Краткая история оружия на жидких метательных веществах (ЖМВ).

Именно "краткая" (хотя может быть точнее будет сказать "новейшая"), так как турецкий эксперимент начала ХХ-го века с "бензиновым ружьём", советские эксперименты 1942-1943 года с жидкостным ПТР и некоторую другую экзотику оставим пока за кадром. 

 

В США концепцией жидкостного огнестрельного оружия начали заниматься в 1950-1960 годах. Необходимая для практической реализации разработок база была получена далеко не сразу. Прежде всех перспективной идеей заинтересовались в авиационной индустрии. В 1975 году Испытательный центр вооружений ВМС США объявил конкурс на разработку «жидкостной» автоматической пушки калибра 25 мм. Его победителем стала фирма «Grumman Aerospace», создавшая четырехствольную пушку (по схеме Гатлинга) с безгильзовым заряжанием жидким метательным веществом ...

В пушке использовалось двухкомпонентное жидкое метательное взрывчатое вещество: высокоплотный горючий экзотетрагидродициклопентадиен и белая дымящая азотная кислота в качестве окислителя. Пушка длиной 3,24 м, имела модульную конструкцию: каждый из четырех модулей включал в себя ствол длиной 2,75 м, ствольную коробку, насосы для впрыскивания горючего и окислителя и затвор. Grumman Aerospace заявляла о возможности легко установить дополнительные модули, тем самым увеличив количество стволов. Стволы, как и в других пушках системы Гатлинга, соединяются в казенной части, посередине и у дульного среза. Снаряды хранятся в барабане (как и в 20-мм авиационной пушке M61 Vulcan), но ввиду отсутствия гильз он меньше и не имеет механизма экстракции. Принцип действия этого орудия состоит в следующем: снаряды из барабана последовательно подаются в каждый из четырех стволов, насосы впрыскивают определенные порции горючего и окислителя заснарядное пространство и производится электрическое воспламенение горючей смеси (в перспективе планировалась установка лазерного воспламенителя). После выстрела открывается клапан на среднем зажиме ствола, срабатывает рычаг отпирания затвора и подается следующий снаряд. При отказе ствола рычаг неподвижен и затвор не открывается до нового цикла воспламенения горючей смеси. Если и при повторной попытке выстрел не происходит, то специальный датчик исключает отказавший ствол из дальнейшей стрельбы, что приводит к снижению скорострельности. В 1977 году, к работам подключились военно-морские силы (Naval Weapons Center). Их 25-миллиметровое орудие на двухкомпонентном ракетном топливе с треском провалило испытания. В 1981 году в рамках контракта Pulse Power Systems проблемами ЖВМ начинает заниматься DARPA – американское агентство передовых оборонных исследовательских проектов. Уже в 1986 году лаборатория баллистики Абердинского испытательного полигона и армейский центр исследований и разработок вооружения Пикантинского арсенала заключают контракты на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы с «General Electric». В рамках исследований было произведено порядка 2000 выстрелов на лабораторных установках различных конструкций и калибров (от 25 и до 105 мм). Работы были разделены на три этапа. В ходе первого к 1988 году был изготовлен служивший для статических испытаний 155 мм образец на лафете буксируемой гаубицы M115.

Во время испытаний максимальная дальность стрельбы активно-реактивным снарядом М549А1 составила 44,4 км при начальной скорости 998 м/с, а минимальная осколочно-фугасным М107 - 4,4 км. Испытания продолжались с июля 1988 по сентябрь 1990 года. Второй этап предусматривал создание самоходного образца для демонстрационных испытаний, начало которых было запланировано на конец 1990 года. До третьего – создания серийной артиллерийской системы на ЖМВ так и не дошло.

General Electric" также участвовала в работах по созданию 120-мм танковой пушки на ЖМВ а рамках программы BTI (Balanced Technology Initiative), выполняемой совместно с Великобританией и ФРГ. Английскими специалистами была создана лабораторная установка с 30-мм пушкой, а в конечном итоге английские разработчики намереваются создать 120-мм танковую пушку и гаубицу калибра 155 мм. В ФРГ исследования в области ЖМВ велись с начала 70-х годов фирмами «Диль» и «Рейнметалл». К 1989 планировалось к демонстрационным испытаниям.

Что касается советских разработок, то достоверной информации по ним практически нет. Интересные сведения можно найти в юбилейном издании нижегородского ОАО ЦНИИ «Буревестник» под названием «40 лет на страже Отечества и мира. 1970-2010 гг.». «С 1 квартала 1982 года... ЦНИИ «Буревестник» стал головным исполнителем по НИР НВ1-142-82 «Лава», в рамках которой институт совместно с предприятиями п/я В-8469, п/я В-2281, п/я А-7701 и Институтом химии нефти СО АН СССР отрабатывал баллистическое решение и элементы схемы танковой пушки с применением ЖМВ (жидкие метательные вещества). Проведенные исследования позволили рекомендовать два направления проектирования артсистем с применением ЖМВ: - с размещением заряда ЖМВ в каморе артиллерийского орудия (объемное горение); - с распределением заряда ЖМВ по длине канала ствола (распределенная подача). Была разработана и изготовлена 57-мм минометная баллистическая установка, позволяющая проводить экспериментальные исследования по обоим выбранным направлениям. В продолжение этого проекта по решению ВПК с 1985 года была открыта НИР «Волна» - «Изыскание технических направлений создания артсистем и боеприпасов с применением ЖМВ». Научным руководителем темы был назначен директор института В.М. Чебаненко.

Судя по всему, по окончании гонки вооружений изыскания в области ЖВМ если и не были полностью свернуты, то сильно замедлились. Энтузиасты продолжают экспериментировать, на сегодняшний день количество различных патентов по теме трудно поддается подсчету. В основной массе это различные виды ручного оружия на ЖМВ.

Жидкие метательные вещества (ЖМВ) – химические соединения, способные к быстрой химической реакции, сопровождающейся выделением большого количества тепловой энергии и газообразных продуктов. В будущем они могут заменить порох в качестве метательного заряда в огнестрельном оружии.

Принцип действия жидких метательных веществ сам по себе относительно прост, однако его применение на практике вызывает ряд сложностей, препятствующих выпуску серийного орудия на ЖМВ уже более пятидесяти лет.

Различают однокомпонентные и двухкомпонентные ЖМВ:

Монерголи (однокомпактный заряд) - жидкие гомогенные метательные заряды, состоящие из чистых составов, обладающих большой энергией, или смесей, которые образуют газы посредством межмолекулярной реакции (например, пропилнитрат) или катали¬тического разложения (например, перекись водорода, гидразин и окись этилена).

Диерголи (двухкомпонентный заряд) - чистые или смесевые жидкие топлива и окислители, которые хранятся раздельно и затем смешиваются, чтобы вызвать реакцию в каморе сгорания. Диерголи подразделяются на самовоспламеняющиеся и несамовоспламеняющиеся. Самовоспламеняющиеся диерголи смешиваются непосредственно в каморе перед выстрелом. Несамовоспламеняющимся диерголи могут быть смешаны заранее, однако для их инициации требуется воспламенитель (например, пиротехнический или электрический).

На ранних стадиях исследований, в которых использовались минометы и малокалиберное оружие, для монерголей и диерголей использовался так называемый метод безгильзового заряжания. При использовании монерголей и предварительно смешанных несамовоспламеняющихся диерголей измеренное количество метательного заряда вводилось в камору и воспламенялось электрического или пиротехнического воспламенителя. Для самовоспламеняющихся диерголей окислитель содержался в капсуле, которая пробивалась пиротехническим или механическим устройством. Как только два химических вещества смешивались, они самопроизвольно воспламенялись. Проблемами, с которыми встречались при использовании этого метода безгильзового заряжания, были в основном обтюрация и воспламенение. Ни постоянной скорости сгорания, ни эксплуатационной безопасности достигнуть так и не удалось.

Для преодоления возникших сложностей было принято решение использовать так называемый регенеративный метод или впрыск. По существу этот метод означает, что метательный заряд всасывается в камору разностью давлений. Когда давление в каморе нарастает, поршень отводится назад, засасывая больше метательного заряда в камору. При этом регулирование количества подаваемого метательного вещества осуществляется изменением величины зазора. Это позволило достичь более ровного сгорания.

Этому методу также были присущи проблемы. Они концентрируются в основном вокруг механики трения при движении поршня, утечки через зазор и обтюрации. Также отечественными специалистами рассматривалась возможность создать орудие, с распределением заряда ЖМВ по длине канала ствола (распределенная подача).

 

Ожидаемые преимущества ЖМВ :

Значительное улучшение характеристик орудия. Увеличение скорости снаряда на выходе из канала ствола орудия не менее чем на 10 проц. (главным образом за счет более высокой пьезометрической эффективности - отношения среднего давления газов к максимальному); снижение пиковых давлений газов; уменьшение дымообразования при выстреле (Утверждают, что температура горения, например, диерголя, состоящего из разбавленной Н202 (перекиси водорода) и углеводородов, примерно на 20% ниже, чем температура горения стандартного твердого метательного заряда);

Возможность точного дозирования взрывчатого вещества. Сравнительно широкий выбор мощности заряда при увеличении боевой скорострельности, скорости и точности наводки позволяют реализовать обстрел одной и той же цели по нескольким сопряженным траекториям — что намного повышает вероятность ее поражения.

Повышение живучести. ЖМВ менее чувствительны к ударным нагрузкам, чем пороха. Шанс что бак с монерголем детонирует сравнительно не высок. Диерголи же и вовсе совершенно безопасны, до тех пока их компоненты не контактируют друг с другом.

Увеличение скорострельности. Применение ЖМВ в танках с автоматами раздельного заряжания приведет к упрощению конструкции автомата заряжания, в совокупности с отсутствием необходимости в удалении стреляной гильзы к значительному увеличению скорострельности.

Расчеты показывают, что скорострельность орудия с ЖМВ в первую очередь определяется тепловым режимом ствола. К тому же даже современные гильзы танковых выстрелов занимают значительный объем в башне, это подводит нас к следующему преимуществу.
Экономия объема. Объем для размещения боепри¬пасов основного вооружения внутри боевой бронированной машины ценится очень высоко.

Несмотря на то, что на каждый выстрел требуется значительный объем ЖМВ (почти 10-12 л для одного 120-мм бронебойного оперенного снаряда с отделяющимися ведущими частями), жидкости гораздо легче размещать, чем твердые метательные снаряды и снаряды или выстрелы унитарных боеприпасов.

В литературе приводится сравнение объема боеукладки в танках М-1 и «Леопард-2».

Ее объем для 42 120-мм танковых выстрелов составляет примерно 2650 л. Требуемое же количество несамовоспламеняющегося ЖМВ (плюс снаряды) для того же количества снарядов, которые должны выстреливаться с такой же начальной скоростью, займет приблизительно 1780 л объема.

Несомненным преимуществом является также и то, что баки для химических веществ могут быть любой формы и, следовательно, могут быть разработаны для оптимального использования ограниченного объема в боевом отделении.

Стоимость.

Использовавшиеся в различных исследовательских программах химические вещества широко применяются в коммерческом секторе, их производство давно налажено. Также за счет упрощения конструкции ожидается значительное (до 80 %) снижение стоимости метательных зарядов.

Недостатки использования ЖМВ :

Сравнительно небольшой срок хранения. Недостатком ЖМВ можно считать то, что некоторые из монерголей (особенно на гидроксильном нитрате аммония) и диергольные окислители, например, перекись водорода (Н2О2), сильно подвержены разложению. Не исключено, что это ограничение будет преодолено.

Низкая экологичность. Вопрос о том насколько сильное воздействие оказывают данные вещества на здоровье непосредственно контактирующих с ними людей и окружающую среду на данный момент изучен плохо (по крайней мере в открытом доступе данных на этот счет нет).

Наличие нагнетающих магистралей. Трубопроводы высокого давления подходящие к башне представляют определенную опасность для экипажа. По некоторым данным, максимальное давление жидкости для опытной танковой пушки с ЖМВ составляет примерно 700 МРа (7000 бар). Для гаубичного орудия это давление равно примерно 450 МРа (4500 бар). Следует заметить, что данные цифры достигаются лишь в каморе перед выстрелом. В питательных трубопроводах давление достигает лишь 1 МРа (10 бар). В теории, метательный заряд может подаваться и без повышенного давления, однако на практике этого добиться не удалось.

Трудность разряжения орудия. Конструкцией пушки должен быть предусмотрен способ удаления ЖМВ из каморы в случае осечки.

Внутренняя баллистика. Внутренняя баллистика обычной пушки определяется в основном стандартизированным метательным зарядом. Внутренняя баллистика пушки с ЖМВ определяется, в большей степени, подготовкой метательного заряда непосредственно в каморе. Фактически каждый из проделанных в ходе экспериментов выстрелов несколько отличался от предыдущих.

Основная проблема, тормозящая развитие жидкостных артиллерийских орудий, заключается в том, чтобы разработать методы прогнозирования и управления горением ЖМВ. По окончании своих изысканий в данной области специалисты ЦНИИ «Буревестник» пришли к выводам о том, что разработка артиллерийских систем со сверхвысокими параметрами на базе ЖМВ требует решения столь сложных задач газодинамики и численного моделирования процессов объемного горения и нестационарных волн в зоне расширения, что без использования современных суперкомпьютеров не обойтись.

http://old.popmech.ru/