ЖИДКОЕ МЕТАТЕЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО - ОДНО ИЗ

НАПРАВЛЕНИЙ ВЫХОДА ИЗ ТУПИКА НАТО ПО ВООРУЖЕНИЮ

Руперт Пенгелли

Судя по материалам журнала IDR, в США и Великобритании -разработка системы с ЖМВ рассматривается как реальное средство увеличения эффективности танковых и артиллерийских орудий НАТО в ближайшее время. Планируется начать первые практические стрельбы из созданных пушек. Ожидается, что проблемные вопросы будут решены и пушки с ЖМВ поступят на вооружение во второй половине 1990-х годов.

Отмечается, что установка пушки с ЖМВ на танках потребует значительно меньших радикальных изменений машины, чем требуется для установки электромагнитных орудий. Последние имеют очень высокие требования по генерации энергии, и их технология менее прогрессивна, чем технология пушек с ЖМВ. Считают, что пушки увеличенного калибра с твердым метательным зарядом не могут устанав­ливаться без значительного увеличения массы машины и ее габаритов, а также уменьшения боеукладки. В то же время отмечают, что пушки с ЖМВ могут обеспечить 10% увеличение начальной скорости (для данной массы снаряда) благодаря их более высокой пьезометрической эффективности (отношение среднего и максимального давлений). Снижение максимального давления уменьшает также износ ствола, улучшает усталостные характеристики и позволяет осуществить даль­нейшее улучшение конструкции БПС. Так как характеристики нарас­тания давления у ЖМВ равномернее, чем характеристики у твердых метательных зарядов, то масса БПС может быть уменьшена, а длина сердечника увеличена.

Другие преимущества ЖМВ по сравнению с обычными метательными зарядами в равной степени относятся к танковым и артиллерийским орудиям. Они включают лучшее использование внутреннего объема; уменьшение стоимости заряда до 80%; увеличение дальности эффектив­ного действия снарядов; меньшее дульное пламя; уменьшение площади для хранения и при транспортировке. Снижается также уязвимость, так как метательный заряд легче можно разместить в машине внизу. Кроме того, однокомпонентный метательный заряд HAN -типа (гидроксильный нитрат аммония), используемый в Великобритании и США, в случае непосредственного воздействия на него давления будет разлагаться (то есть не будет подвержен взрыву).

Разработки США

Исследования США в области применения пушки с ЖМВ начались в 1950-х годах в результате разработки ракетного оружия с ЖМВ. Ос­новным разработчиком в настоящее время является фирма "Дженерал электрик", которая работает по контракту с лабораторией НИОКР в области баллистического оружия сухопутных войск (BRL) и центром НИОКР  (ARDEC), Пикантинский арсенал.

В конце 1960-х годов фирма "Дженерал электрик" начала работать над программой по использованию ЖМВ для пушек малого калибра на берлингтонском предприятии, шт. Вермонт. Первоначальные испытания проводились с двухкомпонентным топливом, а в начале 1970-х годов начались эксперименты со способами регенеративного непосредственно­го впрыска и однокомпонентными метательными зарядами. В 1974г. разработки были перенесены в Питсфилд, шт. Массачусетс, это уч­реждение фирма "Дженерал электрик" называет "Орднанс системз оперейшнз, дефенс системз дивижн". Исторически г. Питсфилд был связан с производством крупнокалиберного морского вооружения и осо­бое значение в исследованиях здесь придавалось применению больших калибров, причем некоторые средства на это ассигновались ВМС США.

К 1975 г. в США пришли к выводу, что концепция пушки с ЖМВ регенеративного непосредственного впрыска имеет перспективы. В то время наиболее широкоиспользуемым однокомпонентным топливом являлось торпедное топливо "Отто фьюел II", но впоследствии было введено новое менее токсичное однокомпонентное топливо. Оно было разработано на военно-морской базе вооружений ("Нейвал орднанс стейшн", шт. Индианхед). В качестве его окислителя использовал­ся гидроксильный нитрат аммония. Армия США официально начала принимать участие в разработке орудий с ЖМВ в 1978г. Испытания ЖМВ проводились на стволе 105-мм танковой пушки М-68, получен­ном из Уотервлитского арсенала, хотя представители фирмы подчеркивают, что на том этапе не было намерения разработать танковую сушку о ЖМВ как таковую пушку с ЖМВ как таковую.

Рис. 1.         Схема устройства безгильзово заряжаемых и реге­неративно впрыскиваемых систем с ЖМВ как для однокомпонентных, так и для двухкомпонентных метательных зарядов: I - метод безгильзового заряжания для однокомпонентных зарядов; II - ме­тод безгильзового заряжания для двухкомпонент­ных зарядов; III - метод регенеративного впрыска для однокомпонентных метательных зарядов; IV - метод регенеративного впрыска для двухком­понентных метательных зарядов; 1 - емкость; 2 - насос; 3 - клапан; 4 – дифференциальный поршень

Рис. 2.         Испытательная установка 105-мм пушки с ЖМВ, основанная на танковой пушке М-68 с высокой начальной скоростью (1978 г.)

Целью испытаний оставалось определение геометрий, прин­ципов заправки, повторного заряжания и оценка начальной ско­рости в зависимости от величины зарядов. В то время не было заранее разработанного плана испытаний; по высказыванию руководителя разработки стратегии Чаннинга Дичера (фирма "Дже­нерал электрик орднанс системз"), проект "приводился в дейст­вие феноменологией".

Задачей инженеров было просто "испытывать, подтверждать и понимать каждое отклонение, когда оно возникало".

Этот первоначальный контракт армии был выполнен к 1983г. Фирма "Дженерал электрик" к этому времени накопила базу данных, созданную в результате более 2000 выстрелов, производимых из разных испытательных установок, включающих стволы калибром 9, 25, 30 и 105 мм. Фирма начала также активно поддерживать идею использования технологии ЖМВ в са­моходных гаубицах будущего (см. IDR, 1933, № 12, р. 1765) и начала создавать испытательное устройство трехкамерного типа.

Между тем, армия США заключила многочисленные мелкие контракты с другими промышленными и академическими учрежде­ниями, охватывающие такие вопросы как материально-техническое обеспечение ЖМВ, его производство и боевое применение. Напри­мер, фирма "Белл аэроспейс текстрон" исследовала вопросы хране­ния, заряжания заряда на борту боевой машины, упаковки и обра­щения о ЖМВ на машине дозаправки. Исследование распространяется также на погрузку, хранение и доставку ЖМВ "с завода на фронт". Фирма "Олин" исследовала вопросы массового производства гидроксильного нитрата аммония, стоимость которого может быть не­значительной (примерно до 2, 2 доллара/кг).

Гаубица с ЖМВ

В 1986г. был заключен контракт с лабораторией НИОКР в области баллистического оружия сухопутных войск на прак­тический показ 155-мм самоходной гаубицы с ЖМВ. Программа работ фирмы "Дженерал электрик" приняла практическую форму. Этот контракт включает три основных элемента: изготовление стационарной испытательной установки (пушка No1); изго­товление устанавливаемого на машине демонстрационного макета (пушка No2) и подготовка документации системы вооружения с ЖМВ (пушка No3) для самоходной гаубицы.

Рис. 3.         Первый снимок пушки No1, 155-мм испытательная установка, которая по плану должна была проходить испытания стрельбой в июле 1988

Ожидалось, что пушка No1 пройдет первые испытания стрельбой в июле 1988г. Она будет включать модифицированный ствол ХМ-283 со специально разработанным поворачивающимся затвором, установленный на буксируемом лафете М-115 203-мм гаубицы. Испытания предполагалось проводить при постоянном угле возвышения 0°.

Пушка No2 находится на ранней стадии изготовления, но она будет значительно более компактной, чем ее предшест­венница, и будет включать другой тип винтового затворного механизма. Планируется, что стрельбы из нее начнутся в Мальте в марте или апреле 1990г., причем она будет установлена на модифицированной установке ХМ-183 на шасси гаубицы М-109, поставленной арсеналом "Леттеркенни".

Рис. 4.         Этот рисунок отражает состояние разработки пушки No2 в начале 1988г. На этом демонстрационном макете, который предполагается испытать в Форт-Силл в 1990 г., пушка с ЖМВ фирмы "Дженерал электрик"; 1 - объединение систем башни; 2 - установка/ противооткатное устройство - продолжающаяся разработка ARDEC; 3 - пушка с ЖМВ - на стадии разработки; 4 - привод вертикальной наводки - разработка закончена; 5 - устройство заряжания снарядов - на стадии разработки; 6 - магазин - закончена разработка концепции; 7 - система распределения электроэнергии -продолжается разработка концепции; 8 - система заправки - закончена разработка концепции; 9 - модификаций машины - публикация чертежа разрешена Letterkenny 3/88; 10 - привод гори­зонтальной наводки - разработка закончена; 11 - управление огнем - закончена разработка концепции

Машину, за разработку которой ответственна  фирма "Дженерал электрик", предполагается оснащать системой управления с вы­числителем и автоматом заряжания с непрерывной ленточной по­дачей 56 выстрелов, которые разрабатываются фирмой "Дженерал электрик" в Берлингтоне.

Фирма разрабатывает систему управления огнем, в которой будет использоваться баллистический алгоритм для расчета опти­мальных установок заряда и угла возвышения. Оснащённую таким образом пушку  No2, планируется  представить  на испытание стрельбой в 1991г. (в школе полевой артиллерии армии США в Форт-Силл). Предполагается продемонстрировать воз­можность по темпу стрельбы (один выстрел каждые шесть секунд). Будет также проведено испытание на тот (время нанесения удара во цели) тремя выстрелами, при которых все три снаряда должны попасть в одну и ту же цель практически одновременно.

Планируемое время показа в Форт-Силл предусматривает окончание  работ по отработке пушки No2  и последующий выбор системы вооружения для гаубицы армии США следующего поколения (AFAS - см. IDR, 1987, No 2, р.173). Однако задержка в выделении средств на AFAS  возможно увеличит планируемые сроки.

Рис. 5.         Модель концепции гаубицы М-109 с ЖМВ, изготовленная фирмой "Дженерал электрик", имеет магазин с непрерывной ленточной подачей, содержащий 56 снарядов, и автомат заряжания, который поддерживает номинальный темп стрельбы один выстрел каждые 3-6 с. Модель включает также 25-мм систему вспомо­гательного вооружения с ЖМВ, которая под­ключена к подаче ЖМВ основного вооружения

Рис. 6.         На рисунке фирмы "Дженерал электрик" показаны основные положительные стороны гаубицы с ЖМВ на поле боя: 1 - поражение цели одновременно несколькими снарядами; 2 - беспредельная полоса пораже­ния (нет необходимости в разных размерах зарядов); 3 - автомат заряжания (повышенная скорострельность - выстрел в три секунды); 4 - повышенная гибкость огневых задач; 5 - умножение силы; 6 - уменьшенная  зависимость от материально-технического обеспече­ния; 7 - меньшее обслуживание; 8 - увеличен­ная боеукладка ( ~80%); 9 - увеличенная дальность (~ 20%); 10 - повышенная безопас­ность: 11 - пониженная уязвимость; 12 - сокра­щенное транспортное обеспечение; 13 - отсутст­вие дульного пламени и взрывной волны

Танковая пушка с ЖМВ

В прошлом году Конгресс США отклонил   выделение средств на так называемую "Инициативу по технологии баланса" и часть средств была отведена на программу разработки танковой пушки с ЖМВ Лаборатория НИОКР в области баллистического оружия сухопутных войск заключила два контракта на сумму 600000 долларов,, один контракт - с фирмой "Дженерал электрик", объединившийся с фирмами      "Дженерал моторс" и "Рейнметалл", а другой - с фирмой " Ройал орднанс" Великобритании, поддерживаемой фирмой "Белл". Это - широкомасштабные шестимесячные исследования  (результаты которых должны были быть представлены в начале 1988г.), направленные на моделирование затворного и противо­откатного устройств, на разработку компоновок снарядов, конструк­ции ствола, на определение живучести, на компоновку машины и вопросы эксплуатации, снабжения, а также исследования че­ловеческих факторов.

В основном исследовалась 120-мм гладкоствольная пушка с ЖВМ, которая пригодна для установки на танке М-1; начальная скорость снаряда составляла примерно 2000 м/с.  Иссле­довалась пушка большего калибра (но калибр не указан). После 1-го этапа исследования предполагалось заключение контракта с одной из фирм на разработку пушки о ЖМВ сроком на четыре года. В конце января 1988г. было сообщение о потребной стои­мости 2-го этапа работы, а к середине года предполагалось вы­дать тактико-техническое задание (RFP).

Разработки ЖМВ Великобританией

Исследования в Великобритании велись главным образом по созданию систем для основного вооружения танков. Начало исследований по ЖМВ в Великобритании относится к 1950-м годам.

Эксперименты проводились  с модифицированной 20-фунтовой (84-мм) танковой пушкой с использованием регенеративно впрыс­киваемого двухкомпонентного метательного заряда (азотная кис­лота плюс гидразин). Испытывались также регенеративно впрыскиваемые и безгильзовые однокомпонентные заряды. В ходе испытаний обнаружились трудности с герметизацией, установлены повышенная коррозия и  неравномерность горения метательного заряда, в результате чего от ЖМВ отказались в пользу сгораемых гильз и самогерметизирующихся затворов, используемых в настоящее время в пушках танков "Чифтен" и "Челленджер".

Научно-исследовательский центр вооружений  возобновил свой интерес к ЖМВ в 1981г., основываясь на данных об эксплуатационных свойствах, полученных из США в рамках программы технического сотрудничества (ТТСР) пяти государств. Возобновление интереса вызывалось также неотложной оперативной потребностью достижения более высоких начальных скоростей БПС.

Работы были начаты с изучения полученных в США результа­тов и моделирования процессов горения ЖМВ с помощью ЭВМ. С са­мого начала работ научно-исследовательский центр вооружений затратил большие усилия на отработку требований к конструкции системы и разработку элементов системы, чтобы ускорить пере­ход к практическому применению ЖМВ. Между отделами, разрабаты­вающими пушку и машину в целом, в учреждениях научно-исследо­вательского центра вооружений в Форт-Холстед и Чертси и заказчиком поддерживалась тесная связь.

Рис. 7.         Научно-исследовательский центр вооружений использует модульную систему для проверки различных функций пушки с ЖМВ. Основной испытательный контейнер (слева) используется для исследования эффектов наполнения и внутренней баллистики. При проведении опытов по наполнению может использоваться короткая ка­мера сгорания, а для испытаний боевой стрельбой может добавляться ствол 30-мм пушки (справа): 1 - ЖМВ; 2 - камера  сгорания; 3 - поршень; 4 - твердый метательный заряд поршня; 5 - воспламенитель; 6 - короткая камера сго­рания; 7 - ствол 30-мм пушки

В октябре 1985 г. управление CERN (Controllerate Establishment, Research and Nuclear) получило  средства для начала официальной научно-исследовательской программы по ЖМВ. Научно-исследовательский центр вооружений создал испытательной стенд, чтобы исследовать процессы регенеративного впрыска и сгорания ЖМВ LP-101 (метательный заряд эквивалентен заряду США на гидроксильном нитрате аммония). Впоследствии к этому ис­пытательному стенду был добавлен 30-мм ствол типа "РАРДЕН", чтобы создать полностью функционирующую установку для стрельбы.  Краткосрочные контракты на системы заключались также с британской промышленностью. Используя поэтапный подход, научно-исследовательский центр вооружений постепенно создавал устройство для исследования вопросов сжатия, впрыска, сго­рания и внутренней баллистики пушки с ЖМВ. Вся эта работа до настоящего времени ограничивалась 30-мм калибром при ис­пользовании одноосевого поршня. Ожидается, что с 1989г. испытания начнутся с двухпоршневой 40-мм экспериментальной пушкой с ЖМВ. Основной целью работ научно-исследовательского центра вооружений является разработка четырехпоршневой конструкции устройства сжатия для 120-мм танковой пушки с ЖМВ. Предполагается создание испытательной установки подачи метательного заряда, на которой можно отрабатывать вопросы управления метательным зарядом в машине без стрельбы из орудия.

В настоящее время работа над ЖMB в Великобритании делится следующим образом: научно-исследовательский центр вооружений (RARDE) руководит всей программой (концепции пушки и машины разрабатываются соответственно в Форт-Холстед и Чертси), некоторую помощь ему оказывает фирма "Фрейзер Нэш", которая также предоставляет обеспечивающие службы управления. Центр  RARDE и фирма "Ройал орднанс Уэсткот" занимается воп­росами внутренней баллистики, включая впрыск и сгорание ЖМВ. Фирма "НЕИ интернэшнл рисерч энд девелопмент" ответственная за систему подачи метательного заряда (дозировка, клапаны, топливопроводы и заряжание) и работает с RARDE    над системой восп­ламенения, которая включает в себя вспомогательную систему ЖМВ с электронным воспламенением. За динамическое уплотнение отвечает фирма BAJ, которая разработала  скользящие затворы, способные работать при давлении 6000 бар. Производство мета­тельного вещества и исследование технологии (коррозия, нагруз­ка и т.д.) поручено по контракту фирме "Ройал орднанс Уэсткот", которая в свою очередь передала часть работы фирме "Ройал орднанс Уолтем Эби". Станция  RARDE (тоже в Уолтем Эби) занима­ется вопросами уязвимости метательного заряда и системы.

Рис. 8.         Модульная испытательная установка с МБ научно-исследовательского центра вооружений для стрельбы, присоединен 30-мм ствол

Рис. 9.         Представление концепции танка со 120-мм пушкой с ЖМВ научно-исследовательского центра вооружений. Комплект пушки вклю­чает концентрическое откатное устройство, четыре поршня регенеративного впрыска и скользящий затвор. Такая установка будет сравнительно компактной, вероятность пора­жения машины уменьшится по сравнению с ус­тановкой высокобаллистической пушки с твердым метательным зарядом или электромагнитной пушки

До настоящего времени программы по ЖМВ в Великобрита­нии и США осуществлялись независимо друг от друга. Правительст­во Западной Германии неохотно позволяет обмен или опубликова­ние какой-либо информации, кроме самой поверхностной, о дея­тельности западногерманской промышленности, которая, конечно, активно работала в области ЖМВ с 1970-х годов. Однако известно, что фирмы "Диль" и "Рейнметалл" работают над регенеративными системами пушек с ЖМВ, первая исследует двух­компонентные метательные заряды, а вторая - однокомпонентные.

Специалисты предполагают, что Великобритания и ФРГ отстают от США в разработке ЖМВ примерно на пять лет. Однако ясно, что и США еще не решили вое технические проблемы при разработке танковой пушки с ЖМВ.

RUPERT PENGELLY

LIGUID PROPELLANT

ONE WAY OUT OF NATO's ORDNANCE LOGJAM.

INTERNATIONAL DEFENSB REVIBW, 1988, No7.