушки в старину называли "органами" – по аналогии с музыкальным органом, у которого множество труб. Часто стволы были уложены рядами, один над другим, к потому напоминали музыкальный инструмент. Число стволов могло быть самым разным – от 3 до 144.
Однако в XVII веке "органы смерти" уже почти не применяли. В это время пушки имели колесные лафеты, стали легче и подвижнее.
Многоствольные орудия имели массу недостатков: они были громоздкими и тяжелыми, а главное, в битвах это было практически "одноразовое" оружие – во время вражеской атаки перезарядить такую пушку просто не было времени. Об отправленных в отставку "органах" вновь вспомнили в середине XIX века. Тогда в винтовках стали использовать так называемый унитарный металлический патрон. Что это такое? Наверняка каждый из вас видел его хотя бы раз – патронами именно этого типа стреляют и знаменитый "Калашников", и спортивная "мелкашка", и охотничий карабин, и милицейский "Макаров".
Когда в прошлом веке придумали такие патроны, решили: а не попробовать ли применить их в многоствольном оружии, вроде старинных органов? Ведь теперь не надо сыпать порох в каждый ствол. И такое оружие появилось во многих странах. Теперь оно получило название "митральеза" (это по–французски), а в России новое оружие называли картечницами.
Одну из первых митральез придумал американский доктор Р. Гатлинг. В 1862 году он предложил несколько образцов оружия, у которых было от четырех до десяти стволов. Его митральезы использовали в гражданской в США 1861–1865 годов войне между северными и южными штатами.
Картечница Гатлинга была принята на вооружение не только в Америке, но и в России. Только ее пришлось немного переделать. Дело в том, что обычно для винтовки, применявшейся в армии той или иной страны, подходил только специально сделанный для нее патрон. В русской армии в это время на вооружение была принята винтовка Бердана, которую в России прозвали "берданкой". Поэтому американскую картечницу переделали под патрон к русской винтовке.
Иногда использовалось и скорострельное пятиствольное морское орудие конструкции Гочкиса. Оно похоже на знакомую нам картечницу Горлова, только у него пять стволов, и они крупнее, так как стреляли не патронами, а снарядами.Такие скорострельные пушки делали на знаменитом тульском оружейном заводе.
Однако вернемся на сушу. Митральезам не удалось долго прослужить в войсках. У них так же, как и у "органов", оказалась масса недостатков. Прежде всего, они были тяжелыми, поэтому их устанавливали на артиллерийские лафеты и перевозили конными упряжками. Но вскоре появились новые пушки, весившие столько же, сколько картечницы, но стрелявшие гораздо дальше и значительно более мощными снарядами. Казалось, многоствольное оружие навсегда покинуло поля сражений.
Однако после Второй мировой войны системы с несколькими вращающимися стволами вновь возвращаются в строй. Как же это получилось? На этот раз новое возрождение многостволок вызвали успехи авиации. Еще в конце Второй мировой войны в небе появились реактивные самолеты. В послевоенное время реактивная авиация начала бурно развиваться, и боевые истребители летали быстрее звука. Это потребовало, чтобы пушки стреляли быстрее, ведь теперь цель находилась в области действия оружия лишь считанные секунды, и за этот короткий миг надо было успеть поразить стремительно мчащийся в небе вражеский самолет. Поэтому для летчиков и зенитчиков необходимо было новое скорострельное оружие.
"Ну и что же, разве это трудно? – спросите вы. – Разве медленно стреляют автоматы и пулеметы?.." Но их скорострельности все–таки не хватает, чтобы попасть в быстро летящий самолет. Повысить же скорострельность не так–то легко. В современном пулемете специальные механизмы сначала вытаскивают патрон из ленты и направляют его в ствол. Потом боек разбивает капсюль, а специальное приспособление должно вытащить из ствола пустую гильзу, которую теперь надо выкинуть из оружия. На все это требуется время, которое не так–то просто сократить.
И это еще не все трудности. Дело в том, что, когда пуля движется в стволе, пороховые газы нагревают его. Поэтому первые пулеметы, например знаменитый "максим" – оружие, изобретенное американским инженером Хайрамом Максимом, имели специальный металлический кожух, в который наливали воду, охлаждавшую ствол. Так вот, ствол так раскалялся, что вода в кожухе начинала кипеть.
Со скорострельными пушками возникло еще больше проблем. Если из них минут десять стреляли без остановки, то ствол так сильно разогревался, что начинал плавиться.
И тут опять вспомнили о позабытых было митральезах. Ведь, например, у картечницы Гатлинга каждый ствол стрелял по очереди. Поэтому когда один ствол вел огонь, другие в это время остывали.
Конструкторы–оружейники предложили военным новые многоствольные пушки. Стреляют эти новые орудия с фантастической скоростью – 6000 выстрелов в минуту! Недаром шестиствольная американская пушка получила название "Вулкан". Она установлена на самолетах США, например на штурмовике А–10. Есть и морской вариант "Вулкана" – для боевых кораблей.
Подобное оружие состоит на вооружении и в России. Скорострельные шестиствольные пушки разработали замечательные тульские конструкторы Василий Грязев и Аркадий Шипунов. Их устанавливают на современных истребителях, а также на боевых кораблях Российского флота для обороны от вражеских самолетов и ракет.
Если порох... заливать
"Кто мешает тебе выдумать порох непромокаемый?" – сказал однажды Козьма Прутков. Тот самый, что призывал всегда смотреть в корень любой проблемы.
И в самом деле, так ли уж удобен порох? Его приходится беречь от сырости в герметичных патронах – а это, между прочим, лишний вес. Порох также со временем стареет. А главное, он принципиально не способен на суперболыние скорости выталкивания пули или снаряда, самое большое – это скорость 2200 м/с. Вот изобретатели и стараются заменить чем–либо более современным.
Первое, что пришло им в голову, – использовать вместо твердого* пороха горючую жидкость. Например, гремучую ртуть и нитроглицерин. Однако они обладают склонностью к детонации, не терпят толчков и ударов. Не раз случалось, что при первом же выстреле (а то и до него) орудие разрывало.
Тогда профессор Михайловской артиллерийской академии Л.Н. Шишков в 1861 году предложил снаряжать унитарные патроны нитрометаном. Но в тот же период многие изобретатели как бы задались целью опровергнуть ехидную поговорку о том, что порох уже нельзя выдумать. И в 1884 году появился порох пироксилиновый, через 5 лет – нитроглицериновый, а в 1891 году – пироколлоидный.
Более качественные пороха сняли на некоторое время остроту проблемы. Так что интерес военных ко всевозможным заменителям возродился только в конце Второй мировой войны, когда стало ясно, что и новые взрывчатые вещества имеют свои недостатки.
И по сей день идут исследования в этом направлении. Среди специалистов, например, хорошо известны корифеи отечественной артиллерийской науки профессор И.Л. Граве и профессор В.Н. Скоробогатский. С середины XX века подобными проблемами интересуются также специалисты США, ФРГ, Англии, Японии, Китая...
Всеобщая увлеченность становится понятной, когда узнаешь, что при использовании жидкой взрывчатки за счет более полного и равномерного сгорания заряда удается не только на 15 – 20% повысить начальные скорости снарядов, плавно изменять дальность стрельбы. Заменив, скажем, 120–миллиметровые снаряды американского танка М1 "Абрамс" снарядами с жидкой взрывчаткой, можно сэкономить до половины объема, занимаемого штатным боекомплектом. Ведь безгильзовые жидкие заряды в сосудах произвольной формы можно хранить где угодно, тем самым увеличивая запас боеприпасов, а значит, огневую мощь. Упрощается также конструкция автоматов заряжания, повышается скорострельность пушек.
Эскизный проект 155–миллиметровой самоходной гаубицы фирмы "Дженерал Электрик": 1 – люлька с противооткатными устройствами; 2 – привод управления углом возвышения; 3 – боекомплект из 56 снарядов; 4 – электрооборудование; 5 – баки с жидким метательным веществом (ЖМВ); 6 – башня; 7 – система автоматизированного управления стрельбой
Правда, достоинств без недостатков не бывает. В данном случае заливка "жидкого пороха" несколько усложняет процедуру заряжания, требует особых механизмов дозированной подачи взрывчатки в зарядную камору.
Тем не менее определенные успехи уже налицо. Скажем, в США установка на "жидком порохе" метает снаряды с начальной скоростью 3000 м/с. По сообщениям зарубежной печати, компания "Дженерал Электрик" использовала для этого нетоксичное вещество на основе нитрата аммония с добавлением гидроксильной группы. Оно безопасно при повышенном давлении, а его производство на треть дешевле порохового. На установке произведено более 2000 выстрелов. И ныне специалисты "Дженерал Электрик" конструируют под такие боеприпасы 155–миллиметровую гаубицу. Первые образцы уже поступили на испытания.
Кроме того, американцы продолжают эксперименты как с однокомпонентной, так и с двухкомпонентной жидкой взрывчаткой, стараясь получить наиболее мощный и безопасный "жидкий порох". Его предполагается использовать для орудий крупного калибра в морском флоте и для малокалиберных авиационных пушек.
Кроме США, подобные же исследования ведут несколько компаний ФРГ. Созданными ими орудиями в начале XXI столетия немцы собираются оснастить новые танки, самоходные пушки, а также боевые машины пехоты.
Схемы основных вариантов механизма заряжания: а – с непосредственной подачей однокомпонентного ЖМВ в зарядную камору ствола; б – с непосредственной подачей двухкомпонентного ЖМВ в зарядную камору; в – регенеративная схема заряжания с однокомпонентным ЖМВ, г – регенеративная схема с двухкомпонентным ЖМВ. На всех схемах: 1 – бак с компонентом; 2 – насос для его подачи; 3 – клапан; 4 – дифференциальный поршень
Макет английского танка со 120–миллиметровой пушкой, использующей ЖМВ
Англичане больше полагаются на сотрудничество с научно–исследовательскими учреждениями и промышленными компаниями США, ФРГ и других стран – членов НАТО.
А вот специалисты Китайской Народной Республики работают самостоятельно, и уже добились стабильных результатов при стрельбе из 37–миллиметровой пушки, снаряжаемой "жидким порохом".
Продолжаются подобные исследования и в нашей стране. Но по соображениям секретности подробности испытаний не разглашаются.
От пороха к электричеству
По мнению иностранных военных специалистов, в начале XXI века можно ожидать появления новых образцов танков, самоходных артиллерийских установок и других боевых машин, оснащенных не только улучшенными классическими орудиями, но и электромагнитными пушками. Работы по их созданию опять–таки не первый год ведутся специалистами США, ФРГ Франции, Англии и некоторых других государств.
Электромагнитными пушками, или, точнее, электродинамическими ускорителями масс, принято называть технические устройства, предназначенные для активного метания макротел с помощью электромагнитных сил. Создание таких, считается одним из важнейших направлений развития сверхэффективного оружия.
Поэтому ныне делаются попытки рассмотреть наряду с системами на "жидком порохе", также электротермические и электродинамические устройства для посыла снарядов в цель. В электротермических пушках, как говорит уже само их название, электроразряд используется для интенсивного нагрева газа; при этом, согласно расчетам, предельная скорость снаряда может быть доведена до 10.000 м/с.
Конструктивно–компоновочная схема "полностью электрического танка" ЛЕТ с электромагнитной пушкой, автоматом заряжания и дистанционной системой управления стрельбой
Французский танк FGS с электрохимической пушкой (1) и высокоэнергетическим лазерным орудием (2)
Еще 10 лет назад на авиационной базе ВМС США Мирамар (штат Калифорния) были проведены стрельбы с использованием экспериментального электротермического орудия, изготовленного совместно специалистами фирм FMC и "Дженерал Дайнэмикс" на основе 120–миллиметровой танковой пушки М256. Теперь перед исследователями стоит задача увеличить дальность стрельбы.
Ускоритель в роли пушки
Многие эксперты считают еще более перспективными электродинамические ускорители. Их история начинается с 1895 года, когда австрийский инженер Ф. Гефт, вероятно, под
влиянием прочитанного романа Ж. Верна "С Земли на Луну", предложил запускать межпланетные аппараты с помощью электрической пушки со стволом–соленоидом[3]. Однако расчеты показали, что осуществить замысел австрийца на основе тогдашней техники было невозможно.
Изобретатели на том не успокоились. Так, в 1901 году первую заявку на электродинамический ускоритель подал норвежец К. Брикланд. А в 1915 году русские инженеры Н. Подольский и М. Ямпольский предложили свой проект орудия с дальностью стрельбы до 300 км. Еще год спустя французские инженеры Ж. Фашон и Т. Виллепле предложили вариант пушки, состоявшей из ряда обмоток, через которые последовательно проталкивался снаряд. Им удалось построить модель, где снаряд массой 50 г разгонялся до 200 м/с. Но и здесь исследования были оставлены, так как не нашлось соленоидов соответствующей мощности.
Позднее подобные эксперименты проводили работники Комиссии особых артиллерийских опытов. В 20–е годы XX века ими был разработан проект "магнитофугального" орудия на переменном токе. Однако и они не смогли справиться с техническими трудностями.
В 30–е годы к разработке этой идеи приложил руку и известный писатель–фантаст А. Казанцев. По своему первому образованию он инженер. И будучи молодым специалистом, разработал проект электрического орудия.
Была даже построена экспериментальная установка, с которой изобретатель и был командирован в Москву. В кабинетах высоких начальников "пушка" исправно метала стрелы, которые втыкались в дубовые панели, приводя в восхищение чиновников.
Но дальше подобных демонстраций дело так и не пошло. Опять–таки из–за отсутствия соленоидов достаточной мощности,
В годы Второй мировой войны обзавестись зенитной электромагнитной пушкой пытались немцы и японцы. Больше других преуспел в этом деле немецкий инженер И. Хенслер, сумевший сообщить небольшому снаряду начальную скорость 1200 м/с. Установка работала по принципу линейного электродвигателя, однако и здесь дальше построения моделей дело не пошло. Лишь к началу 1960 года о создании электромагнитных ускорителей заговорили всерьез. В СССР, США и некоторых других странах открылись специальные лаборатории, где создавались и совершенствовались мощные источники энергии с импульсами тока, способными выделять за 0,01–1 секунду электромагнитную энергию 107–109 Дж.
В начале 1970 года важный вклад в решение этой проблемы внесли ученые Австралийского национального университета, разработавшие небольшой, но мощный униполярный генератор. Объединение такого агрегата с индуктивным накопителем, а также использование сверхпроводящих материалов позволило добиться таких импульсов тока, которые вполне годились для практических целей.
По мнению американских, немецких, французских, английских и японских конструкторов, артиллерийские системы, выбрасывающие снаряды со скоростью 2500–3000 м/с, смогут поражать бронированную подвижную технику противника на расстояниях до 3000–5000 м. Устройство электромагнитной пушки уже отработали инженеры компании "Дженерал Электрик". Для нее понадобились небольшие и легкие, емкие и мощные источники энергии с регулированием тока, так как нужны были мощные импульсы, обеспечивающие максимальное ускорение снарядам.