«Энигма-3»: записки инженера Никонова

Для количественной оценки факторов, влияющих на кучность стрельбы из неустойчивых положений, был разработан экспериментальный образец, позволявший изменять силовые параметры противооткатных устройств или полностью устранять их воздействие. Проверка реакции стрелка на изменение положения центра массы системы в процессе отката проводилась на установке, имитирующей, с помощью упругих элементов, стабильное воздействие руки автоматчика на цевье.

Смещение средних точек попадания первых и последующих выстрелов в очереди проводилось при свободном откате с полным устранением воздействия противооткатных устройств при стрельбе из положения «стоя с руки». В испытаниях участвовали шесть стрелков, квалификация которых соответствовала среднему значению результатов стрельб войсковыми автоматчиками второго года обучения.

Экспериментально были установлены координаты средних точек попадания последующих выстрелов относительно прицельных. Результаты стрельб приведены в таблице 2.

Таблица 2. Координаты средних точек попадания при стрельбе автоматическим огнем

Испытания с использованием имитационной установки подтвердили неадекватность реакции неопытных стрелков на изменение положения центра масс оружия при откате ствольной группы.

Влияние импульса сил противооткатного устройства на кучность стрельбы проводилось при изменении жесткости пружины амортизатора от 0,1Н/мм до 0,35Н/мм и усилия предварительного поджатия от 25Н до 60Н.

Стрельбы проводились неопытными стрелками из положения «стоя с руки» и стоя, с установкой цевья на жесткую опору. Эксперименты показали, что кучность стрельбы зависит от импульса сил противооткатного устройства и ухудшается прямо пропорционально их росту.

В результате исследований впервые выявлено влияние упругих колебаний стреляющего агрегата, вызванных работой механизмов автоматики на кучность стрельбы систем с лафетной схемой, установлена количественная зависимость влияния на кучность стрельбы, изменение положения центра масс оружия при откате стреляющего агрегата и импульса сил противооткатного устройства, суммирующего силу амортизирующей пружины и силы трения в опорах стреляющего агрегата, возникающие в результате действия динамических моментов.

В результате комплекса исследований по определению факторов, влияющих на кучность стрельбы из автоматов со смещением импульса отдачи и реализации технических мероприятий по уменьшению рассеивания были достигнуты результаты, соответствующие тактико-техническому заданию, исходя из условия повышения боевой эффективности автомата в 1,5–2 раза. В таблице 3 показано преимущество автомата АН-94 по сравнению с автоматом АК-74 по кучности и эффективности стрельбы.

Кучность стрельбы определялась площадью сердцевин рассеивания, составляющих 50 % пробоин. Боевая эффективность, определялась частотностью поражения характерных целей, установленное в результате войсковых испытаний.

Таблица 3. Характеристики кучности и эффективности стрельбы автомата АН-94 по сравнению с автоматом АК-74

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.