Создавая свою «балерину», Василий Грязев и Аркадий Шипунов совершили переворот в представлениях об артиллерийских системах
Принятая на вооружение в далеком 1984 году одноствольная автоматическая авиационная пушка ГШ-301, по мнению большинства не только отечественных, но и зарубежных военных экспертов, и в настоящее время является одной из лучших в мире. Разработанная выдающимися конструкторами-оружейниками Василием Грязевым и Аркадием Шипуновым, получившая в войсках за легкость и высокую скорострельность неофициальное название «балерина», ГШ-301 превосходит конкурентов по точности, кучности, а самое главное – по темпу стрельбы.
 |
| 30-мм автоматическая пушка ГШ-301 |
| Источник: aviationz.narod.ru |
В свое время разработка «балеринки» смахивала на авантюру, признаются в мемуарах сами создатели уникальной авиационной пушки. Однако даже после 30 лет эксплуатации эта артсистема используется и в новейших российских авиационных комплексах, в частности на модернизированных Су-27СМ, Су-35, истребителе пятого поколения Т-50 и фронтовом бомбардировщике Су-34.
Пристрелка «Маузера»
Проблемы скорострельных малокалиберных авиационных пушек (МАП) хорошо известны («Страшнее «Вулкана»). Первыми задачу повышения скорострельности, но не в ущерб кучности и мощности боеприпаса попытались решить в годы Второй мировой войны немецкие инженеры. Еще до начала боевого применения одного из первых в мире реактивных истребителей – Ме-262 «Швальбе» («Ласточка») авиаконструкторы фирмы «Мессершмитт» пришли к выводу, что установленное на самолете артиллерийское вооружение – четыре 30-мм пушки Мк-108 – не всегда справляется с возложенными на него задачами. Причиной того оказалась высокая скорость «Ласточки», превышавшая 800 километров в час. В некоторых тактических ситуациях воздушного боя, когда шла борьба с маневренными целями, чтобы открыть огонь из Мк-108, чьи снаряды из-за низкой дульной скорости летели до цели слишком долго и по дугообразной траектории, пилотам люфтваффе приходилось практически вплотную подходить к противнику, что с учетом фактора скорости давало всего одну-две секунды на то, чтобы успеть нажать на гашетку. Выход из ситуации предложили конструкторы легендарной фирмы «Маузер», разработавшие авиационную пушку MG-213C с так называемой револьверной схемой автоматики, в основе которой лежал проворачивающийся внутри кожуха барабан с несколькими патронниками, которые в процессе движения поочередно совмещаются с каналом ствола. Одновременно с выстрелом и поворотом барабана выбрасывается гильза и осуществляется досылка очередного патрона.
Правда, немецкие оружейники в погоне за высокой скорострельностью не заметили скрывавшегося в револьверной схеме противоречия. С одной стороны, за счет совмещения операций подготовки выстрела, выполняемых не последовательно, а параллельно, достигается очень высокий темп стрельбы. С другой – единственный ствол быстро перегревается. И это слабое место системы.
Конструкторы «Маузера» до конца войны так и не сумели довести свое изделие до серийного производства, а после оккупации Германии вся документация на новую пушку досталась союзникам и сразу привлекла внимание фирм – разработчиков авиационного вооружения.
Первыми, кто смог довести сначала до испытаний, а потом и до серийного производства револьверную систему, стали американские оружейники из фирмы «Спрингфилд», разработавшие в 1950 году МАП М39.
Американские инженеры, столкнувшись с проблемой перегрева ствола из-за высокой скорострельности, вынуждены были отказаться от 30-мм боеприпасов в пользу более легких, но дающих меньшую нагрузку 20-мм. Опытные М39, установленные на специально модернизированные истребители F-86 «Сейбр», использовались в конце войны в Корее, показав, правда, не только хорошую точность и кучность, но и достаточно низкую техническую надежность и невозможность вести огонь длинными очередями. После боев с советскими МиГ-15 М39, на доводку которых потребовалось несколько лет, вошли в состав вооружения истребителей F-100 «Супер Сейбр», F-101 «Вуду», бомбардировщиков В-57, а также семейства бюджетных истребителей F-5, поставлявшихся во многие страны мира.
Однако не выдержав конкуренции с многоствольной М-61 «Вулкан», использующей электрический привод, револьверная пушка быстро сошла со сцены, уступив место изделиям фирмы «Дженерал электрик».
Попыткой преодолеть врожденную болезнь револьверной системы стала разработанная в интересах ВМС США двуствольная пушка Мк.11. По мнению разработчиков, увеличение количества стволов должно было решить проблему перегрева.
Несмотря на то, что новая артсистема на испытаниях достигла темпа стрельбы более 4000 выстр/мин и при этом не перегревалась, ее размеры оказались настолько большими, что разместить пушку на борту не получилось.
Мк.11 в составе подвесного контейнера Мк.4 была принята на вооружение авиации ВМС США и применялась для ударов по наземным целям в ходе вьетнамской войны. Правда, сразу после нее вся система была списана.
Успеха добились французские конструкторы-оружейники фирмы «Жиат» (ныне «Некстер»), разработавшие семейство 30-мм авиационных пушек «Дефа». Для вооружения вертолетов «Тигр» и истребителей «Рафаль» инженеры «Некстера» разработали пушки 30М781 и 30М791, темп стрельбы которых, по данным производителя, составляет 2500 выстр/мин.
Работы по новой пушке затянулись, и как честно признаются французы, с темпом 2500 выстрелов новые артсистемы могут вести огонь лишь доли секунды, после чего ствол приходит в негодность. Высокий темп был достигнут только на испытаниях и указывается исключительно в рекламных целях. Фактическая скорострельность 30М781 и 30М791, по некоторым данным, всего от 1400 до 1500 выстр/мин.
В отличие от своих французских конкурентов немецкие конструкторы фирмы «Маузер» (ныне входящей в концерн «Рейнметалл») выбрали для своей револьверной пушки ВК-27 оригинальный боеприпас калибра 27 миллиметров. Им потребовался всего год на разработку новой пушки, которая позже вошла в состав вооружения не только истребителей семейства «Торнадо», но и легкого штурмовика «Альфа Джет», а также кораблей ВМС ФРГ.
В настоящее время ВК-27 оснащаются шведские истребители «Грипен», а также «Еврофайтер Тайфун». По некоторым данным, изделие «Рейнметалла» заинтересовало американских авиастроителей из «Локхид Мартин», рассматривавших немецкую револьверную пушку как один из вариантов вооружения новейшего истребителя пятого поколения F-35 «Лайтнинг-2».
А вот британской 30-мм авиапушке фирмы «Аден» повезло меньше. Английским инженерам, приступившим к проекту сразу после войны, потребовалось почти девять лет на разработку, испытание и начало серийного производства своего изделия. Представленная в 1955 году пушка «Аден» в различных модификациях устанавливалась практически на все британские боевые самолеты, включая закупленные для Корпуса морской пехоты США истребители с вертикальным взлетом и посадкой AV-8A «Харриер».
Правда, попытка английских инженеров создать новую авиационную пушку, получившую рабочий индекс «Аден-25» под 25-мм снаряд, которая должна была войти в состав вооружения СВВП «Харриер» GR-7 и GR-9, так и не увенчалась успехом. Работы были закрыты, обе британские «вертикалки» остались без пушечного вооружения.
В жесткой конкуренции
В Советском Союзе после Великой Отечественной войны сложилась парадоксальная ситуация, когда на вооружении ВВС состояло большое количество малокалиберных пушек (НС-23, НР-23, АМ-23, НС-37 и т. д.), различавшихся не только схемами работы автоматики, но и калибром. Но самое главное – в каждой артсистеме применялся свой уникальный боеприпас, не подходящий для других изделий.
Зачастую на различных сериях одного самолета устанавливались разные пушки. К примеру, первые дальние бомбардировщики Ту-4 вооружались 20-мм Б-20, замененными впоследствии на НС-23.
Лидирующее положение в области создания малокалиберных артиллерийских систем для авиации в начале 50-х заняло ОКБ-16, возглавляемое легендарным Александром Нудельманом, заместителем которого был назначен не менее легендарный конструктор-оружейник Арон Рихтер, разработавший револьверную пушку под названием «изделие 261П».
261П работала не только по револьверной схеме, но для снижения веса и габаритов пушки Рихтер предложил оригинальное решение: барабан заряжался не сзади, а спереди.
Но именно поставленная во главу угла при разработке компактность и сыграла злую шутку с новой пушкой. Работы по ее доведению затянулись до конца 50-х. И только 7 августа 1964 года под обозначением Р-23 пушка Арона Рихтера была принята для вооружения бомбардировщика Ту-22.
Большое влияние на развитие авиационной малокалиберной артиллерии в СССР оказала так называемая ракетизация, которая, как пишет в своих мемуарах Аркадий Шипунов, вылилась в борьбу с «пещерной тематикой», то есть полный отказ от «традиционных» артсистем в пользу «прогрессивных» ракет.
Правда, опыт локальных войн и конфликтов 60-х годов доказал ошибочность такого подхода, и советским Военно-воздушным силам срочно потребовались новые образцы малокалиберных авиационных пушек (МАП). Но теперь у ОКБ-16 появился достойный конкурент – Тульское конструкторское бюро приборостроения, которое к этому времени возглавил Аркадий Шипунов. Чуть позже в КБП из климовского ЦНИИТОЧМАШа перешел и Василий Грязев.
Понимая всю порочность сложившейся на тот момент в системе артвооружения ситуации, когда фактически на каждом носителе устанавливалась своя уникальная малокалиберная пушка, легендарные оружейники впервые в мире предложили и внедрили принципы системного подхода к разработке малокалиберного артиллерийского вооружения. «Аркадий Георгиевич и Василий Петрович возглавили и осуществили сложнейший комплекс работ по созданию унифицированной системы малокалиберного артиллерийского вооружения для всех видов и родов ВС. Сама возможность унификации потребовала качественно более высокого научно-технического уровня разработок, когда решение всей совокупности боевых задач, возлагаемых на артвооружение, стало возможным при минимальных затратах – минимальной номенклатуре образцов пушек и боеприпасов.
Было выявлено, что требования к малокалиберной артиллерии у ВВС, ВМФ и Сухопутных войск довольно близки. Были определены оптимальные параметры образцов артвооружения, начиная с калибра, начальной скорости и заканчивая боекомплектом, исходя из имеющихся ограничений со стороны носителей. Были найдены так называемые оптимумы. В частности, при достигнутом в КБП научно-техническом уровне разработок автоматических пушек оптимальным калибром для них оказался калибр 30 миллиметров», – рассказывает начальник теоретического отдела направления артиллерийского, гранатометного и стрелкового вооружения КБП Эдуард Давыдов.
В середине 80-х годов работы по созданию системы малокалиберного вооружения для видов и родов ВС были завершены, а ее внедрение позволило не только значительно сократить парк отечественного малокалиберного артвооружения, но и отказаться от большего количества устаревших разнотипных боеприпасов.
Правда, для самолетов со сверхжесткими ограничениями по весу допускалось использование 23-мм МАП (под патрон АМ-23).
Огонь, вода и небесная сталь
Как признаются в Тульском конструкторском бюро приборостроения, легендарная пушка ГШ-301 не появилась бы на свет, если бы не жесткая конкурентная борьба с ОКБ-16.
В декабре 1965 года на вооружение ВВС СССР была принята двуствольная пушка ГШ-30, которая не только была проста в эксплуатации, но и обеспечивала высокий темп стрельбы, будучи достаточно компактным изделием. «Тридцатка» Василия Грязева и Аркадия Шипунова вошла в состав вооружения не только истребителей семейства МиГ-21, МиГ-23, но и бомбардировщиков Ту-22М, военно-транспортных самолетов Ил-76, противолодочных Ту-142 и т. д., а конструкторы стали лауреатами Государственной премии.
Но в начале 70-х начались работы над истребителями четвертого поколения – Су-27 и МиГ-29, для которых требовались малокалиберные автоматические пушки с гораздо меньшими весами и габаритами, что заставило открыть новую научно-исследовательскую работу «Сальдо», выполнение которой первоначально намечалось поручить ОКБ-16, которое возглавлял Александр Нудельман. Правда, чуть позже к выполнению НИР «Сальдо» было подключено и Тульское КБП.
В этой НИР Арон Рихтер на базе ранее принятой на вооружение Р-23 предложил компактную револьверную пушку. Правда, как и в случае с ее предшественницей, камнем преткновения стал специфичный боеприпас с обратным досыланием патрона в патронник барабана.
Как оказалось, новый патрон при принятых параметрах заряжания не позволял обеспечить снаряду необходимую дульную скорость, получить которую удалось бы, только увеличив длину ствола на 400 миллиметров. При этом «экономия», достигаемая в длине казенной части пушки, с избытком уступала общему проигрышу по длине всего оружия.
Еще до начала НИР «Сальдо» в КБП под руководством Василия Грязева уже появились первые проработки новой легкой 30-мм двуствольной авиационной пушки. Правда, как признаются в КБП, по своим массогабаритным параметрам она все же уступала 23-мм изделию ОКБ-16.
Но тульские конструкторы не собирались сдаваться – Шипунов и Грязев решили не просто победить в конкурсе, но создать уникальную, не имеющую мировых аналогов легкую компактную авиационную пушку с высоким темпом стрельбы.
«Для того чтобы сделать новую пушку, в первую очередь нужна была революция в наших мозгах. До этого они находились в плену догм, обоснованных теорией и проверенных многолетней успешной практикой: «Только строгое кинематическое согласование работы всех механизмов автоматики. Тогда будет надежно», «При досылании должны быть обеспечены безударный разгон и торможение патрона. Тогда будут высокие скорости перезаряжания» и т. д.
А с этой пушкой все как бы «перевернулось». Казалось, мы пошли против канонов. Но это только на первый взгляд», – вспоминает один из разработчиков ГШ-301 Эдуард Давыдов.
Тульские оружейники в первую очередь отказались от сложных кинематических цепей, требовавших мощной ствольной коробки, на которую должны были опираться механизмы. Им на смену пришло «строгое временное согласование всех процессов, протекающих в оружии», потребовавшее тщательной отработки динамики и стабильности функционирования автоматики в различных условиях.
«Досылание в ГШ-301 бросковое. Патрон традиционно подается и снижается на линию досылания. После чего с помощью рычажно-пружинного досылателя осуществляется его плавный разгон и бросок в патронник, но затвор этого движения патрона не сопровождает. Тот летит по инерции в патронник, и только там его уже закрывает клиновой затвор. Вместо сложных копирных ускорителей простой и легкий рычаг, на коротком плече которого умеренная скорость, допускаемая пружиной, а на длинном плече – безударно разгоняемый до высокой скорости досылаемый патрон!
Одна из главных особенностей новой пушки в том, что здесь патрон и его элементы используются в качестве звеньев автоматики.
Патрон при его снижении сам снимает рычажный досылатель с его шептальца.
Особенности механических свойств материалов самого патрона использованы и для реализации плавного его торможения в конце досылания без специальных тормозящих механизмов», – поясняет Давыдов.
После выстрела нужно экстрактировать гильзу. Обычно это делает затвор. Но в ГШ-301 гильза только страгивается экстракторами, а затем она выкидывается из патронника не массивной деталью пушки, а остаточным давлением пороховых газов в стволе как своеобразный поршень. Гильза при этом приобретает скорость до 100 метров в секунду.
После этого гильза попадает на так называемый отражатель и вылетает из пушки. Поскольку скорость экстрактируемой гильзы выдержит не каждый материал, тульские оружейники применили для него сталь, использующуюся для железнодорожных стрелок.
Но отражатель выполняет еще и функцию разделения в принципе соосных каналов экстракции стреляной гильзы и досылания патрона. Прокачиваясь на оси, он служит для последовательного формирования каналов и для высокоскоростной экстракции стреляной гильзы, досылания патрона. Благодаря такому решению патрон начинает досылаться еще до того, как стреляная гильза покинула автоматику. Схема ГШ-301 вроде бы одноканальная, но фактически здесь частично совмещаются по времени операции экстракция и досылания, завершает разбор особенностей работы уникальной автоматики Эдуард Давыдов.
Еще одним ноу-хау пушки ГШ-301 стало применение в качестве материала, из которого изготавливается ствол, так называемой небесной стали, в составе которой присутствует ниобий, придающий материалу легкий голубой оттенок. При максимальной теплонагруженности важно обеспечить не только термостойкость, но и живучесть ствола. Небесная сталь обладает уникальной теплопроводностью, благодаря которой избыток тепла уходит в глубь стенки, при этом внутренняя поверхность ствола сильно не перегревается. Но этого оказалось мало. Поскольку перегрев для ГШ-301 опасен еще и тем, что в размещенном в патроннике для быстрого открытия огня (без досылания) патроне может воспламениться порох или сработать ВВ снаряда, разработчики предложили уникальную систему локального охлаждения казенной части ствола с помощью обычной воды.
Она забирает большую часть выделяющегося тепла, закипает, образуя пароводяную смесь, которая в свою очередь проталкивается по специальным наружным канавкам ствола и в виде перегретого пара выводится в окружающую среду. По словам разработчиков пушки, воды вполне достаточно для отстрела всего боекомплекта любым режимом.
14 апреля 1984 года новая пушка, получившая название ГШ-301 (индекс 9-А-4071), была принята на вооружение. Итогом работ стала уникальная система массой всего 43,5 килограмма и длиной полтора метра, способная за одну минуту выпустить от 1500 до 1800 штук 380-граммовых 30-мм снарядов.
Во время государственных испытаний один из членов комиссии пошутил, что новая пушка весит столько же, сколько положено весить выходящей на сцену балерине. И с того момента за ГШ-301 закрепилось неформальное название «балерина».
В настоящее время ГШ-301 входит в состав вооружения истребителей МиГ-29, МиГ-29К/КУБ, Су-27, Су-30, Су-35, фронтовых бомбардировщиков Су-34.
Уникальная ГШ-301, по всей видимости, еще долго останется на вооружении российской военной авиации, ведь как показывает сравнение с иностранными образцами, такого сочетания скорострельности, кучности, точности при малой массе и размерах на современном рынке пока не предлагает ни один производитель.
Для сравнения: появившаяся практически в это же время французская «Джиат» 30М/М791, установленная на истребителе «Рафаль», при длине почти 2,5 метра весит втрое больше – 120 килограммов. Немецкая ВК-27, установленная на европейском «Тайфуне», при равной с ГШ скорострельности проигрывает не только по габаритам (масса – 100 килограммов и длина – почти 2,5 метра), но и по мощности боеприпаса.
Американские конструкторы-оружейники давно отказались от револьверных одноствольных пушек, перейдя на изделия с вращающимся с помощью электропривода блоком стволов. К примеру, установленная на новейшем истребителе пятого поколения F-35 «Лайтнинг-2» четырехствольная 25-мм GAU-22, выдающая более 4000 выстрелов в минуту, при длине более двух метров весит 120 килограммов. При этом не стоит забывать о высоких требованиях к работе бортовой электросети истребителя, от которой запитан электропривод GAU-22.
Так что пушка ГШ-301, разработанная Аркадием Шипуновым и Василием Грязевым, еще долго будет оставаться лучшей в мире в своем классе.
Алексей Рамм
Опубликовано в выпуске № 41 (607) за 28 октября 2015 года