Решение проблемы недостаточной мощности патрона винтовочного калибра 7,62 на 54 мм, сильно ограниченного небольшой массой и размером пули (от 8 до 12,5 грамм), было довольно очевидным. Параллельно тому как шли работы по созданию скорострельных и сверхскорострельных пулемётов винтовочного калибра*, в Советском Союзе, началась разработка патронов и вооружения под калибр 12,7 мм. Сначала под импортные 12,7 на 81 мм (.50 Vickers и 12.7х81SR Breda), только опытные образцы, а к концу 1920-х годов был разработан отечественный патрон 12,7 на 108 мм, который применяется и по сей день.
- первая часть статьи - о пулемётах "нормального" калибра и, немного, об общих принципах применения авиационного оружия:
Помимо "простого" прироста характеристик патрона, с пулями весом от 40 до 50 грамм, при начальных скоростях 800-900 метров в секунду (в зависимости от оружия и конкретного типа патрона), увеличение калибра давало конструкторам-оружейникам и новые возможности. Пули специального назначения крупного калибра могли как повторять конструкции аналогичных винтовочных, так и иметь схему с некоторыми чертами пушечных боеприпасов.
Например, бронебойно-зажигательные патроны Б-32 и БЗТ имели под мягким носиком пули зажигательный состав, который воспламенялся при ударе о достаточно твёрдую и/или толстую преграду, за счёт того, что, пока носик пули сминался и разрушался, бронебойный сердечник пули продолжал давить на зажигательный состав. Скорость пули обеспечивала большую силу давления сердечника на смесь, вызывая мгновенное её возгорание, сердечник, пробивая преграду, открывал и путь для пламени, буквально, на себе пронося часть уже горящей смеси. От калибра патрона эта схема не зависела. Пуля Б-32 7,62/54мм работала также как и Б-32 12,7/108мм, отличаясь только проникающей способностью (вес сердечника) и количеством зажигательной смеси, с пулями БЗТ и их аналогами с разными "начинками*" дело обстояло аналогичным образом.
- например, использовались пули начинённые фосфором - БЗФ, также в обоих калибрах
А вот пуля патрона МДЗ* имела под своим носиком тонкую мембрану капсюля-детонатора, взрыватель срабатывал также после разрушения носика пули, когда через мембрану прорывался воздух, но его применение позволило снарядить пулю не только огнесмесью, но и, дополнительно, начинить взрывчатым веществом, пусть его и было всего 1,3-1,6 грамм, в зависимости от конкретного образца пули. Таким образом, МДЗ имела не только зажигательное, но и вполне заметное осколочно-фугасное действие, при одновременной детонации взрывчатки и зажигательного состава (1-2 грамма, как и в "простых" зажигательных пулях).
- мгновенного действия зажигательная
И это давало уже не количественное, а качественное отличие в поражающей способности пуль разных калибров. Собственно, количественное отличие, в массе пули и её сердечника, делало вполне реальным поражение легкобронированных целей, как наземных, так и сквозь броневую защиту на самолётах, при этом броня могла стать дополнительным источником осколков, тяжёлые пули крупного калибра имели минимальный шанс рикошета от обшивки самолёта и пробивали даже массивные детали моторов и элементы конструкции самолёта.
Авиационные патроны 12,7 на 108 мм массово выпускались с принятием на вооружение авиационного пулемёта конструкции Березина, в конце 1930-х годов, и, в сравнении с "армейскими" патронами для ДК и ДШК, имели усиленный обжим дульца гильзы и, конечно, контроль качества. Массовый патрон МДЗ появился чуть позже, с 1941-го года.
Отечественный патрон превосходил "короткие" патроны крупного калибра (они оставались, например, на вооружении итальянских ВВС и, соответственно, других "пользователей" итальянских вооружений), но за пределами СССР прогресс на месте тоже не стоял, и патроны сопоставимые по своим параметрам с советским, вроде 0.50 BMG* (12,7 на 99 мм), появляются ещё в 1920-е годы. Что делает патрон 12,7 на 108 мм вполне современным, к началу Великой Отечественной, но отнюдь не уникальным боеприпасом.
- патрон к пулемёту Браунинг/Browning M1921, его название BMG так и расшифровывается - Browning Machine Gun
Снаряды 20-мм авиационных пушек давали всё тот же набор преимуществ, но теперь "маленьким" казался уже патрон 12,7 на 108 мм. По крайней мере, должен был.
Появление патрона к авиационной пушке калибра 20 на 99 мм тесно связано с историей создания самой пушки, в данном случае, авиационной пушки ШВАК. Пушка была создана на основе автоматики одноимённого пулемёта ШВАК калибра 12,7 на 108 мм, а 12,7 мм ШВАК, в свою очередь, на основе автоматики пулемёта ШКАС.
- пулемёт ШВАК не пошёл в массовое серийное производство, как из-за большого веса, до 40 килограмм, так и потому, что к нему не подходили серийные патроны 12,7 на 108 мм, требовался патрон с выступом - закраиной, как у винтовочного
Чтобы не создавать оружие, практически, с нуля, требовалось "упаковать" 20 мм патрон в габариты патрона 12,7 на 108 мм, что и привело к появлению "короткого" патрона 20 на 99 мм, с использованием гильзы пулемётного 12,7 на 108 мм.
Хотя такая история создания, иногда, подаётся как вынужденно-уникальное решение, в действительности, советские оружейники шли по такому пути отнюдь не в одиночестве. Как и в случае с калибром 12,7 мм, 20 мм калибр начался, в том числе, с "коротких" патронов, вроде Becker 20/70 мм периода Первой Мировой, а 20-мм авиационная пушка MG 151/20, основное вооружение истребителей Люфтваффе, с осени 1941-го года, также была переделкой 15 мм пушки MG 151 под патрон более крупного калибра.
Уникальность советского патрона 20/99 мм* была в сохранении высокой начальной скорости снаряда (около 800 м/с), за счёт его относительно небольшого веса и аэродинамически не вполне удачной формы. Снаряд, в форме напоминающей заострённый бочонок, быстро терял скорость, даже быстрее лёгких пуль винтовочного калибра, не говоря уже о вышеописанных 12,7 на 108 мм.
- иногда обозначается как 20/99R, где R и означает "рантовый" - с закраиной, аналогично и с винтовочным - 7,62/54R
Чтобы понимать, насколько легче получались снаряды 20/99, в сравнении с другими автоматическими системами, с аналогичным "коротким" патроном, то, например, у германской 20 мм пушки MG-151/20 (20/82 мм) снаряды весили от 92 до 115 грамм, а у MG-FF (20/80 мм) от 92 грамм до 136 грамм, легким у обеих пушек был только один тип снаряда - фугасный M-Geschoβpatrone. И только этот фугасный, при стрельбе из пушки MG-151/20, имел начальную скорость около 800 м/с, другие типы снарядов от 580 до 700 м/с (у MG-FF фугасный снаряд имел начальную скорость от 680 до 718 м/с, в зависимости от наличия и формы баллистического колпачка).
- M-Geschoβpatrone был лёгким из-за того, что его внутренний объём был занят взрывчатым веществом - до 18 грамм в одном снаряде
- в таблицах не случайно появляется такая величина, как усилие необходимое для извлечения пули/снаряда из гильзы (и усиленный обжим гильз при производстве авиационных боеприпасов, соответственно), это одно из требований к патрону скорострельного пулемёта или автоматической пушки - из-за быстрой работы автоматики могла, буквально, происходить разборка патрона при его подаче в ствол
- у ОЗ снарядов ранних образцов объём ВВ был немного меньше - не более 4 грамм
Однако, снаряд весом 90-100 грамм позволял вносить в его конструкцию такие элементы как баллистический наконечник и полноценный взрыватель, настройки (конструктивные) времени взвода, после выстрела, чувствительности и скорости детонации позволяли создать боеприпас, одновременно, гарантированный от разрыва в стволе пушки, срабатывающий даже об перкалевую (мягкую* тканевую) обшивку, но взрывающийся за преградой (не далее 10 см от неё), пробивая до 7 мм брони (снаряд ОЗ на дистанции до 200 метров со взрывателем К6), а не в момент удара.
При этом, 20-мм снаряды БЗ и БЗТ имели всё ту же схему, что и аналогичные пули патронов 7,62 на 54 мм и 12,7 на 108 мм, с тем уточнением, что, с ростом калибра, у противника переставала работать "специализированная" защита от зажигательных пуль винтовочного калибра.
К началу Великой Отечественной, да и почти до самого её конца, основу вооружения советских одномоторных истребителей составляли пулемёт Березина (УБ - универсальный Березина), в синхронном (БС) и крыльевом вариантах (БК, на "пятиточечных" МиГах), и пушка ШВАК (Шпитальный, Владимиров, авиационная крупнокалиберная), в варианте мотор-пушки, крыльевой и, синхронной пушки*.
- три серийных И-153 перед войной и какое-то количество МиГ-3, выпущенных или отремонтированных с переделкой уже после прекращения основного производства, затем серийные Ла-5 и Ла-7
- калибр в 20-мм требовал надёжной работы синхронизаторов, потому что снаряд, при ударе в лопасть винта, мог катастрофически повредить не только его, но даже, осколками винта и снаряда (при разрыве), капот самолёта, так что работы над синхронизаторами для авиационных пушек были на порядок сложнее, чем над синхронными пулемётами и, для трёхлопастных винтов, завершились уже в годы войны
- и, в значительной степени их успех зависел от новых взрывателей для 20 мм снарядов (К-6), с постановкой на боевой взвод после выстрела, которые снижали риск серьёзного повреждения самолёта при "глюке" синхронизатора
Пушка Б-20, под патрон 20 на 99 мм, пошла в серийное производство с осени 1944-го года, но период её массового применения приходится уже на 1945-й год, большая часть пушек выпущена уже по окончании войны.
В самом крупном калибре.
Авиационные пушки под калибр 23 на 152 мм устанавливались на одномоторные истребители только опытным порядком, а ещё более "артиллерийский" калибр 37 на 198 мм, с 700 граммовым снарядом, был оружием скорее ударного самолёта, чем истребителя, хотя, в отличие от 23-мм пушек, 37-мм пушки конструкции Шпитального (Ш-37) и Нудельмана и Суранова (НС-37) устанавливались и на серийных истребителях - ЛаГГ-3, а затем Як-7 и Як-9.
С переходом к калибру 37 на 198 мм, рост массы и габаритов снаряда сделал возможным использование классического артиллерийского бронебойного боеприпаса, с цельным (сплошным) стальным корпусом, способным пробивать броню толщиной до 30 мм. Такой снаряд, хоть и имел обозначение БЗТ, конструктивно сильно отличался от пуль и снарядов БЗТ меньших калибров. Снаряд не имел ни отдельного от его корпуса бронебойного сердечника, ни тонкого носика (обтекаемую форму ему придавал баллистический колпачок/наконечник) под который можно запрессовать зажигательный состав, но этот недостаток компенсировал размер стаканчика для состава трассирующего, который и выполнял задачу поджога топлива в баках танка или самолёта, продолжая гореть не только в полёте, но и после попадания в цель.
Практически, с калибром в 37 мм, требовалось лишь одно попадание для надёжного поражения воздушной цели. Противнику могло "повезти" лишь с бронебойным снарядом.
Пулемёт и пушка для истребителя.
Самым распространённым сочетанием вооружения советского одномоторного истребителя были синхронный пулемёт Березина и мотор-пушка ШВАК. Впервые оно появилось, на серийном истребителе, с осени 1941-го года, в результате работ по облегчению истребителя ЛаГГ-3.
12,7 мм пулемёт Березина, с обозначением УБ (универсальный Березина) - УБК, УБС, УБТ (турельный) - был официально принят на вооружение только в 1941-м году*,
- формально, пулемёт Березина и универсальный Березина - это два разных пулемёта, "второй" и получил новое обозначение УБ
но разработан в 1937-м, а в серию запущен ещё в 1939-м, массово, на серийных самолётах появляется с 1940-го. Эта заминка связана с длительной доработкой конструкции пулемёта (ненадёжность, неудачная система перезарядки в воздухе), из-за чего уже выпускавшееся серийно оружие оказалось конкурентом перспективного пулемёта Таубина АП-12,7, рискуя быть снятым с производства в пользу ещё не доведённой и, на тот момент (середина 1940-го года), даже не созданной в металле, но, теоретически, более совершенной конструкции. Подготовка к серийному производству АП-12,7 началась, причём ещё до его испытаний, разрабатывались и выпускались турельные и синхронные установки под новый пулемёт.
Однако, ОКБ Таубина* оказалось перегружено работой над целым рядом перспективных автоматических систем и ни одну из них довести до надёжной работы, ни в установленные планами сроки, ни в известный нам срок перед войной, так и не сумело, включая и АП-12,7. Упоминавшаяся выше НС-37 - одна из таких систем, всё же доведённая сотрудниками ОКБ-16, но уже после расстрела самого Таубина - вполне весомое свидетельство того, что разработки ОКБ "пустышкой" не были, но все, без исключений, катастрофически провалились по срокам доводки.
- главный конструктор ОКБ-16 до 1941-го года, его трагическую историю очень любят упрощать, превращая в "злодеев", то Таубина, то Шпитального, то маршала Кулика (начальник Главного Артиллерийского управления СССР), то СССР в целом
Пока пулемёт Таубина пытались сначала разработать, а затем довести, работы по усовершенствованию конструкции Березина принесли свои плоды, пулемёт стал достаточно надёжным, чтобы пройти всю войну, как основное вооружение для многих советских самолётов.
Крупнокалиберный пулемёт сочетал высокий темп стрельбы с мощным патроном, при сравнительно небольшом весе:
- темп стрельбы без синхронизатора - до 1000 выстрелов в минуту
- темп стрельбы синхронного - 800-900 выстрелов в минуту
- короткая очередь синхронного (около 0,5 секунды) - 7-8 выстрелов
- длинная очередь синхронного (до 2 секунд) - 28-30 выстрелов
- начальная скорость пули - до 850 м/с
- вес без боекомплекта - 21,4 кг
Авиационная пушка ШВАК калибра 20 на 99 мм, как и пулемёт Березина, разработана в середине 1930-х годов, принята на вооружение с 1936-го, на серийных самолётах появилась с 1937-го года - И-16 тип 12 - к концу 1930-х уже становится массовой. Имела, дополнительно, обозначения МП-20 - мотор-пушка, СП-20 - синхронная пушка, КП-20 - крыльевая.
К ней, как и к пулемёту Березина, в войсках высказывается множество нареканий. Часть из них касается веса и надёжности системы, на доводку ШВАК также ушло немало времени, а часть её боеприпаса - лёгкого и с быстро "падающей" траекторией.
Карточка пристрелки вооружения ЛаГГ-3 образца 1941-го года наиболее наглядно демонстрирует, насколько сильно расходятся траектории ШВАК с пулемётами ШКАС и БС. Однако, разница не столь велика, чтобы все системы в одном залпе не было возможно пристрелять на дистанциях применения оружия в воздушном бою - до 200-300 метров.
В исторической литературе также можно встретить, со ссылкой на материалы того времени, оценки слабости ШВАК при стрельбе на дальние, до 700 метров, дистанции. И эти оценки вполне справедливы, для стрельбы по целям на земле, в воздухе дистанция для применения авиационного вооружения не должна была превышать 400 метров*, согласно Боевому Уставу истребительной авиации 1940-го года.
- "действительная", то есть предельная дальность эффективной стрельбы, указана равной 500 метрам, но огонь истребителям рекомендуется открывать не более чем с 400 метров
Специализированная литература* уточняет, что практические дистанции применения оружия в воздушном бою - это диапазон от 20 до 200 метров.
- так и называется "Применение оружия в воздушном бою. Опыт исследования." 1940-го года за авторством полковника В.И.Чайкина, но, судя по содержанию, данные для неё были собраны в 1935-1938 годах - специальных расчётов по ШВАК и БС в работе также нет
То есть, именно с точки зрения траектории снаряда в воздушном бою, пушка ШВАК требованиям ВВС КА удовлетворяла. Другой вопрос, что военные хотели получить универсальное оружие для воздушного боя и поражения наземных целей, включая защищённые и бронированные, и, ориентируясь на известные иностранные образцы и растущую живучесть самолётов, иметь более тяжёлый снаряд к пушке. Вот этим пожеланиям ШВАК уже не соответствовала.
- темп стрельбы мотор-пушки - 800 выстрелов в минуту
- возможный темп стрельбы, в зависимости от конкретного типа пушки и условий стрельбы - 700-850 выстрелов в минуту
- короткая очередь мотор-пушки - 6-7 выстрелов
- длинная очередь мотор-пушки - 26-27 выстрелов
- начальная скорость пули - до 815 м/с
- вес мотор-пушки без боекомплекта - 44,5 кг
- других вариантов пушки - 40-42 кг
Авиационная пушка Б-20 калибра 20 на 99 мм, конструкции Березина, начала разрабатываться в 1941-м году, на основе автоматики пулемёта УБ. Она также имела дополнительные обозначения, например, БС-20, где "С" значит "синхронная".
Первоначально, пушка создавалась под более мощный патрон 20 на 110 мм, обходя этим врождённые недостатки 20/99R, но, с учётом уже начавшейся войны, было очевидно, что издержки перевода оружейной промышленности на новый боеприпас, не стоят его преимуществ. Считается, что смена боеприпаса затянула работу над системой, но, зная о проблемах при создании всех предыдущих автоматических пушек и пулемётов, включая УБ, куда больше времени должна была занять доводка конструкции пушки, вдобавок, сказалась эвакуация Тульского машиностроительного завода осенью 1941-го года, где, в составе коллектива ЦКБ-14, работал Березин. Завершены работы над Б-20 были в 1943-м году, в 1944-м пушка принята на вооружение и запущена в серийное производство.
Пушка выгодно отличалась от ШВАК существенно меньшим весом, не уступая в темпе стрельбы, с тем же патроном. Изначально она весила 28 кг, но с переходом на патрон 20/99 мм "похудела" на три килограмма. С Б-20 стало возможным серьёзное усиление мощности вооружения. На примере вооружения Ла-5 и Ла-7, видно, что на месте двух ШВАК удалось поставить сразу три Б-20.
Проблемой Б-20 стала надёжность. Несмотря на то, что истребители вооружённые Б-20 пошли в серию в 1944-м году, тогда же появились турельные установки под неё, испытаний на отстрел она так и не прошла до середины 1945-го года. Серийная пушка Б-20 устанавливалась на воевавших в боях Великой Отечественной самолётах, но недоведённость сделала её весьма ограниченной в боевом применении. Например, на 2.275 выпущенных только в 1944-м году Б-20, всех типов, приходится всего 381 трёхпушечный истребитель Ла-7 (остальные выпускались с двумя ШВАК), турельные пушки не устанавливались на серийных самолётах до конца войны, равно и на других типах истребителей, до лета 1945-го года, Б-20 не устанавливались.
Уменьшение веса пушки давалось не так уж просто, ведь провалились и соперники пушки Березина - пушки Владимирова и Шпитального (В-20 и Ш-20). Пушка НС-23 (Нудельмана, Суранова), под новый патрон 23 на 115 мм, сконструированная в 1944-м году, также долго проходила этапы опытного применения и доводки, и, до конца Великой Отечественной, на вооружение самолётов не встала.
По сложившейся, к сожалению, традиции в отношении к истории военной техники, серийным образцам часто противопоставляют перспективные проекты, невзирая, например, на отсутствие к ним серийных моторов. Подводя итоги описанию пулемётно-пушечного вооружения одномоторных истребителей ВВС КА, мимо этой традиции пройти нельзя.
Поскольку мы, из дня сегодняшнего, можем заглянуть в историю развития и послевоенного вооружения, то повторять рассуждения о возможности замены пушки ШВАК, на перспективную пушку Таубина в калибре 23 на 152 мм, было бы довольно наивно. Системы под этот патрон на вооружении истребителей не появились ни в годы войны, ни после. По опыту военных лет, был создан патрон 23 на 115 мм, с тяжёлым снарядом, но меньшей начальной скоростью (700 м/с) этого снаряда, который применяется и по сей день. Причём создавались системы НС-23, а затем и НР-23, в том же коллективе ОКБ-16, который когда-то возглавлял Таубин. О том насколько "легко и быстро" пушке ШВАК создавалась замена под тот же патрон или близкий к нему по отдаче можно прочесть всего парой абзацев выше.
Что касается боевых возможностей, то, у советских одномоторных истребителей, строгая весовая дисциплина не давала ввести просто крыльевую батарею из пушек ШВАК или пулемётов БС, что сильно уменьшало энерговооружённость машины, и снижало её манёвренность*. Установка второй пушки под узкий капот с мотором М-105 была затруднительна, ухудшая аэродинамику самолёта, в итоге, вынуждая совмещать пушечное и пулемётное вооружение на истребителях Як и ЛаГГ. Выделялись лишь истребители Ла-5 и Ла-7, с широким "лбом", скрывавшим мощные моторы воздушного охлаждения, а также опытным порядком перевооружённые МиГ-3, на которых устанавливалось по две пушки ШВАК.
- во многом, эта дисциплина была порождена не техническими ограничениями, а ситуацией на фронте и в тылу авиационных частей
ШВАК и УБ обеспечивали поражение любой воздушной цели, но был нюанс. Против бронебойно-зажигательных боеприпасов 12,7 и 20 мм сочетание обшивки самолёта и брони, либо пакетов из дюралевых листов (защита от зажигательных пуль винтовочного калибра на германских самолётах) помогало слабо. Однако, осколочно-зажигательные снаряды пушек и пули МДЗ, срабатывая на обшивке или в 10 см за ней, уже не могли, напрямую, поразить защищённые элементы конструкции самолёта и такая защита начинала работать уже как противоосколочная, если взрыватель ОЗТ снаряда не срабатывал на обшивке, то срабатывал на подобной защите, оставляя только осколочное поражение, которое вполне мог выдержать, например, протектированный бензобак самолёта.
- на испытаниях в НИИ ВВС, результаты которых отражены в таблицах выше, испытывались обстрелом советские самолёты
- цельнометаллический P-39 и Пе-2, с большой долей металлических поверхностей и деталей конструкции, можно, грубо, принять за аналоги самолётов Люфтваффе, хотя расположенный сзади мотор Аэрокобры P-39 явно влиял на результаты обстрелов, потому что у BF-109F и более поздних модификаций за мотором была броневая защита кабины лётчика и протектированный бак с упоминавшимися пакетами из дюралевых листов
Броня толщиной от 8-мм или меньшей толщины, но под углом, уже могла остановить осколочно-зажигательный снаряд 20-мм пушки. Это касалось не только советских боеприпасов и зависело, во многом, от чувствительности взрывателя, а не только от калибра, но также порождало требование к осколочно-фугасному действию пуль и снарядов. Поскольку при стрельбе "в силуэт" самолёта (консоли крыла, хвостовая часть фюзеляжа и оперение) можно было рассчитывать либо на разрушение обшивки, либо на поражение тяг управления, трубок масло- и бензосистем самолёта и других столь же уязвимых мелких деталей. И всё это требовало фугасного действия и массы осколков.
В предыдущей и этой статьях не случайно введена такая характеристика, как число выстрелов в короткой и длинной очередях. Короткая очередь - огонь в сложных, для прицеливания, условиях, длинная - в самых простых. Несложно заметить, что положенная в цель длинная очередь, даже из одиночного УБ, будет разрушительна для почти любого противника, однако, 6-8 пуль такой гарантии не дадут, тем более, не дадут её одиночные попадания. ШВАК, несмотря на все к ней претензии, всё же была пушкой и вполне обеспечивала поражение цели одной короткой точной очередью. Очевидным минусом была невозможность гарантированного поражения цели одним попаданием (даже точно взятый прицел не гарантировал, что вся очередь придётся в цель), так мог сработать только калибр в 37-мм.
В разных вариантах вооружения, ШВАК и один-два УБ или пара ШВАК не давали советскому лётчику кнопки "убить всё живое и остальное", но вполне обеспечивали мощность огня для ведения боя с имевшимся противником.
