В начале 60-х годов началась настоящая революция в области танковых вооружений. Сразу в нескольких странах были созданы и внедрены перспективные гладкоствольные орудия. Такое вооружение имело целый ряд преимуществ перед существующими нарезными системами, и потому в кратчайшие сроки вытеснило их. Теперь подавляющее большинство танков – за очень редким исключением – оснащается именно гладкоствольными орудиями, позволяющими получать высокие огневые характеристики и боевые качества.
Широкому распространению гладкоствольных танковых орудий способствовали несколько основных факторов. Такие изделия имели ряд преимуществ перед нарезными пушками, связанных с технологиями изготовления, особенностями эксплуатации и боевым потенциалом в сочетании со снарядами разных типов. Благодаря этим факторам – несмотря на отставание в некоторых характеристиках – гладкоствольные пушки смогли почти полностью вытеснить своих нарезных конкурентов.
Технологии и материалы
Изготовление танкового орудия с достаточными характеристиками само по себе не является простой задачей. Основные сложности при этом связаны с производством ствола. Этот агрегат должен иметь высокую прочность, соответствующую давлению пороховых газов, быть жестким для получения требуемой точности, а также не отличаться чрезмерной массой, соответствуя требованиям машины-носителя.
Т-10 — последний отечественный тяжелый танк и одна из последних советских танков с нарезной пушкой.
Существенный вклад в сложность изготовления орудийного ствола вносит процесс изготовления нарезов. Вне зависимости от конкретной технологии, изготовление нарезов заметным образом сказывается на сложности, продолжительности и стоимости производства ствола. Также возникает необходимость поиска оптимального сочетания материала и технологии, способных обеспечить производство стволов с приемлемой стоимостью.
Кроме того, наличие нарезов сказывается на прочностных характеристиках ствола и на ряде прочих его характеристик. Фактически такой ствол представляет собой трубу, ослабленную наличием внутренних нарезов. Таким образом, заданная прочность должна обеспечиваться соответствующей толщиной стенки ствола: от нареза до внешней поверхности. Это может приводить к необходимости применения более толстых стенок или составных конструкций.
Разрезной макет британского нарезного орудия Royal Ordnance L7.
С точки зрения конструкции ствола гладкоствольное орудие является более простым. Задача производства заключается в изготовлении более простого ствола, не имеющего внутреннего рельефа. Как следствие, сокращается трудоемкость и сложность производства, а также появляется возможность сократить расход металла. Впрочем, практика давно показала, что необходимость повышения основных характеристик способна приводить к новому усложнению конструкции и ее производства.
Вопрос энергии
Одним из главных параметров любой ствольной системы, в том числе танковой пушки, является т.н. дульная энергия – энергия, передаваемая пороховыми газами снаряду. В случае с танковыми пушками дульная энергия, прежде всего, отвечает за дальность стрельбы и показатели пробития брони цели. Достаточно давно было установлено, что гладкий ствол – как в теории, так и на практике – позволяет получить более высокие показатели дульной энергии в сравнении с нарезным. Прямым следствием такого преимущества оказывается повышение ресурса ствола при схожих характеристиках.
На энергию снаряда и ресурс ствола огромное влияние оказывает взаимодействие боеприпаса и нарезов. Ведущий поясок снаряда должен постоянно контактировать с нарезами, их гранями и полями между ними. Вследствие этого площадь контакта снаряда и ствола значительно увеличивается в сравнении с гладкоствольным орудием того же калибра. Совсем не трудно рассчитать, как именно изменяется взаимодействие орудия и снаряда при наличии или отсутствии нарезов.
Ствол орудия-пусковой установки 2А46М-5 танка Т-90А; видно отсутствие нарезов в канале. Фото автора
Для примера и простоты вычислений возьмем гипотетическую танковую пушку калибром 100 мм, отдаленно напоминающую некоторые реальные орудия отечественного производства. Пусть ее нарезной вариант имеет 30 нарезов глубиной 1,5% калибра и такое же количество полей равной ширины. Несложный подсчет показывает, что периметр поперечного сечения канала ствола будет достигать почти 400 мм. Если же «расточить» гипотетический ствол до дна нареза, то при том же калибре 100 мм сечение канала будет иметь периметр лишь 314,15 мм – едва ли не на треть меньше.
Пропорционально геометрическим показателям поперечного сечения ствола должна изменяться площадь контакта со снарядом. От нее прямо зависит и сила трения, которая к тому же существенно увеличивается в связи с косонаправленным ходом нарезов. Трение, в свою очередь, приводит к постепенному стачиванию поверхности канала ствола и износу орудия. Точные показатели трения между нарезным стволом и снарядом также зависят от материалов ствола и пояска, давления в канале, ускорения и т.д. – для каждого образца танковой пушки они свои. В среднем сила трения в нарезном стволе может быть на 40-50 % выше, чем в гладком.
Несмотря на разницу точных параметров разных изделий, очевидно, что гладкоствольное орудие имеет определенные преимущества перед нарезным в части энергетики снаряда. Оно тратит меньше энергии на трение и эффективнее разгоняет боеприпас. При тех же показателях метательного заряда гладкий ствол повышает начальную скорость снаряда, от которой также зависят дальность стрельбы и бронепробиваемость.
Пушка 2А46М1, вид на казенник.
Наконец, сокращается расход ресурса ствола и не столь сильно уменьшается срок службы. Впрочем, это имеет место в основном в теории. Современные высокоскоростные бронебойные снаряды частично нивелируют это преимущество. Заказчики танкового вооружения предпочитают жертвовать живучестью ствола в пользу повышения эффективности снарядов.
Требования снарядов
Одной из главных предпосылок к разработке и внедрению гладкоствольных танковых и противотанковых пушек стали особые требования, предъявляемые перспективными бронебойными снарядами. Боеприпасы одних типов требовали отказаться от традиционного способа стабилизации за счет нарезов, тогда как другие нуждались в приросте дульной энергии за пределами возможностей нарезного ствола.
Еще в годы Второй мировой войны стали ясны перспективы кумулятивных бронебойных снарядов. Специальная боевая часть поражала цель за счет подрыва взрывчатого вещества, причем ее эффективность не зависела от скорости снаряда в момент попадания в цель. В послевоенный период развитие таких снарядов продолжилось, но вскоре конструкторы столкнулись со специфической проблемой. Существующие пушки не позволяли повысить параметры бронепробиваемости снаряда.
Различные снаряды для российских 125-мм танковых пушек. На переднем плане видны раскладываемые в полете стабилизаторы. Фото Минобороны РФ / mil.ru
При вращении снаряда неизбежно образуется центробежная сила. В момент подрыва кумулятивного боеприпаса она мешает правильному образованию высокоскоростной газовой струи. Соответственно, слишком быстро вращающийся снаряд теряет часть бронепробиваемости и не может реализовывать весь свой потенциал. Это понятным образом бьет по боевым качествам танка, а кроме того, ухудшает экономические показатели вооружения и его применения.
Первым решением проблемы центробежной силы стали специальные аэродинамические устройства, призванные замедлять вращение снаряда к моменту его попадания в цель. В дальнейшем общепринятым решением стало применение гладкоствольной пушки. Такое орудие не заставляет снаряд вращаться, и его стабилизация может обеспечиваться исключительно собственными аэродинамическими компонентами.
Рост толщины брони, а затем появление комбинированных бронепреград предъявляли особые требования к подкалиберным снарядам. Со временем стало очевидно, что перспективные боеприпасы такого рода смогут показывать более высокие характеристики именно при работе с гладкоствольными орудиями, тогда как ценность нарезных в этом контексте резко сократилась. Все это было связано, прежде всего, с требованиями относительно повышения дульной энергии.
Макет 125-мм кумулятивного снаряда 3БК14М.
Для эффективного поражения защищенной цели подкалиберный бронебойный снаряд должен иметь высокую скорость. К примеру, современный отечественный снаряд 3БМ46 «Свинец» при массе 4,85 кг разгоняется орудием 2А46 до скорости порядка 1700 м/с. За счет этого на дистанции 2 км при прямом попадании в цель обеспечивается средняя пробиваемость на уровне 650 мм гомогенной брони. Нетрудно подсчитать энергетические показатели такого снаряд и представить, к каким потерям бы привело использование нарезного ствола и насколько ниже в таком случае были бы его характеристики. Кроме того, можно попытаться оценить влияние подобного боеприпаса на нарезной ствол, а вместе с ним и износ последнего.
Гладкоствольное орудие не исключает потери на трение снаряда о канал ствола, но доводит их до минимальных значений. За счет этого появляется возможность передачи снаряду максимально возможных энергий, повышающих его боевые характеристики. Именно благодаря этому «Свинец» получает в стволе энергию более 7 МДж и способен показывать заявленные боевые характеристики.
Подкалиберный бронебойный снаряд 3БМ46 «Свинец» с ведущим устройством.
Еще в середине семидесятых годов в боекомплект ряда отечественных танков были включены управляемые ракеты, запускаемые через ствол основного орудия 2А46. Управляемая ракета / активно-реактивный снаряд появилась слишком поздно, чтобы повлиять на ключевые аспекты развития советских танковых пушек. Однако наличие гладкого ствола в определенной мере облегчило разработку управляемого ракетного вооружения для новой модификации существующей пушки.
Проходя через гладкоствольное орудие-пусковую установку, управляемая ракета сохраняет изначальное положение и не вращается по крену с высокой скоростью. Это обстоятельство в разы упрощает создание автопилота и прочих систем управления. Кроме того, сокращаются требования и к бортовым приборам танка, отвечающим за применение ракетного оружия. Впервые в отечественной практике все эти возможности были использованы при создании комплекса управляемого вооружения (КУВ) 9К112 «Кобра» с ракетой 9М112, принятого на вооружение в 1976 году. Впоследствии был создан целый ряд новых ракет для танков.
Отдельно следует вспомнить комплекс 9К116 «Кастет», в состав которого входил унитарный выстрел 3УБК10 калибра 100 мм для гладкоствольных буксируемых противотанковых пушек МТ-12 «Рапира». Вместо снаряда в гильзе помещалась управляемая ракета 9М117. Позже была создана модификация КУВ «Кастет» для 115-мм гладкоствольных танковых пушек.
Ракета 9М112 из состава КУВ 9К112 «Кобра».
Однако необходимо отметить, что нарезной ствол не является принципиальной помехой для создания КУВ, предназначенного для танка или иной боевой бронированной машины. Так, в ряде отечественных проектов бронетехники используется нарезное орудие-пусковая установка 2А70 калибра 100 мм. Она совместима с поздними модификациями снарядов «Кастет», а также может применять некоторые другие управляемые боеприпасы. Наличие нарезов не помешало создать эффективное оружие с расширенной номенклатурой боеприпасов.
Главный недостаток
Естественно, гладкоствольные орудия не лишены недостатков, и по некоторым характеристикам уступают нарезным. В связи с этим гладкий ствол до сих пор не смог полностью вытеснить нарезной из сферы танковых орудий. Впрочем, существуют методы, благодаря которым подобный разрыв сокращается, и в результате гладкоствольные пушки оказываются более эффективным оружием в сравнении с нарезными.
Прежде всего, недостатком гладкоствольных систем считается менее высокая точность огня. Стабилизация снаряда вращением, обеспеченным нарезами ствола, оказывается более эффективной, чем вращение за счет аэродинамических стабилизаторов. До определенного времени этот фактор имел особое значение и оказывал серьезное влияние на развитие бронетанковой техники и ее вооружений в разных странах.
Нарезное орудие 2А70, совместимое с управляемым вооружением.
К примеру, британские танкостроители в последние десятилетия использовали только нарезные орудия. Долгие годы одним из самых распространенных в мире танковых орудий была нарезная пушка 105-мм L7. Последней британской разработкой такого рода является орудие L30 калибра 120 мм, используемое на танках Challenger 2. Необходимо отметить, что точность была не единственным фактором, оказавшим влияние на выбор оружия для танков Великобритании. С пятидесятых годов на вооружении британской армии состоят бронебойно-осколочные снаряды со сминаемой головной частью (HESH). Эффективность таких боеприпасов больше зависит от точности орудия, чем от центробежной силы, создаваемой при вращении.
К настоящему времени проблема точности гладкоствольных орудий перестала влиять на боевую эффективность танков. Современные бронемашины оснащаются развитыми цифровыми системами управления огнем, способными обрабатывать массу различной информации. Они учитывают параметры цели, погодные условия, состояние снаряда и даже износ орудия, благодаря чему способны вырабатывать данные для точной стрельбы. Как следствие, параметры точности огня современных основных боевых танков уже не зависят от наличия или отсутствия нарезов в канале ствола пушки.
Эволюция оружия
До шестидесятых годов прошлого века танки оснащались исключительно нарезными пушками, способными показывать требуемые характеристики. Дальнейшее развитие бронетехники и ее вооружений со временем привело к появлению и широкому распространению гладкоствольных систем. Всего за несколько десятилетий они стали настоящим стандартом в своей области и смогут сохранять такой статус в будущем.
Основной боевой танк Т-14 «Армата», вооруженный новейшим гладкоствольным 125-мм орудием-пусковой установкой 2А82. Фото НПК «Уралвагонзавод» / uvz.ru
Причиной успеха гладкоствольных вооружений в сфере танков стало наличие ряда характерных особенностей, позволяющих в известной мере упрощать и удешевлять производство с одновременным наращиванием всех основных характеристик. Схожее развитие нарезных систем было чрезмерно сложным либо вовсе невозможным, и гладкие стволы остались без реального конкурента, вскоре заняв свое нынешнее место.
Развитие танковых вооружений продолжается и предусматривает разные способы повышения всех основных характеристик. Изучаются увеличение калибра, создание новых снарядов и перспективных систем управления огнем. При этом в основе всех новых проектов остаются уже известные идеи и концепции. Прежде всего, продолжается развитие гладкоствольного направления. Таким образом, есть все основания считать, что танки отдаленного будущего – как и почти все современные боевые бронированные машины – будут иметь именно гладкоствольные орудия с повышенными характеристиками.
