1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

1.1. Жизненный цикл оружия

Автоматическое оружие, как и любое техническое устройство, имеет свой жизненный цикл, который может быть условно разделен на следующие перио­ды: разработка, производство, эксплуатация.

Разработка оружияподразумевает формирование конструктивного об­лика образцов, обладающих необходимыми основными качествами. Поскольку собственно оружие составляет сравнительно небольшую часть стоимости ком­плекса «оружие — боеприпас - установка - система управления огнем», исклю­чительная важность разработки определяется в первую очередь реализующи­мися здесь характеристиками оружия, влияющими на выполнение комплексом основной задачи, т.е. на эффективность.

С этой точки зрения характеристики СПВ можно разделить на 2 группы: существенно влияющиена эффективность, т.е. представительные, описываю­щие оружие при оценке эффективности (вчастности: калибр, начальная ско­рость метания, темп стрельбы, масса оружия, кучность и т.д.), и внутренние, которые влияют на работу оружия как тепломеханической системы.

Параметры первой группы, как, впрочем, и все параметры оружия, связа­ны между собой зависимостями, отражающими свойства этого оружия. При­чем, существует оптимальное с точки зрения эффективности их сочетание. На­хождение этого сочетания является задачей внешнего проектирования.

Результат оптимизации (а оптимизацию можно понимать как сопоставле­ние различных сочетаний вариантов и выбор наилучшего) зависит от условий сравнения. Поэтому важным аспектом внешнего проектирования является ана­лиз особенностей возможных театров военных действий; форм и методов веде­ния боевых операций с учетом систем вооружения вероятного противника и своих войск; научно-технических и военно-экономических возможностей, а также перспектив в этих вопросах. Здесь необходим также учет условий и опы­та боевого применения, результатов испытаний и исследований различных ви­дов оружия.

Для сужения области исследований целесообразен выбор типичных объ­ектов размещения оружия и боевых ситуаций. При этом на базе частных крите­риев эффективности в общем случае осуществляется формирование рациональ­ного типажа боеприпасов и пушек, а по конкретным образцам определяются оптимальные ТТХ и формируется тактико-техническое или техническое зада­ние (ТТЗ или ТЗ) на разработку, содержащее основные тактико-технические требования (ТТТ); прогнозируются сроки сменяемости образцов.

Задачей непосредственной разработкиявляется обеспечение выходных (представительных) параметров оружия за счет реализации соответствующих кинематических, динамических, энергетических, тепловых, прочностных ха­рактеристик механизмов и систем оружия. Достигается это выбором целесооб­разной схемы оружия и внутренних параметров этой схемы и механизмов. Та­ким образом, задача внутреннего проектирования сводится к структурному синтезу системы и оптимизации внутренних параметров.

В ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР) ведутся теоретические и экспериментальные исследования, разрабаты­вается конструкция оружия, изготовляются макетные и опытные образцы, про­изводится их испытание. В разработке оружия принимает участие большой круг организаций: заказчик, головной исполнитель, его соисполнители. Заказ­чик формирует требования к новой системе, производит финансирование работ, принимает проектную и утверждает сметную документацию, организует кон­троль исполнения и испытаний оружия. Головной исполнитель (конструктор­ское бюро) является ответственным за разработку оружия в целом и координи­рует работу соисполнителей. На этой стадии к работам нередко подключаются опытные и серийные заводы.

Производство оружияначинается с изготовления установочной партии и наладки серийного производства. После этого осуществляется выпуск требуе­мого количества образцов оружия. В процессе этих работ систематически реа­лизуются мероприятия по снижению стоимости отдельного образца путем со­вершенствования технологии его изготовления. В период серийного производ­ства продолжаются работы по совершенствованию конструкции оружия в на­правлении повышения его надежности за счет устранения недостатков, выяв­ляющихся в процессе испытаний, проводимых в ходе производства и эксплуа­тации образцов оружия. В процессе производства образца возможна также его модернизация.

Эксплуатация оружияначинается с момента поступления его в войска или другие силовые структуры.

В мирное время часть оружия находится непосредственно в войсковых подразделениях, где оно эксплуатируется личным составом, а другая часть хра­нится на складах.

В случае хранения оружия на складах срок его жизни определяется одним из двух факторов:

• физическим старением;

• моральным старением.

Срок жизни , определяемый физическим старением, весьма значителен, так как автоматическое оружие является надежным техническим устройством, не подверженным быстрому старению.

Срок жизни, определяемый моральным старением, значительно меньше. Он связан с техническим прогрессом, изменением объема и характером решае­мых задач, появлением у потенциального противника нового вооружения и т.д.

Оружие, эксплуатируемое в мирное время войсками, используется, глав­ным образом, для обучения личного состава. В этом случае, помимо перечис­ленных двух факторов, срок жизни оружия определяется также и его износом и лимитируется общим количеством выстрелов, произведенных из данного об­разца оружия.

В военное время срок жизни оружия помимо факторов, указанных выше (физическое и моральное старение, износ в процессе эксплуатации), определя­ется еще и огневым воздействием противника.

Следует отметить, что все этапы жизненного цикла взаимосвязаны и при анализе любого из них это необходимо учитывать.

Последовательность проектирования образцов оружия представлена блок- схемой (рис. 1.1).

1.2. Основные свойства стрелково-пушечного вооружения

СПВ обладает рядом основных свойств, которые определяют эффектив­ность его боевого применения. К таким свойствам можно отнести дальность стрельбы, меткость, могущество, надежность, стоимость и т.д. Каждое из этих свойств может быть оценено различными количественными характеристиками.

1. Дальность стрельбы - это способность оружия поражать цели против­ника на расстоянии. Это свойство СПВ является наиболее важным и для поле­вых ствольных комплексов характеризуется максимальной дальностью стрель­бы Хщ, для противотанковых — эффективной дальностью стрельбы х_э, а для зе­нитной артиллерии - зоной досягаемости..

Максимальная дальность стрельбы определяется начальной скоростью снаряда V₀ , массой снарядаm_q,калибром снарядаd , аэродинамическими па­раметрами снаряда (коэффициент формы снаряда Ц ), а также углом бросания снаряда ©.

Под эффективной дальностью стрельбы понимают тудальность, на кото­рой с заданной вероятностью обеспечивается поражение цели с заданными ха­рактеристиками . При фиксированной цели (танк, БМП, самолет, вертолет и т.д.), которая характеризуется определенной скоростью движения, габарита­ми, толщиной брони, эффективная дальность стрельбы определяется начальной скоростью снарядаV₀, массой снарядаm_q, калибромd, коэффициентом формы снарядаi„ его бронебойными свойствами, а также параметрами рассеивания снарядов.

2. Меткость стрельбы — это свойство, в основном определяющее боевую эффективность стрелково-пушечного вооружения. Меткость стрельбы склады­вается из двух составляющих — кучности стрельбы и точности стрельбы.

Кучность стрельбы характеризуется близостью друг к другу точек попа­дания для рассматриваемой группы выстрелов, т.е. разбросом точек попадания относительно средней точки попадания (СТП). Точность стрельбы характери­зуется близостью СТП к точке прицеливания. Кучность стрельбы обусловлена, главным образом, разбросом начальных скоростей снарядов от выстрела к вы­стрелу, рассеиванием баллистических коэффициентов снарядов, рассеиванием углов бросания. Кучность стрельбы оценивается срединным отклонением по дальности В_д, направлениюBe и высоте В_в. Срединное отклонение - это шири­на полосы, прилегающей к оси рассеивания бесконечной длины, включающей 25 % попаданий.

3. Могущество ствольного комплекса определяется могуществом пора­жающего действия снаряда, которое характеризуется законом поражения цели. В зависимости от типа цели и снаряда различают два принципиально различ­ных случая: для поражения цели необходимо попадание снаряда непосредст­венно в цель или цель может быть поражена, если снаряд попадает в точку, удаленную на некоторое расстояние от цели. Под законом поражения цели по­нимают вероятность поражения цели при условии попадания определенного числа снарядов в цель или при разрыве снаряда в точке с координатами х, у , z от центра цели. Закон поражения цели всегда зависит от могущества снаряда и уязвимости цели.

4. Надежность — это свойство автоматического оружия выполнять задан­ные функции (к ним относятся: открытие, ведение и прекращение стрельбы, перезарядка, смена типа боеприпаса, если это задано в технической документа­ции, и т.д.) при определенных заданных режимах работы, условиях и этапах эксплуатации в течение заданного срока службы и (или) наработки при сохра­нении основных характеристик в пределах, оговоренных в тактико-технических заданиях и технических условиях (ТУ).

Поскольку у образцов СПВ возможны не только работоспособное и нера­ботоспособное, но и частично работоспособные состояния, это, в принципе, по­зволяет использовать вероятностный подход к оценке надежности оружия и применять комплексный оперативно-тактический показатель надежности - ко­эффициент сохранения эффективности.

5. Стоимость систем СПВ складывается из стоимости разработки, произ­водства и эксплуатации. Стоимость разработки включает в себя расходы на проведение научно-исследовательских работ, расходы на проведение опьггао- конструкторских работ, изготовление опытных образцов, а также их испытание. Затраты зависят от степени новизны идей, заложенных в создание образцов СПВ. Реализация принципиально новых идей обходится значительно дороже, чем модернизация образцов СПВ. Стоимость производства определяется сум­мированием расходов на проведение всех производственных операций. Стои­мость эксплуатации включает в себя стоимость хранения, стоимость регла­ментных работ и т.д. Стоимость систем СПВ входит составной частью при оп­ределении стоимости боевой операции. Однако необходимо отметить, что сама по себе стоимость не всегда является решающей при оценке вооружения. В то же время это единая мера затрат труда, с помощью которой удобно произво­дить сравнительную оценку различных систем СПВ.

1.3. Тактико-технические требования как руководящий материал при проектировании и исследовании оружия

При проектировании нового и исследовании существующего оружия ру­ководствуются так называемыми тактико-техническими требованиями (ТТТ), которые обычно содержат различные требования к проектируемому образцу оружия (мощность стрельбы, маневренность, надежность действия, простота обслуживания, экономичность и т.д.). Эти основные группы требований кон­кретизируются применительно к различным видам оружия.

Требования мощности стрельбы содержат конкретные пункты относи­тельно поражающего действия пуль и снарядов по целям (бронебойное, про­бивное, зажигательное, убойное действие и проч.), меткости стрельбы на раз­личные дистанции, скорострельности.

В требованиях маневренности оружия указываются конкретные данные относительно огневой маневренности по быстроте открытия и переносе огня по различным целям, возможности различного боевого использования оружия (в обороне и наступлении, для стрельбы по наземным и зенитным цепям) и под­вижности оружия (масса, габариты и возможность различной транспортировки оружия).

Требования надежности действия содержат конкретные указания относи­тельно безотказности действия (отсутствие или минимальное количество за­держек при стрельбе), безопасности обращения, неуязвимости в бою и живуче­сти, т.е. срока службы, определяемого количеством выстрелов.

В требованиях простоты обслуживания содержатся обычно пункты отно­сительно обслуживания в бою и при подготовке оружия к стрельбе.

Требования экономичности изготовления оружия включают ряд пунктов относительно применяемых материалов, точности изготовления, взаимозаме­няемости и возможности применения наиболее прогрессивных методов обра­ботки.

Нетрудно заметить, что многие из этих требований находятся в противо­речии друг с другом. Это создает особые трудности при проектировании, так как конструктору постоянно приходится решать вопрос о наилучшей увязке их, идти на различные компромиссные решения.

Умение принять правильное решение по уточнению требований к ору­жию является основным условием успешного проектирования новых образцов. Для этого необходимо тщательное изучение существующих образцов оружия, применение современных методов теоретического и экспериментального ис­следования всех подлежащих решению вопросов и глубокое изучение условий боевого применения оружия.

Дальнейшее совершенствование оружия идет по следующим направлени­ям:

1) повышение баллистических характеристик, обеспечиваемое рацио­нальной длиной ствола (от 60 до 80 калибров), применением снарядов с опти­мальным коэффициентом массы (С_т=10... 14 кг/дм³), высоким давлением по­рохового газа в канале ствола ( ~ 4000-10⁵Па), высокой относительной массой порохового заряда, когда отношение массы порохового заряда ш_юк массе сна­ряда составляет

2. совершенствование боеприпасов путем повышения фугасного действия за счет высокого коэффициента их наполнения ВВ, повышения бронепроби- ваемости за счет применении сердечников из тяжелых материалов (для калибра 30 мм толщина пробиваемой брони 0,03...0,05 м), снижение массы патрона за счет использовании гильз из легких сплавов и пластмасс;

3. оптимизация темпа стрельбы;

4. увеличение величины отстреливаемого в жестком режиме боекомплек­та при поддержании на требуемом уровне функциональной надежности, живу­чести и термостойкости;

5. повышение технологичности.