Некоторые идеи совершенствования стрелкового и артиллерийского вооружения

Некоторая часть основных принципов работы вооружения появилась достаточно давно и за прошедшее время подошла к пределу своих возможностей. Для ощутимого улучшения характеристик тех или иных систем требуются новые технологии и новые технические решения. Кроме того, нередко предлагается использовать в оружии некие новые принципы, доселе не находившие применения в нем. С завидной регулярностью появляются самые разные предложения на этот счет, однако немалая их доля на поверку оказывается «прожектами» без каких-либо перспектив для практического применения. Тем не менее, даже странные и неоднозначные идеи порой могут быть интересны для рассмотрения.

В последние годы появилось большое количество различных предложений, касающихся совершенствования боеприпасов для стрелкового и артиллерийского оружия. Их авторы апеллируют к тому факту, что характеристики существующих метательных систем уже не позволяют значительно улучшить возможности оружия. В связи с этим предлагается создать новые типы метательных смесей, боеприпасов и боевых частей, в которых будут использоваться еще не освоенные технологии.

Пневмоэлектрическое оружие

В определенной мере интересным, хотя и не однозначным, является т.н. пневмоэлектрический боеприпас. Строение такого патрона или снаряда достаточно просто. В гильзу боеприпаса помещается сгорающий элемент из углерода, металла или любого другого материала с подходящими характеристиками. Кроме того, объем гильзы заполняется кислород. В дульце гильзы, как и в случае с обычными боеприпасами, помещается метаемый снаряд. Пневмоэлектрические боеприпасы, как ясно из их названия, должны использовать электрическую систему воспламенения. Подразумевается, что ток, поданный на сгорающий элемент, спровоцирует его горение. Таким образом, внутри гильзы должна произойти химическая реакция, результатом которой станет выделение некоторого количества газа и теплоты. Будучи запертым в объеме гильзы, газ должен вытолкнуть из ствола пулю или снаряд. Кроме того, в гильзе может находиться смесь кислорода с инертным газом. Последний, нагреваясь и расширяясь, способен повысить характеристики оружия.



В пользу пневмоэлектрических систем приводятся несколько аргументов. По мнению сторонников этой идеи, использование пары металл-кислород позволяет достичь большей удельной теплоты сгорания и, как следствия, выделения большего количества энергии в сравнении с существующими порохами. Второй аргумент касается использования электровоспламенителя, который в некоторой мере упрощает конструкцию оружия. Электрическое оборудование позволяет отказаться не только от привычных ударно-спусковых механизмов, но и от газоотводной или иной автоматики. Электромеханические элементы также позволят регулировать различные параметры работы оружия.

Преимущества пневмоэлектрических систем выглядят впечатляюще, однако подобные боеприпасы до сих пор не существуют даже в виде экспериментальных образцов. Дело в том, что кроме ряда преимуществ эта концепция имеет солидный список недостатков. В первую очередь, это необходимость использования электрических систем. Необходим источник тока, аппаратура преобразования и т.д. Пневмоэлектрическое оружие, пригодное для использования в войсках, должно получить соответствующую изоляцию. В противном случае автомат или орудие будут работать буквально до первой лужи. Современные ствольные системы вооружения, использующие традиционные пороха, гораздо меньше подвержены воздействию воды.

Для создания практически применимого пневмоэлектрического боеприпаса и оружия под него придется потратить массу времени на исследования в области материаловедения, химии и физики. Материал сгорающего элемента должен быть подобран с таким расчетом, чтобы при его горении в кислороде выделялось максимально возможное количество энергии. Этот вопрос дополнительно усложняется тем, что новое пневмоэлектрическое оружие должно иметь более высокие характеристики, чем существующее огнестрельное. В противном случае оно не сможет заинтересовать потенциальных эксплуатантов.

Вопрос материалов касается и конструкции оружия. Нельзя исключать, что вместе с газообразными продуктами горения из гильзы в ствол попадет некоторое количество кислорода, не вступившее в реакцию. В сочетании с высокой температурой газов это может привести к повреждениям ствола. Таким образом, потребуется не только точный расчет количества газа внутри гильзы, но и некое покрытие канала ствола, защищающее металл от агрессивных воздействий.

Применение покрытий ствола является обязательным и по другой причине. При стрельбе в стволе пневмоэлектрического оружия, как и в случае с огнестрельными пороховыми системами, будет образовываться нагар. Однако в данном случае в нагаре будет присутствовать большое количество частиц оксида использованного металла. При накоплении в канале ствола такой нагар может привести к повреждениям ствола и метаемого снаряда, что скажется на живучести и других характеристиках оружия.

Концепция пневмоэлектрического боеприпаса и оружия для него выглядит достаточно интересно. В теории она позволяет значительно повысить характеристики стрелкового оружия и артиллерийских орудий. Однако для создания даже экспериментальной системы этого класса нужно решить несколько сложных вопросов, связанных с различными особенностями концепции. При этом решение этих вопросов приведет к появлению оружия, пригодного исключительно для проверки идей в условиях полигона. Для успешной конкуренции с классическим огнестрельным оружием необходимо дальнейшее развитие новых систем, которое будет связано с дополнительными трудностями.

В итоге выходит, что сложность воплощения в жизнь новой идеи полностью нивелирует все обещанные ею преимущества. По этой причине в обозримом будущем пневмоэлектрическое оружие вряд ли появится даже в виде экспериментальных образцов. Так что в течение нескольких следующих лет новая концепция оружия будет интересовать только небольшое количество исследователей.

Боеприпасы на основе гидрида металла

В современных боеприпасах используются различные взрывчатые вещества, большая часть которых появилась достаточно давно. Значительный прирост могущества возможен только при использовании специальных ядерных боевых частей. Тем не менее, подобное вооружение имеет некоторые особенности юридического характера, да и специфика применения тактических ядерных боеприпасов сказывается на их эффективности. Альтернативой существующим ядерным и конвенциональным боеприпасам могут стать снаряды или бомбы, использующие соединения металлов с водородом.



Одним из главных сторонников оружия на основе гидридов металлов является изобретатель А. Голодяев. Он разработал несколько типов боеприпасов этого класса, на некоторые из которых получены патенты. Основным элементом этих боеприпасов являются вещества с большим содержанием водорода, например гидрид алюминия AlH3. Последний содержит около 10% водорода от веса, и при нагревании свыше 105°C разлагается на металлический алюминий и газообразный водород. Именно эти свойства предлагается использовать в боеприпасах.

В качестве примера работ А. Голодяева можно рассмотреть конструкцию, описанную в патенте «Устройство из гидрида металла для боеприпасов» (RU 2463283). Предлагаемая боевая часть имеет сферическую форму с полым корпусом. На внутренней поверхности корпуса должен располагаться инициирующий заряд – слой тротила с кумулятивными выемками и металлической облицовкой. Каждая из выемок оснащается собственным взрывателем. Все взрыватели выемок связаны с центральным, отвечающим за одновременный подрыв всего инициирующего заряда. Внутренняя поверхность инициирующего заряда сопряжена со слоем разлагаемого материала, а именно гидрида металла. В патенте упоминается возможность использования тетграгидробората бериллия (Ве(ВН4)2), гидрида алюминия или других соединений металла с водородом.

Принцип действия этой боевой части выглядит следующим образом. Центральный взрыватель подает команду на одновременное срабатывание других взрывателей, из-за чего происходит подрыв инициирующего заряда, имеющего большое количество кумулятивных выемок. Вследствие этого подрыва образуются несколько ударных ядер, движущихся к центру сферического боеприпаса. Благодаря взрыву и образованию ударных ядер в центре боеприпаса резко повышаются температура и давление, что должно привести к быстрому распаду гидрида на металл и газообразный водород.

В патенте на «Устройство из гидрида металла для боеприпасов» приводятся теоретические расчеты характеристик перспективного боеприпаса, а также их сравнение с традиционными системами. Так, утверждается, что при взрыве одного килограмма тротила образуется 3 тыс литров газов. При разложении тетрагидробората бериллия, по расчетам Голодяева, должно образовываться около 243500 литров газа, т.е. в 81 раз больше, чем в случае с тротилом.

Изобретатель полагает, что использование гидридов металлов позволяет создать перспективные боеприпасы, могущество которых в десятки раз превышает соответствующие характеристики существующих. Так, граната для автоматического гранатомета АГС-30, оснащенная 100 граммами вещества Ве(ВН4)2 сможет оказать на цель такой же эффект, как и снаряд с восьмикилограммовым зарядом тротила. Подобное взаимодействие инициирующего заряда из «традиционных» взрывчатых веществ и разлагающегося гидрида может использоваться в осколочно-фугасных боеприпасах различных классов: в ручных гранатах, артиллерийских снарядах, авиационных бомбах и т.д.

И все же предложение не лишено серьезных недостатков, которые могут поставить крест на его дальнейшей судьбе. Дело в том, что перспективы боевых частей на основе соединений металлов и водорода прямо связаны с возможностями имеющихся взрывчатых веществ. Энергии взрыва инициирующего заряда, как ясно из имеющихся сведений, достаточно для разложения действующего вещества на металл и водород. Однако давление образовавшегося водорода может быть недостаточным для образования ударной волны, мощность которой будет сравнима с силой взрыва тротила, инициирующего химическую реакцию.

Для повышения давления водороду необходимо передать некоторое количество энергии. Источником этой энергии оказывается инициирующий заряд, который, кроме прочего, может в определенной мере нагреть образующийся газ. Энергия взрыва инициирующего заряда расходуется на формирование ударных ядер, а также на прогрев и разложение гидрида. Кроме того, немалая часть энергии уходит на образование ударной волны, уходящей в окружающее пространство. Для нагревания образовавшегося газа остается только небольшая доля энергии. Нетрудно догадаться, каким будет эффект от такого распределения энергии.

В патенте RU 2463283 приводится расчет объемов выделяемого газа. Согласно ему, при нагреве водорода, выделившегося из одного килограмма тетрагидробората бериллия, до температуры 10000°C его объем достигнет 243,5 кубического метра. Однако есть все основания сомневаться в том, что инициирующий заряд сможет нагреть водород до таких температур. Реальный же нагрев водорода вряд ли позволит рассчитывать на заметное превосходство оригинальной боевой части над системами, использующими только тротил.

Кроме того, о реальных возможностях оригинального боеприпаса с гидридом металла говорит само его строение. Выделившийся в результате реакции водород является только рабочим телом, предназначенным для воздействия на цель. Источником энергии в такой боевой части является только инициирующий заряд взрывчатого вещества. Элементарная логика подсказывает, что в таком случае мощность взрыва, даже с учетом выделения водорода, никак не может превышать мощность инициирующего заряда.

В оправдание снарядов с гидридами металлов следует сказать, что они могут найти свою нишу. При смешении с кислородом воздуха водород образует т.н. гремучий газ. Водород способен гореть в кислородной атмосфере в достаточно широком диапазоне концентраций. Для возгорания водорода достаточно небольшой искры, а также он может детонировать. Теплота сгорания водорода достигает 120-140 МДж/кг. Благодаря этим свойствам боеприпасы на основе гидридов металлов могут совмещать в себе свойства фугасных и зажигательных. При этом, однако, сфера их применения будет узкой и вряд ли они смогут заметно потеснить «традиционные» осколочно-фугасные или зажигательные боеприпасы.

Оружие будущего

Пневмоэлектрическое оружие и боеприпасы на основе гидрида металла представляют некоторый интерес. Однако некоторые особенности этих концепций не позволяют говорить о возможности их применения на практике. Помимо описанных предложений существует множество других оригинальных идей, которые, как полагают их авторы, способны повысить боевую мощь армий. Тем не менее, и они при ближайшем рассмотрении оказываются слишком сложными или принципиально непригодными для использования.

Следует отметить, что далеко не все новые идеи можно считать прожектерством. Некоторые из них смогли заинтересовать ученых и военных, а особо удачные даже сумели дойти до стадии испытаний экспериментальных образцов. К примеру, уже существуют действующие образцы боевых лазеров или рельсовых пушек, которые после определенных доработок смогут использоваться как полноценное оружие. Существующие сейчас образцы перспективного оружия по своим характеристикам сравнялись с «традиционными» системами или даже обошли их. К примеру, рельсовая пушка компании BAE Systems после доводки сможет посылать снаряд на дальность не менее 150-170 километров. К концу десятилетия дульная энергия подобных систем должна достичь 50 МДж.



Как видим, оружие будущего уже существует, хотя пока находится на испытаниях и все еще далеко от практического применения. Тем не менее, последние успехи науки и техники позволяют говорить о дальнейших тенденциях развития вооружений. По-видимому, именно лазеры и рельсовые пушки в ближайшие десятилетия попробуют прийти на смену привычным стрелковым и артиллерийским системам. По крайней мере, они уже прошли стадию теоретических расчетов и отправились с чертежей на полигоны.


По материалам сайтов:
http://n-t.ru/
http://findpatent.ru/
http://ihed.ras.ru/
http://popmech.ru/

Подробнее о пневмоэлектрическом оружии:
http://n-t.ru/tp/ts/oo.htm

Патент RU 2463283:
http://www.findpatent.ru/patent/246/2463283.html

Возможные причины разрушения украинских танков

Вместо пороха – заряд взрывчатого вещества

НПО «Энергомаш

Оружейная автоматика системы П. Черкашина

Бесшумный патрон ХМ76 (США)