Развитие пушечно-пулемётного вооружения в СССР, предназначенного для истребительной авиации, то есть пригодного для фюзеляжных синхронных, крыльевых установок и мотор-пушек, шло довольно быстрыми темпами. К концу 1930-х годов ВВС РККА имели на серийных истребителях сверхскорострельные пулемёты винтовочного калибра, в серийном производстве находились крупнокалиберные пулемёты и авиационные пушки.
Этот уровень можно назвать соответствующим мировому и даже чуть выше, но, в то же время, развитие советского авиационного вооружения упиралось в достигнутые пределы прочности материалов, точности изготовления и сборки деталей, в необходимость охлаждения стволов или компенсации отдачи, при дальнейшем росте скорострельности систем и мощности патронов, главное же, в возможности относительно небольших советских заводских ОКБ работать над доводкой всё более технически сложных конструкций. Сделать следующий шаг и сохранить полученное преимущество было куда как сложнее.
В это же самое время, военная авиация во всём мире становилась не только быстрее, но и, вследствие этого, переходила к жёстким работающим обшивкам. Причём, наиболее вероятные противники СССР не сталкивались с серьёзным дефицитом авиационного листового дюралюминия, и жёсткие обшивки их самолётов, как правило, были металлическими и на металлических каркасах. Как самый яркий пример, в предвоенные годы, нацистская Германия на свою авиацию расходовала алюминия больше, чем его производил, включая самое простое алюминиевое литьё, и закупал за рубежом весь Советский Союз.
Рост скоростей в авиации, плюс оборонительное вооружение ударных самолётов и некоторых типов истребителей означали, что истребитель, если его, буквально, не обшивать бронёй, не может долго находиться на огневой позиции*, "поливая" свою цель из бортового вооружения, как это возможно было (и уже тогда рискованно) ещё в годы Гражданской войны в Испании, и это даже не говоря о требованиях тактики скоростной истребительной авиации.
- тем более, не может долго на неё выходить, не ведя огня, но подвергаясь обстрелу
По таблице выше видно, что при сближении с целью постоянно меняется упреждение, а это означает, что практически невозможно, при сколь-нибудь больших скоростях и дистанциях стрельбы, "всадить" в цель непрерывную очередь. Собственно, та же Инструкция рекомендует длинную очередь не более 2 секунд (простые условия стрельбы и/или короткая дистанция) среднюю секундную и короткую очередь не более 0,5 секунд, для всё больших относительных скоростей, дистанции и углов к курсу цели.
Винтовочный калибр для авиационного вооружения. 7,62-мм на 54-мм.
Во второй половине 1930-х годов и вплоть до начала Великой Отечественной, вооружение "нормального" или винтовочного калибра для одномоторных истребителей представляли две серийные модели пулемётов - ПВ-1 и ШКАС.
Винтовочный калибр не позволял реализовать ни значительного разрывного или зажигательного заряда в пулях весом от 9 до 12,5 грамм, ни большой бронепробиваемости у этих же пуль с начальной скоростью не более 900 м/с. Наиболее массовые бронебойные (БТ) и бронебойно-зажигательные (Б-32) пули весили 10,1 грамм, трассирующие 9,7 грамм, бронебойно-зажигательные с трассером (БЗТ) 9,6 грамм. Пристрелочно-зажигательные пули (ПЗ, ЗП и АЗ) весили 10 грамм, включая специальные авиационные (АЗ), снаряжались зажигательным составом, а не разрывным, детонацию зажигательной смеси при попадании обеспечивала конструкция пули, но без образования осколков, аналогичное действие было и у бронебойно-зажигательных пуль, с меньшим количеством смеси в "носике" пули из-за массивного бронебойного сердечника. Все перечисленные и их модификации могли пойти на снаряжение лент ПВ-1 и ШКАСов, хотя, разумеется, самым массовым был патрон с пулей "Л" образца 1908-го года со свинцовым сердечником - 9,6 грамм, без какой либо "начинки", могли применяться и патроны с тяжёлой пулей "Д" (11,8 грамм), такие авиационные патроны отличались от массовых винтовочных, главным образом, более тщательным контролем характеристик при производстве. Однако, темп стрельбы ШКАС предъявлял свои требования и к патронам, в конструкцию или технологию производства которых вносились изменения, вроде увеличения толщины стенок гильзы или более плотного, иногда двойного, обжима дульца гильзы, с широким распространением пулемёта ШКАС, эти изменения стали стандартом для авиационных патронов.
Авиационный пулемёт ПВ-1 ("пулемёт воздушный первый", конструкции Надашкевича) был довольно архаичным типом вооружения, созданным на основе пулемёта Максим в 1926-м году (принят на вооружение с 1928-го года), но с увеличенным темпом стрельбы и облегчённой конструкцией, главным образом, за счёт воздушного охлаждения ствола, вместо тяжёлого кожуха с водой.
- темп стрельбы - 750 выстрелов в минуту, минус работа синхронизатора
- длинная (двухсекундная) очередь - 25 выстрелов
- вес - 14,5 килограмм без боекомплекта
- начальная скорость пули до 865 м/с
Своему времени ПВ-1 вполне соответствовал, но уже по опыту войны в Испании стало очевидно, что его огневая мощь недостаточна. В ходе Великой Отечественной оставался на вооружении истребительной авиации как вооружение полутораплана И-15бис - четыре синхронных пулемёта - также им оснащались разведывательные самолёты Р-5, плюс различные наземные и воздушные турельные и станковые установки.
- работа синхронизатора/прерывателя для стреляющего через область вращения винта пулемёта, на примере ротативного мотора периода Первой Мировой,
- в момент, перед тем как лопасть винта проходит перед стволом пулемёта, прерыватель-таки прерывает его огонь, как правило, прерыватель связан с валом винта не напрямую, а через отдельный валик, скорость вращения винта прямо влияет на темп стрельбы:
Авиационный пулемёт ШКАС ("Шпитальный, Комарицкий авиационный скорострельный") разработан всего через два года (в 1930-м, производился с 1932-го) после начала серийного производства ПВ-1. Причина по которой оба пулемёта оставались на вооружении параллельно друг другу, несмотря на явное превосходство ШКАС по всем основным характеристикам, ведь он был даже чуть легче ПВ-1, в сложности его конструкции и принципиально новых требованиях к производству деталей и их сборке. ШКАС был, своего рода, вызовом для советской оружейной промышленности. В первой половине 1930-х годов промышленность этот "вызов" могла не только принять, но и потратить на его освоение в серии несколько лет, только с 1934-го года ШКАС начал выпускаться по-настоящему массово, а его конструкция оценивалась как надёжная, с 1936-го года освоен в производстве его синхронный вариант. Во второй половине 1930-х годов пулемёт Шпитального и Комарицкого уже мог претендовать на роль основного авиационного пулемёта ВВС КА, хотя ПВ-1 продолжал производиться, как и турельные Дегтярёвы, но все новые истребители, начиная с И-16, и почти все прочие типы боевых самолётов проектировались под установку ШКАСов, в синхронном, крыльевом или турельном вариантах.
- темп стрельбы ШКАС без синхронизатора - 1.800 выстрелов в минуту
- темп стрельбы синхронного варианта ШКАС ~ 1.650 выстрелов в минуту
- короткая очередь (0,5 секунды) - 14 выстрелов
- длинная очередь (2 секунды) - 55 выстрелов
- вес (без патронов) синхронного ШКАС - 11,1 кг, крыльевого - 9,8 кг
- начальная скорость пули - до 850 м/с
ШКАС впечатлял своими техническими данными не только в сравнении с ПВ-1, он превосходил и зарубежные образцы вооружения в том же калибре.
Например, германский MG-17 обеспечивал темп стрельбы не более 1.200 выстрелов в минуту, при 12 кг собственного веса; американский и британский Браунинги M2 и Mk II, соответственно, при 9,6 кг веса могли давать темп до 1.500 выстрелов в минуту, но на практике использовались со скорострельностью в 1.350 выстрелов в минуту у крыльевых и не более 1.150 в/м у синхронных вариантов. Ассортимент патронов, в целом, был аналогичен советским образцам.
Перспективные пулемёты и перспективы пулемётов винтовочного калибра.
Несмотря на то, что почти сразу после освоения и доводки ШКАСа советскими конструкторами были разработаны системы способные заменить уже и эту новинку, к началу Великой Отечественной основным пулемётом винтовочного калибра, в истребительной авиации, так и оставался ШКАС. Ни пулемёт конструкторов Савина и Норова (СН) разработанный в 1936-м году (3.000 в/м), ни разработанный в 1937-м году Ультра-ШКАС (2.400 в/м), так и не прошли тем же путём, что и предшественник. Не удалось добиться ни их надёжной работы, ни освоить новые конструкции в массовом производстве. Всё те же проблемы, что и у ШКАСа в начале 1930-х, но на новом уровне сложности. Существовали и более амбициозные проекты, с темпом стрельбы до 5.000 и даже до 6.000 в/м, но они не дошли и до стадии войсковых испытаний.
К сожалению, существует уже почти что традиция списывать технические проблемы на личности. В данном случае, "рабочая версия": всех задавил "любимец Сталина" Шпитальный, а сам просто не справился. Благо, Шпитальный действительно умел и любил интриговать. Однако, "задавленные" им Савин и Норов, вместе с Наркомом авиапромышленности Шахуриным, 17-го мая 1941-го года посещали Сталина лично, но пулемёту СН это никак не помогло пойти в серию.
Куда ярче проблемы пулемётов винтовочного калибра показывает судьба самого ШКАС, который, в ходе Великой Отечественной Войны, постепенно исчезает из истребительной авиации. Пулемёты винтовочного калибра снимают с серийных ЛаГГов с осени 1941-го, пытаются заменить на МиГах в ходе экспериментов, даже после остановки производства в ноябре-декабре 1941-го года, серийные Яки со ШКАСами перестают производиться в 1942-м году, сначала на Як-7Б, потом и на Як-1Б их сменяют синхронные крупнокалиберные пулемёты конструкции Березина.
Практика боевого применения показала то, что было, в теории, понятно, ещё до начала войны, когда на предвоенных проектах истребителей ШКАСы сменялись крупнокалиберными пулемётами*.
- на пятиточечных МиГах, изначально, предполагались крыльевые ШКАС, а не БК, ещё раньше, в ходе разработки изменился состав вооружения И-180 с четырёх ШКАС на два ШКАС и два БС
- в конечном итоге, чтобы радикально нарастить количество пуль в секундном залпе, можно, не разрабатывая новые пулемёты, просто добавить ещё ШКАСов, что также вполне серьёзно рассматривалось, но, в полной мере, реализовано не было
И, вдобавок к теоретическому пониманию слабости патрона винтовочного калибра по современным, на то время, самолётам, эти самые самолёты продолжали обрастать защитой и оборонительным вооружением, уже по опыту начала Второй Мировой и к моменту вторжения в Советский Союз...
Если взять, для примера, аналогичные одномоторные истребители, то германские Мессершмитты, до модификации BF-109E3 не несли даже бронеспинки, уже по опыту боёв в небе над Францией и Британией в 1940-м году строившиеся с лета 1940-го всё те же BF-109E3*
- закупленные в Германии советской комиссией BF-109E3, и поставленные в СССР в мае-июне 1940-го, бронеспинки ещё не имели
и все более поздние модификации получают бронеспинки толщиной 8 мм, затем бронезаголовники, бронестекло фонаря кабины.
В результате, BF-109F, с которым Люфтваффе подходило к кампании на Востоке, имел, помимо отличных лётных данных, бронеспинку, бронированное остекление кабины (на рисунке выше видно, что оно всё состоит из плоских элементов, но бронестекло только лобовое), плюс над головой у лётчика стальной бронелист бронезаголовника, а также элементы специализированной защиты от пуль винтовочного калибра. Стоит отметить, что 8 мм брони, с учётом её расположения, было вполне достаточно, для защиты даже от бронебойной пули винтовочного калибра.
Поскольку англичане имели на вооружении самолёты с преимущественно пулемётным вооружением, у их противников появился богатый материал для анализа действия пуль по обшивке и другим элементам конструкции самолёта.
Помимо того, что при крайне острых углах "падения" пули на металлическую обшивку она могла уйти в рикошет, твёрдости дюраля хватало*, а такие углы при стрельбе самолёта по самолёту отнюдь не редкость,
- напоминаю, что даже у "деревянных" истребителей, как правило, металлические капоты моторов
металлическая и жёсткая деревянная обшивка могли вызывать преждевременную детонацию зажигательной пули, если её "носик" сминался или разрушался при ударе. Если для деревянной обшивки детонация зажигательной или бронебойно-зажигательной пули была опасна и сама по себе*, то металлическая, по сути, обезвреживала такие пули. Разумеется, обшивка, металлическая или деревянная, отнюдь не гарантировала ни рикошет, ни детонацию зажигательной пули.
- не возгоранием, а разрушением фанерно-полотняного покрытия на большей площади, чем при попадании пули без "начинки"
Пачка/пакет дюралевых листов позади бензобака, которыми дополнялась конструкция Фридрихов (BF-109F), играли роль, можно сказать, "гарантированной обшивки", уже наверняка приводя к разрушению "носика" зажигательной пули винтовочного калибра, поражение же протектированного* бензобака бронебойным сердечником пули или "простой" пулей не давали ни возгорания, ни даже заметной течи.
- с многослойной самозатягивающейся внутренней оболочкой
- вопрос с тем, какие самолёты получали протектированные баки оказался неожиданно сложным, модификация BF-109F их получала наверняка, могли оснащаться и более ранние Эмили, с лета 1940-го, но по ним чёткого указания нет
Если представить короткую очередь из двух синхронных ШКАСов по скоростному истребителю, то мы получим 28-30 выпущенных пуль, попадание ни одной из которых (или даже всех вместе) в хвост или консоли крыла не несёт критической угрозы самолёту, даже одномоторному "коллеге"-истребителю. Необходим огонь не просто "в силуэт", а прицельный по уязвимым элементам конструкции (по мотору, например), чтобы пулемёт винтовочного калибра был эффективен в скоростном воздушном бою, что резко сокращает дистанцию эффективного ведения огня и, одновременно, требует более высокой квалификации от лётчика. Либо, в случае атаки на бомбардировщик, сознательно идти на риск ответного огня и "поливать" врага до израсходования боекомплекта или отказа оружия, выравнивая скорости и сокращая дистанцию стрельбы.
И это означает, что каким бы технически совершенным не был ни сам ШКАС, ни любая его замена, в том же калибре, их время в истребительной авиации ушло.
- поддержать канал финансово можно по ссылке: