Валерий Шилин
«Энигма-3»: записки инженера Никонова
Отработка конструкции дульного устройства
Для сокращения перемещений ствольной группы автомат с лафетной схемой должен иметь дульный тормоз повышенной эффективности. Это устройство позволяет уменьшить смещение центра масс оружия в процессе автоматической стрельбы и снизить силовые характеристики противооткатного устройства, передающего часть импульса отдачи на стрелка, что в результате способствует улучшению кучности стрельбы. Кроме того, сокращение отката стреляющего агрегата за счет использования высокоэффективных дульных тормозов позволяет уменьшить габариты оружия.
Применение на ранних стадиях отработки автомата АН-94 высокоэффективных дульных тормозов на базе традиционных конструкций приводило к недопустимому увеличению уровня акустического воздействия:
– Рmc – 5,16…6,39 кПа (2,16 кПа – АК-74);
– Lmc – 170 дВ (161 дВ – АК-74).
Повышение эффективности традиционных дульных тормозов кроме увеличения акустического воздействия вызывает увеличение пламенности выстрела.
При создании автомата АН-94 был разработан оригинальный дульный тормоз-компенсатор, обладающий большей, по сравнению со штатным, эффективностью при значительном снижении уровня акустического воздействия. Конструкция нового дульного тормоза защищена несколькими патентами.
Общая схема функционирования дульного тормоза-компенсатора автомата АН-94 представлена на рис. 14.
Рис. 14. Схема функционирования вихревого дульного тормоза автомата АН-94
1. Тормоз. 2. Ствол. 3. Расширительные камеры. 4. Отводящая камера
Разработанное дульное устройство содержит корпус с двумя кольцевыми расширительными камерами эксцентричными стволу, оси которых находятся в плоскости, перпендикулярной оси канала. Формирующийся в кольцевых камерах вращающийся газовый поток препятствует образованию интенсивной центральной струи, истекающей через пулевое отверстие, и тем самым замедляет выброс газо-пороховой смеси в атмосферу, увеличивает теплоотдачу и позволяет эффективно изменить направление вектора скорости газового потока при попадании в отводящие щелевые камеры. В ходе исследовательских работ была проведена оптимизация параметров дульного устройства. Внешний вид характерных образцов дульных устройств из серии исследованных и испытанных на конкурсных образцах – предшественников автомата АН-94 показан на рис. 15.
Рис. 15. Экспериментальные дульные устройства автомата АН-94
Сравнительные характеристики эффективности и акустического воздействия экспериментальных дульных тормозов автомата АН-94 и штатного автомата АК-74, полученные при испытании образцов на заводе и в условиях полигона, приведены в таблице 4.
Таблица 4. Сравнительные характеристики дульных устройств автоматов АК-74 и АН-94
Кроме повышения эффективности, уменьшения акустического воздействия и пламенности выстрела при создании нового дульного тормоза важное значение приобретала проблема сведения средних точек попадания различных типов боеприпасов.
Отработка газового двигателя автомата
Компоновка автомата учитывающая возможность его установки в существующие объекты военной техники и присоединения к нему всех штатных комплектующих изделий, в том числе подствольного гранатомета (что составляло одно из самых трудновыполнимых требований военных), потребовала перемещения газовой камеры к казенному срезу ствола. Расстояние от патронника до передней стенки газовой камеры при этом не должно было превышать 180–190 мм. Только при такой установке газовой камеры обеспечивалась стрельба из автомата через бойницы БТР, БМП, БМД и вертолетов. Однако, близость газоотводного отверстия к зоне максимального давления могла привести к раннему отпиранию канала ствола при большом остаточном давлении пороховых газов в канале и, как следствие, к тугой экстракции гильзы, к нестабильности работы автоматики и повышенному загрязнению деталей узла запирания.
Для решения этой задачи был проведен комплекс экспериментально-исследовательских работ с целью определения возможной зоны размещения газоотводного отверстия, времени срабатывания газового двигателя, давления в газовой камере и остаточного давления в канале ствола в момент отпирания. Характер кривых давлений в канале ствола и газовой камере приведен на рис. 16.
Рис. 16. Характер изменения давлений в канале ствола и газовой камере автомата АН-94
Предельное положение газоотводного отверстия устанавливалось по величине потерь скоростей затворной рамы при отпирании, критическому смятию закраины гильзы и отсутствию адгезии (взаимного проникновения и прочного соединения – аналогично сварочному шву – частиц металла) опорных поверхностей боевых упоров затвора и ствольной коробки. Проведенные эксперименты показали, что тугая экстракция гильзы в традиционной конструкции возникает в случае расположения газоотводного отверстия на расстоянии менее 200 мм от казенного среза ствола. В этих условиях сохранение обычной схемы газоотвода становилось невозможным и требовало отработки особого устройства газового двигателя. Схема разработанного, патентозащищенного, газового двигателя для автомата АН-94 с длинным газопроводом, изображена на рис. 17.
Рис. 17. Схема газового двигателя автомата АН-94
1 – ствол; 2 – газовая камера; 3 – газоотводное отверстие; 4 – газоотводный канал; 5 – рабочая полость; 6 – поршень.
В новой конструкции газоотводное отверстие в стенке ствола установлено в стабильной зоне внутрибаллистических характеристик. Связь рабочей полости газовой камеры с газоотводным отверстием в стенке ствола осуществляется каналом, сформированным в виде продольного паза на внешней поверхности ствола, охваченной посадочным местом газовой камеры. За счет разогрева ствола во время стрельбы такая конструкция позволила сократить потери энергии пороховых газов по длине газопровода и увеличить время между моментом вылета пули и отпиранием затвора при смещении газоотводного отверстия к зоне максимального давления. Для изучения и оптимизации параметров газового двигателя: давления в рабочей полости, импульса подвижных частей, времени наполнения газовой камеры и обратного истечения, а также времени отпирания был создан макетный образец.
Результаты испытаний показали, что применение газовой камеры с длинным газоотводом на автомате АН-94 в сочетании с вихревым дульным тормозом при равном импульсе подвижных частей увеличивает время работы газовой камеры, время между моментом вылета пули и началом отпирания и снижает максимальное давление в рабочей камере. Кроме того, применение газового двигателя разработанной конструкции позволило уменьшить габаритные размеры кожуха автомата, уменьшить его вес и обеспечить установку образца во все существующие объекты боевой техники.
Часть 2. Эволюция тактико-технических требований к стрелковому оружию и методик его испытаний
С момента принятия на вооружение мировых армии первых образцов огнестрельного оружия военные и промышленники стали задумываться над вопросами формирования технических требований, предъявляемых к новым конструкциям, и способов их испытаний. Конечно, к весьма примитивным пионерам данного рода вооружений предъявлялись, соответствующие их сложности, весьма примитивные конструктивные требования и испытания их проводились по очень упрощенным методикам, часто сводившимся к стрельбе в нормальных условиях эксплуатации некоторым количеством выстрелов, а также проверке точности и кучности стрельбы.
Пожалуй, единственным неукоснительным законом испытаний образцов огнестрельного оружия, принятым на заре развития военной техники этого типа во всех странах мира, переходящим из века в век и сохранившимся до наших дней в виде некоторой скорее этической, чем формальной нормы был закон, что первые выстрелы из созданного детища должен производить автор разработки. В этом нет ничего удивительного, поскольку ответственность за столь опасный и непредсказуемый объект изобретения не может быть возложена на людей, не причастных к появлению нового источника возможной трагедии.
В общих чертах всюду, по мере развития, сохранялась также проверка эксплуатационного ресурса оружия стрельбой большим количеством выстрелов, проверка точности и кучности стрельбы. В целом же, за годы эволюции, объем тактико-технических требований к новым образцам стрелкового оружия неизмеримо вырос, становился все более подробным, как все более обширным, если так можно выразиться изощренным, становился перечень видов испытаний и их методики.
С появлением первых мануфактур, с развитием фабричного производства оружия, использующего, более или менее сложное, металло и деревообрабатывающее оборудование, возникает и последовательно утверждается принцип взаимозаменяемости деталей серийных образцов. Работники промышленных предприятий начинают использовать наборы лекал, шаблонов и калибров, способствующих решению этой проблемы. В нарождающихся новых видах испытаний появляется проверка прочности оружия стрельбой с нарушением правил эксплуатации. Например, стрельба с ненормативным, усиленным зарядом, стрельба двумя пулями, стрельба с наличием протирочного материала, оставленного в канале ствола. Эти нелепые, коварные, но время от времени возникающие на практике случайности, иногда становились причиной опасных для стрелка последствий.
По мере изменения характера боевых действий, появляются требования по повышению дальности эффективной стрельбы, инициирующие и использующие новые приемы технологий, при этом огромное значение стал приобретать вопрос повышения настильности траекторий полета пуль (дальности прямого выстрела). Эти вопросы стали решаться за счет уменьшения калибра оружия и улучшения внешне баллистических характеристик патрона.
С появлением в конце 19 века оружия уменьшенного (в пределах 6–8 мм) калибра под мощные винтовочные патроны, резко возросла дистанция, с которой начинался огневой контакт воюющих сторон. При наступлении атакующей стороны, увеличилась дальность рубежа атаки. Применение дальнобойных припасов, в этих условиях могло, казалось бы, обеспечивать эффективность оружия не особенно считаясь с максимальной крутизной траектории полета пуль, если бы у стрелка была возможность точно определить расстояние до цели, если бы цель оставалась неподвижной, и если бы в ужасе сражения стрелок мог, сохраняя хладнокровие, адекватно и быстро менять установку прицела. Однако, опыт боевых действий свидетельствовал об обратном. Любой, даже самый опытный боевой офицер, не оснащенный современным лазерным дальномером, не в состоянии с достаточной точность определить расстояние до цели, особенно в тех условиях, когда объект поражения находится на значительном удалении. Надо ли говорить, что такую сложную операцию не в состоянии сделать простой солдат, часто попадающий в бой через несколько месяцев после конца мирной жизни, неопытный, не всегда сообразительный, ошеломленный грохотом сражений.
Что же касается психофизиологического состояния бойцов в бою, достаточно вспомнить давнее сочинение участника русско-японской войны – полковника Волоцкого «Ружейный огонь в бою – опыт обработки боевых наблюдений».
Анализируя практику боевых действий, он пришел к тому заключению, что при стрельбе в бою, окружающая стрелка обстановка так на него действует, что о правильном прицеливании или о нужной установке прицела не может быть и речи, а выстрелы направляются под одним и тем же углом, который определяется удобством удержания ружья при стрельбе.
«Потрясенный боем человек, говорит Волоцкой, утрачивает всякую способность управлять своим ружьем; только исключительные стрелки, – люди беззаветной храбрости, огромной силы воли, – в состоянии проделать в страшно трудной боевой атмосфере прием прицеливания: направить прицельную линию, сквозь прорезь целика – через вершину мушки, на цель. Вся остальная масса стреляющих выпускает лишь выстрелы, совершенно не заботясь о прицеливании. Ружье вскидывается в плечо, укрепляется в наиболее удобном положении и немедленно дергается за спусковой крючок. Потребность принимать наиболее удобное положение и держать оружие наивыгоднейшим образом, относится к разряду потребностей инстинктивным, с особенной силой вступающих тогда, когда сознание и воля подавлены»…
«При таком положении рук во время стрельбы, говорит в другом месте Н. Волоцкой, нужно значительное старание, чтоб ось ствола составляла весьма малый угол с горизонтом, как это необходимо для стрельбы на близкие расстояния. Но старания, при исполнении разумных указаний, можно ожидать от человека лишь в одном случае, когда он обладает силой воли. Потеряв же присутствие духа, он начинает действовать уже не так, как нужно, а как ему удобнее».
Такому удобному положению приклада в плече, по заключению полковника. Волоцкого, отвечает угол прицеливания около 4°, который, конечно, несколько меняется в зависимости от устройства ружья и особенностей приклада.
В брошюрах Волоцкого приведены сведения из различных войн: австро-прусской 1866 года, немецко-французской 1870–1871 г.г., и русско-турецкой 1877 г., собранные на основании расспросов участников и подтверждающие выводы автора относительно того, что наиболее опасные и поражаемые места в боях находились на дистанциях, соответствовавших среднему углу прицеливания в 4°.
Русско-японская война так же подтвердила взгляды Волоцкого; стрельба на дальние расстояния велась исключительно по площадям; о правильном прицеливании не могло быть и речи; присутствовало лишь стремление осыпать пулями известный район, в котором находился противник.
Многие участники боев указывают, что перестановка прицела, по мере сближения с противником, даже если и были команды, в большинстве случаев не исполнялась. В сражении при Мукдене в русско-японской кампании в первой русской армии был подмечен факт, подтверждающий, что и со стороны японцев также не производилось такой перестановки прицела. После атаки японцев, отбитой одним из восточносибирских стрелковых полков, около окопов, в расстоянии 200 шагов осталось до 100 убитых и раненых японцев с винтовками, у большей части которых прицел оказался на 2000 метров, то есть совершенно не переставлялся с самого начала атаки и открытия огня.
Основываясь на этих фактах, при модернизации русского 7,62×54 мм винтовочного патрона, в процессе выбора наилучшей пули, предпочтение было отдано более легкой 9,7-граммовой, по сравнение с испытывавшейся на ряду с ней, тяжелой – 12-граммовой пуле. Было признано, что несколько лучшая меткость и пробиваемость тяжелых пуль не могут иметь сколько-нибудь важного боевого значения, тем более что все эти выгоды, притом крайне не значительные, проявляются лишь на более дальних расстояниях. Между тем, более легкая пуля имеет два реальных преимущества: бо́льшую дальность прямого выстрела и большее количество патронов (БК), носимых стрелком.
Появление на вооружение армий мира новых, относительно малокалиберных патронов, определило требование военных о достаточности их останавливающего и убойного действия. Здесь мы не будем останавливаться на подробностях в различии этих свойств. Известно, что останавливающее действие, в конечном счете, определяется временем от момента попадания в цель поражающего элемента до вывода ее из строя, тогда как убойное действие определяется смертельным результатом попадания. В этом разделе нам не важно, что количественные характеристики данных понятий определяются калибром оружия, площадью раневого канала или соотношением энергии пули при подходе к цели к площади ее поперечного сечения. Здесь мы хотим лишь напомнить, какие сомнения отягощали военных при переходе к малым калибрам, и какие требования выдвигались ими при принятии на вооружение новых патронов. Так как вопрос о калибре боеприпасов не потерял своего актуального значения и в настоящее время, то я считаю не бесполезным привести здесь некоторые исторические справки.
Русско-японская война 1904–1905 годов была первой большой войной после перевооружения армий магазинным оружием малого калибра, стрелявшим патронами с бездымным порохом и пулей в оболочке, и хотя в конце 19 и начале 20-го столетия почти все время происходили кровопролитные столкновения между державами – англо-бурская война, испано-американская, японо-китайская, китайский поход 1900 года, турецко-итальянская война, но только за русско-японскую кампанию впервые можно было собрать подробный материал о ранениях малокалиберными пулями. Вследствие этой войны, по многочисленным заключениям военных хирургов, в среде специалистов установился взгляд на малокалиберную пулю (особенно японскую – 2,5-линейную, 6,5мм пулю патрона винтовки «Арисака») как на гуманную, так как она убивает, по сравнению с прежними, крупнокалиберными мягкими пулями без оболочек, меньшее число противников, выводя их только из строя на более или менее продолжительное время.
Однако название «гуманной пули», вряд ли уместно, во-первых, потому, что не может быть применено слово гуманный к такому предмету, как пуля, призванному убивать, а во вторых, по тому, что действия высокоскоростных малокалиберных пуль на близком расстоянии, разрывающее и без преувеличения ужасное: при деформации и кувыркании они наносят не менее тяжкие повреждения, чем крупнокалиберные мягкие пули; пробивание ими больших сосудов шеи у корня легких, размозжение органов брюшной полости и т. д. ведут к быстрой смерти. Во многом представление о гуманности малокалиберных оболочечных пуль основывался на результатах наблюдений военных хирургов, участвовавших в различных кампаниях конца 19 начала 20-го века. Так военный хирург Штейнберг, работавший на перевязочных пунктах под Плевной, Горным Дубняком и в других больших сражениях русско-турецкой кампании 1877–1878 г.г., а также в русско-японской войне, через руки которого прошла не одна тысяча раненых, свидетельствовал, что огнестрельные ранения последней войны были не только благоприятнее ран нанесенных старыми пулями, но что его наблюдения превзошли все надежды, поддерживающиеся приверженцами учения о «гуманности» оболочечных пуль. По его свидетельствам, во время русско-турецкой кампании появление на перевязочных пунктах раненых с огнестрельными переломами черепа было редким явлением. Все они оставались на поле сражения, а в дальнейшей эвакуации с тех пунктов, где он работал, ушел лишь один, да и то в бессознательном состоянии. В тоже время ранения в голову японской пулей калибра 6,5 мм, даже с истечением некоторого количества мозговой ткани наружу; не всегда бывали смертельны. Очистка таких ран от костных осколков и трепанаций черепа часто возвращали раненых к сознанию, и они выздоравливали.
Конечно, исход ранений зависел от многих условий, как то: от жизненной важности органов и области, какие она поражает, от расстояния с которого она была выпущена, от угла попадания, от деформации пули в результате рикошета и связанного с ним кувыркания пули и т. д. Обладая большой пробивной силой, японская пуля наносила, в большинстве случаев, сквозные раны и только редко слепые каналы. В коже получались обыкновенно два отверстия: маленькое – круглой формы – входное и немного больше щелевидной формы – выходное. Кровотечение из таких ран не было. Даже тогда, когда пробивался крупный сосуд, кровь часто только сочилась наружу, зато в узком пулевом канале образовывались ложные аневризмы (расширения). Значительное число ран мягких частей тела заживало благополучно, без загноения, оставляя после себя два небольших подвижных рубца на коже и тонкий, фиброзный тяж (образования соединительной ткани) в мышцах. Благоприятно протекали проникающие раны груди, если при этом не ранились крупные сосуды или сердце. У таких раненых наблюдалась одышка и кровохарканье два три дня, а затем они уже не производили впечатления тяжелораненых и в течении трех четырех недель – выздоравливали. Довольно благоприятно протекали также раны суставов и эпифизов (окончания) кости. Сквозные раны брюшной полости дали немало случаев выздоровления без оперативного вмешательства. Благоприятный для жизни характер ранения во время последних войн прошлого столетия определил взгляд на малокалиберные оболочечные пули как на гуманные, так как она убивает по сравнению с прежними мягкими крупнокалиберными пулями меньшее число противников, выводя их из строя на более или менее продолжительное время. Даже далеко не единичные огнестрельные ранения сердца, заживавшие без оперативного вмешательства, оказывались неожиданно благоприятными. По статистике русско-японской войны, процент выздоравливающих составил приблизительно 28 %, эвакуированных – 45 %, уволенных – 10 % и умерших только 2 %. Военные хирурги отмечали, что японские пули хороши тем, что оболочка их толста и никогда не срывается даже на деформированных и рикошетных пулях. Характерно, легкие раны по своему течению нельзя было отнести к тяжелым ранениям. По утверждению военных врачей, через месяц после Тюренченского сражения около 32 % раненых вернулось обратно в строй. Ранения, наносимые 7,62 мм пулями, хотя и не производили столь благоприятных последствий – наносили все же значительно более легкие раны, чем ранения, прежними крупнокалиберными мягкими пулями. Следует, однако, отметить, что при переходе на малый калибр зона разрывного действия пули, в результате гидродинамического удара, достигавшая в прежних пулях всего ста метров, теперь повысилась до 400 метров благодаря большей начальной скорости. Ранения в этой зоне признавались всеми врачами необычайно тяжелыми в виду того, что пуля при высоких скоростях действует как разрывная.
Опытом русско-японской войны было установлено, что тяжесть огнестрельных ранений зависит не только от калибра пули, но также от скорости подхода пули к цели, ее деформации и прочности оболочки.
Не без интересно отметить, что уже в начале 20-го века была установлена зависимость тяжести ранения от положения центра масс пули. Перенесение центра масс пули к задней части способствует отклонению от направления движения при попадании в поражаемое место, в особенности, если ось пули была отклонена ранее от нормали и если при пробивании объекта пуля встретит какое-нибудь препятствие, – например, кости, или даже толстая кожа животного. Тот же самый эффект отмечался в тех случаях, когда пуля при подлете к цели касалась кустов и ветвей деревьев.
В качестве исторической справки можно вспомнить ту тщательность и продуманность, проведения опытов по определению убойного действия пуль, с которой подходили к данному вопросу военные и гражданские специалисты на заре становления новой системы боеприпасов, не имея для исследований повсеместно принятых в наши дни желатиновых блоков. Вопросы этики, в этом далеко не гуманном деле, для них имели первостепенное значение. Программы опытных стрельб составлялись таким образом, чтобы достоверность экспериментов не шла в разрез с соображениями человечности. Как правило, стрельбы велись по свежим трупам только что забитых лошадей. Во избежание длительных мучений, лошади пристреливались в голову непосредственно перед опытом. В отдельных случаях проводились стрельбы по трупам людей. Для опытов брались отдельные части тела, – например, нижние конечности с тазом, верхние конечности с лопатками и голова. Части прикреплялись к дну ящика, затянутого холстом. На стрельбище холст с одной стороны заменял одежду, а с другой давал указания о попавших пулях и вместе с тем, скрывал от стрелков части трупов, производившие на них тяжелое впечатление. Лошади подвешивались на особых перекладинах, а перед ними ставилась рамы с редким занавесом для определения места попадания прямыми и рикошетными пулями. Для определения отклонения пуль при пробитии приград, при необходимости, перед целью устанавливались щиты из досок, кирпичные стенки, тростник и другие препятствия.
