|
|||||||||
|
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.
|
|
|||||||
|