Текст
                    Н.А. КОНОВАЛОВ, О.В. ПИЛИПЕНКО,
А.Д. СКОРИК, Ю.А.КВАША, В.И.КОВАЛЕНКО
РУЧНОЕ
ОГНЕСТРЕЛЬНОЕ ОРУЖИЕ
БЕСШУМНОГО БОЯ
Приборы снижения уровня
звука выстрела для автоматов
Проектирование
и экспериментальная отработка
Днепропетровск 2008

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ Н.А. КОНОВАЛОВ, О.В. ПИЛИПЕНКО, А.Д. СКОРИК, Ю.А. КВАША, В.И. КОВАЛЕНКО РУЧНОЕ ОГНЕСТРЕЛЬНОЕ ОРУЖИЕ БЕСШУМНОГО БОЯ Приборы снижения уровня звука выстрела для автоматов Проектирование и экспериментальная отработка Днепропетровск 2008
УДК 533. 6: 623.443 (048.8) Ручное огнестрельное оружие бесшумного боя. Приборы снижения уровня звука выстрела для автоматов. Проектирование и экспериментальная отработка / Коновалов Н.А., Пилипенко О.В., Скорик А.Д., Кваша Ю.А., Коваленко В.И. - Днепропетровск: НАН Украины и НКА Украины, Институт технической механики, 2008. - 303с. В монографии рассмотрены вопросы проектирования и экспериментальной отработки глушителей - приборов снижения уровня звука выстрела (ПСУЗВ) для автоматов. Приведены сведения об истории создания и образцах автоматов, стоящих на вооружении. Проанализированы состояние разработки и направления совершенствования конструкций автоматов. Дана информация о находящихся на вооружении силовых структур бесшумных стрелковых комплексах на базе автоматов. Обобщены и проанализированы результаты исследований шума, генерируемого сверхзвуковыми струями, газодинамических явлений и закономерностей истечения воздуха и газов из ствола ручного огнестрельного оружия при выстреле. Изложены основные принципы создания и конструктивные особенности ПСУЗВ для автоматов. Приведены классические и современные конструктивные схемы глушителей и описана их работа. Изложены и обобщены результаты исследований газодинамических процессов в ПСУЗВ, даны сведения о разработанных авторами математических моделях и методиках расчета характеристик глушителей, приведены результаты их применения. Описаны порядок разработки, конструктивные особенности, принципы работы и приведены характеристики глушителей, созданных авторами, в том числе - используемых в силовых структурах. Изложены результаты выполненных авторами экспериментальных исследований закономерностей течения газа через ПСУЗВ. Приведены методика, сведения об аппаратурном обеспечении и условиях проведения, а также результаты испытаний, созданных авторами ПСУЗВ для автоматов под сверхзвуковой патрон. Для научных и инженерно-технических работников в области разработки стрелкового оружия. Утверждена к печати Ученым советом Института технической механики НАН Украины н НКА Украины. Ответственный редактор академик НАН Украины Пилипенко В.В. Рецензенты: д-р техн, наук Стрельников Г.А. д-р техн, наук СичевоЙ А.В. генерал-майор Чалый С.И. кандидат техн, наук, полковник Устинов С.Д. ISBN 978-966-02-4374-3 © Н.А. Коновалов, О.В. Пилипенко, А.Д. Скорик, Ю.А. Кваша, В.И. Коваленко, 2008
УДК 533.6: 623.443 (048.8) Ручна вогвепальна зброя безшумного бою. Прилади зниження р!вня звуку nocrpuiy для автоматов. Проектування i експериментальне вщпрацювання / Коновалов М.А., Пилипенко О.В., Скорик О.Д., Кваша Ю.О., Коваленко ВЛ. - Дшпропетровськ: НАН Укра’ши i НКА У кражи, 1нститут техжчно» мехажки, 2008. - 303с. У монографн розглянуто питания проектування i експериментального в!дпрацювання глушник!в - прилад!в зниження р!вня звуку постр!лу (ПЗРЗП) для автомат1в. Наведено в!домост! про icropito створення i зразки автомате, що стоять на озбросны. Проанал1зовано стан розробки i напрямки вдосконалювання конструкшй автомат!в. Надано шформашю про безшумш стр!лецью комплекси на баз! автомапв, що знаходяться на озбросны силових структур. Узагальнено i проанал!зовано результати доопджень шуму, генерованого надзвуковими струменями, газодинам!чних явищ i законом!рностей выпкання пов!тря i газ!в 13 стола ручноГ вогнепальноТ зброТ при пострЫ. Викладено основы принципи створення i конструктивы особливост! ПЗРЗП для автомат!в. Наведено класичн! i сучасы конструктивы схеми глушниюв i описано Ух роботу. Викладено i узагальнено результати досл!джень газодинам!чних npouecie у ПЗРЗП, надано в!домост! про розроблен! авторами математичы модел! i методики розрахунку характеристик глушниюв, приведено результати Тх застосування. Описано порядок розробки, конструктивы особливост!, принципи роботи i наведено характеристики створених авторами глушниюв у тому числ! тих, що використовуються у силових структурах. Викладено результати виконаних авторами експеримснтальних дослшжень законом!рностей прот!кання газу через ПЗРЗП. Наведено методику, в!домост! про апаратурне забезпечення i умови проведения, а також результати випробувань ПЗРЗП, що сворен! авторами для автомате шд надзвуковий патрон. Для наукових i !нженерно-техн!чних прац!вник!в в галуз! розробки стр!лецькоТ зброТ.
УДК 533. 6: 623. 443 (048.8) Hand-held gun of noiseless action. Devices to reduce a shot sound level for a submachine gun. Design and experimental adjustment I N. Konovalov, O. Pylypenko, A. Skorik, Yu. Kvasha, V. Kovalenko - Dnepropetrovsk: the NAS of Ukraine and the NSA of Ukraine, Institute of Technical Mechanics, 2008. - 303pp. Problems of design and experimental adjustment of mufflers (devices to reduce shot sound (DRSS) for submachine guns) are considered in the monograph. Data on the history of creation and samples of submachine guns adopted are given. The state of development and tendencies to improve submachine gun designs are analyzed. The information about noiseless rifle systems based on the submachine guns adopted by military structures is given. Results of studies of the noise generated by supersonic jets, gas-dynamic phenomena, and rules of air and gas flow from the hand-held gun at shooting are generalized and analyzed. Main principles of DRSS creation and their design features for submachine guns are stated. Classical and modern muffler construction diagrams are given and their work is described. Results of gas-dynamic processes in DRSS are stated and generalized, the information on mathematical models developed by the authors and approaches for muffler characteristics calculations are given, investigation results are considered. Development procedure, design features, operational principles, and characteristics of mufflers developed by the authors, including adopted ones, are described. Results of testing laws of gas flow through DRSS fulfilled by the authors are given. The technique, information about the hardware and test conditions, and DRSS testing results for submachine guns with supersonic cartridge developed by the authors are considered. For scientists and engineers working in the field of weapon development.
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение............................................................6 1. Автомат (штурмовая винтовка) - широко распространенный вид ручного огнестрельного оружия.................................................9 2. Краткая история создания автоматов ................................11 3. Современное состояние разработки и направления совершенствования конструкций автоматов................................................35 4. Бесшумные стрелковые комплексы на базе автоматов, находящиеся на вооружении...........................................................72 5. Выстрел из огнестрельного оружия. Газодинамические явления при выстреле. Закономерности истечения воздуха и газов из ствола ручного огнестрельного оружия (дульный выхлоп)..............................................82 б. Основные принципы создания и конструктивные особенности приборов снижения уровня звука выстрела для автоматов.........................115 6.1. Шум и его влияние на организм человека. Генерирование шума сверхзву- ковыми струями.......................................................115 6.2. Основные положения разработки оптимальных конструктивных схем глушителей..........................................................133 6.3. Классические конструктивные схемы глушителей звука выстрела стрелкового оружия..................................................146 6.4. Конструктивные особенности и принципы работы современных глушителей звука выстрела стрелкового оружия........................167 7. Газодинамические процессы в приборах снижения уровня звука выстрела, их основные закономерности, математические модели и методики расчета газо- динамических, звуковых и интегральных характеристик глушителей......208 8. Разработка ПСУЗВ для автоматов под сверхзвуковой патрон. Конструктивные особенности и основные характеристики созданных образцов глушителей..243 9. Экспериментальные исследования закономерностей течения газа через ПСУЗВ, испытания ПСУЗВ для автоматов под сверхзвуковой патрон.......257 Использованные источники информации ................................292 5
Введение В настоящее время практически все виды ручного огнестрельного оружия - пистолеты, пистолеты-пулеметы, автоматы (штурмовые винтовки), снайперское оружие, ручные пулеметы имеют варианты конструкций, обеспечивающие бес- шумную (малошумную) стрельбу. Проблеме обеспечения бесшумной стрельбы из огнестрельного оружия более ста лет - первые конструкции глушителей предложены в конце XIX - начале XX века. В период Первой мировой войны глушители не нашли применения, поскольку тактика боя не предусматривала ситуаций, требующих бесшумной стрельбы. Были попытки снижения уровня звука выстрела орудий, однако они закончились неудачей. В период между двумя мировыми войнами глушители не были широко распро- странены, несмотря на известность классических конструктивных схем и разработ- ку новых прогрессивных конструкций. Условия ведения боевых и разведывательно-диверсионных операций во Вто- рой мировой войне привели к постановке на вооружение армий и спецподразделе- ний глушителей для всех видов ручного огнестрельного оружия - пистолетов (Гер- мания), пистолетов-пулеметов (Великобритания), снайперских винтовок (Совет- ский Союз). Стрелковое оружие, снабженное устройствами снижения уровня звука выстрела, во Второй мировой войне применялось широко и эффективно. После окончания Второй мировой войны в развитии конструкций глушителей образовалась пауза в несколько лет, которая была связана с переосмысливанием роли огнестрельного оружия в войнах второй половины XX века. С 60-х годов прошлого столетия в результате частых вооруженных конфлик- тов, в которых значительно возросла роль локальных операций и диверсионно- разведывательных действий, стала понятна необходимость широкого применения бесшумного (малошумного) ручного огнестрельного оружия. Был создан и постав- лен на вооружение ряд высокоэффективных глушителей - как надульных многока- мерных расширительного типа, так и интегрированных. В настоящее время в результате анализа опыта военных действий в Афганистане, на Балканах, в Чечне, Ираке и проведения ряда антитеррористических операций не- обходимость применения бесшумного (малошумного) оружия еще более очевидна. Широко распространенным видом оружия стал автомат (штурмовая винтовка). Лидерами в их разработке и производстве являются Российская Федерация, США, Германия, Бельгия и Израиль. Все наиболее известные конструкции автоматов, разработанные в этих странах, имеют варианты, снабженные глушителем. Эти же страны (и Финляндия) являются лидерами в разработке и изготовлении глушителей к автоматам (штурмовым вин- товкам). Интерес к разработке глушителей для автоматов в Украине вызван наличием на вооружении силовых структур автоматов Калашникова различных модификаций и отсутствием для них приборов снижения уровня звука выстрела собственной раз- работки под штатный (сверхзвуковой) патрон. Материалы, изложенные в монографии, - итоги пятнадцати лет работы в Ин- ституте технической механики НАНУ и НКАУ по созданию и постановке на воо- ружение силовых структур глушителей - приборов снижения уровня звука выстре- ла (ПСУЗВ) для автоматов под сверхзвуковой патрон. 6
В монографии приведены сведения об истории создания и образцах автоматов (штурмовых винтовок), находящихся на вооружении силовых структур различных стран. Проанализированы состояние разработки и направления совершенствования конструкций автоматов. Описаны конструкции и приведены характеристики ис- пользуемых бесшумных стрелковых комплексов на базе автоматов. Глушитель (ПСУЗВ) - устройство подавления шума импульсного высокоско- ростного, высокотемпературного газового потока. В связи с этим обобщены и про- анализированы результаты исследований шума, генерируемого сверхзвуковыми струями, газодинамических явлений и закономерностей истечения воздуха и газов из ствола ручного огнестрельного оружия при выстреле. Даны сведения об основ- ных принципах создания глушителей для автоматов, полученные в результате ана- лиза исследований и разработок в ракетно-космической и авиационной технике, при создании глушителей для двигателей внутреннего сгорания и др. Приведены классические и современные конструктивные схемы глушителей и описана их работа. Изложен и обобщен результат исследований газодинамических процессов в ПСУЗВ, даны сведения о разработанных авторами и другими исследователями мате- матических моделях и методиках расчета температуры, давления, скорости пули в по- лости глушителя, эффективности снижения уровня звука выстрела. Приведены резуль- таты практического применения этих моделей и методик. Дана информация о порядке и источниках разработки, конструктивных особенно- стях, принципах работы и характеристиках глушителей, созданных в ИТМ НАНУ и НКАУ. Описаны конструкции глушителей, разработанные авторами и используемые в силовых структурах. Изложены результаты выполненных авторами экспериментальных исследова- ний закономерностей течения газа через ПСУЗВ. Приведены методика, условия про- ведения, сведения об аппаратурном обеспечении, а также результаты испытаний ПСУЗВ, созданных в ИТМ НАНУ и НКАУ для автоматов под сверхзвуковой патрон. Авторы при написании монографии использовали различные источники инфор- мации, но, к сожалению, некоторые ключевые публикации по разным причинам ос- тались недоступными, хотя их содержание частично известно авторам по вторичным источникам (рефератам, патентным описаниям, обзорным статьям, Internet и пр.). Из источников информации, недоступных авторам, можно отметить: - Неугодов А.С., Сабельников В.М. Акустика стрелкового оружия. - М.: ЦНИИинформ, 1979; - Seigfried F. Huebner Глушители для легкого стрелкового оружия, 1976; - Alan С. Paulson Silenser Histoiy and Performance, vol. I, Paladin Enterprises; - Alan C. Paulson Silenser History and Performance, vol. П, Paladin Enterprises; - Firearm Suppressor Patent, vol. I, United States Patents; by N.R.Parker. 392 p.p. При создании ПСУЗВ ИТМ НАНУ и НКАУ тесно сотрудничал с МВД Украи- ны, СБ Украины, МО Украины, ГКБ «Южное» НКАУ, государственными предпри- ятиями «Радиоприбор» и «Конструкторское бюро специальной техники» Мини- стерства промышленной политики Украины, Научно-производственным объедине- нием «Форт» МВД Украины, украинско-российской научно-производственной фирмой «Имкас» и др. Постоянную эффективную помощь и поддержку авторам в проведении работ, результаты которых изложены в монографии, оказывал академик НАН Украины, Председатель Приднепровского научного центра НАН Украины и МОН Украины, Пилипенко В.В. 7
В обеспечение проведения работ и получения их результатов, представленных в монографии, значительный вклад внесли сотрудники силовых структур Украины: Анатольев А.А., Бородинов А.А., Васильев А.А., Гарбуз А.Г., Гришенцев В.Г., Ды- гас А.Ж., Заяц П.А., Кабардин Н.К., Писаренко В.Г., Пугач Е.О., Сыров А.И., Усти- нов С.Д., Чайка И.В., Эмчигишев В.М. Значительную помощь в получении результатов, изложенных в монографии, оказывал авторам Заместитель Генерального Конструктора ГКБ «Южное» по информационным ресурсам предприятия Поляков Г.А. Содействовали авторам в обеспечении разработки и использования ПСУЗВ ве- дущий конструктор предприятия «Радиоприбор» Королев М.Л. и доцент Днепро- петровского национального университета Веселовский В.Б. В получении результатов, изложенных в монографии, активное участие при- нимали сотрудники ИТМ НАНУ и НКАУ Авдеев А.Н., Стрельников Г.А., Свири- денко Н.Ф., Мосин А.Ф., Кулик А.Д., Бражникова Г.Е., Чаплин А.Д., Гал и некий В.П., Белоцерковец И.С., Лахно Н.И., Михайлов С.П., Зверев Г.И., за что авторы им искренне признательны. Авторы также выражают благодарность сотрудникам ИТМ НАНУ и НКАУ Авраменко Л.Н., Колесниченко Н.И. и Федорец И.М. за квалифицированную под- готовку рукописи к изданию. 8
1. Автомат (штурмовая винтовка) - широко распространенный вид ручного огнестрельного оружия Военная напряженность в мире не ослабевает. Европейская печать со ссылкой на Стокгольмский международный институт по исследованию проблем мира (СИПРИ) обнародовала такие данные: в 2005 году затраты на вооружение в мире бы- ли 1 трлн. 118 млрд. долл. Это составляет 2,5 % всего мирового производства или 173 доллара на каждого жителя планеты. «Мирные дивиденды» конца «холодной войны» давно растрачены. «Военные расходы в настоящее время опять поднялись на такой же высокий уровень, как во времена самой острой гонки вооружений» [1]. «Бюджет министерства обороны США на 2007 финансовый год (начался 1 октября 2006 года) достиг 532,8 млрд. долл, (в том числе на НИОКР - 73,6 млрд, долл.)» [2]. В связи с отсутствием стабильности в мире (глобальная напряженность, перманент- ные локальные конфликты, угроза международного терроризма и пр.) продолжается разработка новейших видов вооружений, в том числе - стрелкового оружия. «Посту- пают на вооружение либо находятся в стадии интенсивных испытаний модели ору- жия XXI века, в которых воплощены последние достижения высоких технологий. Вместе с тем, основой пехотного вооружения остаются проверенные временем и боями образцы, показавшие высокую эффективность и надежность» [3]. «Св1тов1 pinni обороти легально? тор г i вл i легкою стрьлецькою зброею (ЛСО) ощнюються в $ 4-6 млрд.; з обликом чуттсвих, нашвлегальних i нелегальних постачань pi4Hi обсяги светового ринку ЛСО ощнюються експертами в $ 5-7 млрд. За повщомленням заступника Генерального секретаря ООН ЛуУзи Фреше сьогодн! у свил icnye приблизно 500 млн. одиниць стрьлецько? зброТ. 3 uieY кшькост! 226 млн. одиниць (41,1 %) використовуються збройними силами свету» [4]. Данные о наличии в мире около 500 млн. единиц стрелкового оружия приведе- ны также в [5,6]. Еще более впечатляющие цифры опубликованы в [7]: «В мире насчитывается 639 млн. единиц огнестрельного оружия и это число продолжает непрерывно уве- личиваться. На оружейном бизнесе специализируются 1134 частных компаний поч- ти в 100 странах мира. Каждый год в мире производится около 7 млн. единиц ЛСО, что больше, чем его собирается и уничтожается по окончании многочисленных конфликтов и войн». «Стрелковое оружие в соответствии с принятым в НАТО определением - это «портативное индивидуальное и групповое оружие калибра менее 50 мм, рассчитан- ное на стрельбу прямой наводкой и предназначенное для борьбы с живой силой (ос- новная задача) и поражения легкобронированных наземных целей и вертолетов» [8]. Стрелковое оружие по-прежнему остается наиболее массовым индивидуальным и групповым оружием, сохраняя свое важное значение. Его основными достоинствами ос- таются малые размеры и масса при относительно большой огневой мощи, обеспечиваю- щей эффективное поражение основного фактора войны - живой силы противника. Кроме того, стрелковому оружию присущи такие качества как надежное дейст- вие, удобство и простота эксплуатации, а также несложность конструкции, позво- ляющая производить его в массовом количестве и быстро осваивать [9]. Стрелковое оружие - это ствольное оружие для стрельбы пулями или другими поражающими элементами. В настоящее время сложилась следующая классифика- ция стрелкового оружия: [10] - по калибру - малого (до 6,5 мм), нормального (6,5-9,0 мм), и крупного (9,0- 14,5 мм)(15,0-[6]); - по назначению - боевое, пристрелочное, учебное, спортивное и охотничье; 9
- по способу управления и удержания - револьверы, пистолеты, пистолеты- пулеметы, автоматы, винтовки, снайперские винтовки, карабины, пулеметы, руч- ные пулеметы, станковые пулеметы и единые пулеметы; - по источнику поражающего элемента - огнестрельное, пневматическое; - по способу использования: ручное, удерживаемое при стрельбе непосредст- венно стрелком, и станковое, применяемое со специального станка или установки; - по способу обслуживания в бою - индивидуальное и групповое; - по степени автоматизации - неавтоматическое, самозарядное и автоматическое; - по количеству стволов: -одно, -двух, и многоствольное; - по конструкции ствола - нарезное и гладкоствольное. Важным признаком стрелкового оружия является степень автоматизации про- цессов перезаряжания, производства очередного выстрела и экстрактирования стреляной гильзы. В самозарядном и автоматическом стрелковом оружии все операции перезаря- жания автоматизированы. Наиболее характерные признаки оружия определенного вида - его боевые возможности, огневые характеристики, определяющие возмож- ность успешного выполнения наиболее типичных для данного вида оружия огневых задач. К таким характеристикам относится дальность эффективного огня, боевая ско- рострельность и допускаемый режим огня, емкость магазина или ленты, наличие оп- тических прицелов, лазерных целеуказателей и приборов ночного видения [6]. Боевые возможности оружия характеризуются также его маневренностью, ко- торая определяется массой и габаритами оружия, величиной полного боекомплек- та, удобством выполнения приемов стрельбы. Среди стрелкового оружия широкое распространение получили самозарядные автоматические винтовки (автомат, штурмовая винтовка); ими вооружены 60-70 % личного состава пехотных подразделений [11-13]. Согласно классификации стрелкового оружия, приведенной в [10], автомат - это индивидуальное ручное огнестрельное одноствольное нарезное автоматическое боевое оружие малого или нормального калибров. Имеются многочисленные вари- анты определения «автомат». Например, в [14]: «Автомат - огнестрельное ручное длинноствольное оружие, представляющее собой автоматическую винтовку, со- храняющую некоторые признаки пистолета-автомата, стреляющую специальными патронами. Состоит из ствола со ствольной коробкой, затворной рамы с газовым поршнем, газоотводной трубкой со ствольной накладкой, ударно-спускового меха- низма, цевья, рукояти, приклада, магазина, штыка и принадлежностей». В [12] дано следующее определение: «Огнестрельное оружие, приспособлен- ное для ведения огня боеприпасами, занимающими промежуточное положение ме- жду прежними винтовочными и пистолетными, в автоматическом режиме и чаше всего оснащенное прикладом, получило в СССР и ряде других государств название «автомат». В странах Запада и связанных с ними так или иначе других державах мира, такое оружие называется «штурмовой винтовкой». Оба термина весьма при- близительны и связаны с армейскими традициями разных стран. Например, приня- тый у нас термин «автомат» был предложен еще в 20-е годы начальником Высшей стрелковой школы Н.М.Филатовым для автоматического стрелкового оружия, «созданного под боеприпасы уменьшенной мощности - «легких ружей-пулеметов» конструкции В.Г.Федорова [15]. Название «штурмовая винтовка» (Sturmgewehr - 44, нем. «штурмовая винтовка образца 1944 года») впервые было установлено для обозначения немецкого автоматического карабина периода второй мировой войны (МкЬ 42 (Н) -> МР 43 -> МР 44 -> Stg-44) под промежуточный 7,92 мм патрон. Таким образом, автомат (штурмовая винтовка) - распространенный вид ручного огнестрельного оружия, находящегося на вооружении современных армий и спец- подразделений силовых ведомств, постоянно развиваемый и совершенствуемый. 10
2. Краткая история создания и использования автоматов Автоматическое оружие в армиях стран мира появилось в конце XIX - начале XX в.в. Сначала это были пулеметы, затем - автоматические винтовки, пистолеты- пулеметы и автоматы. «Первый в мире автомат был создан в 1916 году русским конструктором В.Г.Федоровым. Он представлял собой автоматический карабин под японский 6,5 мм винтовочный патрон» [6]. Действие автоматики этого оружия основано на принципе использования отдачи ствола при его коротком ходе [16]. Автоматы Фе- дорова находились на вооружении РККА до 1928 г. Изготавливались - до 1925 го- да, в последний раз использовались в Финской кампании 1940 г. [18]. Очередной этап эволюционного развития стрелкового оружия начался в период и после окончания первой мировой войны. В это время были разработаны и дове- дены до совершенства конструктивные схемы механизмов автоматики, уменьшены габариты и масса оружия, улучшена точность и кучность стрельбы, повышена на- дежность и живучесть, получена высокая огневая мощность и плотность стрельбы, повышено убойное действие оружия и боеприпасов [6]. Во время первой мировой войны стало очевидно, что мощность винтовочных патронов излишня. Она обеспечивает дальность полета пули на три, три с полови- ной тысячи метров, в то время как прицельная индивидуальная стрельба на столь значительные расстояния практически не велась [20]. В связи с широким распространением пулеметов ненужной стала и стрельба залпами на такую дальность. «Чрезмерная мощность патронов являлась причиной ряда недостатков пехотного оружия. Это - дороговизна выстрела, ненужный расход пороха и металла. Большое количество пороха и сравнительно тяжелые пули и гильзы делали патроны более крупными и тяжелыми, что ограничивает их носимый запас» [20]. Стрельба такими патронами сопровождается сильной отдачей, беспо- коящей и утомляющей стрелка и отрицательно сказывающейся на меткости. В свя- зи с этим оружие под винтовочный патрон изготавливается достаточно массивным. Кроме того, сильная отдача является одним из основных препятствий при создании автоматического индивидуального оружия, так как требуется усложнение конст- рукции, связанное с применением сложной технологии, обеспечивающей необхо- димую прочность механизмов и их надежное функционирование. Рис. 2.1. Автомат Федорова образца 1916 г. [ 17,21,22] 11
Основные характеристики автомата Федорова Применяемый патрон 6,5 х 50 полурантовый, японского производства Автоматика На использовании энергии отдачи ствола с его коротким ходом назад Запирание ствола Сцеплением затвора со стволом с помощью двух личинок Масса автомата, кг Длина, мм 4,5 общая - 1040 ствола - 520 Боевая скорострельность Очередями - до 100 выстрелов в минуту, Одиночным огнем - до 25 выстрелов в минуту Прицельная дальность Темп стрельбы Емкость магазина Начальная скорость пули, м/с Масса патрона, г Масса пули, г Масса заряда, г Дульная энергия, кгм 2100 м 600 выстрелов в минуту 25 патронов 660 21,10 9 2,24 200 В труде «Эволюция стрелкового оружия» по вопросу выбора калибра автома- тического оружия В.Г.Федоров писал: «Уменьшение калибра давало следующие выгоды: а) достижение лучших баллистических качеств при меньшем весе оружия; б) уменьшение веса патрона, а следовательно, и соответственное увеличение носи- мого комплекта патронов; в) меньшее нагревание ствола при продолжительной стрельбе вследствие меньшего веса порохового заряда; г) меньшие размеры патро- на, что уменьшало как общий габарит оружия, так и отдельные наиболее трудные в конструктивном отношении его части: затвор, ствольную коробку и магазин» [17]. Дальнейшее уменьшение калибра стрелкового оружия В.Г.Федоров считал не- избежной закономерностью развития его конструкции. При уменьшении калибра стало возможным проектировать автоматическое оружие достаточно устойчивым при стрельбе очередями, так как меньшая масса порохового заряда приводила к меньшему импульсу отдачи, что обеспечивало меньшее рассеивание пуль при ав- томатическом огне. Следует отметить, что рассеивание при стрельбе - общий недостаток автома- тического стрелкового оружия. Установлено, что при автоматической стрельбе прицельными являются практически не более трех первых выстрелов. Затем вслед- ствие отдачи и вибрации при стрельбе наводка сбивается и поток пуль может нано- сить лишь случайные поражения [19]. На первых порах для устранения отмеченных недостатков стрелкового оружия изменялась его конструкция при сохранении прежних патронов. Это, прежде всего, укорочение и облегчение - приспособление оружия, стреляющего старыми патро- нами, к новым условиям боя при сокращении дальности стрельбы. Под пистолетный патрон были созданы пистолеты-пулеметы, автоматическое огнестрельное оружие ближнего боя. Они имели простое устройство, обладали высокой скорострельностью, но эф- фективная дальность их огня была невелика (200 - 300 м), поэтому пистолеты- пулеметы не могли быть основным образцом ручного огнестрельного оружия су- хопутных войск [20]. 12
В связи с этим, на вооружение практически повсеместно состояли как винтов- ки, так и пистолеты-пулеметы, то есть в войсках для решения однотипных задач были два вида оружия, использующие различные патроны. Возможности совершенствования стрелкового оружия под новые задачи боя на базе использования мощных винтовочных или маломощных пистолетных патронов были исчерпаны. Для дальнейшего совершенствования стрелкового оружия была создана пред- посылка, состоявшая в разработке патронов, занимающих по размерам и мощности промежуточное положение между винтовочными и пистолетными и поэтому полу- чивших название промежуточных. «Обеспечивая надежное поражение при стрельбе на необходимую дальность, обладая на этой дальности достаточной пробивной способностью и меткостью, но- вые патроны оказались более легкими, менее габаритными и имеющими меньшую энергию отдачи» [20]. Первые качественно новые, использующие патроны промежуточной мощности, образцы автоматического стрелкового оружия, появились во время второй мировой войны [17,23,24, 25]. В Германии еще в конце 20-х годов начались опыты с патронами, получивши- ми в последующем название «промежуточных». В 1938 году фирмой «Кольт» был создан «короткий» («Курц») 7,92 мм патрон с длиной гильзы 30 мм и пулей массой 3,7 г, обладавший высокой начальной скоростью. По государственному контракту этой фирмой в 1938-1941 годах были проведены детальные научно- исследовательские и опытно-конструкторские работы над 7,92 «пехотным корот- ким» патроном. Работа закончилась в 1941 году тем, что для принятия на вооруже- ние был рекомендован 7,92 мм «промежуточный» патрон с длиной гильзы 33 мм, массой пули 8,2 г и начальной скоростью 694 м/с, послуживший основой для соз- дания нового вида стрелкового оружия. Управление вооружения сухопутных войск вермахта в 1938 году заключило с фирмой C.G.Haenel Wafflenfabrik (известным оружейником Хуго Шмайссером) контракт на разработку автоматического карабина, получившего название Mkb (Maschinen-Karabin) Mkb-42(H). Наряду с этой фирмой в разработке нового типа стрелкового оружия участво- вала фирма «Вальтер» (Walter) под руководством Эриха Вальтера (Mkb(W), соз- давшая образец Mkb-42(W). После тщательных и длительных испытаний, в том числе на Восточном фронте, образец Шмайссера показал себя более надежным и простым, имеющим ряд техни- ческих преимуществ перед Mkb-42(W). По результатам испытаний в его конструк- цию были внесены некоторые изменения, в первую очередь, для повышения кучно- сти боя заменили ударно-спусковой механизм на более надежный курковый системы Вальтера, с остановом подвижных частей затвора в переднем положении. Был введен флажковый предохранитель, ход поршня изменен с длинного на короткий. Новое оружие получило название «7,92 пистолет-пулемет образца 1943 года» (МР.43). В июне 1943 года состоялись полномасштабные войсковые испытания МР.43 на Восточном фронте. В отчете по результатам испытаний отмечалось, что МР.43 является эффективной заменой пистолетам-пулеметам и винтовкам. Отмечалось превосходство нового оружия в бою перед наиболее массовым образцом советского автоматического оружия - ППШ, так как стрельба из МР.43 смогла остановить не- приятеля на дистанции около 400 м, в то время как противник мог вести эффектив- ный огонь на дальностях не более 200 м. Это оружие обеспечивало хорошую мет- кость боя при стрельбе одиночным огнем на дистанции до 600 м (на большие рас- стояния стрельбу вели специально обученные стрелки), а при стрельбе короткими
очередями действенный огонь велся до 300 м. Однако, не были устранены некоторые недостатки автомата - чрезмерная масса (более 6,0 кг) по сравнению с карабином, сильное дульное пламя, демаскирующее стрелка; неудачный секторный прицел с высоким профилем; механизм переключе- ния вида огня, не связанный с предохранительным механизмом. В сентябре 1943 г. МР.43 был принят на вооружение моторизованных полков танковых дивизий и полевых войск СС. Осенью 1943 года появляется новая модификация - МР.43/1. От базового об- разца он отличается наличием 30-мм ружейного гранатомета MP.Gr.Ger2.43, на- винчиваемого на дульную часть ствола. Для снайперской стрельбы был создан образец МР.43/1, на который устанавли- вались 4-кратные оптические прицелы ZF.4, а также инфракрасные ночные прице- лы ZG.1229 «Вампир». В апреле 1944 г. Автомат МР.43 получил новое обозначение МР.44. Причем, никаких новшеств в оружие не вносилось. В октябре 1944 г. МР.44 было дано название Stg-44 (Sturmgevehr-44 - «штурмовая винтовка образца 1944 года»). Обозначение «штурмовая винтовка» стало более точно отражать роль и ос- новное предназначение этого оружия в бою. В конструкцию автомата при перена- именовании изменения не вносились [26]. Рис. 2.2. Автомат МКЬ 42 (W) Рис. 2.3. Автомат МКЬ 42 (Н) Рис. 2.4. Автомат МР.43 / Stg 44 14
Технические характеристики автомата МР.43/ Stg-44 Калибр, мм Принцип работы автоматики Темп стрельбы, выстрУмин. Длина общая, мм ствола, мм Масса с патронами, кг без патронов, кг Вид огня Начальная скорость пули, м/с Прицельная дальность, м Емкость магазина, патронов 7,92 Отвод пороховых газов через стенку ствола 500 940 420 6,05 4,95 од./авт. 685 800 30 Таким образом, немецким конструкторам-оружейникам принадлежит приори- тет в области создания и освоения промышленного серийного производства нового класса индивидуального автоматического огнестрельного оружия под «промежу- точный» патрон. Тщательная предварительная проработка вопросов использования боеприпасов стрелкового оружия, а также изучение тактических возможностей ав- томатического оружия такого класса способствовали рождению концепции «штур- мовых винтовок» (автоматов). Они раньше других сумели раскрыть большие воз- можности, присущие новому типу оружия. Именно германские МР.43/ Stg-44 ока- зали огромное влияние на все послевоенное развитие нового класса стрелкового оружия: штурмовых винтовок (автоматов), рассчитанных под «промежуточный» патрон, и не только западных, но и советских образцов. Все первоначальные разра- ботки аналогичного оружия в СССР базировались на конструктивных принципах, заложенных в германских образцах [26]. В СССР «промежуточный» патрон» был создан И.М.Елизаровым и Б.В.Семиным в 1943 году (7,62 х 39). Патрон обеспечивает начальную скорость пу- ли 710 м/с и дульную энергию 2010 Дж. Были предложены три варианта боеприпа- са - обыкновенный, трассирующий и бронебойно-зажигательный (3, 15, 27]. С соз- данием этого образца патрона открылась новая линия в развитии оружия, которая продолжается до настоящего времени. Первый автомат под патрон образца 1943 года был разработан А.И.Судаевым в начале 1944 г. [16, 28]. Он имел автоматику, построенную по принципу свободного затвора, имеющего большую массу, соответствующую большей по сравнению с пистолетным патроном мощности патрона. Спусковой механизм обеспечивал веде- ние одиночного и непрерывного огня. Питание патронами осуществлялось из двух- рядного коробчатого магазина на 30 патронов. Автомат имел прицел секторного типа, допускающий ведение огня до расстояния 800 м, штампованную складную сошку. В августе 1944 г. А.И.Судаев представил новый автомат, автоматика которого была построена на применении отвода пороховых газов через отверстие в стенке ствола. Запирание канала ствола осуществлялось перекосом затвора. Ударный ме- ханизм куркового типа, работал от боевой пружины. Спусковой механизм допускал ведение как одиночного, так и непрерывного огня. Питание патронами осуществ- лялось из двухрядного коробчатого магазина на 35 патронов. Прицел - секторный, допускающий ведение огня до 800 м. Автомат снабжен деревянным прикладом, пистолетной рукояткой и цевьем. На дульном срезе ствола установлен дульный тормоз-компенсатор. Впереди цевья смонтированы складные сошки. 15
В 1945 году была выпущена серия автоматов системы Судаева, которые прохо- дили полигонные и войсковые испытания. Недостатком автомата была признана большая в сравнении с пистолетом-пулеметом масса. Наряду с А.И.Судаевым к работе по созданию автомата были привлечены и другие конструкторы. Наибольших успехов в проектировании автомата достиг М.Т.Калашников. В 1946 г. он разработал образец, на базе которого был отработан автомат, поступивший в 1949 г. на вооружение Советской Армии под названием «7,62-мм автомат Калашникова» (АК) (см. рис. 2.5). Некоторые авторы говорят о значительных заимствованиях, сделанных Калашнико- вым при создании АК, из немецкой штурмовой винтовки МР.43(МР.44) / Stg-44 и чеш- ской самозарядной винтовки. В (17) приведен следующий комментарий: «Действитель- но, общее конструктивное решение - концепция, положенная в основу разработки обеих образцов, одинакова. Их схожесть неизбежно вытекает из условия применения в них одинакового класса автоматных промежуточных патронов. Именно один класс (размеры, энергетика) промежуточных патронов, применяемых для стрельбы из МР.43 и автоматов АК, диктовал конструкторам одинаковые общие схемы их устройства. В обоих образцах автоматика работает по одинаковой схеме за счет энергии части пороховых газов, отводимых из канала ствола через отверстие в его стенке в газовую камеру. Отсюда неизбежная схожесть устройства и размещения на оружии составляющих газового двигателя. В обоих образцах питание патронами осуществляется из объемного (пристав- ного) магазина рожкового типа; оба образца имеют изогнутый деревянный при- клад, сходные по устройству курковые ударно-спусковые механизмы, обеспечи- вающие возможность переключения режима огня с автоматического на одиночный; сходные прицельные приспособления - открытые механические прицелы. То есть, оба образца построены по одинаковым общим схемам, отработанным раннее кон- структорами разных стран для автоматического оружия. Повторение этих схем в новых конструкциях естественно». Избранный М.Т.Калашниковым механизм запирания ствола позволил, как и другие новшества в конструкции, создать автомат массой 3,8 кг, то есть на 2,2 кг легче немецкого. Таким образом, неизбежное сходство немецкого МР.43 и советского АК явилось следствием применения в них однотипного промежуточного патрона. Можно считать, что немецкий патрон 7,92 х 33 «Курц» и советский патрон 7,62 х 39, 1943 г. явились основой для создания целого ряда образцов новой автоматической винтовки [17]. Действие автоматики АК основано на использовании энергии пороховых газов, отводимых через отверстие в стенке ствола. Запирание канала осуществляется по- воротом затвора вправо. Питание автомата производится из коробчатого магазина на 30 патронов. Ударный механизм - куркового типа, работает от боевой пружины. Все детали автоматики и ударно-спускового механизма собраны в ствольной ко- робке. Автомат имеет пистолетную рукоятку [10]. Вследствие лучших баллистических свойств он обеспечивает большее пробив- ное действие пули, что расширяет возможности боевого применения автомата в на- селенных пунктах, лесистой местности и в борьбе с живой силой, имеющей легкую защиту (каска, бронежилет и т.п). При автоматическом огне короткими очередями можно поражать цели на даль- ностях до 500 м. Автомат поступил в войска в двух вариантах - с деревянным прикладом (АК) и с от- кидным металлическим прикладом (АКС) (Рис. 2.5), позволяющим в сложенном состоя- нии иметь значительно меньшую длину оружия. Автомат с металлическим прикладом предназначался для вооружения специальных войск, в том числе - воздушно-десантных. 16
Работа по дальнейшему совершенствованию конструкции АК-47 привела к созданию и принятию в 1959 году на вооружение модернизированного автомата Калашникова (АКМ), в котором введены усовершенствования, приведшие к улуч- шению боевых и эксплуатационных характеристик автомата: введен замедлитель срабатывания курка, что улучшило кучность при стрельбе из устойчивых положе- ний, улучшена устойчивость оружия в горизонтальной плоскости за счет переноса удара затворной рамы в переднем положении с правой стороны на левую, повыше- на прицельная дальность до 1000 м, несколько уменьшена масса. В дальнейшем к автомату был разработан дульный компенсатор, что улучшило кучность боя при автоматической стрельбе из неустойчивых положений [28]. Автомат АК-47 Автомат АКС Рис. 2.5 Как и АК, АКМ поставляется с обычным или складывающимся прикладом (АКМС). Внешний вид автоматов АКМ и АКМС представлен на рис. 2.6 [16]. Автомат АКМ Автомат АКМС Рис. 2.6 На базе АКМС разработан образец АКМСУ, предназначенный для вооружения специальных и воздушно-десантных войск, на дульную часть ствола установлен пламегаситель, имеющий ребра для увеличения площади теплоотдачи. Цевье авто- мата выполняет функции дополнительной рукоятки (Рис. 2.7). 17
Рис. 2.7. Автомат АКМСУ Технические данные автоматов АК представлены в таблице 2.1 [12]. Автомат конструкции Калашникова отличается исключительной надежностью и безотказно- стью действия во всех условиях эксплуатации, высокой служебной прочностью и большим ресурсом (живучесть ствола автомата составляет 15-18 тысяч выстрелов) [3], простотой устройства и обслуживания. Это подтверждается опытом использо- вания автоматов во всем мире - в различных климатических условиях. Он отлично проявил себя в джунглях Вьетнама, в песках Ближнего Востока, в Латинской Аме- рике. По некоторым данным (на начало 1990-х годов) автоматов Калашникова раз- личных модификаций выпущено около 70 млн. штук [27], 80-100 млн. [б]. Таблица 2.1 Основные характеристики автоматов Калашникова АК ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АК АКС АКМ АКМС Калибр, мм 7,62 7,62 7,62 7,62 Прицельная дальность, м 800 800 1000 1000 Дальность прямого выстрела по грудной фигуре (высотой 50 см), м 350 350 350 350 Темп стрельбы, выстр./мин. 600 600 600 600 Боевая скорострельность, выстр/мин.: - при стрельбе од иночными выстрелами 40 40 40 40 - при стрельбе очередями 100 100 100 100 Начальная скорость пули, м/с 710 710 715 715 Дальность, до которой сохраняется убойное дей- ствие пули, м 1500 1500 1500 1500 Предельная дальность полета пули, м 3000 3000 3000 3000 Емкость магазина, патронов 30 30 30 30 ВЕСОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АК АКС АКМ АКМС Масса автомата без штыка (штык-ножа) и мага- зина, кг 4,07 3,47 2,93 3,13 Масса штыка (штык-ножа), г 370 370 450 450 Масса магазина без патронов, г - стального 330 330 330 330 - из легкого сплава 170 170 170 170 - пластмассового - - 230 230 Масса патрона, г 16,2 16,2 16,2 16,2 Масса пули (обыкновенной со стальным сердеч- ником), г 7.9 7.9 7.9 7.9 Масса порохового заряда, г 1.6 1,6 1,6 1,6 ГАБАРИТЫ АК АКС АКМ АКМС Длина автомата в боевом положении со штыком, мм 1070 1070 1020 1020 Длина автомата в боевом положении без штыка, мм 870 870 880 880 Длина автомата со сложенным прикладом, мм - 645 - 640 Длина ствола, мм 415 415 415 415 Длина нарезной части, мм 369 369 369 369 Длина прицельной линии, мм 378 378 378 378 18
АК используется более чем в 50 странах, 55 [3], производится в 30 странах [4], [31], он изображен на национальных гербах ряда государств [15,30]. Опыт крупномасштабных войн и локальных конфликтов конца 50-х начала 60- х годов подтвердил недостатки автоматического оружия, использующего патроны калибра 7,62 мм, даже «промежуточные» при стрельбе очередями. «Поскольку во- енные специалисты добивались, чтобы каждое попадание в цель стало смертель- ным (уязвимые органы человека в положении стоя составляют около 15 % от всей поверхности его силуэта, а значит, вероятность того, что попадание обычной пулей не убьет человека, равна 85 %), то наиболее существенные результаты по повыше- нию кучности боя автоматических винтовок связывались с переходом оружия на меньший калибр, что дало бы существенные преимущества перед оружием калиб- ра 7,62 мм по боевым и маневренным возможностям» [32]. Дальнейшее уменьшение калибра «промежуточных» патронов и появление ма- лоимпульсных боеприпасов означало новый этап в создании автоматов и штурмо- вых винтовок. Для того, чтобы малокалиберная пуля не теряла боевых свойств на всей траектории, пороховой заряд разгоняет ее до скорости 920-1005 м/с, а при по- падании в цель она становится неустойчивой и беспорядочно перемещается, нанося тяжелые ранения и вызывая шок [33]. Совершенство и законченность конструкции автомата Калашникова позволили, когда встал вопрос об уменьшении калибра, создать на его базе новый комплекс оружия калибра 5,45 мм (5,45 мм автомат системы Калашникова АК-74 и ряд кон- струкций, базирующихся на его основе (АКС-74; АКС-74У и др.). Патрон уменьшенного калибра (5,45 х 39) создан в начале 70-х годов группой советских конструкторов под руководством В.М.Сабельникова. Его основные ха- рактеристики (3, 16]: калибр 5,45 мм; масса патрона - 10,2 г; масса пули - 3,4 г; масса заряда - 1,45 г; длина патрона - 57 мм; длина гильзы - 39,76 мм, длина пули - 25,5 мм, объем камеры заряжания - 1,56 см3, максимальное давление газов - 294 МПа (3000 кг/см2). Пуля 5,45 мм патрона разработана «на грани устойчивости», то есть она устойчива при полете в воздухе и неустойчива при попадании в более плотную среду. Это достигнуто за счет смещения центра тяжести к донной части пули (сердечник расположен в оболочке пули с зазором относительно передней части) [28]. Пуля этого патрона имеет высокую начальную скорость и большую попереч- ную нагрузку, обеспечивает лучшую настильность траектории, обладает хорошей пробивной способностью и убойной силой. Малый импульс отдачи при стрельбе таким патроном благоприятно сказывается на меткости, особенно при автоматической стрельбе. Использование малоимпульсного па- трона повысило эффективность стрельбы АК-74 по сравнению с АКМ в 1,2-1,6 раза. Переход на меньший, чем 7,62 мм калибр позволил снизить массу и габариты оружия, а носимый боекомплект увеличить в 2-3 раза. АК-74 внешне и по устройству мало чем отличается от АКМ, из конструкции ко- торого заимствовано более 53 % деталей. Новинкой в конструкции АК-74 является цилиндрический дульный тормоз-компенсатор, крепящийся на срезе ствола [28]. Для рукопашного боя к автомату крепится штык-нож, для повышения огневой мощи АК-74 может снабжаться 40-мм однозарядным подствольным гранатометом. Одновременно с АК-74 на вооружение был принят его вариант со складным металлическим прикладом АКС-74. В отличие от АКМС складной приклад АКС-74 имеет форму треугольника, что повышает его жесткость. Приклад складывается и прижимается к его ствольной коробке. Принципиально новым в тактико-техническом плане является укороченный ав- томат АКС-74У. Уступая в техническом отношении другим моделям АК-74, он 19
предназначен для действий на резко пересеченной местности, в населенных пунк- тах и оборонительных сооружениях. Главное его отличие от АКС-74 - более короткий ствол - до 200 мм. Это сни- зило начальную скорость пули до 800 м/с и прицельную дальность до 200 м, выну- дило отвести назад газовую камеру, изменить крепление мушки. Прицельное при- способление упрощено - секторный прицел заменен перекидным целиком с проре- зями для стрельбы на 200 и 400 м. Изменена и конструкция дульного насадка. Кон- струкция складного приклада такая же, как у А КС-74. Благодаря короткому стволу /щина АКС-74У значительно уменьшена и составляет со сложенным прикладом 420 мм, с открытым - 672 мм. Технические характеристики автоматов серии АК-74 приведены в таблице 2.2 [12]. Таблица 2.2 Основные характеристики автоматов Калашникова ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АК-74 АКС-74 АКС-74У Калибр, мм 5,45 5,45 5,45 Прицельная дальность, м 1000 1000 500 Дальность прямого выстрела по грудной фи- гуре (высотой 50 см), м 440 440 360 Темп стрельбы, выстрУмин. 600 600 до 700 Боевая скорострельность, выстрУмин: - при стрельбе одиночными выстрелами 40 40 40 - при стрельбе очередями 100 100 100 Начальная скорость пули, м/с 900 900 735 Дальность, до которой сохраняется убойное действие пули, м 1350 1350 1100 Предельная дальность полета пули, м 3150 3150 2900 Ёмкость магазина, патронов 30 30 30 ВЕСОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АК-74 АКС-74 АКС-74У Масса автомата без штыка (штык-ножа) и магазина, кг 3,07 2,97 2,495 Масса штыка (штык-ножа), г 490 490 — Масса магазина без патронов, г - стального — — • из легкого сплава — — — - пластикового 230 230 215 Масса патрона, г 10,2 10,2 10,2 Масса пули (обыкновенной со стальным сер- дечником), г 3,4 3,4 3,4 Масса порохового заряда, г 1,45 1,45 1,45 ГАБАРИТЫ АК-74 АКС-74 АКС-74У Длина автомата в боевом положении со шты- ком, мм 1089 1089 — Длина автомата в боевом положении без штыка, мм 940 940 730 Длина автомата со сложенным прикладом, мм — 700 490 Длина ствола, мм 415 415 206,5 Длина нарезной части, мм 372 372 164,5 Длина прицельной линии, мм 379 379 235 20
Автомат АКС-74У состоит на вооружении с 1979 года воздушно-десантных войск, расчетов ракетных пусковых установок, связистов, саперов, механиков- водителей боевых машин, а также специальных милицейских подразделений. АК-74 и созданные на его базе образцы прошли испытания в сложных условиях Афганистана, где подтвердили свои высокие боевые свойства и надежность дейст- вия в любых погодных условиях. Внешний вид автоматов Калашникова серии АК-74 представлен на рис. 2.8. [20]. АКС-74У Рис. 2.8. Автомат Калашникова серии АК-74 Опыт использования 5,45-мм автомата Калашникова выявил целесообразность внесения в его конструкцию изменений, замены двух образцов АК-74 и АКС-74 единым. В процессе совершенствования автомата в него был внесен ряд усовер- шенствований, измененной конструкции присвоено наименование АК-74М. Одно из главных новшеств - установка складывающегося пластмассового приклада. Ав- томат снабжен новым бесподсветочным ночным прицелом и новым оптическим прицелом. Серийный выпуск АК-74М начат в 1991 г. Оружие сохранило все пре- имущества семейства АК и приобрело ряд новых свойств, существенно улучшаю- щих боевые и эксплуатационные характеристики. Его масса со снаряженным мага- зином составляет 3,4 кг. Длина со штыком - 700 мм. Длина ствола - 415 мм, на- чальная скорость пули - 900 м/с, темп стрельбы - 900 выстр./мин., скорострель- ность - 40-100 выстр./мин. Прицельная дальность - 1000 м. Ёмкость магазина - 30 или 40 патронов. Внешний вид автомата приведен на рис. 2.9 [10]. 21
Рис. 2.9. Автомат АК-74М Конкурирующей с автоматом АК системой оружия является семейство штур- мовых винтовок и карабинов, созданных на базе американской штурмовой винтов- ки Ml6. Винтовка М1б состоит на вооружении армий и полицейских формирова- ний не менее 26 стран мира. [3]. По степени распространенности она уступает только автомату Калашникова, хотя по количеству изготовленных экземпляров разрыв весьма значителен. Винтовок и карабинов типа Ml 6 выпущено 8-10 мил- лионов, а автоматов Калашникова - 80-100 млн. [6]. Приводятся и другие данные - 9 млн. [28], 6 млн. [15], 10 млн. [34], что связано, по-видимому, с временем публи- кации источников. История создания 5,5б-мм оружия начинается с разработки американской кам- панией «Сиерра и Баллет» в 1957 году боевого малокалиберного патрона 5,56 мм. Под него в компании «Армалайт Дивижи оф Ферчайлд энжине и Эрплейн» конст- руктор Юджин Стоунер спроектировал винтовку, получившую обозначение AR15/M16. (под патрон 5,56 мм М193/.223 Remington). М16 стала первой принятой на вооружение штурмовой винтовкой малого ка- либра и знаменовала новое (после 90-х годов XIX в) уменьшение калибра индиви- дуального стрелкового оружия. [3]. Проблема создания армейской малокалиберной автоматической винтовки была ре- шена благодаря двум основным обстоятельствам. Во-первых, созданию боевого малока- либерного патрона, обладавшего рядом преимуществ, как в боевых действиях, так и в отношении производства патронов и оружия под них. Во-вторых, появление новых тех- нологий изготовления оружия и новых материалов, в первую очередь литьевых пласт- масс и технологии высокоточной штамповки деталей сложной конструкции [35]. Как и предполагал В.Г.Федоров, переход к уменьшенному калибру патронов позволил разработать оружие меньшей массы, существенно повысить начальную скорость полета пули, уменьшить отдачу и рассеивание пуль при стрельбе очере- дями, увеличить носимый боевой запас патронов в 2-3 раза. Применение литьевых пластмасс и алюминиевых сплавов сделало производство отдельных деталей ору- жия практически безотходным, особенно таких трудоемких элементов как прикла- ды, ложи, цевья [35]. В 1962 году винтовка Ml6 была принята на вооружение ВВС США для службы охраны аэродромов, в сухопутных войсках и морской пехоте она появилась в 1964- 1967 годах. [34]. В процессе использования в войсках, в том числе в войне во Вьетнаме проявился ряд конструкторских недостатков винтовки, поэтому специалисты фирмы Colt при участии Ю.Стоунера, внесли в ее конструкцию около 130 изменений, которые касались как конструктивных решений, так и технологии изготовления [36]. С этими изменениями в 1967 году винтовка была принята на вооружение армии под индексом М16А1. Калибр 5,56 мм в странах НАТО стал вторым (после 7,62) основным калибром автоматических винтовок - в 1980 году после проведения испытаний из шести ва- 22
риантов патронов было принято решение о стандартизации в рамках Североатлан- тического блока бельгийского 5,56 мм патрона SS109 (7,62 мм - патрон стандарти- зирован в 1952 г.) [37]. При стрельбе из бельгийской винтовки FNC (длина ствола 450 мм, ход нарезов - 178 мм) пуля этого 5,56 мм патрона, имея скорость 915 м/с, пробивала стандарт- ную стальную толщиной 3,5 мм плиту НАТО на дальности 600 м, одну сторону американской стальной каски - на 1300 м, а западногерманской - 1150 м. [9]. Основные характеристики боеприпасов НАТО к стрелковому оружию приве- дены в таблице 2.3 [37], а также - в таблице 2.4 [3]. Таблица 2.3 Основные характеристики боеприпасов к стрелковому оружию НАТО Наименование, год принятия на вооружение Длина, мм патрона ГИЛЬЗЫ Масса, г патрона пули Начальная скорость пули, м/с Дульная энергия, Дж 5,56 (НАТО) 1981 57.4 45 12.3 4,02 945 1795 7,62 (НАТО) 1981 69.8 51 25 9,3 838 3276 Таблица 2.4 в, используемых в автоматах -Нм** 7,62-мм патрон образца 1943 года 7,62x39 Начальная скорость - 710 м/с. Дульная энергия - 2010 Дж. Первоклассный боеприпас, соз- данный в конце второй мировой вой- ны в Советском Союзе. Разработан специально для автоматического оружия, которое должно превышать по дальности действительного огня пистолеты-пулеметы. По мнению со- ветских экспертов, этим требованиям отвечал боеприпас, эффективный на дальностях 300-400 метров. Поэтому его размеры, вес и баллистические характеристики занимают промежу- точное положение между пистолет- ными и винтовочными патронами. Конструкторам Н.Елизарову и В.Семину удалось создать выдаю- щийся образец. В сочетании с авто- 7,62-мм НАТО 7,62x51 Начальная скорость - 854 м/с. Дульная энергия - 3276 Дж. Этот патрон стал штатным бое- припасом НАТО в 1952 году. Разра- ботчики, с одной стороны, стреми- лись создать патрон «промежуточно- го» размера, схожий с советским 7,62x39 мм, с другой стороны, в осо- бенности это касается американцев, - патрон «винтовочного» размера по типу .30-06. В результате появился патрон .30-06 в укороченной гильзе, который мало кого удовлетворил. Па- трон слишком мощен для штурмовой винтовки, в Японии даже были выну- ждены уменьшить в нем пороховой заряд, чтобы снизить импульс отдачи, который солдаты не выдерживали. С другой стороны, в качестве боеприпа- 23
матом Калашникова он завоевал при- знание во всем мире. Открылась но- вая линия в развитии оружия, про- должающаяся до сих пор. Патрон стал стандартным в Финляндии, США, Португалии и др. Ныне патрон производится десятками фирм по всему миру. В России стандартный патрон (ин- декс 57Н321) снаряжен оболочечной пулей со стальным сердечником. Вы- пускаются также трассирующие и бронебойно-трассирующие боеприпа- сы. Создан дозвуковой боеприпас с начальной скоростью пули 295- 310 м/с для стрельбы из оружия с глушителем. 5,56-мм Ml93/0.223 Remington 5,56x45 Начальная скорость - 1005 м/с. Дульная энергия - 1692 Дж. Патрон сконструирован на базе ком- мерческого патрона «Ремингтон» ка- либра .222 и был применен впервые на штурмовой винтовке «Армалайт» AR- 15. В 60-х годах он широко использо- вался во время войны во Вьетнаме и в армии США было принято решение о переходе штурмовых винтовок и руч- ных пулеметов на калибр 5,56 мм. Это послужило толчком для фирм-произво- дителей оружия к поспешному созда- нию образцов под новый калибр. Вин- товка AR-15 поступила на вооружение многих армий и патрон калибра 5,56 мм получил еще большое распространение по всему миру. Калибр был выбран в качестве стандартного для НАТО, одна- ко вместо американского боеприпаса М193 используется бельгийский SS109. Выпускается множество модифи- каций патрона М193 с пулями воен- ного, охотничьего и спортивного предназначения. В настоящее время в военных целях патрон применяется лишь в нескольких государствах. са единого пулемета патрону не хва- тает энергии. И уж совсем парадоксальным вы- глядит решение об утверждении его штатным патроном НАТО, широкое распространение по всему миру и, со- ответственно, усиленное производст- во образцов оружия под этот патрон. Патрон чаше имеет латунную гильзу, иногда стальную. На донышке гильзы ставится товарное клеймо НАТО - крест в круге, которое озна- чает взаимозаменяемость боеприпаса. Патрон снаряжается всеми допусти- мыми в военных целях пулями - обычными, трассирующими, броне- бойными и т.д. а :| ♦♦А* 5,56-мм НАТО (SS109) 5,56x45 Начальная скорость - 915 м/с. Дульная энергия - 1708 Дж. Бельгийский патрон SS109 был выбран в качестве стандартного для НАТО в 1980 году, отличается от американского боеприпаса Ml93 бо- лее тяжелой пулей (4,02 г), показав- шей лучшую кучность и пробивную способность. Выпускается множество модифи- каций патронов SS109 с пулями воен- ного, охотничьего и спортивного предназначения. В США патрон стан- дартизирован в качестве военного под маркой М855. Боеприпас с трасси- рующей пулей обозначается М856. Следует отметить, что боеприпасы М193 и SS109 в принципе взаимоза- меняемы, однако при этом не обеспе- чены табличные баллистические ха- рактеристики, т.к. длина хода нарезов для них различна (230 и 178 мм соот- ветственно). 24
Энергия отдачи при стрельбе и устойчивость пуль патронов НАТО 5,56x45 (SSI09) со стальным сердечником обеспечивают на 40% большую вероятность по- ражения цели, чем пуль 7,62 мм патронов. Модификация М16А1 в ходе производства и использования подверглась значи- тельным изменениям. В первую очередь это было связано с адаптацией оружия к па- тронам 5,56x45 мм НАТО (обозначение в США - М855). Модификация под этот па- трон М16А2 была принята на вооружение корпуса морской пехоты США в 1983 г., а на вооружение армии США - в 1985 году. [6]. Тактико-технические характеристики штурмовых винтовок Ml6, М16А1 и М16А2 приведены в таблице 2.5 [34]. Таблица 2.5 Тактико-технические характеристики винтовок М16, М16А1 и MI6A2 .Модель винтовки Характеристики ' ' . М16 М16А1 М16А2 Калибр, мм 5,56 5,56 5,56 Применяемый патрон М193 М193 M193/SS109 Масса с магазином без патронов, кг 3,1 3,18 3,4 Длина оружия, мм 990 990 1006 Длина ствола, мм 508 508 510 Количество нарезов, шт. 6 6 6 Шаг нарезов, мм 356 305 178 Начальная скорость пули, м/с 990 990 990 Прицельная дальность стрельбы / возможная эффективность, м 450/400 450/400 800/400 Темп стрельбы, выстр./мин. 650-850 650-850 755-940 Боевая скорострельность, выстрУмин. одиночными выстрелами / очередями 30-40/50-70 30-40/50- 70 35-45/60-80 Вместимость магазина, патр. 20 20 20, 30 Внешний вид штурмовой винтовки М16А1 приведен на рис. 2.10 [10]. Рис. 2.10. Штурмовая винтовка М16А1 Главной особенностью винтовки является использование малокалиберного па- трона с недостабилизацией пули за счет малой крутизны нарезов в канале ствола. При попадании в мягкие ткани пуля теряет устойчивость, беспорядочно перемеща- ется, нанося тяжелые рваные раны. Автоматика винтовки работает за счет отвода пороховых газов из канала ство- ла. Запирание ствола осуществляется поворотом затвора. Особенностью газовой автоматики винтовки является отсутствие толкателя или затворной рамы с газовым поршнем. Когда пуля проходит отверстие в стенке канала ствола, часть газов по- ступает в газовый канал и через газовый регулятор непосредственно внутрь затвор- ной рамы. Под действием давления газов рама движется назад, поворачивая и от- пирая затвор. Такое конструкторское решение позволило снизить влияние движу- щегося при стрельбе затвора на устойчивость оружия и уменьшить массу самого 25
запирающего затвор узла. Для ручного досылания затвора в переднее положение в случае отказа возвратной пружины на правой стороне ствольной коробки имеется специальный выдающийся наружу шток. При стрельбе пороховые газы по длинной газоотводной трубке попадают непо- средственно внутрь остова затвора и ствольной коробки. С потоком газа туда попа- дают продукты сгорания пороха. Их воздействие на металл агрессивно и приводит к окислению, эрозии поверхностей и появлению трещин. На поверхности деталей по- сле стрельбы остаются частицы пороха и сажи, которые продолжают разрушитель- ное влияние, образуется состав, смешанный с парами воды, смазкой, пылью, способ- ный за несколько часов окислить металл. На нем появляется ржавчина, увеличивает- ся трение движущихся деталей, что неизбежно приводит к задержкам при стрельбе из-за частых недоходов деталей в переднее положение [35]. При этом требуется ис- пользование устройства для ручного досылания затвора в переднее положение. Положительной особенностью винтовки является ее компоновка, при которой ось канала ствола проходит через точку опоры на прикладе. Эго исключает «вскидывание» оружия при стрельбе вследствие силы отдачи, чем повышается качество стрельбы. Прицел винтовки диоптрический, возможна установка прицелов другого типа. В конструкции винтовки широко применяются легкие сплавы и пластмассы. На дульную часть ствола навинчен пламегаситель, одновременно он же - ком- пенсатор, служащий для повышения устойчивости винтовки при стрельбе. Под стволом винтовки может крепиться 40-мм гранатомет М203 для стрельбы гранатами разного типа на дальности до 400 м. Прицельные приспособления расположены на жестко закрепленной над корпу- сом рукоятке, служащей для переноса винтовки [11]. Внешний вид винтовки М16А2 представлен на рис. 2.11 [3]. Рис. 2.11. Штурмовая винтовка М16А2 Она представляет собой результат глубокой модификации винтовки М16А1. Прежде всего - винтовка рассчитана на применение 5,56 мм патрона НАТО SS109. Главные отличия М16А2: [3]. - для повышения точности стрельбы установлен утяжеленный ствол длиной 510 мм с более толстыми стенками и большей крутизной нарезов; - длина хода нарезов уменьшена с 305 мм до 178 мм; - изменена конструкция дульного тормоза-компенсатора-пламегасителя; - переводчик режима огня выполняется в двух вариантах: одиночный/непрерывный огонь, или одиночный/фиксированными очередями по три выстрела; - установлен новый прицел на 800 м с регулировкой в двух плоскостях; - усилена ствольная коробка, цевье треугольного сечения заменено круглым, изме- нена форма пистолетной рукоятки. При стрельбе из винтовки М16А2 на дальность до 100 м пуля патрона М855 способна пробить стандартную стальную плиту НАТО толщиной 3,5 мм, а на рас- стоянии около 1300 м - американский стальной шлем. Возможно также использо- вание выпускавшихся ранее патронов 5,56*45 мм Ml93, однако при этом ухудша- ется кучность стрельбы [6], [38]. Недостатками М16А2 считаются по-прежнему невысокая надежность работы 26
возвратной пружины, излишняя миниатюризация ряда деталей, чувствительность к загрязнению. По мнению американских специалистов, М16А2 не полностью соот- ветствует международным требованиям по дальности и точности стрельбы.[3]. Фирмой Colt выпускается 8 моделей так называемой 700 серии винтовки М16А2: - модель 701 - коммерческий вариант М16А2; - модель 703 - винтовка, автоматика которой работает по схеме с длинным ходом поршня по типу АК; - модель 711 - собственно армейская винтовка М16А2; - модель 723 - карабин с длиной ствола 368 мм; - модель 733 - укороченный автомат «Commando» с длиной ствола 292 мм; - модель 741 - вариант винтовки с укороченным стволом и сошкой «HBAR»; - модели 715 и 725 - винтовки и карабины, изготавливаемые по заказу канадской армии [33]. Карабины «Кольт» М16А2, моделей 723 и 733 предназначены для вооружения воздушно-десантных и специальных войск. Внешний вид карабина 723 приведен на рис. 2.12 [10], а характеристики - в таблице 2.6. Рис. 2.12. Карабин «Кольт» модель 723 Таблица 2.6 Характеристики карабинов «Кольт» Характеристики Модель 723 Модель 733 Калибр, мм 5,56 5,56 Масса, кг 3,15 3,08 Длина, мм - со сложенным прикладом - с выдвинутым прикладом 757 838 676 758 Длина ствола, мм 370 290 Начальная скорость пули, м/с 841 800 Темп стрельбы, выстрУмин. 600-940 600-940 Скорострельность, выстрУмин. 30-100 30-100 Емкость магазина, патр. 30 30 Прицельная дальность, м 600 400 Ствол карабина на 140 мм короче, чем у винтовки, приклад выполнен телеско- пическим. Устройство основных частей и механизмов аналогично базовому образцу. Уменьшение длины ствола вызвало необходимость применения усиленного дульного тормоза, так как вследствие существенного повышения дульного давле- ния увеличилась и отдача при выстреле. Прицел карабина диоптрический, но воз- можна установка оптического и ночного прицела. Модель 733 «Кольт М16А2 Коммандо» более компактна. Основным ее отличи- ем является уменьшение длины ствола до 290 мм. Во всем остальном конструкция соответствует модели 723. Одной из наиболее распространенных штурмовых винтовок является также бельгийская FN FAL. Она появилась вскоре после второй мировой войны - была 27
сконструирована в 1946-48 годах инженерами оружейной фирмы Fabrique Nationale D’Armes de Guerre (FN) Дьедонне Сэвом (D.J. Saive) и Эрнестом Вервье (E. Vervier). Схема работы автоматики этого оружия базируется на основных принципах конструкции советской самозарядной винтовки системы Токарева СВТ-38/СВТ-40. Ряд деталей и узлов, в частности газоотводный узел, узел запирания были заимст- вованы из разработок советских конструкторов. Сегодня это оружие, получившее всемирную популярность, известно под обозначением FN FAL (FN - Fabrique Na- tionale; FAL - Fusil Automatique Legere - легкая автоматическая винтовка) [38]. Первоначально она была спроектирована под германский патрон 7,92x33, затем - под английский .280/30(7 мм), а при стандартизации в Североатлантическом блоке американ- ского патрона Т65ЕЗ в качестве единого «7,62 мм патрона НАТО» - под этот патрон [3]. После всесторонних серьёзных испытаний винтовка FN FAL заняла лидирующее место на рынке вооружений в Западной Европе, Африке, Азии и Латинской Америке. На вооружении в Бельгии она принята в 1956 году. Внешний вид винтовки представлен на рис. 2.13 [10], а разрез - на рис. 2.14 [39]. Автоматическая винтовка FN FAL состоит из ствола со ствольной коробкой и прицельными приспособлениями, затвора с затворной рамой; ударно-спускового механизма, механизма передачи движения затворной раме, рукоятки перезаряжа- ния, возвратного механизма, крышки ствольной коробки, приклада с пистолетной рукояткой управления огнем, магазина. Ударно-спусковой магазин вместе с пистолетной рукояткой и затыльником ствольной коробки выполнен в виде отдельного блока, шарнирно присоединенного к ствольной коробке снизу, позади приемника магазина. Рис. 2.13. Штурмовая винтовка FN FAL Рис. 2.14. Штурмовая винтовка FN FAL в разрезе Для доступа к узлам и механизмам винтовки этот блок откидывается вниз- вперед после освобождения специального фиксатора. Автоматика винтовки работает по принципу отвода части пороховых газов из канала ствола через поперечное отверстие. Запирание осуществляется перекосом продольно-скользящего затвора вниз в вертикальной плоскости. В бельгийском варианте FN FAL-прицел секторный с диоптрическим целиком, рассчитанный на дальности от 200 до 600 м. Для повышения эффективности прицельной стрельбы из винтовки в условиях ог- раниченной видимости ее мушка подсвечена составом с радиоактивным компонентом и также используется целик, имеющий большой диаметр диоптрического отверстия. Далеко выдвинутый ствол винтовки не имеет мушки, что дает возможность метать 28
с помощью штатных патронов винтовочные гранаты, надеваемые на пламегаситель. Приклад приближен к оси канала ствола, что обеспечивает сокращение плеча отдачи и уменьшает вертикальное смещение оружия при стрельбе [12]. Ударно-спусковой механизм винтовки обеспечивает одиночный и автоматиче- ский огонь. Фирма Fabrique Nationaie выпустила автоматические винтовки FN FAL в не- скольких вариантах, характеристики которых приведены в таблице 2.7: Таблица 2.7 Тактико-технические характеристики штурмовой винтовки FN FAL FNFAL 50-00 FNFAL 5004 FNFAL 5003 Калибр, мм 7,62 7,62 7,62 Применяемый патрон 7,62x51 7,62x51 7,62x51 Начальная скорость пули, м/с 840 840 840 Вес без магазина и штыка, кг 4,25 3,9 3,75 Длина с разложенным прикладом, мм 1090 1095 1020 Длина со сложенным прикладом, мм — 845 650 Длина ствола, мм 533 533 436 Темп стрельбы, выстрУмин. 650 650 650 Ёмкость магазина, патронов 20 20 20 Прицельная дальность стрельбы, м 600 250 300 - FN 50-00 - стандартная модель с постоянным прикладом, стандартным стволом длиной 533 мм и секторным прицелом; - FN 50-64 - модель для механизированных войск с откидным прикладом, стан- дартным стволом длиной 533 мм и поворотным прицелом (см. рис. 2.15) [12]; - FN 50-63 (PARA) - модель для парашютно-десантных войск с откидным метал- лическим прикладом, коротким стволом длиной 436 мм и постоянным прицелом на дальность 300 м. Рис. 2.15. Штурмовая винтовка FN FAL 50-64 Благодаря своим высоким боевым и служебно-эксплуатационным качествам, а также невысокой стоимости винтовка FN FAL в 1950-70 гг. стала одним из наибо- лее популярных образцов стрелкового оружия в мире. Особенно способствовало такому успеху ее принятие на вооружение в Великобритании. По лицензии фирмы FN винтовку производили в 13 странах [39]. Только в Великобритании государст- венный арсенал RSAF (Royal Small Arms Factory)произвел в 1958-1975 годах более одного миллиона, а фирма BSA (Birmingham Small Arms) 150 тысяч винтовок LI Al- аналогов FN FAL. Винтовки FN FAL под различными названиями и различных модификаций сто- ят на вооружении армий 90 [3], 80 [39] стран. 29
В конце второй мировой войны на фирме «Маузер» была сконструирована винтовка, получившая название «штурмовая винтовка образца 1945 года модели Маузер» (Stgw.45) автоматика которой была основана на новом способе замедления отката затвора [3]. После второй мировой войны группа немецких конструкторов оружия работала в Мадриде на фирме «СЕТМЕ» над созданием автоматической винтовки, дейст- вующей на принципе отдачи полусвободного затвора при неподвижном стволе (схема конструктора Форгриммлера), что явилось продолжением работ над Stgw.45. Руководство Бундесвера приняло решение поручить работу по созданию подобного оружия фирме «Хёклер и Кох». В 1956 году «Хёклер и Кох» выпустила первые 400 винтовок под патрон 7,62x51 НАТО. В 1959 году винтовка «Хёклер и Кох» стала штатным оружием бундесвера под обозначением G3 (Gevehr 3). Штатная винтовка известна под маркировкой G3 АЗ, она имеет пластмассовый приклад и цевье (ствольную накладку) в двух вариантах «тяжелом» (стандартном) и «тропическом» (перфорированное). Винтовка с выдвижным прикладом маркируется G3 А4 и также имеет два вари- анта цевья. Модификация G3K отличается выдвижным прикладом и укороченным стволом. Внешний вид винтовки представлен на рис. 2.16 [ 11 ], а винтовки G3 А4 - на рис. 2.17 [12], тактико-технические характеристики приведены в таблице 2.8 [40]. Рис. 2.16. Винтовка 7,62 мм»Хеклер и Кох» Модель G3 Рис. 2.17. Штурмовая винтовка G3A4 Автоматика винтовки работает по принципу отдачи полусвободного затвора при неподвижном стволе. Ударно-спусковой механизм позволяет вести автомати- ческий и одиночный огонь. 30
Таблица 2.8 Тактико-технические характеристики G3A3 G3A4 Калибр, мм 7,62 7,62 Применяемый патрон 7,62x51 NATO 7,62x51 NATO Начальная скорость пули, м/с 780-800 780-800 Принцип работы автоматика на основе отдачи полу- свободного затвора Емкость магазина, патронов 25 25 Вес, кг 3,65 3,98 Вес магазина с патронами, кг 0,33 0,33 Длина, мм 920 735 Длина с выдвинутым плеч, упором, мм - 940 Длина ствола, мм 390 390 Нарезы 4 (правосторонние), шаг 305 м Начальная скорость пули, м/с 920 920 Темп стрельбы, в/м 500-600 500-600 Режим стрельбы одиночный или непрерывный Эффективная дальность стрельбы, м 400 400 На дульной части ствола выполнена винтовая резьба и установлена втулка для закрепления стопорной пружины пламегасителя или приспособления дна стрельбы холостыми патронами. Стандартные модели могут использоваться для стрельбы ружейными гранатами, к ним могут крепиться штыки. Имеется модификация винтовки G3 АЗ под боеприпасы калибра 5,56 мм. Пер- вая партия этих винтовок была передана Бундесверу для войсковых испытаний в 1979 году. Внешний вид винтовки, имеющей индекс «модель G41», представлен на рис. 2.18 [11J. Рис. 2.18. Винтовка 5,56 мм «Хеклер и Кох» Модель G41 Так же, как у винтовки G3, автоматики G41 работает на принципе отдачи полу- свободного затвора. УСМ позволяет ведение огня одиночными выстрелами и очередями. Преду- смотрен также огонь фиксированными очередями по три выстрела. Винтовка имеет несколько модификаций: модели G41 и G41A выпускаются с жестко закре- пленными пластмассовыми прикладами, модели G4IА2 и G41A3 - с выдвижным металлическим прикладом. Модель G41A2 имеет также вариант G41K уменьшен- ной длины. Тактико-технические характеристики винтовки G41 представлены в таблице 2.9 [11]. 31
3. Современное состояние разработки и направления со- вершенствования конструкций автоматов Формирование благоприятной военно-политической обстановки для государ- ства возможно лишь в том случае, если оно располагает полномасштабными воо- руженными силами, строительство и облик которых в максимальной степени отве- чают решаемым национальным задачам и соответствуют складывающейся (прогно- зируемой) обстановке [42]. Вооруженные силы сохраняют при этом роль необхо- димого инструмента, направленного на минимилизацию рисков, связанных с воз- можной «неубедительностью» невоенных факторов. В последнее время в военных, политических и научных кругах США сложи- лось единое мнение о том, что вооруженные силы ведущих стран мира вступают в эпоху так называемой «новой революции в военном деле». Считается, что в резуль- тате «новой революции в военном деле» на первый план выйдут ударные беспи- лотные летательные аппараты (БЛА), самолеты-носители БЛА, корабли-арсеналы, дистанционно управляемые пусковые установки ракет большой дальности, механи- зированная пехота, оснащенная перспективными средствами индивидуальной эки- пировки [43]. В США принята программа «Силы XXI века», в рамках которой планируется реализовать ряд концепций, основными из которых являются «Армия 21» и «Армия будущего». Они должны осуществляться в рамках «боевых лабораторий», войско- вых экспериментальных учений, демонстрации концепций передовых технологий и преследуют основную цель - повышение боевых возможностей сухопутных войск (СВ) будущего за счет внедрения в структуру их штатных формирований перспек- тивных образцов вооружения и военной техники [44]. Американские военные эксперты разработали план реформирования наземных сил ВС США. Он рассчитан на период до 2010-2012 годов и предусматривает соз- дание формирований СВ, отвечающих требованиям концептуального документа «Армейская перспектива-2010» и способных решать задачи в любых условиях во- енно-стратегической обстановки в начале XXI века [45]. Наземные силы будущего, по оценкам американских специалистов, должны обладать высокой огневой мощью, оперативной мобильностью и защищенностью. Анализ локальных конфликтов последнего времени показывает, что значитель- ная часть боевых действий происходит в населенных пунктах, где применение мощных средств поражения, включая высокоточное оружие, несет гибель мирному населению и военнослужащим, при этом роль штатного индивидуального оружия как средства избирательного поражения возрастает. В связи с этим в зарубежных странах осуществляется модернизация состоящих на вооружении и разработка но- вых образцов автоматических винтовок [46]. Причем, основными задачами, стоящими перед разработчиками, являются: улучшение (снижение) массогабаритных характеристик оружия, повышение точно- сти и кучности стрельбы, а также его управляемости за счет снижения силы отдачи; увеличение огневой мощи путем включения в состав стрелкового комплекса до- полнительных средств поражения (например, гранатометов). Пистолеты-пулеметы все более вытесняются из вооружения армий, оставаясь в системе вооружения полиции и войск специального назначения, которые оснаща- ются также автоматическими карабинами (укороченными автоматами) под низко- импульсные патроны, имеющие большое пробивное и убойное действие. Уже в 80-е годы XX столетия в разных странах были проведены разработки образцов автоматов (штурмовых винтовок), карабинов нового поколения. При этом 35
основной тенденцией было стремление к повышению меткости стрельбы, автоном- ности стрелка за счет увеличения носимого боекомплекта и маневренности за счет снижения массы и размеров оружия [3]. В ведущих зарубежных государствах реализуются программы создания инди- видуального оружия ближнего боя, входящего в состав боевого комплекса пехо- тинца (БКП). НИОКР осуществляются по двум основным направлениям: модерни- зация состоящих на вооружении образцов с их интеграцией, оснащением оптоэлек- тронными приборами, системой управления огнем (СУО) и разработка новых сис- тем. Конечным результатом проводимых работ должен стать индивидуальный ком- плекс стрелкового оружия (ИКСО), объединяющий в себе функции и боевые воз- можности автоматической винтовки, гранатомета и обеспечивающий возможность поражения не только живой силы, но и бронированных целей, тяжелых огневых средств и полевых фортификационных сооружений противника [47]. «В будущем пехотинец будет представлять собой боевую единицу - систему оружия, обладающую большим огневым потенциалом и мощной защитой, при этом высокие технологии найдут применение везде - от шлема до обуви» [48]. «Несомненно одно: на поле битвы все большую и большую роль станет иг- рать интеллектуальное оружие, использующее новейшие достижения электрони- ки и цифровой техники...Уже в ближайшие годы произойдут радикальные изме- нения; компактным смертоносным высокоточным оружием будет вооружен каж- дый солдат» [49]. Основными конструктивными особенностями создаваемых образцов стрелко- вого оружия являются: - широкое применение композиционных материалов, что способствует сниже- нию массогабаритных характеристик оружия и его себестоимости без потери проч- ностных характеристик; - использование компоновочной схемы «буллпап». Размещение пистолетной рукоятки и спускового крючка перед магазином, а подвижных частей - в прикладе, делает оружие более компактным, не снижая его боевых качеств; - модульный принцип конструкции ИКСО, который позволяет включать в его состав не только противопехотный гранатомет (ППГ), но и взаимозаменяемые эле- менты различного назначения, применяемые в зависимости от решаемых задач, что увеличивает боевые возможности как отдельного военнослужащего, так и подраз- деления в целом. Кроме того, такое решение обеспечивает своевременную и низко- затратную модернизацию оружия путем замены морально устаревших элементов на элементы нового поколения [47]; - модульность конструкции также предусматривает места размещения универ- сального крепления, совместимого с узлами крепления большинства прицелов. Та- кое крепление позволяет проводить быструю смену или установку различных оп- тических или оптоэлектронных приборов без их дополнительной выверки, а также монтировать вспомогательные приспособления и оснастку; - обязательное включение в состав комплекса универсальных оптоэлектронных прицелов и других электронных устройств различного назначения. К настоящему времени наилучших результатов в области ИКСО, вошедших в состав БКП, достигли США, Великобритания, Германия, Франция и Бельгия. Эти работы в США в настоящее время реализуются в рамках программы JSSAP (Joint Service Small Arms Program), предусматривающей создание для всех вооружен- ных сил семейства перспективного стрелкового оружия. Программа JSSAP включает три подпрограммы, в соответствии с которыми создается индивидуальное OICW (Ob- jective Individual Combat Weapon) и групповое OCSW (Objective Crew Served Weapon) оружие, оружие самообороны OPDW (Objective Personal Defense Weapon), а также yco- 36
вершенствованные боеприпасы, системы управления огнем и др. Работы над созданием этого семейства стрелкового оружия ведутся с учетом использования перспективных технологий и не применявшихся ранее принципов. Поражающее действие оружия планируется повысить на 30-50 % путем улучшения баллистических характеристик образцов, оснащения их лазерными целеуказателя- ми и создания боеприпасов, снаряженных взрывателями-датчиками, способными обеспечить поражение живой силы за укрытием [50]. Наиболее кардинальные изменения в системе вооружения пехоты были наме- чены в американской программе GEN II (комплексная экипировка «солдата XXI века»). Программа была рассчитана до 1999 года и предполагала использование: - портативного тактического компьютера; - встроенной в шлем цифровой камеры и дисплея; - радиостанции для связи в звене отделение-взвод с режимом цифровой пере- дачи и засекречивания; - индивидуальной системы опознавания «свой-чужой»; - системы поддержания микроклимата амуниции; - индикатора радиоактивности и комплексной защиты от оружия массового по- ражения; - интегрированной бронезащиты от пуль стрелкового оружия и легких осколков; - нового универсального комплекса индивидуального оружия; - тепловизионного прицела-прибора наблюдения, лазерного дальномера, бал- листического вычислителя, цифровой системы навигации; - легкого носимого аккумулятора для питания всех используемых систем [3]. Предполагается, что оружие пехотинца (не снайпера или номера расчета тяже- лого вооружения) будет применяться, главным образом, в ближнем бою на дально- стях до 500 м, на резкопересеченной местности, в лесах, населенных пунктах. При этом требуется обеспечение возможности эффективного поражения открытых то- чечных целей, целей за укрытиями, групповых целей. Поскольку получить такой результат одним боеприпасом невозможно, в конструкции должен воплотиться принцип «двухкалиберности», разрабатываемый с 60-х годов XX века и предпола- гающий сочетание в одном оружии «пулевого» и «осколочного» боеприпасов. Эта концепция вернулась в конструкцию стрелкового оружия на основе новых техноло- гий «в виде объединения малокалиберной штурмовой винтовки и самозарядного автоматического гранатомета» [3]. Использующий подобное оружие пехотинец превращается в бойца, способного выполнить функции стрелка и артиллериста и поражать различные цели от солдата до легкобронированной машины и вертолета. Ведутся работы по созданию штурмовых винтовок, использующих совершенно новые физические процессы для метания зарядов. В США - в двух направлениях - создание электромагнитного оружия и оружия электротермического. Появление пригодного для боевого использования электромагнитного оружия в обозримой перспективе маловероятно из-за чрезмерного больших габаритов и массы необходимых источников энергии. Более реальным представляется создание электротермического оружия. Его разработку ведут фирмы FMC и General Dynam- ics Corp., уже испытавшие несколько образцов стрелково-пушечного вооружения - от 11,43 мм пистолета до 120 мм пушки [6]. Испытания показали, что начальная скорость пули электротермической 5,56 мм винтовки составляет 1440 м/с по сравнению с 1000 м/с у пули штатной 5,56 мм винтовки, а дульная энергия достигает 3742 Дж по сравнению с 1700 Дж у штатной винтовки. Более чем двукратного увеличения дульной энергии пули удалось достичь без 37
повышения максимального давления и изменения конструкции винтовки (за ис- ключением затвора). При этом в отличие от штатного оружия в электротермиче- ском давление плазмы сравнительно легко регулируется. В электротермической винтовке применяется затвор с высоковольтными элек- тродами и патрон, размеры которого практически такие же, как у обычного. Внутри гильзы находится рабочая жидкость (топливо ракетных двигателей или вода) и ге- нератор плазмы. Под воздействием импульсов тока силой до 100 000 А рабочая жидкость превращается в горячую плазму, разгоняющую пулю по стволу винтовки. Так как скорость движения плазмы примерно на 50 % больше, чем у пороховых га- зов, на столько же возрастает и начальная скорость пули. Форма и размеры кривой давления плазмы в канале ствола регулируется за счет «дросселирования» количества электрической энергии. Это позволяет полу- чить давление плазмы, близкое к максимально допустимому, которое воздействует на пулю практически по всей длине ствола, а также исключить возникновение всплесков давления, что может привести к его разрыву. Наличие источника питания для электротермической винтовки и электросхемы для формирования пульсирующего тока, позволяет разработать винтовку неболь- шой массы в ближайшем будущем. Однако, во-первых, широкий (от 4000 до 50 000 Вт) диапазон мощности, потребляемой при выстреле, не гарантирует безопасности стрелка, а, во-вторых, стоимость этого оружия весьма высока. Тем не менее, электротермический принцип выстреливания пули стал круп- нейшим прорывом в технологии метания снарядов со времени появления оружия, использующего порох [6]. Что касается Украины, то она «мае можливост! розробки i виробництва нових легких стршецьких озброень i не претендуе в майбутньому на мгсце великого по- стачальника легких озброень» [4]. Тем не менее, «стршецьке озброення i бое при паси до нього в Укра’пп розробляють i виготовляють бшя двадцати пщприемств i конструкторських бюро» [4]. Что касается автоматов, разрабатываемых на Украине, то имеется ряд публика- ций по автомату «Вепр» [6,51,52], и некоему автомату без указания разработчика, типа, характеристик и степени готовности к использованию, [53,54] по конструк- ции которого в указанном источнике есть следующее замечание: «Основные прин- ципы работы автомата и схемы взаимодействия механизмов даже в самых совре- менных образцах оружия были отработаны еще в начале XX века. Теперь же, спус- тя столетие, полет конструкторской мысли сводится лишь к тому, чтобы опреде- лить, насколько удачной будет компоновка оружия при использовании тех или иных хорошо зарекомендовавших себя принципов работы оружия, оправдают ли себя новые сорта сталей, легких сплавов и полимерных материалов». Таким образом, основными направлениями развития стрелкового оружия счи- таются: уменьшение габаритов оружия путем применения в создаваемых образцах схемы «буллпап», снижение массы благодаря применению в конструкции легких материалов и сплавов; повышение надежности работы автомата в сложных поле- вых условиях; повышение огневой мощи и плотности огня путем увеличения ско- рострельности и использования «двухкалиберной» схемы, увеличение прицельной дальности, точности и кучности огня за счет использования пуль с улучшенной аэ- родинамической формой, повышение убойного действия боеприпасов, оснащение оружия специальными электронными устройствами [6]. Примерно десять лет назад в России на вооружение (и для экспорта) приняты автоматы Калашникова «сотой» серии («Черный Калашников»). Странам, использующим патрон НАТО 5,56 х 45 мм РФ предлагает автоматы АК-101 и АК-102, автоматы АК-103 и АК-104 имеют калибр 7,62 мм под отечест- 38
венный патрон образца 1943 г. Вее они имеют прежнюю, хорошо себя зарекомендовавшую конструкторскую схему автоматов Калашникова: автоматику, основанную на использовании давле- ния пороховых газов, отводимых из канала ствола через его стенку, запирание по- воротом затвора на два боевых упора, ударно-спусковой механизм куркового типа с вращающимся курком, спусковой механизм, позволяющий вести одиночный и не- прерывный огонь. Друг от друга они отличаются калибром ствола и размерами патронника: из- за отличий в применяемых боеприпасах различны и баллистические характери- стики оружия. В конструкции этих автоматов исключены детали из дерева. Приклад и цевье изготовлены из ударопрочной пластмассы черного цвета. Этот материал имеет большую прочность и меньший вес по сравнению с деревом, не подвержен дейст- вию биологических вредителей и не теряет своих свойств при очень длительном хранении. Из пластмассы, армированной стеклонитью, изготовлен и магазин авто- мата. Его крышка и горловина - металлические. Внешний вид автомата Калашни- кова АК-101 приведен на рис. 3.1 [40], а АК-102 - на рис. 3.2 [ 10]. Рис. 3.1. Автомат Калашникова АК-101 Рис. 3.2. Автомат Калашникова АК-102 Все эти автоматы ижевского производства, как обычные, так и малогабарит- ные, имеют пластмассовые складывающиеся приклады. Все автоматы 100-й серии могут оборудоваться оптическими и ночными прицелами. На автоматах АК-102, АК-103 и АК-104 вместо штатного дульного тормоза- компенсатора может устанавливаться прибор бесшумной стрельбы (ПБС). Кроме того, предусмотрена возможность использования оружия в комплексе с подстволь- ным гранатометом. Внешний вид автомата Калашникова АК-103 представлен на рнс. 3.3 [40], а АК-104 - на рис. 3.4 [40]. 39
Рис. 3.3. Автомат Калашникова АК-103 Рис. 3.4. Автомат Калашникова АК-104 Эти автоматы в полной мере получили все лучшие черты своих предшествен- ников, а по некоторым характеристикам - превзошли их. Испытания на безотказ- ность работы показали, что заданные ранее характеристики, допускавшие 0,2 % за- держек при стрельбе, значительно превзойдены. В условиях заводских испытаний автоматы выдерживали 10-15 тысяч выстрелов. Стрельба прекращалась из-за пол- ного износа ствола, поломок других дез-алей зафиксировано не было, механизм ав- томата оставался полностью работоспособным. Для использования в РФ взамен автомата АКС-74У разработан и выпускается автомат АК-105, обладающий всеми возможными достоинствами экспортных мо- дификаций. Внешний вид автомата АК-105 приведен на рис. 3.5 [40], а характери- стики автоматов АК-101 - АК-105 - в таблице 3.1 [10]. Рис. 3.5. Автомат Калашникова АК-105 40
Таблица 3.1 Характеристики автоматов Калашникова АК-101 АК-102 АК-103 АК-104 АК-105 Калибр, мм 5,56 5,56 7,62 7,62 5,45 Масса, кг 3,4 3,3 3,0 2,9 3,0 Длина: со слож. прикл., мм 700 700 586 586 586 С выдв. прикл., мм 943 943 824 824 824 Длина ствола, мм 415 415 314 314 314 Темп стрельбы, в/м 600 600 600 600 600 Скорострельность, в/м 40-100 40-100 40-100 40-100 40-100 Емкость магазина, патр. 30 30 30 30 30 Прицельная дальность, м 1000 1000 500 500 500 Разработаны и используются автоматы АК-107 и АК-108. Это автоматы со сба- лансированной автоматикой. Они также разработаны на базе АК-74М. Отличием является сбалансированная безударная система автоматики с разделенными масса- ми. Автомат имеет 2 газовых поршня со штоками, движущимися навстречу друг другу. Основной газовый поршень приводит в действие автоматику оружия, а вто- рой - двигает противомассу, компенсируя тем самым импульс движения затворно- го механизма в сборе и уменьшая подброс автомата. Движение штоков синхрони- зировано при помощи специальной шестерни. Результаты кучности при автоматической стрельбе из неустойчивых положе- ний по сравнению с автоматами с классической схемой автоматики выше в 1,5 - 2,0 раза. Складной приклад создает удобство при транспортировании. Автомат обору- дован устройством для установки подствольного гранатомета, оптических и ноч- ных прицелов. Вид огня - автоматический, одиночный и фиксированной очередью. Автомат АК-107 разработан под патрон калибра 5,45 мм, АК-108 - под патрон ка- либра 5,56 мм (НАТО). Создание ряда модернизированных вариантов автомата Калашникова под- тверждает вывод специалистов о том, что его боевые свойства и эксплуатацион- ные качества будут отвечать требованиям войск до 2010 г. Не исключена даль- нейшая разработка оружия на базе АК. Внешний вид автоматов Калашникова АК- 107, АК-108 представлен на рис. 3.6, а их тактико-технические характеристики - в таблице 3.2 [40]. Рис. 3.6. Автомат Калашникова АК-107 с подствольным гранатометом 41
Таблица 3.2 Тактико-технические характеристики автоматов Калашникова АК-107 АК-108 Применяемый патрон 5,45 х 39 5,56 мм НАТО Длина, мм 943 943 Длина со сложенным прикладом, мм 700 700 Длина ствола, мм 415 415 Емкость магазина, патронов 30 30 Вес с пустым магазином и без штыка, кг 3,4 3,4 Материал фурнитуры черный полиамид, армированный стекловолокном Темп стрельбы, выстрУмин. 850 900 В 1994 году было принято решение о принятии на вооружение Российской ар- мии и внутренних войск МВД автомата Г.Н.Никонова - АН-94 (АСМ, «Абакан»), который считается «представителем нового, четвертого поколения автоматического стрелкового оружия» [55]. Предполагалось, что этот автомат заменит в войсках ав- томаты АК-74 и АКМ, однако к серийному производству на Ижевском машино- строительном заводе приступили только в 1998 году, а общее количество выпу- щенных автоматов не превышает несколько тысяч единиц. Перспективы автомата Никонова далеко не блестящи. Сказалась, прежде всего, достаточно сложная конструкция АН-94, достижение максимальной эффективно- сти автоматического огня не реализовано в полной мере - АН-94, очень эффектив- ный при стрельбе фиксированными очередями по два выстрела, при длинных оче- редях дает даже несколько большее рассеивание, чем АК-74. Практика же совре- менных боевых действий показывает, что огонь ведется, как правило, длинными очередями, причем не столько на поражение конкретного противника, сколько на подавление его огневых средств. Работа над автоматом Никонова началась в 1978 году и сейчас он уже не полностью отвечает современным требованиям, в ча- стности по дальности пробития индивидуальных средств защиты пулей штатного 5,45 мм патрона. Бытует мнение, что этот автомат годится только для профессио- налов из элитных войск [6]. В основу конструкции АН-94 (внешний вид представлен на рис. 3.7 [6] поло- жена схема автоматики со смещенным импульсом отдачи (с накоплением им- пульса отдачи). 42
Автомат АН-94 Рис. 3.7. Автомат АН-94 с подствольным гранатометом Особенность этой схемы заключается в том, что при стрельбе фиксирован- ными очередями с высоким темпом (1800-2000 выстр./мин.) она обеспечивает вы- сокую кучность пуль в очереди тем, что последующие выстрелы очереди прово- дятся во время движения ствола назад за счет отдачи от первого и последующих выстрелов. Очередь заканчивается до момента прихода подвижных частей в крайнее заднее положение, поэтому ствол практически не получает возмущающих воз- действий и сохраняет свое положение в пространстве при всех выстрелах очере- ди. В результате кучность боя должна быть гораздо выше, чем при других схе- мах автоматики. Сила отдачи практически неощутима, стреляя фиксированными очередями, ав- томат можно держать в руках, не упирая прикладом в плечо. «Мягкий» звук вы- стрела не утомляет стрелка. Очередь из двух выстрелов воспринимается на слух как один выстрел [26]. По эффективной дальности стрельбы АН превосходит АК в 1,2 -1,3 раза. Механизмы автоматики АН-94 действуют за счет использования энергии пороховых газов, отводимых при выстреле из канала ствола. Они выполнены по лафетированной схеме. Ствол, узел запирания и другие подвижные части объединены в блок стреляющего агрегата, который расположен в корпусе ав- томата и при стрельбе перемещается по направляющим наподобие ствола на лафете орудия [6]. Ударно-спусковой механизм выполнен в виде отдельного сборочного узла и интегрирован с рукояткой управления огнем. Он позволяет вести стрельбу одиноч- ными выстрелами, фиксированными очередями с отсечкой по 2 выстрела, а также длительными очередями. При этом в режиме стрельбы длительными очередями первые два выстрела ведутся с темпом 1800-2000 выстр./мин., а последующие - с темпом 600 выстрУмин. 43
Главной отличительной чертой внешнего вида АН-94 является широкое при- менение пластмасс (стеклонаполненный армированный полиамид). Из пластмассы изготовлены складывающийся в правую сторону приклад, рукоятка управления ог- нем, цевье и корпус оружия [40]. Через переходник к направляющему подствольному рычагу крепится 40-мм гранатомет ГП-25. На дульной части ствола установлен быстросъемный самоочи- щающийся дульный тормоз, выполняющий также функции пламегасителя. Уста- навливается также штык-нож. Основные тактико-технические характеристики АН-94 приведены в табли- це 3.3 [40]. Таблица 3.3 Тактико-технические характеристики АН-94 Калибр, мм 5,45 Применяемый патрон 5,45 х 39 Длина с откинутым прикладом, мм 943 Длина в сложенном состоянии, мм 728 Длина ствола, мм 405 Длина прицельной линии, мм 520 Магазин, патронов 30 (60) Вес без магазина, кг 3,85 Эффективная дальность стрельбы, м 650 Прицельная дальность, м 1000 Дульная скорость пули, м/с 900 Темп стрельбы 1800/600 (1800 выстрУмин. при стрельбе фиксированными очередями по 2 выстрела или первые два выстрела при стрельбе очередями, следующие выстрелы в очере- ди делаются в темпе 600 выстрУмин.) Автомат Никонова так и не заменил в Российской Федерации широко ис- пользуемый АК. «Он, широко разрекламированный в средствах массовой инфор- мации как оружие XXI века, которое должно прийти на смену автомату Калашни- кова, фактически был навязан армии вопреки ее оценкам. В принятии этого слож- ного автомата на вооружение, как и в истории с винтовкой Ml6, решающую роль сыграли финансовые интересы руководства структур, ведавших вооружением на- шей страны в 90-е гг. Сейчас фактически признана ошибочность и вредность реше- ния о принятии на вооружение АН-94, его выпуск свернут, и основным стрелковым оружием Российской армии остается автомат Калашникова - надежнейшая система автоматического оружия современности [35]. Идея глубокого «интегрирования» подствольного гранатомета и автомата в единый модульный комплекс для получения универсального оружия ближнего боя нашла воплощение в «стрелково-гранатометном комплексе ОЦ-14 «Гроза». Модульная схема «Грозы» позволяет для каждой конкретной задачи созда- вать наиболее подходящий тип оружия. При этом эта переделка не требует каких- либо приспособлений и может проводиться в полевых условиях обученным бойцом в течение нескольких минут [57]. Предусмотрено пять модификаций этого оружия [6]. При разработке за основу были приняты короткий автомат АКС-74У и гра- натомет ГП-25. Из боеприпасов были выбраны 9-мм патроны СП-5 (7Н8), СП-6 44
(7Н9) и 40-мм осколочные выстрелы ВОГ-25 и ВОГ-25П. Таким образом, комплекс «Гроза» имеет в своей основе автомат АКС-74У, выполненный по схеме «бул- лпап», что обеспечивает ему высокую компактность, небольшой вес и уменьшает «подскок» ствола при стрельбе [25]. При наличии подствольного гранатомета обес- печивается баланс с расположением центра тяжести оружия в работе пистолетной рукоятки. Канал ствола расположен на одной линии с прикладом, что обеспечивает отсутствие плеча отдачи [58]. Внешний вид «Грозы» представлен на рис. 3.8 [6]. Рис. 3.8. Модульный стрелковый комплекс ОЦ-14 «Гроза», стрелково-гранатометный вариант: установлены надульник и подствольный гранатомет В 1995 году на вооружение Российской армии был принят армейский вариант комплекса, получивший название «Гроза-1». Принцип действия автомата основан на использовании энергии пороховых га- зов, отводимых при выстреле из канала ствола. Запирание канала ствола осуществ- ляется поворотом затвора вокруг продольной оси. Курковый ударно-спусковой механизм позволяет вести стрельбу одиночными выстрелами или длительными очередями. Пули применяемых патронов СП-5 и СП- 6 имеют дозвуковую скорость, обеспечивает эффективное применение глушителя звука выстрела. Они отличаются также высоким останавливающим действием и практически не дают рикошетов при стрельбе в стесненных городских условиях. Внешний вид варианта сборки комплекса «штурмовой автомат» приведен на рис.3.9 [6], а вариант «малогабаритный автомат» - на рис.3.10 [6]. Рис.3.9. Вариант сборки комплекса - «штурмовой автомат» 45
Рис.3.10. Базовый комплекс ОЦ-14 «Гроза-1» - малогабаритный автомат В армейском варианте «Гроза-1» вместо 9-мм патрона используется 7,62 мм промежуточный патрон образца 1943 г., подствольный однозарядный гранатомет сохранен практически без изменений, ствол более длинный, снабжен компенсато- ром-пламегасителем и приспособлен для крепления штыка-ножа. Основные такти- ко-технические характеристики «Грозы» под 9-мм патрон и патрон 7,62 мм приве- дены в таблице 3.4 [40]. Таблица 3.4 Тактико-технические характеристики «Грозы» 9/40-мм ОЦ-14-4А 7,62/40 («Гроза-1») Калибр, мм - автомата 9 7,62 - гранатомета 40 40 Применяемые боеприпасы - для автомата 9x39 (СП-5, СП-6) 7,62x39 - для гранатомета 40-мм выстрелы ВОГ-25 40-мм выстрелы ВОГ-25, ВОГ-25П Начальная скорость, м/с - пули 300 720 -гранаты 76 76 Длина, мм -сПБС 720 840 - без ПБС 560 700 Длина ствола, мм 240 415 Приц. дальность стрельбы, м - автомат 600 600 - гранатомет 400 400 Вес, кг 3,8 - с ГП-25 4 4,1 - без ГП-25 2,7 3,1 Емкость магазина, патронов 20 30 Темп стрельбы, выстр/м. 700 750 Автомат СР-3 «Вихрь» относится к семейству образцов стрелового оружия, созданного на базе винтовки ВСС «Винторез» и предназначен для поражения жи- вых целей в бронежилетах до 3-го класса защиты включительно, а также неброни- рованных технических средств. На вооружение принят в 1996 году, выпускается малыми сериями и поступает на вооружение спецподразделений органов государ- ственной безопасности и внутренних дел Российской Федерации. Поставляется в 46
некоторые страны СНГ [59]. В качестве прототипа при разработке автомата СР-3 «Вихрь» был использован бесшумный автомат АС «Вал», который, в свою очередь, являлся вариантом снай- перской винтовки ВСС «Винторез». Механизмы автоматики СР-3 действуют за счет использования энергии пороховых газов, отводимых при выстреле из канала ствола. Запирание ствола осуществляется по- воротом затвора на шесть упоров. Внешний вид автомата представлен на рис.3.11 [6]. Автомат СР-3 «Вихрь», вид слева, приклад разложен Автомат СР-3 «Вихрь», вид справа, приклад сложен Рис.3.11. Автомат СР-3 «Вихрь» Ударно-спусковой механизм допускает ведение одиночного и автоматическо- го огня. Стрельба ведется специальными патронами СП-5 и СП-6, что позволяет бо- роться с противником в индивидуальных средствах защиты. При стрельбе из авто- мата патроном СП-6 на дальность 200 м обеспечивается 100 процентное пробитие бронежилетов, содержащих две титановые пластины толщиной 1,4 мм или 30 слоев кевлара или стального листа толщиной 6 мм. Питание патронами проводится из пластмассовых коробчатых магазинов емкостью 10 и 20 патронов. При стрельбе используется приклад, который в походном положении склады- вается вперед-вверх и укладывается на ствольную коробку. Все детали автомата, за исключением рукоятки управления огнем и цевья, изготавливаются из стали. Открытые механические прицельные приспособления имеют упрощенную по сравнению с прототипом конструкцию. Тактико-технические характеристики автомата приведены в таблице 3.5 [60]. Автомат 9А-91 предназначен для вооружения спецподразделений армии и МВД, а также военнослужащих не участвующих непосредственно в боевых дейст- виях, водителей транспортных машин, операторов РЛС и т.д. 47
Таблица 3.5 ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ Д МАЛОГАБАРИТНЫХ АВТО1 АННЫЕ МАТОВ Наименование образца АКС- 74У АС «ВАЛ» 9А-91 ОЦ-12 «ТИСС» СР-3 «ВИХРЬ» Патрон 5,45x39 СП-5, СП-6 и ПАБ-9 (< > мм) Масса б/патронов, кг 2,7 2,5 2,1 2,5 2 Длина общая, мм 675 875 605 675 610 Длина со сложенным прикла- дом, мм 490 650 383 490 360 Прицельная дальность, м 400 420 200 400 200 Vo пули, м/с 735 280-290 270 290 Темп стрельбы, выстрУмин 800 800-900 600-800 900 Боевая скорострельность, выстрУмин 30/90 30/90 90 Емкость магазина, патронов 30 20 20 20 10 и 20 Оружие выполнено по классической схеме, механизмы автоматики работают за счет отвода пороховых газов из канала ствола, газоотводное устройство совмещено со стойкой мушки. Запирание ствола производится поворотным затвором. Ударно-спусковой механизм допускает ведение непрерывной и одиночной стрельбы. Внешний вид автомата 9А-91 приведен на рис.3.12 [6]. Рис.3.12. Автомат 9А-91. Приклад разложен Стрельба из автомата ведется с использованием металлического приклада, ко- торый в походном положении складывается вперед-вверх на крышку ствольной ко- робки, на дульной части ствола установлен ложкообразный компенсатор, способст- вующий повышению кучности стрельбы. При стрельбе из устойчивого положения с упора на расстоянии 50 м поперечник рассеивания не превышает 24 см. На стадии разработки автомата предполагалось установить на нем подствольный 40-мм гра- натомет ГП-95, но испытания такого комплекса показали, что масса и прочность конструкции автомата недостаточны для восприятия нагрузок, возникающих при стрельбе 40-мм гранатой. Все детали автомата, за исключением рукоятки управления огнем и цевья, вы- полнены из стали. Кроме автомата, рассчитанного на стрельбу 9-мм специальными патронами СП-5, СП-6 и ПАБ-9, разработаны также его модификации под патроны калибра 7,62 мм образца 1943 г., 5,45 обр. 1974 г. и 5,56x45 мм НАТО, а также под 7,62x25 мм патрон ТТ. Тактико-технические характеристики автоматов серии 9А-91 приведены в таб- лице 3.6 [40]. 48
Таблица 3.6 ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕС АВТОМАТО1 КИЕ X/ В СЕРИ1 1РАКТЕРИСТИКИ И 9А-91 Калибр, мм 9 7,62 5,45 5,56 Применяемый патрон 9x39 7,62x39 5,45x39 5,56x45 Длина, мм - в разложенном состоянии 593 - со сложенным патроном 372’ Высота, мм 188 Ширина, мм 44 Вес без магазина, кг ,75 Вес магазина с патронами, кг 0,67 0,53 0,71 0,43 Начальная скорость полета пули, м/с 270 570 670 680 Эффективная дальность стрельбы, м 200 250 250 250 Темп стрельбы, в/м 700--900 Прицельная дальность стрельбы, м до 200 Опыт вооруженных конфликтов 80-90-х годов показывает, что большинство ранений участвовавших в боях (до 80%) приходилось не на пули, а на осколки гра- нат подствольных гранатометов. Исходя из этого, был создан с грел ково- гранатометный комплекс А-91М, который считался прообразом «российского ав- томата XXI века» [6], [61]. Основные компоненты комплекса - А-91 М-7,62 мм автомат и 40-мм встроенный гранатомет. Внешний вид автомата А-91М приведен на рис.3.13 [6]. Рис.3.13 Автоматно-гранатометный комплекс А-91М Автомат комплекса А-91М выполнен по схеме «буллпап». А-91М имеет тради- ционную автоматику с газоотводной схемой и запиранием канала ствола поворотом затвора. Ударно-спусковой механизм допускает ведение стрельбы одиночными вы- стрелами и длительными очередями. Стрельба ведется патронами калибра 7,62x39 мм образца 1943 года, что вызва- но критическим анализом опыта использования малокалиберных патронов. Разра- ботан вариант комплекса под патрон 5,56х45 мм NATO. Питание патронами осуществляется из 30-зарядных секторных магазинов, по конструкции аналогичных магазинам АКМ. В качестве гранатомета используется ГП-95, встроенный в переднюю часть оружия. Однозарядный, перезаряжаемый с дульной части гранатомет стреляет 40-мм выстрелами ВОГ-25 и ВОГ-25П с осколочной гранатой. Складное прицельное уст- 49
ройство гранатомета обеспечивает дальность прицельной стрельбы до 400 м. Для уменьшения действия силы отдачи на стрелка при выстреле из гранатомета на приклад автомата надевают съемный резиновый затыльник. Прицельные приспособления автомата включают мушку на высоком основа- нии и целик, встроенный в ручку для переноски. Верхняя часть этой ручки выполнена в виде направляющей, на которой могут быть закреплены различные оптические и ночные прицелы. Тактико-технические характеристики автомата Л-91М приведены в таблице 3.7. В США на вооружение в последнее время поступили как автоматические винтовки, про- должающие конструкцию AR.- 15/М16, так и оригинальной разработки. В 1995 году вооруженным силам США начались поставки новейших модификаций вин- товки М16 - М16АЗ и М16А4, имеющих усовершенствован- ные прицельные приспособле- Таблица3.7 Тактико-технические характеристики А-91М Калибр 7,62 мм Патрон 7,62x39 мм обр. 1943 г. Длина, мм 660 Длина ствола, мм 415 Масса без магазина, кг 3,97 Темп стрельбы, вьклрУмин 600-800 Питание макс.емк. 30 патронов Прицельная дальность, м до 1000 ния и ударно-спусковые механизмы. Однако, фундаментальные недостатки конструкции М16 и в новых модифика- циях сохранены. Анализ использования винтовок в боевых действиях на террито- рии Ирака показал, что при их эксплуатации возникают значительные трудности, проявляющиеся, прежде всего, при действиях в условиях города или применения оружия в ближнем бою. При этом военнослужащие отдают предпочтение карабину М4, которым оснащены морские пехотинцы США, или российскому автомату АК-47, как это было несколько десятилетий тому назад во Вьетнаме. Действие механизмов автоматики всех модифицированных винтовок MI6 ос- новано на использовании энергии пороховых газов, отводимых при выстреле из ка- нала ствола. В модификации MI6A4 сохранен режим стрельбы фиксированными очередя- ми, а в модификации М16АЗ он заменен режимом автоматического огня. Внешний вид модели М16АЗ приведен на рис.3.14 [6]. Рис.3.14. Colt, модель М16АЗ Ствольная коробка винтовок состоит из двух половин, верхней и нижней, ко- торые изготавливаются из алюминиевых кованых заготовок. Вместо стеклопластика для изготовления многих деталей модифицированных винтовок используется вновь разработанная ударопрочная пластмасса. Цевье со- стоит из двух взаимозаменяемых пластмассовых половин - верхней и нижней. Внутри цевья расположены алюминиевые теплоизоляционные вкладыши, а на внешней стороне - ребра жесткости. 50
Винтовки приспособлены лля крепления подствольного гранатомета М203 и штык-ножа. У винтовок модификаций М16АЗ и М16А4 интегральная ручка для переноски заменена на направляющую типа Picatinny, предназначенную для установки раз- личных оптических прицелов. На базе штурмовой винтовки М16А2 разработаны карабины модификации М4 и М4А1. По многим узлам и деталям карабины М4 (М4А1) унифицированы с вин- товкой М16А2. У них такая же газоотводная автоматика и курковой УСМ, допускающий веде- ние стрельбы одиночными выстрелами и фиксированными очередями с отсечкой по 3 выстрела (у модификации М4А1 этот режим заменен режимом стрельбы оче- редями произвольной продолжительности). Внешний вид карабина М4 приведен на рис.3.15 [6]. Рис.3.15. Карабин Colt, модель М4 Основное отличие карабина заключается в уменьшенной до 370 мм длине ствола и в наличии телескопического приклада, благодаря которому длина караби- на в походном положении может быть уменьшена до 757 мм. Для более эффективного применения карабина во всем диапазоне - от ближне- го боя до стрельбы на большие расстояния - к нему разработан комплект дополни- тельных компонент Spomod М4 KIT в составе: - дневной оптический прицел ACOG с четырехкратным увеличением; позволяет определять дальность до цели и вести более точный огонь на расстоянии более 300 м; - отражатель, предназначенный для использования в ближнем бою; дает возмож- ность стрелку во время стрельбы держать оба глаза открытыми, при этом он бу- дет видеть цель только одним глазом; - лазерный целеуказатель (помечает цель красной точкой, применяется при стрель- бе в помещении и в ближнем бою); - инфракрасный указатель - осветитель (используется ночью и может быть обна- ружен только с помощью прибора ночного видения); 51
- прожектор - вспышка (установлен на направляющей рейке, совмещен с лазерным целеуказателем, характеризуется высокой интенсивностью света, освещает цель и помечает ее красной точкой, применяется, главным образом, для распознава- ния своих и чужих в зданиях и ближнем бою в темное время суток); - дублирующий механический прицел, аналогичен обычному, используется только в том случае, когда другие прицелы не применяются; - передняя рукоятка (помогает стабилизировать оружие и позволяет руке находить- ся на расстоянии от нагревающихся при стрельбе деталей); - пламегаситель (значительно снижает звук и пламя при стрельбе, что затрудняет про- тивнику возможность определить место, откуда ведется огонь); - модифицированный 40-мм гранатомет М203 с укороченным стволом и улучшен- ным прицелом [6]. Для крепления этих компонентов карабин М4А1 снабжается цевьем типа RIS (Rais Interface System) (интерфейсная система направляющих), а вместо ручки для переноски на ствольной коробке крепится направляющая типа Picatinny. Вариант карабина Colt М4 с прибором ночного видения представлен на рис.3.16 [6], а тактико-технические характеристики приведены в таблице 3.8. Рис.3.16. Colt, модель М4, вариант с прибором ночного видения Таблица 3.8 Тактико-технические характеристики карабина М4 Калибр 5,56 Патрон 5,56x45 NATO/M855 Длина с прикладом, мм 838 Длина с задвинутым прикладом, мм 757 Длина ствола, мм 370 Масса без магазина и SPOMOD, кг 2,68 Темп стрельбы, выстрУмин 700-950 Питание магазина на 30 патронов Прицельная дальность, м 800 На базе карабина М4А1 в США фирмой Knight Armament создан автомат Stoner SR-47 под советский патрон 7,62x39 мм и приспособленной под магазин от автомата Калашникова. Первые серийные карабины поступили на вооружение Сил специальных операций США в 2002 году в ходе компании по свержению режима талибов в Афганистане. По сравнению со штатным карабином М4А1 они оказались более эффектив- ными, так как обеспечивали повышенное убойное и останавливающее действие. Внешний вид карабина SR-47 представлен на рис.3.17 [6]. 52
Рис.3.17. Карабин SR-47 Карабин SR-47 отличается от прототипа - карабина Colt М4А1, прежде всего, стволом и патронником, спроектированным под патрон 7,62x39 мм об- разца 1943 года. Карабин SR-47 имеет выдвижной приклад, по конструкции аналогичный прикладу карабина М4А1. Для повышения устойчивости при стрельбе к передней части цевья могут быть присоединены легкие телескопические сошки. Тактико-технические характеристики карабина SR-47 приведены в таблице 3.9. Таблица 3.9 Тактико-технические характеристики карабина SR-47 Калибр 7,62 Патрон 7,62x39 обр. 1943 Длина с прикладом, мм 838 Длина с задвинутым прикладом, мм 757 Длина ствола, мм 370 Масса без магазина, кг 2,5 Темп стрельбы, выстр./мин 700-900 Питание магазин на 30 патронов На цевье SR-47 смонтирована система RIS, включающая четыре направляющие типа Picatinny, к которым могут крепиться различные оптические ночные прицелы, лазерные целеискатели и боевые фонари. На стволе может быть установлен прибор, снижающий уровень звука выстрела или штык-нож. В настоящее время разрабатывается его модернизация под советский патрон 5,45x39 мм 7Н6. Для решения задач наблюдения за полем боя, разведки первоочередных целей, выдачи данных целеуказания средствам огневой поддержки, используемым в инте- ресах подразделения, командованием морской пехоты США на вооружение приня- та автоматическая 5,56 мм винтовка повышенной точности стрельбы SAM-R (Squad Advanced Marksman Rifle) [62]. Винтовка SAM-R представляет собой модификацию М16А4, которая в настоя- щее время является одним из образцов штатного стрелкового оружия морских пе- хотинцев США. В серийной винтовке SAM-R используются основные компоненты винтовки М16А4, в частности, стандартная ствольная коробка, а также ствол, выполненный из нержавеющей стали. Ствол имеет длину 508 мм, шаг нарезки - один полный оборот на 178 мм. На 53
стволе монтируются стандартный пламегаситель от штурмовой винтовки MI6A2, цевье (модель М4), механическое прицельное приспособление и сменные оптиче- ские прицелы. Винтовка SAM-R представляет собой пример использования модульного прин- ципа при создании специализированного образца стрелкового оружия для решения новых боевых задач с максимальным использованием существующих комплектую- щих на основе стационарной модели штурмовой винтовки. Винтовки SAM-R достаточно успешно используются подразделениями МП США в ходе боевых действий на территории Афганистана и Ирака. Одной из последних модификаций винтовки AR15 (Ml6) являются винтовки LR-300. Обозначение LR означает - легкая винтовка (Light Rifle), а цифра 300 - со- ответствует эффективной дальности стрельбы [6]. Винтовка предназначена для вооруженя бойцов армейских и полицейских спецподразделений. Внешний вид винтовки приведен на рис.39 [6]. Рис.3.18. Штурмовая винтовка LR-300 M/L Механизм автоматики винтовки работает за счет энергии пороховых газов, от- водимых при выстреле из канала ствола, причем газоотводная система спроектиро- вана таким образом, что избыток пороховых газов, обеспечивающих работу меха- низмов автоматики, не попадает внутрь ствольной коробки, а отводится в цевье и далее в атмосферу. По сравнению с AR 15/MI6 у LR-300 возвратная пружина новой конструкции с буфером перенесена в цевье, что позволило установить на винтовке полноценный складной приклад, выполненный по образцу винтовки Galil. В откинутом положении приклад надежно фиксируется, обеспечивая такую же устойчивость, как постоянный приклад. Ударно-спусковой механизм позволяет вести стрельбу одиночными выстрела- ми и очередями. Винтовка поставляется со стволом длиной 419 ил 292 мм. Канал ствола хроми- рован, что обеспечивает длительный срок его службы. Ствол снабжен четырехсег- ментным пламегасителем, крепление на нем штык-ножа не предусмотрено. Цевье изготовлено из пластмассы и снабжено системой вентиляционных пазов и отверстий, предназначенной для охлаждения ствола при стрельбе. На винтовке установлены открытые механические прицельные приспособле- ния, включающие кольцевой прицел системы Вильямса с возможностью регули- ровки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. На верхней поверхности ствольной коробки закреплена направляющая для ус- тановки оптических и ночных прицелов. Тактико-технические характеристики штурмовой винтовки LR-300 приведены в таблице 3.10 [б]. 54
Таблица 3.10 Тактико-технические характеристики винтовки LR-300 Калибр 5,56 мм Патрон 5,56x45 mmNATO/M193 Длина с прикладом, мм 788 Длина со сложенным прикладом, мм 546 Длина ствола, мм 419 или 292 Масса, кг 3,18 Темп стрельбы, выстрУмин 950 Питание магазин на 20 или 30 патронов Винтовка выпускается в двух модификациях: армейская/полицейская LR-300 M/L и спортивная LR-300SR, поступающая в коммерческую продажу-. УСМ LR-300SR допускает ведение стрельбы только одиночными выстрелами. К этой винтовке поставляется специальный 5-зарядный магазин. Еще одним вариантом штурмовой винтовки AR15/M16 является карабин Carbon 15", впервые продемонстрированный в 1999 г. [6]. Беспрецедентна масса этого карабина - 1,726 кг без патронов при массе винто- вок-прототипов М16А1 -3,18 кг, М16А2 - 3,4 кг(АК-74М - 3,4 кг). Таким образом, Carbon 15", по-видимому, самый легкий полноразмерный кара- бин в мире [6]. Carbon 15" может использоваться подразделениями Сил специальных операций и различными полицейскими формированиями. Существенное снижение массы карабина Carbon 15" было достигнуто фирмой- разработчиком Professional Ordnance Inc. благодаря применению в его конструкции деталей, изготовленных из углепластика Carbon Fiber Compo-Site. Этот углепластик был разработан для космических аппаратов. В карабине Carbon 15" из углепластика изготовлены обе половины ствольной коробки вместе с трубкой, в которой находятся части возвратного механизма, при- клад, ложа и демпфер возвратной пружины. Как и у винтовок AR15/M16 механизмы автоматики карабина Carbon 15" рабо- тают за счет энергии пороховых газов, отводимых при выстреле из канала ствола. Запирание канала ствола производится поворотным затвором. Внешний вид карабина Carbon 15" представлен на рис.3.19 [6], а варианта Carbon 15" Pistol - на рис.3.20 [6]. 55
Рис.3.20. Карабин Carbon 15" Pistol УСМ допускает ведение стрельбы только одиночными выстрелами, то есть ка- рабин является самозарядным. Ствол карабина снабжен пламегасителем, выполняющим также функции ком- пенсатора и дульного тормоза. На стволе может быть укреплен боевой фонарь и ла- зерный целеуказатель. Используемый при стрельбе пластмассовый постоянный приклад может быть снят, что позволяет уменьшить длину карабина в походном положении. Carbon 15" не имеет механических прицельных приспособлений. Вместо них на ствольной коробке закреплена направляющая, для установки оптических и ночных при- целов, соответствующих стандарту NATO STANG 2324. Для армейского рынка вооружений изготавливается штурмовой пистолет Carbon 15". Он отличается от карабина уменьшенной до 184 мм длиной ствола и отсутствием приклада и цевья. Стрельба из пистолета ведется с использованием открытых механических при- цельных приспособлений; благодаря наличию специальной направляющей воз- можно также использование стандартных оптических и ночных прицелов. Тактико-технические характеристики автоматов Carbon 15" и Carbon 15" Pistol приведены в таблице 3.11 [6]. Таблица 3.11 Тактико-технические характеристики винтовок Carbon 15" Carbon 15" Carbon 15" Pistol Калибр 5,56 мм 5,56 мм Патрон 5,56x45 мм NATO 5,56x45 мм NATO Длина с прикладом, мм 890 — Длина без приклада, мм 733 508 Длина ствола, мм 406 184 Масса без патронов, кг 1,726 1,304 Емкость магазина, патронов 20 или 30 20 или 30 Таким образом, Национальная программа США по созданию индивидуального оружия ближнего боя, входящего в боевой комплект пехотинца (БКП) (индивиду- альный комплекс стрелкового оружия - ИКСО) частично предусматривает в каче- стве базовых образцов ряд принятых на вооружение автоматических винтовок и карабинов серии AR-15/M16, сконструированных по модульной схеме, таких как 56
М16А4 и М4А1. Принцип действия их автоматики основан на использовании энер- гии пороховых газов, отводимых через отверстие в стенке канала ствола, а в конст- рукции механизма запирания применен продольно-скользящий поворотный затвор. УСМ позволяет, как правило, вести огонь в трех режимах: полуавтоматическом (одиночном), полностью автоматическом короткими очередями и по три выстрела. Все модели предполагается комплектовать 40-мм подствольным гранатометом М203, а также оптическим и тепловизионным прицелом, лазерным дальномером - указателем точки прицеливания, электронным магнитным компасом, сопряженны- ми с малогабаритным компьютером, входящим в состав БКП, и экраном защитного шлема для вывода визуальной информации. На оружии предусмотрена также возможность установки компактной цифро- вой видеокамеры или телевизионного прицела и лазерного запросчика системы опознавания «свой-чужой» [47]. Кроме развития линии ARI5/M16, в США ведутся оригинальные разработки ИКСО для БКП. Командование сил специальных операций ВС США активно организует НИ- ОКР по созданию для разведывательно-диверсионных подразделений автоматиче- ских винтовок со сменными стволам различных калибров, которые могут быть ис- пользованы в качестве базового варианта оружия для ИКСО. В частности, в 2005 году заключен контракт стоимостью около 634 тысяч дол- ларов с бельгийской фирмой «Херстал» на разработку универсальной автоматиче- ской винтовки SCAR (SOCOM Combat Assault Rifle). В соответствии с условиями контракта проведены войсковые испытания ору- жия, выполненного в двух вариантах - 7,62 мм SCAR-H (рис.3.21) [46] и 5,56 мм SCAR-L (рис.3.22) [47]. Рис.3.21. 7,62 мм автоматическая винтовка SCAR-H с укороченным стволом Рис.3.22. 7,62 мм автоматическая винтовка SCAR-L со стандартным стволом В комплект винтовок входят сменные стволы длиной 255 мм (укороченный), 357 мм (стандартный) и 510 мм (удлиненный). При этом обе винтовки имеют 90% взаимозаменяемых узлов и деталей. Кроме того, SCAR-H может оснащаться ство- лом и деталями ударно-спусковой группы для стрельбы 7,62x39 мм патронами рос- сийского производства. Автоматика оружия работает за счет частичного отвода пороховых газов. Завершить разработку и приступить к мелкосерийному производству универ- 57
сальных винтовок SCAR было намечено в 2006 году, а в 2007 - планировалось принять их на вооружение. В США осуществляется также разработка перспективного ИКСО ХМ29 OICW (Objective Individual Combat Weapon). Задание на разработку автоматической винтовки OICW было выдано в начале 90-х годов фирмам AAI Corporation и Alliant Techsystems. По результатам испытаний представленных фирмами опытных образцов винтовок в 2000 году было принято решение, что дальнейшие работы по OICW будет продолжать консорциум в составе фирмы Alliant Techsystems (головная организация), Heckler und Koch (разработка стрелковых компонентов системы - 5,56 мм винтовки и 20-мм гранатомета), Brasheat (прицельный комплекс) и ряд других фирм. В середине 2003 года винтовка OICW, которой было присвоено обозначение ХМ29, проходила испытания, начать ее серийное производство командование ар- мии США планирует в 2008 году. Предполагается, что такой винтовкой будут воо- ружены четыре из девяти солдат пехотного отделения. Однако, большую озабоченность у военных специалистов США вызывает фи- нансовая проблема. В настоящее время стоимость единицы этого оружия выросла почти в три раза по сравнению с тем, что была в 1995 году (с 10 тысяч в ценах 1995 года до 25-39 тысяч долларов) [6, 62]. И это при том, что стоимость винтовки М16А2 не превышает 800 долларов. Всего до 2000 г на работы по OICW израсхо- довано около 23 млн. долларов [6], в период с 1999 по 2003 год - около 50 млн. долларов [47]. Тем не менее, разработчикам не удалось обеспечить выполнение ряда требова- ний. Так, попытки уменьшить массу комплекса за счет сокращения длины ствола при минимальном положительном результате привели к существенному снижению точности стрельбы. Эти неудачи американские специалисты объясняют отсутствием новых конст- рукционных материалов, в том числе полимерных, применение которых позволило бы обеспечить уменьшение массогабаритных характеристик ИКСО без снижения его боевой эффективности. «Доводки системы ХМ29 потребует дополнительно 95-105 млн. долларов» [6]. Внешний вид комплекса ХМ29 OICW представлен на рис.3.23 [6]. Рис.3.23. Система ХМ29 OICW Винтовка ХМ29 OICW включает три основных модуля: - кинетический модуль KE (Kinetic Energy), выполненный на базе модифици- рованной винтовки G36 фирмы Heckler und Koch; - гранатометный модуль НЕ (High Explosive) в виде самозарядного 20-мм гра- натомета; - модуль управления огнем TA/FSC (Target Acquisition / Fire Control System) в 58
составе дневного/ночного телевизионного прицелов, лазерного дальномера, балли- стического вычислителя и других приборов. Схема размещения основных элементов системы XM29OICW приведена на рис. 3.24 (63]. Рис. 3.24. Схема размещения основных элементов системы ХМ29 OICW 1 - ствол 20-мм гранатомета; 2 - рукоятки перезаряжания; 3 - СУО, лазерный даль- номер, видеокамера, следящее устройство; 4 - выбрасыватель гильзы 20-мм грана- ты; 5 - предохранительное устройство; 6 - переключатель селектора стволов; 7 - гнездо в прикладе для батареи; 8 - магазин для 20-мм гранат; 9 - магазин для 5,56- мм патронов; 10 - кнопка включения лазера; 11 - выбрасыватель 5,56-мм гильз; 12 - место крепления штык-ножа; 13 - 5,56-мм ствол. Кинетический модуль представляет собой слегка модифицированную винтовку G36 фирмы Heckler und Koch. Гранатометный модуль и модуль управления огнем - абсолютно новая в стрелковом оружии разработка. Гранатометный модуль представляет собой 20-мм самозарядный гранатомет и устанавливается сверху на кинетический модуль. В основу его конструкции по- ложена компоновочная схема «буллпап», а механизмы автоматики действуют за счет энергии пороховых газов, отводимых при выстреле из канала ствола. Запи- рание канала осуществляется поворотным затвором. Стрельба ведется единичны- ми выстрелами. В качестве боеприпаса используется 20-мм осколочно-фугасная граната с про- граммируемым взрывателем ХМ 1018 НЕАВ. Предусмотрено создание кумулятив- ной бронебойной гранаты и гранаты, снаряженной слезоточивым газом. Питание гранатомета производится из магазина емкостью 6 гранат, предусмот- рена разработка 10-зарядного магазина. Модуль управления огнем примерно в 2-2,5 раза повышает эффективность дей- ствия боеприпасов у цели. Он включает оптический прицел, лазерный целеуказа- тель, баллистический вычислитель, электронную аппаратуру автоматической кор- ректировки установок стрельбы с учетом условий окружающей среды, видеокаме- ру, телевизор, микропроцессор, обрабатывающий и передающий данные о цели и условиях стрельбы на программируемый взрыватель боеприпасов в реальном мас- штабе времени. Применение аппаратуры модуля позволяет стрелку вести прицельный огонь по противнику из укрытия в любое время суток. Причем, данные о цели и установки для стрельбы автоматически рассчитываются и выводятся на минидисплей, при- крепленный к защитному шлему солдата. В связи с тем, что модуль управления огнем, является одним из самых слож- ных и дорогих компонентов системы OICW, разработка которого займет много времени, предполагается принять на вооружение систему OICW с упрощенным мо- 59
дулем управления, а затем модернизировать его до заданного уровня. Таблица 3.12 Тактико-технические характеристики системы ХМ29 OICW Калибр: кинетический модуль 5,56 мм гранатометный модуль 20 мм Тип боеприпаса кинетический модуль 5,56 х 45 мм NATO гранатометный модуль 20 x 85 мм ХМ1018НЕАВ Длина с прикладом, мм 890 Длина ствола мм: кинетический модуль 250 гранатометный модуль 460 Темп стрельбы кинетического модуля, выстрУмин 750 Питание: кинетический модуль магазин 30 патронов гранатометный модуль магазин на 6 гранат Прицельная дальность, м: кинетический модуль 800 гранатометный модуль 1000 В связи с тем, что штурмовая винтовка ХМ29 O1CW в ближайшем будущем вряд ли будет принята на вооружение в качестве основного стрелкового оружия американской пехоты, а все резервы модернизации винтовки М16 исчерпаны, ко- мандование армии США в 2002 году выдало фирме Alliant Techsystems задание на исследование возможности создания на базе кинетического модуля системы ХМ29 OICW новой стандартной штурмовой винтовки. По существу, было принято решение о разработке автоматической винтовки и гранатомета, входящих в состав ХМ29 OICW как самостоятельных образцов вооружения под индексами ХМ8 и ХМ25 соответственно [6], [47]. Стоимость контракта составила 5 млн. долларов [47]. В соответствии с технико-техническим заданием разработанная винтовка должна иметь массу примерно на 20 % меньшую, чем масса М16А2, при этом осо- бые требования предъявлялись к надежности, простоте и удобству в обслуживании. Требовалось создать семейство 5,56-мм индивидуального стрелкового оружия в со- ставе базовой модели, ее укороченного варианта, автоматической снайперской вин- товки и ручного пулемета. К 2004 году фирмами-разработчиками были представле- ны на испытания опытные образцы винтовки для проведения испытаний. Результа- ты испытаний подтвердили соответствие характеристик разработанной винтовки требованиям тактико-технического задания. Винтовка может быть принята на воо- ружение армии США с обозначением М8. Внешний вид винтовки ХМ8 в базовой конфигурации приведен на рис. 3.25 [6], а в укороченном варианте - на рис. 3.26 [6]. 60
Рис. 3.25. Alliant Techsystems Heckler und Koch, модель XM8 базовая конфигурация Рис. 3.26. Alliant Techsystems Heckler und Koch, модель XM8 Compact Винтовка XM8 разработана на базе кинетического модуля винтовки ХМ29, ко- торый, в свою очередь, базируется на винтовке G36 фирмы Heckler und Koch. ХМ8 выполнена по классической компоновочной схеме с расположением мага- зина перед рукояткой управления огнем. Механизмы автоматики работают за счет использования пороховых газов, отводимых при выстреле из канала ствола. Газо- отводный узел выполнен саморегулирующимся, он использует часть пороховых га- зов, достаточную для обеспечения нужного импульса подвижным частям автомата, лишние газы отводятся в атмосферу, в сторону дульного среза. Запирание ствола производится поворотным затвором. Из особенностей конструкции следует отметить быстросъемный ствол и встро- енный оптоэлектронный прицел с интегрированным указателем точки прицеливания. УСМ допускает ведение огня одиночными выстрелами и очередями произ- вольной длины. Винтовка снабжена съемным регулируемым на пять фиксированных положе- ний телескопическим прикладом. Питание патронами производится из стандартного пластмассового магазина винтовок G36. В конструкции винтовки широко используются детали из композитных мате- риалов, что позволило снизить массу оружия на 20 % по сравнению с винтовкой М16А2 без потери прочностных характеристик. Из высокопрочной пластмассы выполнены приклад, цевье и ствольная коробка. Вместо цевья может быть установлен однозарядный подствольный гранатомет ХМ320. Прицельные приспособления крепятся на съемной ручке для переноски. В ка- честве основного используется коллиматорный прицел типа «красная точка» с ба- тарейным питанием подсветки. Для подразделений сил специальных операций в комплект винтовки предпола- гается включить запасные части, позволяющие переоснащать ее для стрельбы 7,62x39 мм патронами к автоматам АК-47. 61
На базе винтовки ХМ8 предусмотрено создание семейства образцов стрелково- го оружия: - ХМ8 - стандартная штурмовая винтовка с длиной ствола 318 мм; - ХМ8 Compact/PDW - укороченная штурмовая винтовка/автомат с длиной ствола 229 мм; - ХМ8 Snarpshooter - снайперская винтовка с длиной ствола 508 мм; - ХМ8 Automatic Rifle - легкий ручной пулемет с тяжелым стволом длиной 508 мм. Тактико-технические характеристики винтовки ХМ8 приведены в таблице 3.13 [6]. Что касается принятия на вооружение штурмовой винтов- ки ХМ8, то осенью 2005 года представители Пентагона объя- вили, что в связи с финансовы- ми затруднениями вопрос о принятии ее на вооружение бу- дет решен по завершении ком- пании в Ираке. «При этом шансы на поло- жительное для ХМ8 решение Таблица 3.13 Тактико-технические ха рактеристики ХМ8 Калибр 5,56 мм Патрон 5,56x45 мм М196 Длина с прикладом, мм 838 Длина ствола, мм 318 Масса без патронов, кг 2,59 Темп стрельбы, выстрУмин 750 Питание магаз, на 30 патронов Прицельная дальность, м 800 невелики - эксперты армии США уже рассматривают вопрос о целесообразности проектирования новой штур- мовой винтовки под патрон калибра 6,8 мм, сочетающий эффективность на боль- ших дальностях патрона 7,62 мм и небольшую отдачу, позволяющую вести эффек- тивный автоматический огонь из оружия небольшой массы» [6]. Предполагается также возобновить разработку индивидуального комплекса стрелкового оружия ХМ29 OICW, поступление на вооружение которого возможно не ранее 2012 года [47]. В рамках новой программы «Солдат будущего-2025» «Future Land Warrior 2025» в США разрабатывается легкий комбинированный огневой комплекс, пред- назначенный для гарантированного поражения живой силы и легкобронированной техники, находящейся как на открытой местности, так и в укрытии. Комплекс, получивший название LFL (Light Fighter Letality), состоит из шести- ствольной компактной пусковой установки, пять стволов которой предназначены для стрельбы самонаводящимися реактивными 15-мм боеприпасами и один для стрельбы обычными 4,6 или 5,56-мм патронами стандарта NATO. Дальность эф- фективной стрельбы 15-мм боеприпасами должна составить не менее 1000 м, а па- тронами - 300 м. Этот комплекс предполагается скомпоновать в едином корпусе, выполненном из композитного материала и оптимизировать для безопасной стрельбы с предпле- чья руки солдата. Масса комплекса без боеприпасов около 2,5 кг, снаряженного - до 4,5 кг. На базе рассмотренной ранее широко распространенной в мире винтовки FN FAL (Бельгия) фирмой FN создана FN FNC (Fabrique National Carabine - карабин фирмы FN). Внешний вид винтовки представлен на рис. 3.27 [6]. 62
Рис. 3.27 FN модель FNC Автоматика винтовки действует по принципу использования энергии пороховых газов, отводимых при выстреле из канала ствола. Газовый регулятор имеет два поло- жения: для стрельбы в нормальных и неблагоприятных условиях. Имеется также отсе- катель газового тракта, который используется при выстреле винтовочных гранат и обеспечивает использование для этих целей всей энергии пороховых газов, образую- щихся при выстреле. Канал ствола запирается пово- ротным затвором с двумя боевыми упорами. УСМ куркового типа. Позволя- ет вести стрельбу одиночными вы- стрелами, очередями по три вы- стрела и в автоматическом режиме. Питание патронами осуществ- ляется из коробчатых магазинов от винтовки М16А2. Предусмотрено также использование и других ма- газинов, в том числе и барабанных емкостью 100 патронов. Таблица 3.14 Тактико-технические характеристики FN FNC Калибр 5,56 мм Патрон 5,56x45 NATO Длина с прикладом, мм 997 Длина с убр. прикладом, мм 766 Длина ствола, мм 450 Масса без патронов, кг 4,06 Темп стрельбы, выстрУмин 700 Питание магаз, на 30 патр. Прицельная дальность, м 400 При стрельбе используется металлический приклад, который в походном поло- жении складывается к правой стороне ствольной коробки. Дополнительная устой- чивость при выстреле обеспечивается использованием дульного компенсатора- пламегасителя. В конструкции винтовки широко используются детали из пластмассы. Верхняя часть ствольной коробки изготовлена методом штамповки из листовой стали, ниж- няя часть - из алюминиевого сплава. Серийные винтовки FN FNC имеют открытые механические прицельные при- способления. На ствольной коробке может быть смонтирована стандартная направ- ляющая для крепления 4-кратного дневного оптического или ночного прицела Тактико-технические характеристики FN FNC приведены в таблице 3.14. Для воздушно-десантных войск выпускается модификация FNC Рага с укоро- ченным стволом. В 200! году фирмой FN впервые была продемонстрирована система оружия «Модульная система F2000». По существу комбинированное оружие, сочетающее в себе возможности обычного стрелкового оружия, ведущего стрельбу традицион- ными пулями, так и возможности «интеллектуального» гранатомета, стрельба из которого ведется с помощью компьютеризованного модуля управления огнем. Система F2000 прошла испытания и предлагается на мировом рынке вооруже- ний как в упрощенном варианте (штурмовая винтовка с оптическим прицелом), так и в виде комплексной системы (штурмовая винтовка, подствольный гранатомет, модуль управления огнем). Внешний вид винтовки представлен на рис. 3.28 [6]. 63
FX, модель F2000 FX, модель F2000 с подствольным гранатометом Рис. 3.28. Модульная система F2000 Модульная система F2000 включает штурмовую винтовку, компьютеризован- ный модуль управления огнем или оптический прицел, однозарядный или многоза- рядный гранатомет и боеприпасы. Штурмовая винтовка является основой системы. Выполнена по компоновочной схеме «буллпап». Механизм автоматики действует за счет использования энергии пороховых газов, отводимых при выстреле из канала ствола. Затвор - поворотный с семью боевыми упорами, запирание осуществляется за казенную часть ствола. УСМ допускает ведение стрельбы одиночными выстрелами и очередями. В настоящее время винтовка предлагается с 40-мм однозарядным подстволь- ным гранатометом. Ведутся работы меньшего калибра. Кроме гранатомета под стволом может быть закреплен лазерный целеуказатель или боевой фонарь. В упрощенном варианте системы F2000 комплектуется 1,6-кратным оптическим прицелом с широким полем зрения, установленным на направляющей типа Picatinny. Вме- сто него может быть использован модуль управления огнем, вклю- чающий лазерный дальномер и баллистический вычислитель. Пре- дусмотрена возможность сопряже- но созданию многозарядного гранатомета Таблица 3.15 Тактико-технические характеристики F2000 Калибр 5,56 мм Патрон 5,56x45 NATO Длина, мм 694 Длина ствола, мм 400 Масса без патронов и гранатомета, кг 3,6 Масса без патронов с 40-мм гранатометом, кг 4,6 Темп стрельбы, выстрУмин 850 Питание магаз, на 30 патр. ния этого модуля с программируе- мыми гранатами. Тактико-технические характеристики системы F2000 приведены в таблице 3.15 [6]. В Германии фирмой Heckler und Koch разработана и принята на вооружение Бундесвера штурмовая винтовка G36 (как указано ранее, она является основой кон- струкции кинетического модуля перспективной системы ХМ29 OICW). Общий вид 64
винтовки в разрезе представлен на рис. 3.29 [6]. Рис. 3.29. Винтовка G36 В основу конструкции винтовки положена классическая схема с расположени- ем магазина перед спусковой скобой. Механизмы автоматики винтовки работают за счет энергии пороховых газов, отводимых из канала ствола при выстреле. Предусмотрены три варианта УСМ, которые обеспечивают одну из следующих комбинаций режимов выстрелов стрельбы: - одиночный огонь, огонь с отсечкой двух выстрелов в очереди и автоматиче- ская очередь; - одиночный огонь и огонь с отсечкой двух выстрелов в очереди; - одиночный огонь и автоматический огонь; - винтовка может оснащаться УСМ, рассчитанным на ведение огня только оди- ночными выстрелами. При стрельбе из винтовки используется пластмассовый приклад, который в по- ходном положении складывается вправо. Практически вся винтовка, за исключени- ем ствола, движущихся частей автоматики, пружин и мелких деталей, изготовлена из полимера, армированного пластиком. Это позволило снизить массу винтовки, упростить ее обслуживание и повысило надежность. На стволе может быть закреплен штык-нож, по конструкции аналогичный шты- ку-ножу АКМ. Винтовка приспособлена также для крепления 40-мм подствольного гранатомета. Винтовки G36 для Бундесвера имеет два прицела: оптический 3,5-кратный и расположенный под ним коллиматорный, предназначенный для использования в ближнем бою. Винтовки G36 выпускаются в трех основных модификациях: стандартная пе- хотная винтовка G36, карабин (укороченная винтовка) G36K (К - Kurz - короткая) и компактная винтовка G36C (С - Compact). На базе G36 разработан также легкий пулемет MG36, отличающийся от винтов- ки, прежде всего, более длинным и тяжелым стволом и наличием сошек. Внешний вид винтовки G36C - Compact представлен на рис. 3.30 [6], a G36K - Kurz-на рис. 3.31 [6]. Рис. 3.30. G36C - вариант Compact или Command 65
Рис. 3.31. G36K. - укороченный вариант с двумя прицелами (стандартный вариант прицелов для армии ФРГ) Для проведения специальных операций укороченная винтовка G36K может ос- нащаться помимо ночного прицела, лазерным целеуказателем и тактическим фона- рем с галогенной лампой. В 1996 году новый 5,56-мм комплекс стрелкового оружия - винтовки G36, G36K и ручные пулеметы MG36 были приняты на вооружение Бундесвера. В настоящее время все военнослужащие германского контингента из состава многонациональных сил NATO вооружены винтовками G36/G36K и ручными пу- леметами MG36. Это оружие после нескольких месяцев эксплуатации в условиях, максимально приближенных к боевым, подтвердило свои боевые качества, в том числе и самых неблагоприятных условиях эксплуатации, удобство в обращении и обслуживании, высокую ремонтопригодность [32]. Основные характеристики винтовок семейства G36 приведены в таблице 3.16 [24]. Таблица 3.16 Тактико-технические характеристики стрелкового оружия семейства G36 G36 G36K MG36 G36C Калибр 5,46x45 5,46x45 5,46x45 5,46x45 Длина с откинутым прикладом, мм 999 858 999 719 Длина со сложенным прикладом, мм 758 615 758 500 Длина ствола, мм 480 320 480 228 Масса без патронов, кг 3,4 3,1 4,6 3,0 Масса с патронами, кг 3,8 3,5 5,7 3,4 Скорострельность, выстрУмин 750 750 750 750 Прицельная дальность стрельбы, м 800 800 800 800 Емкость магазина, патронов 30 30 100 30 В Израиле получило продолжение семейство штурмовых винтовок IN4I Gaiil. Так, в конце 1990-х появилась очень удачная модель «Галила» - малогабаритный автомат MAR (Mini Assault Rifle) аналог укороченного автомата АКС-74У. Новый вариант предназначен в первую очередь для подразделений боевого обеспечения армии - связистов, водителей автотранспорта и т.п., а также для вооружения спец- подразделений и правоохранительных органов. Компактность, наряду с мощным 5,56 мм малоимпульсным патроном сделали это оружие эффективным средством для боя на ближних дистанциях (до 200-300 м) [40]. Создан также вариант под американский патрон .30 Carline (7,62x33 мм) Magal. Внешний вид автомата Gaiil MAR представлен на рис.52, a Magal - на рис.53 [6]. Тактико-технические характеристики Gaiil MAR приведены в таблице 3.17. 66
Рис. 3.32. IMI, модель Galil MAR Рис. 3.33. IMI, модель Magal Основным образцом стрелкового оружия Армии обороны Израиля в начале XXI века становится штурмовая винтовка TAR-21 (Tavor Assualt Rifle - штурмовая винтов- ка Tavor). TAR-21 задумывалась как со- временное компактное легкое и более совершенное по сравнению с существующими образцами штат- ное оружие пехоты [64]. Винтовка пользуется попу- лярностью на мировом рынке оружия. Так, осуществляются экспортные поставки в Индию по контракту стоимостью 20 млн. долларов и Грузию, которая на- Таблица 3.17 Тактико-технические характеристики Galil MAR Калибр 5,56 мм Патрон 5,56x45 NATO Длина с прикладом, мм 690 Длина с убр. прикладом, мм 445 Длина ствола, мм 195 Масса без патронов, кг 2,95 Темп стрельбы, выстрУмин 700-750 Емкость магазина, птронов 35 ряду с приобретением новых винтовок намерена создать предприятие по лицензи- онному производству израильского оружия [65]. В компоновке TAR-21 применена схема «буллпап», что позволило не только уменьшить габариты оружия, но и создать возможность эффективного использова- ния оптических и электронно-оптических приспособлений. Автоматика винтовки работает за счет использования энергии пороховых га- зов, отводимых при выстреле из канала ствола. Газоотводный узел находится над стволом и скрыт корпусом оружия. Газовый поршень имеет длинный рабочий ход и жестко зафиксирован на затворной раме. Затвор поворотный, запирается на семь боевых упоров. Подвижная система за- твора с поворотной личинкой затвора - это «синтез» конструкций AR15, АК-47 и Daewoo К2. Она состоит из объединенных в один модуль затворной рамы с газо- 67
вым поршнем, затвора с поворотной личинкой и возвратного механизма, состояще- го из двух пружин с направляющими стержнями. Чтобы максимально уменьшить трение, затворная рама имеет только одну направляющую, которая скользит по алюминиевой вставке ствольной коробки. Система в целом очень неприхотлива и устойчива к сильному загрязнению [64]. Винтовка имеет курковой УСМ, размещенный в прикладе. Он допускает веде- ние стрельбы одиночными выстрелами и очередями. Стрельба ведется патронами 5,56*45мм NATO, подаваемыми из стационарных магазинов винтовки Ml6. Внеш- ний вид винтовки TAR-21 приведен на рис. 3.34 [6]. Рис. 3.34. Штурмовая винтовка IM1, модель TAR-21 Корпус винтовки TAR-21 практически полностью выполнен из ударопрочного пластика как единое целое с пистолетной рукояткой и спусковой скобой. В особо нагруженных местах он усилен стальными вставками. Открытых механических прицельных приспособлений TAR-21 не имеет, вме- сто этого на верхней поверхности корпуса выполнены направляющие для крепле- ния оптических или иных прицелов. Для TAR-21 штатным считается коллиматор- ный прицел ITL MARS израильской разработки, включающий в себя и лазерный целеуказатель. При необходимости действий в темноте позади прицела MARS мо- жет быть установлен прибор ночного видения ITL MTNI/SEAS. По утверждению специалистов TAR-21 превосходит по точности стрельбы и надежности как винтовку Galil так и MI6. На базе стационарной ипурмовой винтовки TAR-21 разработано семейство об- разцов легкого стрелкового оружия: - укороченная винтовка CTAR-21 (Commando Tavor Assault Rifle) с более ко- ротким, чем у TAR-21 стволом; предназначена для спецподразделений; - снайперская винтовка STAR-21 (Sharpshooting Tavor Assault Rifle) являются версией TAR-21, оснащенной шиной «Picatinny» для установки оптических прицелов, и сошками; - укороченная винтовка MTAR-21 (Micro Tavor Assault Rifle) с укороченным стволом и ствольной коробкой, предназначена для экипажей боевых машин, расчетов орудий и пр. Проводятся работы в рамках программы Tavor-OICW - на модифицированную TAR-21 предполагается установить прицельный комплекс, включающий лазерный дальномер, баллистический компьютер и средства передачи данных. 68
TAR-21 STAR-21 CTAR-21 MTAR-21 Рис. 3.35. Семейство образцов легкого стрелкового оружия, разработанное на базе TAR-21 Внешний вид образцов стрелкового оружия семейства TAR-2I приведен на рис. 3.35 [6], а тактико-технические характеристики - в таблице 3.18 [6]. Таблица 3.18 ТАКТИКО-ТЕХ1 ЧИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ TAR21 CTAR21 STAR21 MTAR21 Калибр 5,56 мм 5,56 мм 5,56 мм 5,56 мм Патрон 5,56x45мм NATO 5,56x45мм NATO 5,56x45мм NATO 5,56x45мм NATO Длина, мм 720 640 720 480 Длина ствола, мм 460 380 460 250 Масса без магазина и опти- ческого прицела, кг 2,80 2,70 3,40 2,40 Темп стрельбы, выстрУмин 750-900 750-900 750-900 750-900 Емкость магазина, патронов 20 илиЗО 20 илиЗО 20 илиЗО 20 илиЗО Из современных штурмовых винтовок, разработанных в Украине заслужила упоминания и краткого описания [6], [40], [51], [52], [66] конструкция винтовки «Вепрь» («Вепр»). Рис. 3.36. Автомат «Вепрь» 69
Она разработана Украинским научно-техническим центром точного машино- строения [6] (специалистами артиллерийской базы вооружений Министерства обо- роны Украины, г. Нежин) [52] на основе АК-74, выполненного по компоновочной схеме «буллпап». Внешний вид автомата «Вепрь» представлен на рис. 3.36 [6]. «Аналогичные системы создавались во многих странах мира от Финляндии до Китая, но украинский вариант отличается минимальными изменениями базовой конструкции. Так, практически без изменений заимствованы ствол АК-74 и стволь- ная коробка со всеми механизмами, затыльник приклада прикреплен непосредст- венно к ствольной коробке, а к крышке ствольной коробки крепится пластмассовый упор для щеки» [6]. Ствол автомата снабжен дульным тормозом-компенсатором. Предусмотрена возможность крепления к стволу штыка-ножа. На автомате может быть установлен 40-мм подствольный гранатомет. Автомат имеет открытые регулируемые прицельные приспособления. На левой стороне ствольной коробки возможен монтаж кронштейна для крепления оптиче- ских и ночных прицелов. На испытаниях все модификации серии «Вепрь» показали высокую надежность работы автоматики, отличный баланс оружия, минимальное время переноса огня по фронту и в глубину. Оружие серии «Вепрь» обладает высокой точностью и кучностью стрельбы, оно малогабаритно и удобно в боевом и походном положении. Тактико-технические характеристики автоматов «Вепрь-2» и «Вепрь-3» приве- дены в таблице 3.19 [51]. Таблица 3.19 ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШТУРМОВОЙ ВИНТОВКИ «ВЕПРЬ» «ВЕПРЬ-2» «ВЕПРЬ-3» Калибр 5,45 мм 7,62 мм Применяемый патрон 5,45x39 7,62x39 Вес, кг з,з 3,2 Длина, мм 815 635 Длина ствола, мм 590 415 Скорострельность, выстрУмин 30 30 Емкость магазина, патронов 5(10, 30) 5(10,30) Автоматы продолжают оставаться самым массовым видом легкого оружия, их конструкция развивается и совершенствуется с учетом последних достижений нау- ки, техники и технологии. Основной принцип, положенный в основу их работы - метание поражающего элемента (пули) с помощью заряда пороха - остается неизменным и практически единственным. Основные тактико-технические характеристики индивидуальных комплексов стрелкового оружия, созданных (создаваемых) в ведущих странах мира по разра- ботке и выпуску ЛСО, приведены в таблице 3.20 [47], а также в [67]. 70
Таблица 3.20 ОСНОВНЫЕ ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРА ИНДИВИДУАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ СТРЕЛКО1 КТЕРИС ЗОГО С ГГИКИ 1РУЖИЯ Наименование комплекса (страна-разработчик) Каафдаива грмяяемьк боеприпасов, мм Режимы ведения огня Масса, кг без патронов Длина, мм Длина ствола, мм Максимальная эффективная дальность стрельбы, м Начальная скорость пули, м/с Темп стрельбы, выстрУмин Емкость магазина, патронов На базе карабина M4AI (США), в том числе гранатомет М203 5,56 х 45 40x46 Полуавтоматический, автомапяеский, короткими очередями с отсечкой го три выстрела Однозарядный 8,86 754 838 370 305 500-800 150-350 921 75 700-900 20; 30 1 OICW (США), в том числе гранатомет М203 5,56x45 20x23 Задается стрелком Полуавтоматический 8,2 838 254 457 500 1000 750 230 850 10 20; 30 6; 8 На базе винтовки L85 А1 (Великобритания), в том числе гранатомет SA-80 5,56x45 40x46 ПолуФтоматичесвгй, автоматический, иоротхши очередями с стоечкой по три выстрела Однозарядный 3,8 1,89 785 t 518 ♦ 400 350 940 75 610-775 30 1 На базе винтовки G36 (Германия) 5,56 х 45 Полуавтоматический, автоматический, короткими очередями с отсечкой по три выстрела 3,3 760 990 480 400-600 920 750 30 OICW (Германия), в том числе гранатомет 5,56x45 20x28 Задается стрелком Полуавтоматический 5.2 860 240 364 600 1000 750 235 750 10 20; 30 6; 8 На базе винтовки «Фамас» (Франция), в том числе гранатомет 5,56 х 45 40x46 Полуавтоматический, короткими очередями с отсечкой по три выстрела Однозарядный 3,8 1.36 760 380 488 305 450-600 150-350 925 75 1100 30 1 AIF (Франция), в том числе гранатомет 5,56 * 45 30 Задается стрелком Полуавтоматический 8 800 488 • 450-600 600 925 « 1100 25 2 F200 (Бельгия), в том числе Гранатомет LG1 5,56x45 40x46 Задается стрелком Однозарядный 4,6 727 400 230 600-800 300 900 75 850 30 1 На базе винтовки F88SAI (Австралия), в том числе гранатомет ISL 5,56x45 40x46 Полуавтоматичесюй, автоматический, иоропошн очередями с отсечкой по три выстрела Однозарядный 3,8 1,2 805 280 548 « 400-500 300 965 75 650 30 1
4. Бесшумные стрелковые комплексы на базе автоматов, находящиеся на вооружении Все виды ручного огнестрельного оружия, состоящего на вооружении (писто- леты, пистолеты-пулеметы, автоматы, снайперские винтовки и ручные пулеметы), имеют варианты конструкции, обеспечивающие бесшумность (малошумность) стрельбы. В случае автоматов (штурмовых винтовок) этот эффект чаще всего дос- тигается использованием в составе оружия прибора снижения уровня звука выстре- ла (ПСУЗВ) (или ПБС - прибора бесшумной и беспламенной стрельбы). Самые первые эффективные «приборы бесшумной и беспламенной стрельбы» были разработаны в виде надульных многокамерных глушителей расширительного типа и представляли собой надульные насадки на стандартное оружие. Позже был разработан глушитель, составляющий единое целое с конструкцией оружия - ин- тегрированный [68]. В настоящее время термин «бесшумное» (Silenced) заменяется термином «с подавленным звуком» (Noise Suppressed) [69]. Конструкции стрелковых комплексов (автомат + глушитель) постоянно совер- шенствуются, отслеживая изменения в применяемых боеприпасах, технологии, ма- териаловедении, используя новейшие достижения аэрогазотермодинамики и техни- ки эксперимента. Значительным недостатком образцов бесшумного стрелкового оружия первых поколений были относительно низкие по сравнению с оружием общевойскового назначения боевые и служебно-эксплуатационные характеристики - прицельная дальность стрельбы, убойное и пробивное действие пули, габаритно-весовые ха- рактеристики. Существовавшие образцы бесшумного оружия не могли в полной мере заменить стандартное общевойсковое оружие [70]. В новых образцах малошумного оружия наибольшее распространение получи- ли надульные многокамерные глушители расширительного типа. Используются также интегрированные шумоглушащие устройства. ПСУЗВ расширительного типа разнообразны по конструкции, ими оснащены автоматные комплексы, состоящие на вооружении армейских и полицейских под- разделений во всем мире. Приоритет в использовании короткоствольного бесшумного оружия принадле- жит германским спецслужбам, массовое же использование винтовок с глушителями впервые было обеспечено СССР, а пистолетов-пулеметов - Великобританией. Ин- тенсивное развитие конструкций оружия, обеспечивающих бесшумность выстрела, началось в 60-е годы XX столетия, и сейчас самые распространенные конструкции автоматов - АК, AR15/M16, FN FAL, НК G3A3, Gaiil имеют варианты с использова- нием приборов снижения уровня звука выстрела. Как правило, автоматы новейшей разработки также имеют варианты конструкций с использованием ПСУЗВ. «Кроме подразделений для выполнения специальных операций и тайных аген- тов, для которых бесшумность важнее эффективности, малошумным оружием ос- нащают все большее количество служб охраны правопорядка. Автоматы с ПСУЗВ применяют контртеррористические группы и другие специальные формирования, армейский спецназ» [68]. Значительное применение бесшумные стрелковые (стрел- ково-гранатометные) комплексы нашли и в армии. Современная война все больше 72
приобретает характер полупартизанско-полутеррористичсской борьбы. Боевые действия сводятся к тактическим столкновениям небольших групп, при этом ис- пользование бесшумного оружия становится обязательным. «Многие признают, что по-настоящему эффективным спецназ сделали ночные приборы, портативные средства связи и бесшумное оружие» [69]. Необходимость следовать мировым тенденциям в развитии ЛСО, возможность появления терроризма на Украине, создание и укрепление спецподразделений, в том числе антитеррористического центра при СБУ, выдвигают на первый план во- просы наличия в стране оружия для спецподразделений и, в первую очередь, бес- шумного. В СССР еще в 50-х годах XX века начались работы по созданию бесшумного оружия для специальных и разведывательных подразделений армии на основе ав- томата АК. Результатом стало принятие на вооружение в 1962 году патрона с уменьшенной скоростью УС и приборов для бесшумной и беспламенной стрельбы ПБС [71]. Все варианты автоматов Калашникова - АК и АКМ могут оснащаться съемным глушителем - прибором бесшумной и беспламенной стрельбы - ПБС. Для стрель- бы с глушителем необходимо использовать патроны УС, имеющие тяжелую (до 12 грамм) пулю с дозвуковой (190 - 270 м/с) начальной скоростью, чем устраняется шум, вызванный баллистической волной от головной части пули. Внешний вид об- легченного автомата АК с прибором бесшумной стрельбы ПБС и основные харак- теристики приведены на рис. 4.1 [72]. Масса автомата с ПБС - 4711 г Масса прибора ПБС - 623 г Прицельная дальность патроном с пулей «УС» - 400 м Рис. 4.1. 7,62-мм облегченный автомат АК с прибором бесшумной стрельбы ПБС Дальнейшим развитием этого стрелкового комплекса явилось оснащение авто- мата АКМ прибором бесшумной и беспламенной стрельбы ПБС-1. Главным преимуществом этой конструкции является массовость и доступ- ность оружия и патрона УС 7,62 х 39, простота устройства, высокие надежность и эксплуатационная прочность. «Только у владельца АКМ с ПБС всегда есть воз- можность использовать нормальные боеприпасы, что значительно облегчит веде- ние огневого боя» [73]. Внешний вид автомата АКМ с ПБС-1 (инд. 6412) приве- ден на рис. 4.2 [72]. 73
Масса автомата с прибором ПБС без патронов 4155 г. Рис. 4.2. 7,62-мм модернизированный автомат АКМ с прибором для бесшумной стрельбы ПБС-1 (инд. 6412) Дальнейшим развитием бесшумных автоматных комплексов на базе автомата АКМ явилось принятие в 70-х годах XX века на вооружение специальных подразде- лений Советской Армии бесшумного стрелково-гранатометного комплекса «Тиши- на». Он предназначался для максимально скрытного повреждения командных пунк- тов противника, уничтожения ракет на марше и на стартовых позициях, вертолетов и самолетов на земле, расстройства важных звеньев управления и включая модифика- цию автомата Калашникова со складным плечевым упором АКМСБ с прибором бесшумной и беспламенной стрельбы ПБС-1 и специальный 30-мм бесшумный гра- натомет. Внешний вид этого комплекса без подствольного гранатомета приведен на рис. 4.3 [40], а тактико-технические характеристики - в таблице 4.2 [40,74]. Рис. 4.3. Бесшумный стрелково-гранатометный комплекс «Тишина» Таблица 4.2 Тактико-технические характеристики комплекса «Тишина» Калибр, мм 7,62; 5,45 Применяемый патрон 7,62x39; 5,45x39 Состав комплекса Автомат АКМС с ПБС-1 и гранатометом Прицельная дальность стрельбы, м 300 Начальная скорость гранаты, м/с Около 100 Длина с откинутым прикладом, мм 900 Пробиваемость стали, мм Примерно 10 Вес с магазином без патронов и без гранаты, кг Около 6 Вес гранатомета, кг Около 2 С переходом в середине 70-х годов XX века на новый калибр и принятием на воо- ружение Советской Армии комплекса стрелкового оружия под патрон 5,45 х 39 мм возникла необходимость в соответствующей модернизации и бесшумного стрелково- 74
гранатометного комплекса. Однако на базе АК-74 (АКС-74) успешно решить эту зада- чу не удалось. При малом калибре относительная длина ствола автомата при тех же размерах оружия, стала значительно большей. Пули патронов УС давали нестабиль- ную баллистику. Поэтому дальнейшие работы были продолжены с укороченной мо- дификацией 5,45-мм автомата - АКС-74У. Создан ряд модификаций бесшумного ав- томатного комплекса на базе 5,45-мм укороченного автомата АКС-74У. Так, на рис. 4.4 [72] приведены внешний вид и основные характеристики автомата АКСБ-74У с при- бором бесшумной стрельбы ПБС-3, допускающим ведение огня штатным патроном. Прибор ПБС-3 изготовлен из стали. Рис. 4.4. 5,45-мм укороченный автомат АКСБ-74У с прибором бесшумной стрельбы ПБС-3 Длина автомата с прибором ПБС-3 874 мм Длина прибора ПБС-3 225 мм Масса прибора ПБС-3 910 г Емкость магазина 20, 30 патронов Масса автомата с прибором ПБС-3 без патронов 3575 г На рис. 4.5 [72] приведен внешний вид и основные характеристики автомата АКСБ-74У с прибором бесшумной стрельбы ПБС-4. Прибор ПБС-4 изготовлен из дюраля. Рис. 4.5. 5,45-мм укороченный автомат АКСБ-74У с прибором бесшумной стрельбы ПБС-4 Общая длина автомата с прибором ПБС-4 630/860 мм Длина прибора ПБС-4 220 мм Масса прибора ПБС-4 610г Емкость магазина 20, 30 патронов Масса автомата с прибором ПБС-4 без патронов 3420 г На смену «Тишине» был разработан и принят на вооружение специальный стрелково-гранатометный комплекс «Канарейка» (6С1). В его состав входит специ- 75
альная модификация укороченного автомата АКС-74У - АКС-74 УБ, оснащенного узлами крепления гранатомета. Используются более современные образцы прибо- ров бесшумной стрельбы ПБС - ПБС-4, который наряду с патронами «УС» допус- кает стрельбу обычными патронами. Внешний вид бесшумного стрелково- гранатометного комплекса «Канарейка» приведен на рис. 4.6 [72]. Рис. 4.6. 5,45-мм укороченный автомат АКСБ-74УБ (инд. 6027) с прибором бесшумной стрельбы ПБС и бесшумным подствольным гранатометом БС-1 Калибр гранаты кумулятивного действия 30 мм Общая длина оружия с откинутым прикладом 900 мм Масса автомата с ПБС и БС-! без патронов 5430 г Для уменьшения габаритов комплекса к автомату разработан укороченный ма- газин емкостью 20 патронов, который может использоваться наряду со штатными 30- и 45-патронными. Тактико-технические характеристики бесшумного стрелково- гранатометного комплекса «Канарейка» приведены в таблице 4.3 [74]. Таблица 4.3 Тактико-технические характеристики бесшумного стрелково-гранатометного комплекса «Канарейка» Калибр, мм 7,62; 5,45 Применяемый патрон 7,62 х 39; 5,45 х 39 Состав комплекса Автомат АКСБ-74У с ПБС-4 и гранатометом Прицельная дальность стрельбы, м 400 Начальная скорость гранаты, м/с Около 100 Длина с откинутым прикладом, мм 900 Пробиваемость стали, мм Примерно 15 Вес с магазином без патронов и без гранаты, кг Около 5,5 Вес гранатомета, кг Около 2 Бесшумный стрелковый комплекс «Гроза» - ОЦ-14-4А-СЗ «штурмовой автомат специальный», это модернизация ОЦ-14-4А-01, отличающийся тем, что вместо на- дульника установлен прибор бесшумной стрельбы, снижающий уровень звука выстре- ла до 118 Дб. В отличие от ПБС-1 он не содержит сплошную резиновую шайбу, и пуля не теряет энергию при пробивании преград. Торможение пороховых газов происходит за счет их турбулизации. ПБС покрыт резиновым кожухом, служащим также цевьем 76
оружия. Снижению уровня звука способствует дозвуковая скорость пули. Комплекс имеет высокую компактность и небольшую массу, надежность на уровне автоматов Калашникова. Широки тактические возможности оружия. Патро- ны СП-5, СП-6, ПАБ-9 с дозвуковой начальной скоростью пули и низкой способно- стью к рикошетам обеспечивают удобство боевого применения «Грозы» в городе, а также возможность использования глушителей простой конструкции. В варианте автомата специального с глушителем выпускается также «Гроза-1» (ТКБ-0239) - модификация под патрон 7,62 х 39 мм обр. 1943 г. для армейского спецназа (6]. Тактико-технические характеристики комплексов в варианте с ПБС приведены в таблице 4.4, а внешний вид - на рис. 4.7 [40] и рис. 4.8 [75]. Рис. 4.7. Бесшумный стрелковый комплекс «Гроза» Рис. 4.8. Бесшумный стрелковый комплекс «Гроза» На вооружении спецподразделений органов внутренних дел и частей ВВ Рос- сийской федерации состоит также бесшумный вариант автомата А-91, который яв- ляется личным оружием нападения и защиты и предназначен для поражения целей как одиночным, так и автоматическим огнем. Автомат имеет габариты и массу, сравнимые с образцами пистолетов- пулеметов с глушителями, но значительно превосходит их по дальности стрельбы и пробивному действию пули. Предусмотрена установка оптического прицела, ла- зерного целеуказателя и прицела ночного видения. Выпускаются автоматы под разные типы (калибры) патронов. Характеристики типа 2 приведены в таблице 3.7, а остальных - в таблице 4.4 [10]. Внешний вид автомата А-91 в варианте с глуши- телем представлен на рис. 4.9 [10]. 77
Рис. 4.9. Бесшумный стрелковый комплекс на базе автомата А-91 Таблица 4.4 Характеристики автомата А-91 Тип 1 Тип 3 Тип 4 Калибр, мм 9 5,45 5,56 Масса, кг 1,75 1,75 1,75 Длина, мм 604 604 604 Начальная скорость пули, м/с 270 670 680 Темп стрельбы, в/м 700-900 700-900 700-900 Прицельная дальность, м 200 250 250 В 1994 году на вооружение спецподразделений армии и МВД был принят ав- томат 9А-91, имеющий вариант конструкции с глушителем. Глушитель устанавливается на дульной части ствола и позволяет не только су- щественно снизить уровень звука выстрела, но и полностью исключить вспышку дульного пламени, что обеспечивает скрытность стрельбы на удалении до 400 м. Внешний вид автомата 9А-91 в варианте с глушителем звука выстрела приве- ден на рис. 4.10 [6]. Рис. 4.10 Малогабаритный автомат 9А-91 с глушителем звука выстрела На вооружении спецподразделений силовых министерств и ведомств России находится автомат специальный (АС) «Вал», предназначенный для ведения бес- шумной и беспламенной стрельбы в условиях скрытного нападения и защиты, снабженный интегрированным глушителем. Автомат разработан на базе снайперской винтовки ВСС «Винторез» в составе единого 9-мм бесшумного комплекса оружия специального назначения. Механизмы автоматики работают за счет использования энергии пороховых газов, отводимых через боковое отверстие в канале ствола. УСМ допускает ведение стрельбы одиночными выстрелами и длительными очередями. 78
Для поражения незащищенных целей используются снайперские патроны СП-5 (7Н8), бронебойная пуля патрона СП-6 (7Н9) позволяет поражать цели, защищен- ные специальными средствами 3-го класса на дальностях до 300-400 м. Для этих же целей могут использоваться патроны ПАБ-9. Ствол с интегрированным глушителем имеет после газоотводного отверстия (в своей передней части) ряд групп отверстий, выполненных по дну нарезов и предна- значенных для отвода части пороховых газов из ствола в заднюю расширительную камеру интегрированного глушителя [6]. Во второй, передней камере, расположены стальные сепараторы, разделяющие и замедляющие поток пороховых газов, которые выходят из ствола. Интегрированный со стволом глушитель обеспечивает хорошее подавление звуковой волны и вспышки пламени. Наложение остаточного звука на окружающие шумы делает звук выстрела неразличимым. Глушитель не имеет сменных элемен- тов, поэтому обладает долговечностью [10]. Глушитель легко отделяется от оружия и разбирается для чистки, однако веде- ние огня из оружия со снятым глушителем не допускается. Автомат снабжен складывающимся металлическим прикладом. Стрельбу из автомата можно вести при сложенном прикладе, что позволяет использовать его при ведении штурмовых действий в зданиях и окопах, а также при десантировании. Внешний вид АС «Вал» приведен на рис. 4.11, а тактико-техническая характе- ристики - в таблице 4.5 [6]. Таблица 4.5 Тактико-техническая характеристики АС «Вал» Калибр 9 мм Патрон 9x39 мм СП-5; СП-6, ПАБ-9 Длина с прикладом, мм 875 Длина с убранным прикладом, мм 615 Длина ствола, мм 200 Масса без патронов, кг 2,5 Темп стрельбы в/м 800-900 Питание магазин на 10 или 20 патронов Прицельная дальность, м 420 Рис. 4.11 Автомат специальный АС «Вал» Штурмовые винтовки AR 15/М16 также используются в варианте бесшумного стрелкового комплекса. Так, они включают быстросъемный глушитель М 16 QD, разработки и производства фирмы Knigt’s Armament Company, пригодный для лю- бого варианта оружия М 16 [76]. Причем, в составе этих комплексов имеются глушители, рассчитанные на стрельбу обычными патронами М 193, а не патронами с дозвуковой скоростью пуль [77]. 79
Для винтовки М 16 фирмой Gemtech разработаны глушители RAPTOR счи- тающиеся самыми небольшими по размерам и массе [78]. Винтовки AR 15/М16также используются в комплексе с глушителем фирмы Jonatan Arthur Ciener Inc. Разработаны и применяются стрелковые комплексы, включающие винтовку М 16 и глушители (в частности, М 16 Rifle - СА 556 М 16) фирмы Sure Fire [79]. В составе с М 16 используются также глушители фирмы SILTEC [80]. Карабин Colt М4 А1 также оснащается глушителями разработки и изготовле- ние фирмы Gemtech М4-96 [78]. Он устанавливается вместо пламегасителя и сни- жает уровень звука выстрела на 32 дБ. Показал себя как устройство добротной кон- струкции, способное обеспечить 150 выстрелов в автоматическом режиме без пере- грева [81]. С карабином М4 А1 используется также глушитель «PREDATOR» [76]. На рис. 4.12 представлен внешний вид штурмового карабина М4 с интегриро- ванным глушителем [68]. Рис. 4.12 Штурмовой карабин М4 с интегрированным глушителем На рис. 4.13 предоставлен карабин Colt М4 А1 с глушителем PREDATOR фирмы Gemtech [81], а на рис. 4.14 - с надульным глушителем М4 96D фирмы Gemtech [81]. Рис. 4.13 Карабин Colt М4 А1 с глушителем «PREDATOR» 80
Рис. 4.14 Карабин Colt М4 Al с надульным глушителем М4 96D Штурмовая винтовка «Heckler end Koch» G3K также снабжается надульным глушителем фирмы SILTEC и образует бесшумный стрелковый комплекс [80]. Винтовка «Heckler end Koch» НК 91 применяется совместно с глушителем Ciener фирмы Jonatan Arthur Ciener Inc [76]. Винтовки фирмы «Heckler end Koch» также используются с глушителями МК-9К разработки фирмы Gemtech [81]. Бесшумный стрелковый комплекс известен на базе штурмовой винтовки AUG-77. В комплексе с винтовкой применяются глушители «Mil-Spec» фирмы Brugger+Tomet [76] или Steyer AUG фирмы Steyer Manlicher AG. Внешний вид винтовки AUG-77 с глушителем «Mil-Spec» приведен на рис. 4.15 [76]. Рис. 4.15 Штурмовая винтовка AUG-77 с надульным глушителем «Mil-Spec» Автомат Galil в варианте MAR наряду с оснащением лазерным целеуказателем, а также разными вариантами ночных и оптическим прицелов, снабжается также надульным глушителем [82]. Приведенный обзор показываег, что на вооружении многих стран состояли и состоят бесшумные стрелковые (стрелково-гранатометные) комплексы, в которых входит надульный многокамерный глушитель расширительного типа (либо интег- рированный). Все самые популярные образцы штурмовых винтовок выпускались в бесшум- ном варианте. Новые разработки автоматов предусматривают вариант конструк- ции с преимущественно надульным многокамерным глушителем расширительно- го типа. 81
5. Выстрел из огнестрельного оружия. Газодинамические явления при выстреле. Закономерности истечения воздуха и газов из ствола ручного огнестрельного оружия (дульный выхлоп). В существующих образцах огнестрельного оружия снаряд или пуля приобре- тают скорость под действием пороховых газов, образующихся вследствие взрывча- того разложения порохового заряда. В огнестрельном оружии имеются три основных элемента: ствол, заряд, пуля. Огнестрельное оружие представляет собой термодинамическую машину, в ко- торой энергия порохового заряда почти мгновенно трансформируется сначала в те- пловую, а затем в кинетическую энергию движения всей системы: снаряд-заряд- ствол. Выделяемая порохом энергия превращается, главным образом, в кинетиче- скую энергию движения снаряда или пули. Явления, происходящие в канале огнестрельного оружия при выстреле, харак- теризуются: - высокими давлениями, развиваемыми пороховыми газами (1500-3000 атм), в отдельных случаях - и выше; - значительной температурой пороховых газов, порядка 2000-3000°С; - короткими промежутками времени протекания процесса (0,01-0,001 с). [83,84]. Явление выстрела, как правило, протекает следующим образом. Действием некоторого механического или электрического импульса вызывает- ся взрывчатое разложение воспламенителя - специального заряда, предназначенно- го для воспламенения порохового заряда. Раскаленные пороховые газы воспламенителя, развивающие первоначальное давление около 20-40 кг/см2, заполняют свободное пространство камеры, нагрева- ют и воспламеняют заряд. За воспламенением следует горение заряда, которое вызывает дальнейшее образо- вание пороховых газов, что проводит к увеличению давления в камере. Когда будет достигнуто давление, достаточное для преодоления сопротивления врезанию ведущей части пули в нарезы ствола огнестрельного оружия, пуля начнет свое движение вдоль канала ствола. Горение пороха до момента движения снаряда происходит в неизмененном объе- ме. Этот период называется пиростатическим, или предварительным периодом. Когда давление достигает уровня, достаточного для преодоления сопротивле- ния врезания, начинается движение пули, и одновременно с этим - движение не- сгоревшей части заряда. На рис. 5.1 приведены графики изменения давления в канале ствола и скорости пули, в общем случае при выстреле [83]. яэ
Рис. 5.1 Момент достижения давления Ро соответствует началу движения пули в ство- ле. «Заснарядное» пространство растет быстрее притока пороховых газов, и в неко- торый момент давление, достигнув в точке Рт максимальной величины, начинает падать. В начальные моменты движения снаряда особенно, а в последующем - в меньшей степени пороховые газы из заснарядного пространства могут проникать вперед через зазоры между пулей и стволом. Температура пороховых газов падает вследствие выполняемой ими работы, горе- ние заряда, связанное с образованием пороховых газов, продолжается при падении их давления. В точке, отмеченной на рис. 5.1 Рк, заряд сгорит. Процесс выстрела от момента начала движения снаряда до момента окончания горения заряда называется первым пиродинамическим периодом (первым периодом). После окончания горения заряда движение пули под действием расширяющих- ся пороховых газов продолжается при отсутствии образования новых порций газа. Явления в заснарядном пространстве, связанные с движением пороховых газов, падением температуры и давления, продолжаются до момента вылета снаряда из канала ствола оружия (Рд и на рис. 5.1). Период процесса от момента окончания горения -заряда до момента вылета пули называют вторым пиродинамическим периодом (вторым периодом). После вылета пули из канала ствола оружия некоторое время пороховые газы будут продолжать действовать на пулю. Период от момента вылета снаряда до момента прекращения действия на него по- роховых газов называется периодом последействия пороховых газов. Газы, вылетающие вслед за пулей, продолжают на некотором расстоянии от дульного среза оказывать давление на ее донную часть, сообщая пуле дополни- тельное ускорение. Поэтому снаряд получает наибольшую скорость Итах не в момент выхода из дульного среза, а на некотором 1„ расстоянии от него (20-40 калибров), прираще- 83
ние скорости составляет 0,5 - 2 %, после чего под действием силы сопротивления воздуха скорость снаряда начинает убывать. Таким образом, в явлении выстрела различают такие периоды [85]: 1) предварительный от начала горения заряда до начала движения снаряда; 2) первый или основной - период горения пороха и движения пули в канале ствола (до полного сгорания заряда); 3) второй - после сгорания заряда до вылета снаряда из канала ствола; 4) третий - период последействия газов на снаряд после вылета его из канала ствола. Для проектирования надульных устройств наиболее значимы второй и третий периоды. Их особенности изложены в соответствии с [88-102]. В процессе выстрела продукты горения пороха, помимо основного действия - сообщения снаряду движения, приводят к ряду сопровождающих выстрел физико- химических явлений. К этим побочным явлениям, сопровождающим выстрел, относятся: звук вы- стрела, пламя, дым и разгар канала ствола. Пламя при выстреле образуется, главным образом, благодаря догоранию в ки- слороде воздуха горючих газов СО, Н2 и СН4, содержащихся в газовом облаке. Пламя появляется на некотором расстоянии от дульного среза и зарождается в пе- редней части газового облака. Продолжительность пламени измеряется сотыми и тысячными долями секунды. Пламя и дым при выстреле - взаимосвязанные явления: с увеличением пламен- ности выстрела уменьшается его дымность. Дым при выстреле представляет собой мелкодиспергированные твердые час- тицы, взвешенные в пороховых газах. Главным источником этих твердых частиц являются воспламенитель из дымного пороха, выделяющий при горении более 50 % твердых продуктов, пламегасящие добавки, частицы углерода, частицы ме- талла ствола, выносимые струей пороховых газов и др. [86 ]. Внешний вид и динамика развития околодульного истечения воздуха и поро- ховых газов представлена на рис. 5.2. Рис.5.2. Внешний вид и последовательность развития околодульных явлений при выстреле Основной задачей при проектировании огнестрельного оружия является сооб- щение снаряду наибольшей возможной скорости в момент вылета его из ствола при прочих равных условиях. На работу, обеспечивающую поступательное движение снаряда, затрачивается наибольшее количество энергии, выделенной при взрывча- том разложении пороха. В [84] приведена следующая упрощенная формула для определения начальной скорости снаряда: 84
и<>=J-A V к -1 m где к - показатель адиабаты; т) - коэффициент полезного действия оружия; т - масса снаряда (пули); R - универсальная газовая постоянная; То - температура пороховых газов; со - масса пороха. Из формулы видно, что начальная скорость пули зависит от энергетической харак- теристики пороха RTq , от отношения — и от коэффициента полезного действия т|. т Для обычного огнестрельного оружия значение г) колеблется в пределах 0,25 -5-0,35, что соответствует КПД двигателя внутреннего сгорания. Большая часть энергии порохового заряда не используется, и к моменту вы- лета снаряда газы имеют высокое давление и способны выполнить значительную работу. Использование этой энергии требует значительного удлинения ствола, что приводит к утяжелению оружия. Увеличение начальной скорости снаряда в процессе развития огнестрельного оружия достигалось, преимущественно, за счет повышения энергетических свойств пороха (RTq), давления в стволе (/%), снижения коэффициента Кр[Рт = КрРСр', Кр > О» и увеличения длины ствола lg. О скорости пороховых газов в дульном отверстии в период последействия, что исключительно важно для определения конструктивных параметров надульных уст- ройств, можно привести следующие соображения [88]. Истечение порохового газа из канала оружия через дульное отверстие характе- ризуется следующими условиями: - вследствие равенства сечений канала оружия и сечения отверстия истечения разграничение общего объема газа канала оружия на зону малоподвижного газа и зону образования струи провести невозможно: по существу весь объем канала представляет собой зону образования потока газа; - скорости газа в канале оружия за исключением сечений, примыкающих к дну канала, не являются пренебрежимо малыми и вполне соизмеримы со скоро- стью газа в дульном отверстии; - вследствие постоянства сечений потока газа в канале нет условий для резко- го нарастания скорости газа вблизи дульного отверстия, а следовательно, усло- вий для резкого изменения плотности и давления газа в дульной части канала, как это наблюдается в зоне образования потока при истечении газа из сосуда че- рез малое отверстие; - наличие течения газа во всем объеме канала ствола, соизмеримого с его ис- течением в дульном отверстии, не позволяег вводить в рассмотрение какое-либо начальное давление в потоке, аналогичное давлению в неподвижной или мало- подвижной среде сосуда, как это наблюдается при истечении газа через малое отверстие; при наличии ускоренного движения газа вдоль всего канала ствола давление газа будет различно в различных сечениях канала; - большой диаметр дульного отверстия сравнительно с объемом канала ствола и равенство их сечений превращает весь объем канала в зону образования потока га- за, одновременно обеспечивая быстрое опорожнение канала ствола оружия. Таким образом, величина и закономерности изменения скорости порохового 85
газа в дульном отверстии огнестрельного оружия являются основными факторами, определяющими закономерности его истечения из канала оружия. Важно изучение и знание закономерностей движения снаряда в канале ствола с учетом его взаимодействия со столбом воздуха впереди снаряда. Возникающая впере- ди снаряда ударная волна и опережающие снаряд горячие газы являются существен- ными при определении картины дульного выхлопа, что важно, например, при исследо- вании работы различных устройств, устанавливаемых в дульной части ствола. При движении снаряда в канале ствола от него будет отходить сложная волна с фронтом повышенного давления, образующая ударную волну. Сильная ударная волна образуется впереди снаряда в том случае, когда ско- рость его будет на значительной части пути больше скорости звука (практически всегда). Состояние воздуха впереди ударной волны определяется величинами р0, р0, Tq (см. рис. 5.3) [87]. снаряда воздух о движении' ’ ’ 1 Скорость; Л . ’ л - Скорость фронта ”Р’’ ударной волны Скорость воздуха D —* воздух о покое •• Ро- Ро^о Рис. 5.3. Поток впереди снаряда в бесконечно длинном стволе Фронт волны движется со скоростью D, а состояние воздуха непосредственно за ним определяется величинами рь 7] и скоростью . Скорость снаряда и скорость воздуха непосредственно перед снарядом равны V, а давление, плотность и температура - р, р, Т. Величины р], pj, Dj определяются формулами [87]: Р! . ,, (г*»2 , V (г-и)2 г2 5 Ро 4ЛГ0 (яго)2 _ 16ЛГ0 2,2 = 1ЛГГ(т+1)л.+у_1 Ро (y + Opo +(y-UPi 2 L Ро Скорость ударной волны относительно снаряда равна D - V. Она положительна [87], следовательно, зона сжатого воздуха перед снарядом увеличивается с течени- ем времени. К моменту вылета снаряда из дула воздух будет вытолкнут из канала ствола, а пороховые газы, находящиеся в заснарядном пространстве, будут иметь в различ- ных сечениях канала различные скорости движения, начиная от нуля у дна канала и кончая скоростью, равной скорости снаряда, в слое, прилегающем к дну снаряда. Скорость порохового газа в дульном отверстии после вылета снаряда в после- дующие после вылета снаряда моменты времени может изменяться таким образом. Изменение скорости порохового газа в дульном сечении в моменты, после- 86
дующие после вылета снаряда, зависит от соотношения между скоростью снаряда, скоростью газов в прилегающих к нему слоях в момент вылета и скоростью звука в этих слоях. При этом могут быть три случая: 1. Скорость движения газов в слоях, подходящих к дульному срезу, в момент вылета снаряда равна скорости звука. 2. Скорость движения газовых слоёв, подходящих к дульному срезу в момент вылета снаряда, меньше скорости звука в этих слоях. 3. Скорость движения газовых слоёв, подходящих к дульному срезу в момент вы- лета снаряда, больше скорости звука в этих слоях [85]. Если состояние газа в слоях, подходящих к дульному срезу в момент вылета сна- ряда такое, что скорость звука, то есть, скорость перемещения малых перепадов дав- ления в слоях, прилегающих к дульному срезу, равна скорости движения этих слоёв в дульном отверстии, т.е. равна дульной скорости снаряда, то в начальный период истечения перепад давления, перемещающийся вдоль вытекающего потока порохо- вого газа из внешней среды по направлению к дульному срезу, может только подой- ти к дульному отверстию, но не может войти в канал оружия, не может изменить пе- репад давления в элементах потока, подходящих к дульному отверстию со стороны канала и, следовательно, не может повлиять на движение этих элементов потока. В последующие моменты времени после вылета снаряда из дула к дульному отверстию будут подходить элементы потока газа, имевшие перед этим скорость, меньше дульной скорости, т.е. имевшие скорость, меньше скорости перемещения перепада давления, идущего вдоль потока газа из внешней среды к дульному от- верстию. При таком изменении соотношения между скоростью элементов потока, про- ходящих через дульное отверстие, и скоростью перемещения перепада в тех же элементах, перепады давления войдут в дульное отверстие, и создадут разность давлений в элементах потока газа, подходящих к дульному отверстию. Такая разность давлений вызовет ускорение движения элементов потока газа, проходящих к дульному отверстию, а затем - это ускоренное движение передается на все элементы потока в канале ствола оружия. Рост скорости элементов потока газа, подходящих к дульному отверстию, в пре- деле составит величину скорости звука, т.к. при скорости этих элементов незначи- тельно превышающей скорость звука, они будут вынесены из дульного отверстия, и вместе с этим исчезнет имевшаяся перед этим в дульном отверстии разность давле- ний, т.е. исчезнет причина, вызывавшая ускоренное движение элементов потока газа, подходящих к дульному отверстию. Таким образом, между скоростью элементов потока газа, подходящих к дуль- ному отверстию со стороны канала оружия и скоростью перепада давления, подхо- дящего к дульному отверстию со стороны внешней среды, установится соотноше- ние, имеющее характер подвижного (динамического) равновесия, в результате ко- торого в дульном отверстии будет поддерживаться скорость движения газа, равная местной скорости звука. Таким образом, так называемое критическое истечение при истечении порохо- вого газа через дульное отверстие не наблюдается. Рассмотренный характер истечения порохового газа через дульное отверстие является основной закономерностью истечения порохового газа. В тех случаях, когда скорость звука в элементах потока газа, вытекающих из ду- ла вслед за снарядом, будет меньше или больше дульной скорости снаряда, истече- ние порохового газа через дульное отверстие, пройдя через некоторую начальную фазу, в дальнейшем переходит в фазу, закономерность которой изложена выше. 87
Второй случай - состояние порохового газа в элементах потока, подходящих к дульному отверстию в момент вылета снаряда из дула такое, что скорость звука, т.е. скорость перемещения малых перепадов давления в указанных элементах пото- ка, больше скорости движения этих элементов в дульном отверстии, т.е. больше дульной скорости снаряда. При таком соотношении между дульной скоростью снаряда и состоянием газа в элементах потока, проходящих через дульное отверстие в начальный момент пе- риода истечения, перепады давления, идущие вдоль вытекающего потока порохо- вого газа из внешней среды по направлению к дульному отверстию, могут войти в дульную часть канала ствола и тем самым создать в элементах потока газа, движу- щихся к дульному отверстию, разность давлений. Наличие разности давлений вызовет ускоренное движение газа вначале в элемен- тах потока, подходящих к дульному отверстию, а затем, по мере распространения пе- репада давления вглубь канала, и во всех сечениях канала ствола. Указанный процесс движения перепадов давления и рост скорости во всех се- чениях канала будет носить колебательный характер и продолжится до тех пор, по- ка скорость элементов потока газа в дульном отверстии не окажется равной мест- ной скорости звука. После достижения такой скорости газа в дульном отверстии дальнейший про- цесс истечения будет иметь характер стабильной фазы истечения порохового газа (первый случай). Третий случай - состояние порохового газа в элементах потока, подходящих к дульному отверстию в момент вылета снаряда из дула такое, что скорость звука в них меньше дульной скорости снаряда. В этом случае вначале истечения порохового газа через дульное отверстие пе- репады давления не смогут подойти к дульному отверстию, не смогут вызвать раз- ность давлений в элементах потока газа, подходящих к дульному отверстию и, сле- довательно, не смогут вызвать ускоренного движения этих элементов потока. При отсутствии ускоренного движения элементов потока, подходящих к дульному от- верстию, невозможно ускоренное движение газа и во всех остальных сечениях ка- нала. Так как причин, способных вызвать замедление движения газа в канале, нет, то остается предположить, что все элементы потока газа в канале оружия будут в начальной рассматриваемой фазе истечения двигаться по инерции, сохраняя ско- рость, которую они имели в момент вылета снаряда из дула. Такой процесс выброса порохового газа через дульное отверстие будет про- должаться до тех пор, пока скорость элементов потока, вступающих в дульное от- верстие, не окажется равной местной скорости звука. С этого момента разность давлений, которая может быть создана в дульном от- верстии перепадами давления, идущими из внешней среды, будет вызывать уско- ренное движение элементов потока, подходящих к дульному отверстию (а соответ- ственно, и остальных элементов потока газа в канале), доводя скорость газа в этих элементах потока до скорости звука. Таким образом, и в этом случае процесс исте- чения порохового газа через дульное отверстие также переходит в основную ста- бильную фазу истечения [85,88]. Таким образом, во втором и третьем случаях процесс истечения газов разделя- ется на две фазы: начальную (колебательную или инерционную) и основную. В начальной фазе скорость газа в дульном срезе УДо меняется от дульной ско- рости снаряда до скорости, равной местной скорости звука (аДо). В колебательной фазе скорость газа меняется, увеличиваясь от Уд до аДо \ в инерционной фазе ско- 88
рость газов в дульном срезе уменьшается с Уд до адо. В большинстве случаев состояние газа в канале в момент вылета снаряда из дула таково, что между скоростью звука, отвечающей этому состоянию, и дульной скоростью снаряда разность небольшая. По этой причине колебательный процесс бывает, обычно, не ярко выражен- ным и продолжительность его можно считать достаточно малой (колебательная фа- за проходит мгновенно) [88]. Период последействия газов на снаряд характеризуется следующими особенностями: - малой (от 0,0005 до 0,005 с) продолжительностью процесса; - малым изменением скорости снаряда (0,5 - 2 %); - неустановившимся характером истечения пороховых газов, имеющих высо- кую температуру, большую скорость и неравномерное распределение её по попе- речному сечению газовой струи; - образованием системы ударных волн, сопротивлением воздуха и нахождени- ем снаряда в расширяющейся струе газов [85]. Исследование периода последействия газа на снаряд дает возможность: - определить характер изменения давления на дно снаряда, приращение его скорости и продолжительность действия газов на снаряд; - изучить процесс формирования начальных условий движения снаряда в воздухе и их влияние на устойчивость движения снаряда и кучность стрельбы; - раскрыть механизм образования и распространения дульной волны, в том числе звукового излучения; - исследовать характер распределения и изменения нагрузок на детали взрывателей, провести расчет взводимости и элементов движения деталей механизмов взрывателей; - исследовать условия воспламенения газообразных продуктов горения пороха при их смешении с воздухом, что важно для получения беспламенного выстрела. Изучению газодинамической картины и закономерностей истечения воздуха и газов из канала ствола посвящен ряд работ, анализ которых в исторической перспек- тиве позволяет изложить следующее [83,85,88,97]. Процесс истечения газов из канала ствола начинается истечением воздуха, на- ходящегося в канале перед снарядом. При движении снаряд сжимает этот воздух, а образующаяся волна сжатия вовлекает в движение покоившийся до этого воздух. Волна сжатия, имеющая большую скорость, чем снаряд, достигает дульного среза, после чего начинается истечение воздуха из канала ствола. В первоначальный мо- мент истечения возникает ударная волна с небольшим избыточным давлением и малой интенсивностью. Вслед за истечением воздуха начинается истечение пороховых газов, незначи- тельная часть которых прорывается через зазоры между пояском снаряда и поверхно- стью канала ствола. Прорыв пороховых газов происходит также при стрельбе из ново- го ствола. При выходе прорвавшихся газов также образуется ударная волна. Первые порции газа имеют небольшую плотность, затем она растет и достигает наибольшей величины к моменту вылета снаряда. После вылета снаряда из канала ствола начинается истечение основной массы га- зов, которые истекают из ствола с большим избыточным давлением. Вследствие удара переднего фронта потока газов о неподвижную атмосферу при истечении образуется скачек уплотнения, который служит источником дульной ударной волны. Эта волна обычно воспринимается как звук выстрела. С продвижением снаряда вперед интенсивность истечения пороховых газов падает. Па некотором расстоянии от дульного среза снаряд опережает пороховые газы, а с этого момента возникает головная ударная волна, которая обычно сопро- 89
вождает полет снаряда. Стрельбы, проведенные из стрелкового оружия, показали, что в периоде после- действия абсолютная и относительная величина приращения скорости пули убыва- ет с увеличением веса заряда oa/q при прочих равных условиях. Это объясняется тем, что с увеличением веса заряда скорость истечения газов вырастет меньше, чем скорость пули, а пуля быстрее выходит из зоны действия пороховых газов. Таким образом, уменьшается дополнительный импульс, сообщаемый газами пуле, а, сле- довательно, и прирост скорости. По экспериментальным данным получена эмпирическая формула: 4 =(52+ 89.5)®/?; а где 1п - путь пули в период последствия; d - калибр пули. Таблица 5.1 Зависимость параметров последействия газов от условий стрельбы Плотность заряжания Дкг/дл? Вес со q Скорость пули Уд м/с Приращение скорости ДКд м/с Относитель- ное прираще- ние скорости ДГд/С/д% Время движения пули /„«Ре Путь пули в калибрах Ud 0,380 0,218 587 11,2 1,9 0,80 33 0,494 0,282 709 10,6 1,5 0,58 28 0,603 0,345 838 10,4 1,24 0,39 22 0,714 0,408 961 8,75 0,91 0,26 17 В таблице 5.1 приведены результаты стрельбы из ручного огнестрельного оружия при разных весах заряда. Таблица 5.2 Значение U2q и в периоде последействия (в м/сек) Удаление от дульного среза х в мм — = 0.218; Я Уд=Ж1 м/ с - = 0.282; q Уд = 109 м/с - = 0.408; q Уд =961 м/с ^20 ^50 ^20 ^50 ^20 ^50 160 780 414 820 425 845 535 471 355 180 395 205 550 300 721 175 113 240 130 345 238 В таблице 5.2 даны скорости движения фронта газовой струи на расстоянии 2Омм(С/2о) и 50мм(£/50) от оси при различных расстояниях от дульного среза для трех значений веса заряда. Эти данные указывают на неравномерное распределение скорости газов в по- перечном сечении струи. С удалением от оси струи скорость газов убывает. После вылета снаряда из канала ствола пороховые газы вытекают расширяю- щейся струей, и давление газов на дно снаряда резко падает. Простая аналитическая зависимость изменения давления газов на дно снаряда от его пути / в периоде последействия приведена в [85]. 90
к » ” У к V у где Ркр - критическое давление в дульном срезе в начале истечения; 1„ - путь к концу периода последействия газов; / - текущий путь снаряда. Если принять, что струя истекающих пороховых газов имеет форму конуса, то формула для Р примет вид Р = 0,5/>д(1-^). В [85] приведена формула для определения давления на дно снаряда, исходя из следующих допущений: I. Струя газа имеет форму конуса. 2. В поперечном сечении конуса Sn, в котором в данный момент находится дно снаряда, плотность и скорость газов равномерны по сечению. 3. На часть их общей площади Sfl в данном сечении на снаряд действует дав- ление газов в доле S/Sfl. 4. Наличие в струе снаряда не влияет на закон истечения газов. 5. Давление на снаряд зависит от разности скоростей (U - К), снаряд рассмат- ривается как подвижная стенка, (см. рис. 5.4). Рис. 5.4. Схема струи в периоде воздействия газов на снаряд При этих допущениях формула определения давления на дно снаряда поро- ховых газов имеет вид: (У-П • sn S Коэффициент К\ учитывает механизм обтекания снаряда газовым потоком и определяется экспериментом в аэродинамической трубе со стороны дна, т.е. явля- ется коэффициентом донного сопротивления снаряда. Для снаряда с цилиндрической частью можно принять Ki = 0,5 , с плоскосре- занным дном - К\ = 0,7. Если учесть неравномерность скоростей газа от оси к периферии, то необходи- мо ввести дополнительный коэффициент 91
возрастающий от 1 до 5 по мере движения снаряда и увеличения сечения струи Sn Ра.=К>---- 1 + 4— Sn S $п В [85] приведена также формула для определения величины силы, действую- щей на дно снаряда в периоде последействия газов. Работа [88] содержит самые ранние из известных авторам сведения о профиле актив- ной части потока газа, выходящего из дульного отверстия. Эти данные получены экспериментальным путем для 7,62 мм винтовки (см. табл. 5.3). Таблица 5.3 Расстояние от дульного отверстия, мм 0 7 17 37 77 Диаметр струи, мм 7,6 34 58 78 98 На рис. 5.5 изображен профиль газового потока, построенный по вышеприве- денным экспериментальным данным. Рис. 5.5. Границы газового потока, выходящего из дульного отверстия В ранней работе [83] приведены результаты экспериментального изучения яв- лений, сопровождающих вылет пули из канала ствола огнестрельного оружия. На тот период эти представления были такими, (они сохранялись до настоящего времени и подтверждены более поздними, почти спустя полвека, работами). При сме- щении снаряда в канале ствола на его срезе возникает волна, распространяющаяся в канале оружия и в атмосфере в виде сферической волны. Ее скорость равна скорости звука. Далее в связи со сжатием воздуха, находящегося в канале оружия, под действи- ем движущегося снаряда возникает ударная волна. Она появляется в дульном срезе до снаряда, при этом появляются вихри, принимающие форму кольца [рис. 5.6,5.7]. 92
Рис. 5.6 Рис. 5.7 Поступательная скорость газового вихревого кольца равна дульной скорости снаряда. С такой же примерно скоростью это кольцо расширяется. Рис. 5.8 За этим вихревым кольцом появ- ляются прорвавшиеся, опережающие пулю, газы. Затем появляется снаряд, за которым двигаются газы, дающие свое расширяющееся вихревое кольцо [рис. 5.8]. После выхода снаряда пороховые га- зы, вышедшие вслед за ним из канала ствола, обгоняют снаряд, и некоторое время он движется в массе газа. Скорость газов быстро убывает, тогда как скорость сна- ряда несколько возрастает, а затем в пределах расстояния, близкого к дульному срезу, остается практически неизменной. Снаряд в проведенных опытах покидал газовое облако на расстоянии около 5 м от дульного среза. Форма облака газов, вышедших из канала ствола, примерно соответствует при- веденной на рис. 5.9. Рис. 5.9 Рис. 5.10 Схема расположения звуковой вол- ны, ударной волны газового облака при движении пули со скоростью ИЛ = 600 м/с по экспериментальным данным приведена на рис. 5.10 Дальнейшее движение снаряда на начальном участке траектории подверга- ется действию нерегулярно и несиммет- рично действующих толчков пороховых газов, воспламеняющихся от наружного воздуха. 93
На рис. 5.11 - 5.18 приведены фотографии, сделанные в лабораторных условиях на экспериментальной установке, которые дают представление о явлениях, наблюдае- мых у дульного среза винтовки при выстреле. Рис. 5.11 Рис. 5.12 Рис. 5.11, 5.12. Явления, происходящие около дульного среза до вылета пули в первые моменты после выстрела. Видна сферическая воздушная волна Рис. 5.13 Рис. 5.14 Рис. 5.13, 5.14. Прорвавшиеся вперед пороховые газы. Их передний фронт не догнал еще воздушной волны Рис. 5.15. Фигура истечения газов в виде рюмки до вылета пули. Заметно присутствие пороховых газов Рис. 5.16. Момент, когда находя- щаяся еще в канале пуля близка к дульному срезу 94
Рис. 5.17 Рис. 5.18 Рис. 5.17, 5.18. Передний фронт газового облака до вылеза пули. Воздушная волна находится вне снимка Рис. 5.20. Пуля уже вне снимка. Характерное истечение газов и интенсивное возмущение среды Рис. 5.19. Пуля вылетела и находится в газовом облаке примерно в 8 см от дульного среза. Виден задний фронт воздушной волны Рис. 5.21. Положение пули и волн непосредственно после вылета. В некоторых случаях при истечении пороховых газов появляются стоячие волны (в виде «бочек»), что приведено на рис. 5.22 и 5.23 [83]. 95
Рис. 5.22 Рис. 5.23 На рис. 5.24 изображены графики, определяющие в любой момент положение пули (кривая 4), газов (Л, и А2), воздушной и газовой ударных волн. I путь' tx t время Рис. 5.24 [83] Длина участка последействия ls у винтовки на основании эксперименталь- ных данных зависит от длины ствола (рис. 5.25). Для обычной длины винтовки длина участка будет около 20 см. Длина участ- ка последействия увеличивается для изношенных стволов, а также при уменьшении заряда. Явления, сопровождающие выстрел, изучены и на уровне современных теоре- 96
тических представлений о закономерностях истечения газа и воздуха из канала ствола и экспериментальных результатов с использованием современного регист- рирующего процесс научного оборудования. Так, в [93] представлены результаты количественного исследования процесса зарождения, развития и затухания волновой картины выхлопа воздуха и газов при выстреле из ручного огнестрельного оружия (поле течения, возникающее во время выстрела надульном срезе винтовочного ствола широко используемого калибра). При выстреливании пули из ствола ручного огнестрельного оружия создают- ся два импульсных струйных течения (рис. 5.26). Первое (первичное) течение соз- дается в результате выталкивания воздуха, находящегося в стволе перед движу- щейся пулей. Второе течение - течение пороховых газов, устанавливается после выхода пули из канала ствола, когда открывается выход для газов высокого давления. Рис. 5.26. Течения на выходе из ствола Пороховые газы имеют высокую энергию, поэтому они быстро расширяются в поле первичного течения и сильно изменяют его. Оба течения имеют структуру сверхзвуко- вой недорасширенной струи, находящейся внутри почти сферической ударной волны. Вначале поле давлений, создаваемое ударной волной, препятствует развитию струи. За- тухание ударной волны вследствие всестороннего расширения ослабляет противодавле- ние, и создаются условия для свободного расширения потока. Последующие изменения волновой структуры выхлопной струи из ствола огнестрельного оружия определяются падением давления на срезе ствола в процессе истечения пороховых газов. Картины течения на выходе из винтовочнго ствола получены еще в 1911 г., од- нако и к настоящему времени число количественных экспериментальных данных о 97
выхлопе дульных газов ограничено. Далее представлены результаты экспериментального исследования течения на выходе из ствола винтовки М-16 (калибр 5,56 мм). Для построения траекторий рас- пространения наблюдаемых разрывов использовался метод теневого фотографиро- вания с искровым источником света и измерения моментов времени, соответст- вующих фотографиям. Экспериментальные данные приведены для дульного выхлопа винтовки М-16, заряжаемой штатными патронами. Калибр (диаметр ствола) - 5,56 мм, длина - 470 мм, закрутка нарезов - 1 оборот на 305 мм. Выстреливалась пуля весом 3,5 г и длиной 19,1 мм; заряд - 1,75 г пороха. Дульная скорость, измеренная в эксперимен- те, составляла около 945 м/с. По мере ускорения пули в стволе, по воздуху, находящемуся в нём, распространя- ются волны сжатия, которые, сливаясь, образуют ударную волну, интенсивность кото- рой увеличивается с увеличением числа догоняющих её волн сжатия. Значения пара- метров выталкиваемого воздуха на срезе ствола можно определить с помощью соот- ношений для прямой ударной волны. Для дульной скорости пули, равной 945 м/с такое приближение дает статиче- ское давление на срезе, равное 15-105 Ра, число Маха 1,48 и скорость ударной вол- ны 1240,0 м/с. На рис. 5.27 приведена серия искровых теневых фотографий, дающих пред- ставление о развитии первичного течения. Рис. 5.27. Развитие первичного течения. a) t = -78jwkc; b) t = -50 мкс; с) t - -5 мкс На рис. 5.28 схематически показана структура первичного поля течения. Тече- ние струи воздуха вплоть до маховского диска аналогично по своему характеру сверхзвуковому истечению сильно недорасширенной струи и может считаться ус- тановившимся. Поверхность контактного разрыва представляет собой фронт газов, выталкиваемых из канала ствола перед пулей. Как видно из теневых фотографий, вдоль поверхности контактного разрыва и границ струи происходит интенсивное турбулентное перемешивание. 98
Рис. 5.28. Структура первичного поля течения. I - дульная ударная волна; 2 - поверхность контактного разрыва; 3 - воздушная ударная (взрывная) волна; 4 - маховский диск; 5 - граница струи; rs - радиус фронта ударной волны Эффект перемешивания необходимо учитывать при анализе закономерностей вспышки выстрела, но здесь при построении структуры невязкого течения этот эф- фект можно не учитывать. Воздушная взрывная волна движется за счет расширения воздуха, ограниченного поверхностью контактного разрыва и границами струи. На начальной стадии формирования первичного поля течения форма фронта расши- ряющегося воздуха очень далека от сферической, но по мере отдаления воздушной взрывной волны от этого фронта форма последнего стремится к сферической, а са- ма воздушная взрывная волна асимптотически вырождается в сферическую звуко- вую волну. Течение вдоль оси симметрии струи в области между маховским дис- ком и воздушной взрывной волной (эту область будем называть ударным слоем) с довольно высокой точностью можно считать центрально-симметричным. В качестве начального момента времени используется момент, в который дон- ная часть пули пересекает срез ствола винтовки. В процессе истечения воздуха из ствола он расширяется в виде двумерного по- тока, образуя двумерную недорасширенную сверхзвуковую струю. Развивающаяся первичная струя вытесняет окружающий воздух и создает почти сферическую ударную волну, подобно тем волнам, которые распространяются от открытого кон- ца ударных труб. Двумерные нестационарные волны разрежения распространяются внутрь тече- ния от края среза ствола вдоль фронта ударной волны, отклоняя поток за ней от точно осевого направления течения. В смеси воздуха и прорвавшихся газов, эти волны создают стационарную вол- новую структуру недорасширенной струи, а в сжатом слое между диском Маха и внешней ударной волной существенно нестационарные условия течения сохраня- ются в течение всего периода наблюдения. Газ, который первоначально был в винтовке, от газа, находящегося снаружи, от- деляет контактная поверхность. Из-за большой разницы касательных скоростей на боковой границе двух потоков возникают существенно вязкие явления, что проявля- ется в сильной турбулентности вдоль этих поверхностей и вихревом кольце, обра- зующемся около передней части границы дульных газов, вытекающих в атмосферу. В передней части (в направлении трассы) контактная поверхность приобретает форму сферического сегмента, и на ней наблюдается влияние вязкости. Хотя кон- тактная поверхность является расширяющейся границей струи дульных газов, ко- торая создает ударную волну в окружающем воздухе, она одновременно является 99
границей, на которой структура струи согласуется с изменениями параметров в сжатом слое за ударной волной. Скачки в сверхзвуковой недорасширенной струе представляют собой огибаю- щие возмущений, распространяющихся внутрь от границ струи. На рис. 5.29 графически представлено изменение волновой структуры струи за время наблюдения. Рис. 5.29. Контуры ударных волн в первичной струе (/, мкс). Наиболее заметной особенностью этой структуры является неизменность фор- мы висячего скачка, образующегося за диском Маха. Это свидетельствует о быст- ром падении давления в боковых областях поля течения в сжатом слое до почти постоянного значения, равного внешнему давлению, за небольшое время после на- чала первичного течения. Контурный график распространения первичной ударной волны показывает, что она сохраняет сферическую форму, диск Маха, контактная поверхность и внешняя ударная волна образуют почти концентрические сферические поверхности. Рассмотрим момент выхода пули из канала ствола ручного огнестрельного оружия и особенности обтекания пули во время незначительного отдаления её от дульного среза [92,97]. При выходе пули из ствола реализуется истечение газов типа звуковой кольце- вой струи, как это приведено в [92]. Эксперименты по взаимодействию воздушных кольцевых струй со встречным сверхзвуковым потоком при числе Маха = 3,0 были проведены для трех звуковых сопл с отношением d / D = (0,9; 0,75; 0,5), где d - диаметр сопла по внутренней кромке, D - диаметр сопла по внешней кромке. Для задачи вылета пули значение име- ет отношение, наиболее близкое к 1,0. В качестве параметра, характеризующего относительную интенсивность струи к набегающему потоку, принято отношение скоростного напора струи к скорост- ному напору набегающего потока К = . Экспериментально получено, что в зависимости от величины параметра К возможны два режима взаимодействия: с открытой и закрытой центральной отрыв- ной области в струе (рис. 5.30 - схема течения, рис. 5.31 - шлирен-картина). В от- крытой струе реализуется обычная для недорасширенных струй структура ударных волн (рис. 5.30). 100
Рис. 5.30. Схема течения Рис. 5.31. Шлирен-картина 1 - «висячие» волны, внутренняя и внешняя; 2 - замыкающая волна. На шли- рен-фотографиях едва различимы только висячие волны (рис. 5.31). При закрытой отрывной области (рис. 5.30) кольцевая струя на некотором расстоянии от сопла замыкается в сплошную (рис. 5.30, рис. 5.31). В закрытой кольцевой струе (рис. 5.30) выделяется внешняя висячая волна О А, открытая волна М, внутренняя висячая волна ЕС\, коническая волна GC, центральная волна GK, замыкающая АС. Замыкающая волна АС имеет также В излом или сильное искривление. Волновая структура закрытой струи определяется относительным размером сопла d/D и, в меньшей степени, значением параметра К при d/D = ^,9 цен- тральная волна GK практически отсутствует, а коническая волна GC достигает оси независимо от величины параметра К . Все ударные волны в струе, за исключением внутренней висячей, колеблются с 101
высокой частотой относительно своего среднего положения. Наряду с высокочас- тотными колебаниями волн с более малой амплитудой было обнаружено два типа более интенсивных колебаний, названных расходными. Расходные колебания возникают спонтанно, как правило, ограничиваются од- ним периодом, и их интервал в 5-8 раз меньше интервала высокочастотных колеба- ний первого типа. В первый момент образования зазора между дном пули и дульным срезом по- верхность соприкосновения газов и воздуха может рассматриваться как часть то- роида бесконечно малого радиуса [97]. Положение пули после выхода из ствола и основные области истечения газов представлены на рис. 5.32. Рис. 5.32. Схематическая картина движения в окрестности среза цилиндра. Давление в окрестности среза цилиндра значительно меньше давления у дна поршня в момент начала истечения. Через некоторое время после начала истечения в окрестности дульного среза можно выделить следующие области (рис. 5.32) [97]. Область I ограничена линией АВС - передним фронтом волны разрежения. Область II ограничена линиями АВС и DEFG - задним фронтом волны разрежения. Эта область охватывает тот объем, на который к рассматриваемому моменту времени растянулся скачек разре- жения, возникший в результате встречи газов с атмосферным воздухом. Движение внутри этой области имеет сложный характер, так как в пределах области II проис- ходит перестройка течения от одномерного в области I к движению, близкому к движению с центральной симметрией в области III. Область III содержит частицы газа, которые уже прошли через центрирован- ную волну разрежения. Движение в этой области близко к движению со сферической симметрией. Пе- редней границей этой области служит линия JKLN - поверхность стационарного 102
сильного разрыва. Области IV и V содержат частицы воздуха, сжатые ударной волной. Вдоль линии JKLN давление газов и воздуха и нормальные к этой поверхно- сти составляющие скорости их равны между собой. Движение в области V харак- терно вихрями, которые неизбежно образуются на границе газовой струи. Движение в области IV (как и области Ш) близко к движению со сферической сим- метрией. Область VI - атмосферный воздух, не сжатый ударной волной. Аэродинамические явления, происходящие в период последействия пороховых газов на пулю, при отрыве винтовочной пули, вылетающей из ствола со сверхзвуко- вой скоростью, от струи пороховых газов - задача промежуточной или внешней бал- листики. Практический интерес представляют также и акустические и оптические (т.е. вспышка выстрела) характеристики окодульного волнового течения, порождае- мого вылетающей из ствола пулей и струей пороховых газов. Сразу после вылета пули из канала ствола, в начале истечения пороховых га- зов, движение газов является движением с цилиндрической симметрией при слож- ных граничных условиях. Резкое изменение картины и параметров течения на срезе ствола после выхода пули отчетливо видно на искровых теневых фотографиях (рис. 5.33) Рис. 5.33 Развитие течения пороховых газов, a) t = 9 мкс; b) t = 25 мкс; с) t = 37 мкс. Вследствие увеличения давления на срезе ствола (рс/рт = 600) и уменьшения отношения удельных теплоемкостей (у = 1,24) образуется струя со значительно большим начальным углом расширения и значительно большими общими размера- ми, чем первичная. Быстрое расширение пороховых газов через боковые границы первичной струи и относительно спокойную атмосферу порождает сильную удар- ную волну. Однако в продольном направлении образованию сильной ударной' вол- ны препятствует высокоскоростное ядро первичной струн, пока пороховые газы не пройдут за диск Маха этой струи (t = 25 мкс ). Несмотря на частичное затенение твердыми пороховыми частицами, по искро- вым теневым фотографиям (рис.5.33) можно определить волновую структуру раз- вивающейся струи. Диск Маха движется непрерывно от среза ствола, оставляя за 103
собой висячую ударную волну, которая после образования остается неизменной. Рис. 5.34. Контуры ударных волн в струе пороховых газов (/, мкс) Поскольку давление на срезе ствола почти постоянно, первые 200 мкс неиз- менность формы висячего скачка свидетельствуют о слабом взаимодействии с боко- вой областью течения в сжатом слое. Волновые картины, полученные в интервале от 25 до 100 мкс показывают, что одновременно образуются ударные волны трех ти- пов. Слабый косой, сильный косой и прямой скачки последовательно наблюдаются в волновой структуре при движении от среза ствола в направлении оси симметрии. Экспериментальные данные показывают, что, хотя на оси пуля занимает положение прямого скачка, боковые участки диска Маха формируются вследствие взаимодейст- вия струи с полем течения сжатого слоя. После момента t = 91 мкс пуля больше не влияет на внутреннюю волновую структуру струи. Таким образом, взрывная волна, возникающая при истечении пороховых газов, спустя некоторое время полностью подавляет все особенности, присущие первичному полю течения (в том числе и воз- душную взрывную волну). Это связано с большой разницей между давлениями, раз- вивающимися в обоих течениях: так, в момент вылета пули из ствола (дульная ско- рость = 950 м/с) давление на фронте воздушной взрывной волны составляет 16105 Ра, а давление на фронте взрывной волны, порождаемой пороховыми газами, равно 600-105 Ра. Следовательно, при решении рассматриваемой задачи вполне мож- но пренебречь взаимодействием поля течения пороховых газов с первичным полем течения. Тем не менее, оба поля течения имеют сходную структуру, и поэтому изу- чение первичного поля течения может дать полезную информацию. К тому же пер- вичное поле течения свободно от искажающих факторов, присущих полю течения пороховых газов. Этими факторами являются: присутствие пули в струе газов, дого- рание пороховых газов и затрудненность оптических методов исследования поля те- чения, связанная с высокой плотностью пороховых газов. 104
Рис. 5.35. Структура поля течения пороховых газов. 1 - скачок уплотнения на донной части пули; 2 - воздушная ударная (взрывная) волна; 3 - взрывная волна, порождаемая при истечении пороховых газов; 4 - дульная ударная волна; 5 - граница струи На рис. 5.35 показана структура поля волнового течения пороховых газов в такой момент времени, когда пуля находится в струе газов и взаимодействует с ней, а фронт взрывной волны, порождаемой пороховыми газами, почти совпадает с по- верхностью контактного разрыва. После отрыва пули от струи пороховых газов структура поля течения будет такой же; как на рис. 5.28. На начальной стадии поле течения пороховых газов имеет значительно более искаженную форму, чем первич- ное поле течения. Тем не менее в основном структура обоих полей течения одинако- ва, за исключением маховского диска. Это отличие связано с тем, что у донной части пули возникает почти прямой скачок уплотнения, замыкающий сверхзвуковую струю и препятствующий возникновению маховского диска. Из экспериментальных данных следует, что, когда давление в потоке за скачком уплотнения у донной части пули сравняется с давлением, которое существовало бы за маховским диском при от- сутствии пули, скачок уплотнения отстанет от пули и образуется маховский диск. -8 -4 0 4 8 12 16 20 X/D Рис.5.36. Контуры внешней ударной волны, распространяющейся по воздуху (/, мкс) 105
На рис. 5.36 показано нарастание воздушного сжатого слоя, создаваемого по- роховыми газами. Вследствие прорыва пороховых газов из-за кормовой части пули формирование сжатого слоя начинается до выхода донной части пули из ствола. Около среза ствола на развитие ударной волны влияет присутствие пули и взаимо- действие с первичным течением. Однако после первых 10 .мкс течение начинает расширяться свободно. Впоследствии ударная волна имеет наибольшую интенсив- ность в направлении трассы соответственно направлению потока энергии. Ударная волна, создаваемая пороховыми газами, остается интенсивной в направлении трас- сы в течение значительно большего периода времени, чем ударная волна в первич- ном течении. Только после выхода внешней ударной волны из поля зрения она приобретает приблизительно сферическую форму. Рис. 5.37. Траектории распространения разрывов течения пороховых газов вдоль оси Распространение наблюдаемых разрывов вдоль оси симметрии показано на рис.5.37. Вследствие взаимодействия с пулей в начальном периоде и падения пара- метров на срезе ствола в более поздние моменты времени перемещение диска Маха не соответствует степенному закону, но движение контактной поверхности и внешней ударной волны происходит в соответствии со степенными зависимостями от времени. Анализ, проведенный на основе теории сильного взрыва, показывает, что для распространения сферической взрывной волны в соответствии с измерен- ным степенным законом X ~Г0,608 необходимо подводить энергию с почти посто- янной скоростью E»t0,04, что в течение первых 100 .мкс поток энергии из ствола пропорционален Z”0,04. На основании столь хорошего согласия наблюдавшегося движения ударной волны с результатами расчетов Эрдос и Гуидис [95] разработали конечно-разностный метод расчета течения, предположив существование сфериче- ской симметрии вблизи оси. Результаты проведенных расчетов всего поля течения между срезом ствола и внешней ударной волной очень хорошо согласуются с пред- ставленными экспериментальными данными. Приведенные выше экспериментальные данные показывают, что в начальной стадии расширение пороховых газов определяется распространением внешней ударной волны в воздухе. Давление за ударной волной, распространяющейся вдоль 106
оси, падает от расчетного значения на срезе ствола, равного 120- 105Ра, до 1,3- 105Ра, определенного по скорости ударной волны в момент t = 200 мкс. Таким образом, на распространение диска Маха и контактной поверхности наибольшее влияние оказы- вает изменение давления за ударной волной на два порядка, а не падение давления на срезе ствола, которое за тот же период уменьшается от 600-105 до 450-105 Ра. Струк- тура струи в поперечном направлении не изменяется за это время по двум причинам. Во-первых, поле течения за ударной волной в поперечном направлении быстро зату- хает, поскольку оно непосредственно не поддерживается расширяющимися газами, т. е. вдоль передней части контактной поверхности векторы скорости в струе и в сжа- том слое почти параллельны, а вдоль боковых частей контактной поверхности скоро- сти невязких течений почти перпендикулярны. Во-вторых, как показывают расчеты стационарной недорасширенной струи, ее структура при рс/»200 сравнитель- но мало изменяется при небольших изменениях нерасчетности. Продолжительность фазы затухания поля течения пороховых газов наиболь- шая; она начинается с момента t = 200 мкс и заканчивается при t = 6000 мкс. Ха- рактер затухания поля течения противоположен характеру его развития, а именно поле течения в сжатом слое оказывает второстепенное влияние по сравнению с па- дением давления на срезе ствола. При t = 200 мкс максимальное давление за удар- ной волной составляет 1,3 105Ра. Вследствие продолжающегося расширения удар- ной волны в радиальном направлении давление, влияющее на струю, падает до давления в окружающей среде вплоть до момента t = 1000 мкс. Падение давления на срезе ствола от 450 105Ра до давления в окружающей среде определяет затуха- ние поля течения, по крайней мере, в сверхзвуковом ядре струи пороховых газов. Стадии затухания струи, показанные на искровых теневых фотографиях (рис.5.38) существенно отличаются от картин течения в процессе ее развития. По- скольку струя распространяется в осевом направлении при постоянных параметрах, вдоль боковых границ (равных параметрам у среза ствола), в процессе ее затухания происходит полное вырождение волновой структуры. По мере сокращения струи в сторону среза ствола на фотографиях получаются картины течения недорасширен- ных струй с непрерывно уменьшающейся нерасчетностью. На последней фотогра- фии (/ = 5200л<кс) наблюдается периодическая волновая картина, характерная для недорасширенной струи с нерасчетностью, близкой к единице. Рис. 5.38. Стадии затухания течения пороховых газов, a) t = 900 мкс; б) Z = 3200 мкс; в) / = 4200 мкс; г) t = 5200 мкс После начального периода, в котором диск Маха пересекает пулю, он отделя- ют
ется и достигает максимального расстояния в момент t = 400 мкс. Эксперимен- тальные точки выходят за кривую, соответствующую стационарным положениям, вероятно, вследствие падения давления ниже атмосферного, типичного для пере- расширений за сферическими взрывными волнами. Максимальное расстояние до диска Маха не соответствует этому расстоянию для оптимальной струи. После мо- мента t = 200 мкс диск Маха смещается вниз по потоку вследствие перерасшире- ния в поле течения за внешней ударной волной, а боковые границы струи начинают сжиматься вследствие падения давления на срезе ствола и сравнительно малого из- менения внешнего давления. Восстановление давления в осевой части поля течения за ударной волной до давления в окружающей среде уменьшает избыточное сме- щение диска Маха до расстояния, соответствующего стационарному течению, ко- торое достигается к моменту t = 800 мкс. Рис. 5.39. Первичное воздушное течение в момент вылета снаряда со скоростью К = 1050л«/с. Поведение структуры струи в этот промежуток времени показывает, что существует переходный период те- чения (200—> ЗООмкс), в котором влияние поля течения за внешней ударной волной на струю непрерывно уменьшается, и падающее давление на срезе ствола становится определяю- щим. В дальнейшем, после момента t = 800 мкс, структура струи полно- стью определяется параметрами на срезе ствола и точно соответствует ста- ционарной струе с параметрами, рав- ными параметрам в данный момент. Задача экспериментального и теоретического определения пара- метров поля течения из канала ствола ручного огнестрельного оружия при вы- стреле, несмотря на полученные в 70-х годах результаты, остается актуальной и сейчас [94]. В этой работе еще раз показано, что пространственно-временные характе- ристики первичного течения влияют на развитие основной «взрывной» волны, по- рождаемой продуктами сгорания пороха. Рис. 5.40. Течение пороховых газов, когда давление в стволе перед выстрелом равно атмосферному: Vp= 1050м/с Взаимодействие воздушной струи и струи пороховых газов изучалось с помощью ствола калибром 20 мм при дульных скоростях снаряда от 260 до 1050 м/с. Для визуализации структуры течения использовался теневой метод. Кроме того, прово- дились измерения давления по радиальным направлениям, накло- ненным под различными углами к оси симметрии. Для выявления взаимодействия воздушной и пороховой струй опыты прово- дились сначала с вакуумирован- 108
ним стволом, затем в условиях атмосферного давления в стволе. При низких дульных скоростях снаряда первичное воздушное течение начина- ется задолго до вылета самого снаряда, поскольку столб воздуха перед снарядом сжат не очень сильно. Истечение пороховых газов происходит под действием низ- кого давления, и поэтому струя продуктов сгорания почти не расширяется в попе- речном направлении и имеет форму, вытянутую вдоль оси симметрии. После выле- та снаряда пороховые газы расширяются в почти невозмущенную первичным тече- нием среду и образуют взрывную волну, точно описываемую теорией. Рис. 5.41. Течение пороховых газов в случае вакуумированного перед выстрелом ствола; V = 1050 м/с . Высокая скорость первичного течения и блокирующий эффект снаряда созда- ют условия, при которых взрывная волна в осевом направлении не распространяет- ся (что подтверждается теневыми фотографиями). При высоких дульных скоростях снаряда столб воздуха в стволе сжимается гораздо сильнее, что приводит к увеличению степени бокового расширения пер- вичного потока (рис. 5.39) и к ее взаимодействию с пороховыми газами по всей поверхности фронта продуктов сгорания (рис. 5.40). На фотографии, полученной при дульной скорости снаряда 1050 м/с, хорошо видно, как размывается фронт пороховых газов. Этот эффект становится еще более наглядным, если сравнить рис. 5.40 с рис.5.41, на котором приведена теневая фотография для того же мо- мента времени, что и на рис. 5.40, но в случае выстрела в «вакууме». В опытах, моделирующих выстрел в вакууме, в дульном срезе ствола устанавливалась май- ларовая диафрагма, а вокруг снаряда - О-образное кольцевое уплотнение перед нарезной секцией ствола и затем производилась откачка воздуха из этой секции до давления 0,03 Торр. Течение столба воздуха перед снарядом существенно влияет на картину около- дульного течения. В случае вакуумированного ствола фронт взрывной волны от- стоит от дульного среза на меньшее расстояние, чем в случае ствола, заполненного воздухом. Разница между этими положениями фронтов взрывной волны примерно равна размеру сверхзвукового ядра первичного потока. Давление около дульного среза в случае вакуумированного ствола гораздо ни- же, чем в случае ствола, заполненного воздухом. Этого и следовало ожидать, по- скольку наличие высокоскоростного первичного течения снижает амплитуду взрывной волны, генерируемой после вылета снаряда. В случае выстрела при нор- мальных условиях давление вдоль радиальной координаты меняется немонотонно, что, вероятно, связано с особенностями распространения взрывной волны в уже сжатой первичным течением среде. Различие в давлениях, измеренных для случая вакуумированного ствола и ствола при нормальных условиях, исчезает на расстоя- 109
ниях от дульного среза выше 30 калибров. Волновое движение, порожденное выталкиванием из канала ствола столба воз- духа перед пулей и истечением пороховых газов из канала ствола может быть описа- но теорией распространения взрывных волн [95]. Закономерности, присущие неустановившемуся околодульному волновому те- чению, присущи истечению сильнонедорасширенных звуковых струй [95]. Положение внешней границы снаряда, дульной ударной волны и маховского дис- ка определяется полем внешнего, по отношению к струе, давления, действующего на струю, и сверхзвукового течения между осью струи и дульной волной вплоть до ма- ховского диска (внутри «бочки») не зависит от поля внешнего давления, то есть, сверх- звуковое течение внутри «бочки» зависит только от условий в дульном срезе. Сверхзвуковую струю можно считать как бы продолжением ствола, т.к. струя пе- ремещает источник течения в ударном слое в точку вне ствола. «Источник» находится на фиксированном расстоянии от дульного среза, равном 0,2 диаметра ствола. Сравнение расчетных и экспериментальных траекторий маховского диска [95] яв- но показывает, что остаточные эффекты взаимодействия струи пороховых газов с пу- лей существенны до тех пор, пока пуля не выйдет за пределы маховского диска. В [94] приведены высококачественные фотографии общей картины течения на участке около 65 см у дульного среза. На рис. 5.42 приведена картина первичного течения, а на рис. 5.43 - картина течения после выхода тела из ствола. Рис. 5.42. Истечение из ствола воздуха, выталкиваемого ускоряемым телом. Скорость тела на дульном срезе 860 м/с. Рис. 5.43. Картина течения при дульной скорости тела 840 м/с. ПО
Из параметров пороховых газов для проектирования надульных устройств, в том числе - глушителей, особый интерес представляет их температура. В опубликованных работах получены данные о температуре газов дульного вы- хлопа. Наиболее полно этот вопрос рассмотрен в [96]. Для решения упомянутого вопроса картину течения в момент подхода порохо- вых газов к дульному срезу и при последующем их расширении после вылета пули из ствола приближенно представим, как показано на рис. 5.44. t = 0 V/////////////Z Eb u„ а\—► : 7777777777777777 t>o Рис. 5.44. Идеализированная схема одномерного течения в окрестности выходного сечения Отношение поступающего потока энергии Ег к потоку энергии Е*, прошед- шему через дульный срез, выражается зависимостью только от отношения удель- ных теплоемкостей и числа Маха невозмущенного потока. Это отношение пред- ставлено на рис. 5.45 как функция числа Маха при у = 1,25 . Оно сильно зависит от числа Маха невозмущенного потока в диапазоне 0 < U} /at < 0,6. При приближении скорости к скорости звука отношение потоков энергии асимптотически стремится к единице вследствие уменьшения интенсивности процессов расширения в около- дульной области. Рис. 5.45. Зависимость отношения потоков энергии от числа Маха невозмущенного течения В работе [96] измерялись скорость распространения изоэнтропической волны расширения, возникающей в потоке и движущейся со стороны дульного среза (рис. 5.46). Датчики давления, установленные заподлицо со стенкой ствола, регист- рировали прохождение дульной волны разрежения. 111
77777777777777777777777777777777 Рис. 5.46. Волновая диаграмма течения внутри канала ствола Зависимость скорости звука от скорости вылета снаряда, приведена на рис. 5.47 в диапазоне изменения скорости вылета снаряда от 200 до 600 м/с скорость звука пороховых газов до их истечения из ствола остается постоянной и равной 657 м/с с точностью до разброса экспериментальных данных ± 20 м / с . Когда скорость вылета снаряда превышает 600л</с, скорость звука пороховых газов начинает увеличиваться, пока число Маха не достигает единицы при скорости вылета снаря- да 780 м/с. UTO, m/s Рис. 5.47. экспериментальные значения скорости звука На рис. 5.48 нанесены значения давления, измеренного датчиком непосредст- венно после прохождения снаряда, в зависимости от скорости вылета снаряда из ствола. Давление на срезе ствола почти линейно изменяется при увеличении скоро- сти вылета снаряда до значения 600 м/ с, при котором оно резко возрастает, а затем 112
снова меняется линейно. Резкое увеличение давления на срезе ствола происходит при той же самой скорости вылета снаряда, при которой начинает также расти скорость звука. По-видимому, это связано с изменениями в процессе горения. Расчетная ско- рость снаряда составляла приблизительно 1000 м/ с. Понижение скорости достига- лось за счет уменьшения количества пороха в гильзе при неизменном объеме заряд- ной камеры. Порох удерживался с помощью тонкой диафрагмы в задней части гиль- зы напротив воспламенителя. Таким образом, между слоем пороха и донным срезом снаряда имелся свободный объем, в котором могли возникать волны давления, влияющие на зависимость интенсивности горения от времени. Чтобы вычислить температуру пороховых газов по измеренной скорости звука, пользовались уравнением состояния. Считалось, что в условиях проведения экспе- риментов пороховые газы в момент расширения у дульного среза ствола подчиняют- ся соотношениям для идеального газа. Тогда температура пороховых газов в выход- ном сечении можно найти с помощью выражения 2 Т = — , yR где у = 1,25 и R = 365.5 т Рис. 5.48. Экспериментальные значения давления в выходном сечении ствола 113
На рис. 5.49 приведены значения температуры, рассчитанные по измеренной скорости звука. При небольших скоростях вылета снаряда температура у дульного среза остается примерно постоянной и равной 1 000 К. При дульных скоростях снаряда свыше 600 м/с температура возрастает, достигая максимальной величины 1320 К при скорости 800 м/с. Рис. 5.49. Сравнение экспериментальных и теоретических значений температуры газов в выходном сечении ствола. 114
6, Основные принципы создания и конструктивные особенности приборов снижения уровня звука выстрела для автоматов 6.1. Шум и его влияние на организм человека. Генерирование шума сверхзвуковыми струями. Выстрел из ручного огнестрельного оружия сопровождается такими физиче- скими явлениями, как звук (шум), пламя и дым. В ряде случаев применения автоматов ликвидация этих явлений обязательна, так как они демаскируют стрелка. Кроме того, шум высокого уровня при выстреле неблагоприятно воздействует на организм стреляющего, затрудняет голосовую связь на поле боя. Основными источниками звука выстрела являются: - все движущиеся и соприкасающиеся при этом части и детали механизма оружия; - хлопок от выталкиваемого с большой скоростью пулей воздуха, находящего- ся в стволе по всей длине; - пороховые газы, движущиеся со сверхзвуковой скоростью, прорывающиеся между стенкой канала ствола и пулей и опережающие ее; - пороховые газы, мгновенно покидающие после вылета пули канал ствола; - ударная баллистическая волна, создаваемая пулей в полете, при условии, что ее скорость выше скорости звука [103, 104]. Рассмотрим основные характеристики шума и его влияние на организм челове- ка [105-112]. Шум - разновидность звука. Понятие «звук» означает физическое возмущение частиц, возникающее в ре- зультате изменений давления в воздухе. Шум с физической точки зрения определяется как смесь различных звуков с частотами и фазами, распределенными нерегулярно. С физиологической точки зрения шумом считается любой звуковой процесс, который в большей или меньшей степени неприятен для восприятия, мешает рабо- те или отдыху. Специфика восприятия шума человеком включает как высокую частотную разрешающую способность уха, представляющего орган частотного анализа, так и значительную чувствительность к амплитудам, которая в широком диапазоне час- тот для человека со здоровым слухом задается интервалом (120-130) дБ по уровню звука от «порога слышимости» внизу до «болевого порога», при котором интен- сивный звук вызывает травматические последствия, вверху. Отношение амплитуд составляет миллион к одному [105]. Изменение состояния среды при распределении звуковой волны характеризу- ется звуковым давлением Р - превышением давления над давлением в невозму- щенной среде, плотностью среды р в кг/м3 и вектором скорости колебаний частиц среды V в м/с. Область среды, в которой распространяются звуковые волны, назы- вают звуковым полем. Дискретность восприятия слуха по частоте и амплитуде дает около 22000 эле- ментарных градаций по всей области слухового восприятия, ограниченной снизу порогом слышимости, сверху - болевым порогом, охватывающим диапазон частот от 20 до 20000 Гц [106]. Звуками низких частот принято считать те, частота которых находится в пре- 115
делах 30-300 Гц, средними - 300-800 и высокими выше 800 Гц. Человек по-разному воспринимает звуки различных частот. Наиболее неприятными и раздражающими являются звуки высоких частот [III]. Источник звука характеризуется акустической мощностью, частотным спек- тром излучения и характеристикой направленности. Звуковой мощностью Р, Вт, источника звука называют общую звуковую энер- гию, излучаемую им в единицу времени. Она определяется потоком интенсивности звука через замкнутую поверхность площади S', окружающую источник звука. В плоской волне она может быть выражена формулой I - Р2/ рс, где рс - удельное акустическое сопротивление среды, через которую распространяется звук. В этом случае интенсивность звука пропорциональна квадрату эффективного значения звукового давления. Таким образом, интенсивность звука показывает, какая мощность Р пере- дается через единицу площади, расположенную перпендикулярно вектору ско- рости [107]. Интенсивность звуков, с которыми имеют дело на практике, изменяется на 15 порядков (в 1016 раз). Кривые, ограничивающие область слышимости, приведены на рис. 6.1 [110]. Рис. 6.1. Кривые, ограничивающие область слышимости. По закону Вебера-Фехнера раздражающее действие шума на человека пропор- ционально не квадрату звукового давления, а логарифму от него. Вследствие этого, на практике удобно пользоваться не абсолютными, а отно- сительными единицами - уровнями, измеряемыми децибелами (дБ). Децибел - это десятикратный десятичный логарифм отношения интенсивности или мощности к выбранному стандартному значению. Так определяемые отношения называются уровнями. Уровень, дБ: - интенсивности звука L{ = 10Zg(7/Z0); - звукового давления L = 10Zg(P2 /Pq) = 20 lg(P / Ро ); - звуковой мощности источника Lp = 10Zg(7’/7’0); - колебательной скорости частиц lv = 10/g(K2 /к02) = 20lg(V//0), 116
где/0 = 10-12 Вт; Ро=2-1О“5Па; Ро=5-1О8м/с; Ро=1О-12Вт. Чувствительность слуха падает с понижением частоты звука. Дня того, чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, вво- дят понятие корректированного уровня звукового давления (уровня звуковой мощ- ности и т.п.). Коррекция заключается в том, что вводятся зависящие от частоты звука поправки к уровню соответствующей величины. Эти поправки стандартизи- рованы в международном масштабе [108]. Наиболее употребительна коррекция А. Корректированный уровень звукового давления называется уровнем звука и измеряется в дБ(А). Стандартное значение коррекции А£л приведено ниже. Частота, 16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 5000 Гц Коррекция, 80 42 26,3 16,1 8,6 3,2 0 -1,2 -1,0 1,1 ’ ДБ Звук (шум) выстрела относится к газодинамическим шумам. Спектр этого шу- ма - широкополосный, с максимальными значениями в определенной области час- тот. Уровень звука при выстреле достигает 170 дБ, что заметно превышает болевой порог. Задача понижения уровня звука выстрела кроме других обстоятельств, явля- ется актуальной по причине серьезного негативного влияния звука такого уровня на организм стреляющего. Тем более, что действие шума на организм человека не ограничивается воздей- ствием на орган слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом пере- дается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них - воздействует на внутренние органы, приводя к значительным изменениям в функциональном со- стоянии организма, влияет на психическое состояние человека, вызывая чувство беспокойства и раздражения. Человек, подвергающийся воздействию интенсивного шума, затрачивает в среднем на 10-20% больше физических и нервно-психических усилий, чтобы со- хранить выработку, достигнутую им при уровне звука ниже 70 дБ (А). Воздействие шума на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука [40-70 дБ (А)] и не зависит от субъективного восприятия шума человеком. Из вегетативных реакций наиболее выраженным является нарушение перифе- рического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизи- стых оболочек, а также повышение артериального давления [при уровнях звука выше 85 дБ (А)]. В то время, как для вегетативной нервной системы характерно четкое соответ- ствие между шумом и реакцией, в области психики такое соответствие отсутствует. Воздействие на психику возрастает с увеличением частоты и уровня шума, а также с уменьшением ширины полосы частот шума. Воздействие шума на центральную нервную систему вызывает увеличение скрытого периода зрительно-моторной реакции, приводит к нарушению подвижно- сти нервных процессов, изменению электроэнцефалографических показателей, на- рушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих функ- 1 17
циональных изменений в организме, уже при шуме 50-60 дБ (А), существенно из- меняет биопотенциалы мозга, их динамику, вызывает биохимические изменения в структурах головного мозга. При импульсных и нерегулярных шумах степень воздействия шума повышает- ся. Изменения в функциональном состоянии центральной и вегетативной нервных систем наступают гораздо раньше, и при меньших уровнях шума, чем снижение слуховой чувствительности. Под воздействием шума снижается концентрация внимания, нарушаются фи- зиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетиче- скими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая комму- тация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, ка- чество и безопасность труда. Неблагоприятное воздействие шумов высоких уровней на организм человека используется при создании «акустического оружия». Фирма American Technology Corporation разработала и производит установку LRAD (Longe Range Acoustic Dence), которая снабжена параболической антенной, излучающей звуковые волны частотой 2100-3100 Гц и мощностью 150 децибел, с радиусом эффективного дейст- вия в 300 метров, и портативное акустическое «ружье», излучающее звук мощно- стью около 140 дБ с радиусом действия около 90 метров [112]. Согласно исследованиям отечественных гигиенистов безопасный уровень зву- ка составляет 80 дБ (А). Он соответствует нулевому риску потери слуха и по стан- дарту ICO-1999-75. Одним из основных источников звука выстрела, как уже отмечено, является шум сверхзвуковых струй воздуха, выталкиваемого пулей из канала ствола и газов, как прорывающихся между пулей и каналом ствола, так и следующих за ней. Возможность расчета сложного турбулентного струйного течения и акустиче- ского поля, создаваемого таким течением, имеет большое значение при разработке шумоглушащих устройств и в частности ПСУЗВ. Теория аэродинамического шума берет начало от двух классических работ Лайтхилла (Lighthill, M.J. «On Sound Generated Aerodynamically, I. “General Theory” Proceedings of the Royal Society», Vol. A211, 1952, pp. 564-587. Lighthill, M.J. «On Sound Generated Aerodynamically, II. Turbulence as a Source of Sound Proceedings of the Royal Society», Vol. A222,1954, pp. 1-32.)». В дальнейшем явление генерации шума сверхзвуковыми струями было широко исследовано, уточнена его физическая природа и получен ряд фундаментальных ре- зультатов, позволяющих определить звуковые характеристики струи в зависимости от основных параметров, определяющих истечение [113-142]. Шум турбулентного характера, возникающий вдали от твердых границ при пе- ремешивании потоков, движущихся с разными скоростями, (шум свободной струи) преобладает в шуме выброса сжатого воздуха, шуме, сопровождающем дульный выхлоп при выстреле, и шуме реактивных двигателей. Аэродинамические шумы, возникают в сверхзвуковых течениях из-за наличия ударных волн (скачки уплотнения) и взаимодействия их с окружающей атмосферой или с твердыми стенками. Характеристики сверхзвуковых струй различаются в зависимости от того, бу- дет ли давление «на срезе» сопла больше (недорасширенная струя), меньше (пере- расширенная струя) или равно (полностью расширенная струя) давлению в окру- жающей среде. Первые два случая характеризуются ясно выраженной системой скачков уп- лотнения. В отличие от дозвуковой струи для сверхзвуковой струи длина потенци- ального ядра может изменяться в зависимости от числа Маха. 118
Рассмотрение Лайтхиллом зависимости интенсивности излучаемого звука от флуктуаций потока, привело к ставшему теперь известным закону <и>8, где «и» - осредненная скорость истечения струи. Лилли ввел термины «собственный шум» и «шум сдвига», чтобы отличить высокочастотный шум струи, возникающий в ре- зультате собственных взаимодействий внутри турбулентности, от низкочастотного шума, связанного с взаимодействием турбулентности со средним сдвиговым тече- нием. Было показано, что функция, описывающая генерацию аэродинамического шума, зависит от нескольких различных механизмов, определяемых воздействием сдвиговых флуктуирующих напряжений: 1) самих с собой; 2) с первой производной средней скорости; 3) со второй производной средней скорости [113]. Модель генерирования шума, разработанная Лайтхиллом, математически запи- сывается в виде неоднородного волнового уравнения ^-^Др = 52Т„/ахД.., (1) дГ J J где Ту = pv,vy - Ту + (р - аор)бу ; а0 - местная скорость звука; р - плотность; Vj,Vj - компоненты скорости; Ту- вязкое напряжение; р - термодинамическое давление. Течение в свободной струе характеризуется расширением границ потока, под- сосом воздуха из окружающей среды, вязкой диссипацией энергии и акустическим излучением [114]. Скорость Vj разлагается на среднюю скорость и пульсирующую составляю- щую, а шум, как уже сказано, разбивается на две составляющие: собственный шум, обусловленный турбулентными напряжениями, которые определяют скорость пе- реноса количества движения через какую-либо поверхность вследствие пульсаций скорости, и «сдвиговый шум». Последний есть шум пульсаций скорости при нали- чии градиента средней скорости. Излучение, обусловленное собственным шумом, зависит от второй производ- ной по времени, тогда как излучение шума сдвига зависит от первой производной по времени, таким образом, собственный шум будет излучаться на более высоких характерных частотах, чем шум сдвига. Характеристика направленности сдвигово- го шума приводит к преобладанию высокочастотного собственного шума сбоку от струи, а низкочастотного шума сдвига впереди и сзади струи. Важную роль в генерации шума сверхзвуковой струи играют механизмы, от- носящиеся к взаимодействию турбулентности со скачками уплотнения, и механиз- мы, относящиеся к обратной связи, в которых активную роль играет структура скачков уплотнения. При наличии в струе твердых тел ее звуковая мощность увеличивается, в част- ности, если в потенциальном ядре находится турбулизатор, то возникают дискрет- ные тона, повышающие звуковую мощность струи на 10-20 дБ. Общая интенсивность собственного шума и шума сдвига, генерируемого еди- ничным объемом турбулентности, достигающей дальнего поля, без учета влияния конвекции и рефракции выражается суммой уравнений (2) и (3) 1 1О
ise = J7/2M2--s'4j < uxMux&)> dv, (2) rJ16n2|x| poao5 dr4 где p - давление; |x| - расстояние от вихря до наблюдателя; р0 - плотность; а0 - скорость звука; т - время в неподвижной системе координат; т], £ - координаты точки относительно вихря; V - объем вихря; ui ~ турбулентная скорость; < > - осредненная по времени величина; ise — интенсивность собственного шума, генерируемого единичным объемом турбулентности. Интенсивность шума сдвига, генерируемого гем же самым объемом [113]: = /'Ду' 65 j 4г+ и4” |х| роа^ or J Л {3) V 4тг|х| роао \ or )dt vjifi и - мгновенная или средняя скорость; г - радиальная координата; 0 -угол, между продольной осью струи и направлением на точку изменения звука. Следует отметить, что при изучении природы аэрогидромеханического шума су- щественны источники звука трех типов: монополь, диполь и квадруполь. Монополь рассматривают как точечный источник пульсирующего массового расхода. Когда амплитуда и фаза звукового поля одинаковы в каждой точке по- верхности, источник является монополем. Взрывы являются источниками звука ти- па монополя. Диполь можно рассматривать как два очень близко расположенных друг к дру- гу монополя, находящихся в противофазе. Источник звука типа монополя реализуется тогда, когда возникает движение центра масс. Решение волнового уравнения позволило получить математические выражения для источника звука каждого типа (уровень звукового давления и звуковую мощность). Монополь: Lp = 201g , Ро/ ?о . L 2rPr j W лРо/ Я о со где р0 - средняя массовая плотность газа; f -частота; qQ - среднеквадратичный объемный расход; Cq - средняя скорость звука; рг - 20 мкПа - нулевой уровень; г - расстояние от источника до приемника звука; V - объем вихря. 120
3Fcos0 1 + flV r2 w=~^—3 Poco Диполь: Ld = 201g F L 4itrpr Jv где F - среднеквадратичная сила; R = 2itf /cq - волновое число; 0 - угол, отсчитываемый от оси диполя. Квадруполь можно считать состоящим из двух диполей, находящихся в проти- вофазе, то есть, из четырех монополей. Поскольку диполи имеют оси, то их расположение может быть продольным или поперечным. Поперечный квадруполь представляет касательные напряжения, а продольный квадруполь - продольные напряжения. Продольный квадруполь пред- ставляет собой вырожденную форму поперечного, имеет лишь одну ось и образует два лепестка звукового поля, в то время как поперечный квадруполь - четыре. Квадруполь ТЛ7 _ поперечный W = — ----$—; л <—3 продольный W =-------» Poco где - среднеквадратичное касательное напряжение; - среднеквадратичное продольное напряжение. Если амплитуда источника звука удваивается (массовый расход, сила, напря- жение), выходной уровень увеличивается на 6 дБ. Удвоение частоты монополей и диполей приводит к увеличению выходного уровня на 6 дБ, а для квадруполей - на 12 дБ. Это указывает на относительно большее значение квадруполей в области вы- соких частот для любого излучения звука. На нерасчетных режимах истечения струи (то есть, когда давление на срезе со- пла не равно давлению в окружающей среде), наблюдается увеличение звуковой мощности. Для суживающегося сопла при изменении перепада давления (отноше- ние полного давления на срезе сопла к давлению окружающей среды) от 2 до 5 уровень звуковой мощности = Ln “Ь Л7, р р р * где Lp - общий уровень звуковой мощности, рассчитанный для случая критиче- ского истечения из сопла (для М = 1) дБ; &Lp - поправка, учитывающая изменение звуковой мощности на нерасчетных режимах в зависимости от тсс = Рст1Рполн и температуры струи Т* К (рис. 6.2); и Ряп.„ - статическое и полное давление в струе, vru fiwtn • * 121
М.дБ Рис. 6.2. Зависимость поправки от отношения пс и температуры струи Г* К. Структура сверхзвуковой струи, истекающей из сопла (отверстия), приведена на рис. 6.3 [115]. Рис. 6.3. Из теневой фотографии видно, что при М = 1,8 слегка перерасширенная круг- лая струя воздуха приспосабливается к окружающему воздуху через последова- тельность косых и прямых ударных волн. При падении скорости в струе скачки ис- чезают, а струя становится полностью турбулентной. Сложная мгновенная структура струи приведена также на рис. 6.4 [115]. Сухой воздух вытекает из конического сопла и образует осесимметричную струю с числом Маха ~ 1,4. При сверхзвуковом истечении в сплошную среду реализуется картина, схематически показанная на рис. 6.6 и 6.7 [116]. Рис. 6.4. На рис. 6.6,6.7 проявляется структура струи при истечении в сплошную среду. Струя состоит из ряда примерно одинаковых «ячеек». Ячейки, расположенные вниз по течению, становятся все более разреженными. Все последующие ячейки повторяют первую. [116]. Внутреннее ядро, окружено бочкообразными ударными волнами и скачком в ваде диска Маха (рис. 6.7). Около струи существует невязкое ядро расширившегося потока. 122
Начальный участок недорасширенной струи имеет сложную газодинами- ческую структуру, которая характеризуется сочетанием таких газодинамиче- ских явлений, как криволинейные скачки уплотнения, тангенциальные раз- рывы, изоэнтропические волны расширения и сжатия, внешние и внутренние слои смешения с развитой вихревой структурой и др. Особое значение имеет расчет течения в первой ячейке недорасширенной струи. В реальной струе влияние вязкости приводит к возникновению периферийного слоя смешения, который оказывает влияние на всю структуру течения. Структура течения в первой ячейке недорасширенной струи представлена на рис. 6.5 [136]. Скачки уплотнения разбивают течение на ряд характерных об- ластей. Течение в области А такое же, как и при течении в абсолютный вакуум при тех же параметрах на срезе сопла [130]. Рис. 6.5. Структура течения в первой ячейке недорасширенной струи (а) и эпюра полного давления в конце первой ячейки (б): 1 - сопло; 2 - висячий скачок уплотнения; 3 - условная граница струи; 4 - границы внешнего слоя смешения; 5 - отраженный скачок уплотнения; 6 - границы внут- реннего слоя смешения; 7 - центральный скачок уплотнения (диск Маха); 8 - тройная точка ветвления ударных волн. Область А ограничена висячим и центральным скачками уплотнения и для оп- ределения параметров потока перед ними достаточно определить их геометрию. Режим сплошной среды Звуковой сигнал распространяется в среде, которая сама движется в проти- воположном направлении по отношению к источникам, поскольку последние подвержены конвективному переносу вниз по потоку с довольно большим чис- лом Маха. Звуковая волна сравнительно высокой частоты, генерируемая дви- I жущимся вместе с потоком источником струи, подвергается рефракции при прохождении через свободный пограничный слой струи. В результате происхо- дит отклонение этих волн от направления вниз по потоку, с образованием «ко- нуса молчания» непосредственно вблизи оси вниз по потоку (рис. 6.8) [117] . 123
Диск Маха Струя Бочкообразная ударная волна Вторая бочка Граница струи и зона смешения а) Поле плотностей гелия Ь) Поле плотностей окружающей среды Рис. 6.7. Поле плотностей в струе на режиме сплошной среды, полученное путем визуализации потока с помощью электронного пучка. В области больших скоростей закон восьмой степени становится несправед- лив, в противном случае акустическая мощность превысила бы мощность струи, которая растет лишь пропорционально третьей степени скорости. Анализ известных экспериментальных данных показывает, что на самом деле происходит переход к закону пропорциональности кубу скорости (рис. 6.9). Относительное течение Внутреннее отражение ~ Рис. 6.8. Свободный £ пограничный слой Конус молчания Свободный пограничный слой 124
Логарифм скорости истечения из сопла Рис. 6.9. В области больших скоростей закон восьмой степени становится несправедлив, в противном случае акустическая мощность превысила бы мощность струи. Расчет звуковой мощности струи сводится к суммированию мощностей излу- чения объемами, пульсации скорости в которых коррелированы. Теоретически ус- тановлено, что мощность струи в области дозвуковых скоростей истечения [120] Р = К(М )-р-^-0^-, (4) где р0 - плотность струи; uQ - скорость её истечения; D - диаметр среза сопла; М = ис / с - число Маха; К(м)- коэффициент пропорциональности, растущий с увеличением М; р - плотность окружающей среды. При малых дозвуковых скоростях истечения (Л/ < 0,3), К = const, звуковая мощность струи пропорциональна шестой степени скорости. При (М > 0,5) имеет место К(м)» М3и Р = К0 Р-с-Ц-с-8—-; KQ = const. (5) pc Числа Маха, при которых для данной струи следует переходить от формулы с К- const зависят от относительной роли «сдвигового» и «собственного» шума струи; чем больше интенсивность начальных возмущений потока, тем шире диапа- зон чисел Маха, при которых справедлива формула (4). Экспериментально доказано, что при М < 0,5 можно пользоваться формулой (4), причем Х = 10-5; при 0,5 <М <1,5 формулой (5), где KQ = 3-10~5 -г 1,5-10-4. Меньшие значения KQ соответствуют холодным, модельным струям, большие - струям реактивных двигателей. Уровень звуковой мощности струи, определяется формулой (6) 125
Lp = 8OIg«o + lOlgS + 2Olgpc + Zpo, где S - площадь среза сопла, м ; рс - плотность основной струи кг/м3; (6) Lpo = -52 дБ для холодных струй; Zpo = -44 дБ для горячих струй. В литературе [120] приведен также такой подход к вычислению мощности струи, истекающей из отверстия. Полную мощность шума, излучаемого при истечении газа через отверстие, предлагается вычислять по уравнению: з FT = 10-4[140F4 +19F6 + F8](1-x)-^L, (7) где W - мощность шума, Вт; х = ДР/Р1 А - площадь отверстия; с( - скорость звука в области с давлением Р{; Pj - плотность газа с давлением 7]; Р( - давление перед отверстием; Р2 - давление за отверстием; ДР = Р1-Р2; U = схМ - скорость истечения; М - число Маха вытекающего потока; Г = < —^у[1-(1-хУУ-^/т] >2; у = ср /cv. На рис. 6.10 приведен график для вычисления мощности звука Lw, W где Lw =101g—, дБ. 4// Ш о.з щ ns о,7 Ц8 0,3101.1 Число Маха аагпола и Рис. 6.10. График для вычисления мощности звука. Здесь W вычисляется по уравнению (7) в Вт, a Wq = 10-12 Вт - мощность поро- га слышимости; определяется по графику, по безразмерной величине 126
х = ДР/Pj или по числу Маха М потока, истекающего из отверстия (две шкалы на горизонтальной оси). К значениям, определенным по рис. 131, нужно прибавить ал- гебраически величину 10 1g Л, где А - площадь отверстия в квадратных дюймах (1 кв. дюйм - 6,432 см2). В работе [121] рассмотрен механизм образования шума, возникающего при процес- сах, сопровождающихся резким вытеснением или всасыванием окружающей среды. Спектр изучения таких источников характеризуется ярко выраженной низко- частотной частью и быстрым убыванием составляющих на высоких частотах. Если размеры самого источника малы, то в низкочастотной части спектра, для которой справедливо неравенство rax < X, где а - характерный размер источника; % - длина волны излучаемого звука, - реаль- ный излучатель может быть заменен моделью пульсирующей сферы. Звуковая мощность такого идеализированного источника, излучаемая на час- тоте (то-) выражается формулой Вт, где р - плотность среды кг/м3; с - скорость звука в среде, м/с; ш' - круговая частота излучаемого звука, 1/с; Qm. - амплитуда объемной скорости, с которой происходит вытеснение или всасывание среды на данной частоте, м3/с. Уровень звуковой мощности, Lpi : LPi =10184.ДБ, где Ро - 10‘12, Вт - пороговое значение; - уровень звуковой мощности, излучаемой на i-той частоте. Для нормальных атмосферных условий ( р = 1,2 кг / м3; с = 341 м/с ) получим: Lp. =98 + 20 ig/2OT/, дБ, здесь f = /0 - текущая частота; г 1 /0 =-----основная частота процесса, Гц. г0 Для высокочастотного диапазона используется следующая формула: Lpmm =96 + 201gr-401gT + 201g-^-,flB, (8) J ср где fcp - среднегеометрическая частота соответствующей октавной полосы. Формула (8) существенно упрощает расчет, т.е. она позволяет сразу вычислять октавный уровень звуковой мощности, не производя предварительного суммирова- ния гармонических составляющих. Обычно ею можно пользоваться, начиная с ок- тавной полосы fcp =500 Гц. В работе [124] приведены результаты определения акустической мощности сверхзвуковой струи вдоль ее длины. Струя постепенно задвигалась в звукоизолированную камеру; при этом определя- лась среднеакустическая мощность, генерируемая единицей длины струи. Было получено, что максимальное звуковое излучение от струи при М = 2,5 происходит из области, занимающей ~ 20 калибров струи. 107
Кроме того, установлено существование двух отдельных областей генерации шу- ма в струе, имеющей источники, движущиеся со сверхзвуковыми скоростями, причем, излучение из области, расположенной выше по потоку, имеет форму волн Маха. Рис. 6.11. Теневая фотография потока и акустического излучения от струи из сверхзвукового сопла: МЕ = 2,47. На рис. 6.11 показано поле течения в пределах трех калибров от среза сопла для струи, истекающей при М = 2,5 . На рис. 6.12 приведена схема экспериментальной установки, на которой пока- заны два ненаправленные микрофона. В таблице на рисунке указаны условия, при которых проводились измерения. Общая картина, которая следует из измерений, приведенных в дальнем поле сверхзвуковой струи, описывается посредством источников излучения двух раз- личных типов. Рис. 6.12. Схема оборудования и геометрические размеры экспериментальной уста- новки (размеры даны в сантиметрах): 1 - система направленного микрофона; 2 - успокоительная камера; 3 - ненаправленный микрофон; 4 - направляющая, параллельная оси струи. 1-78
Один образуется пространственно когерентной структурой, движущейся со сверхзвуковой скоростью по отношению к окружающей среде и излучающей стро- го направленные волны Маха в течение периода когерентности. Эти волны приходят в данную точку в данном поле через случайные проме- жутки, что приводит к широкополосному спектру излучаемого шума. Излучение второго типа исходит от источников, движущихся с дозвуковой скоростью, расположенных ниже по течению от среза сопла, и имеют характери- стики, подобные характеристикам излучения дозвуковой струи. При а = 90° интенсивность шума меняется приблизительно как восьмая степень скорости. Наиболее интенсивное излучение исходит от так называемой переходной зо- ны, расположенной ниже по потоку от потенциального ядра. Подобные закономерности для околозвуковой струи изложены в [114]. По длине круглой струи с частично турбулентным профилем скорости в на- чальном сечении обнаружены два участка, на которых профиль потока меняется автомодельно. Первый из этих участков представляет собой область смешения между сегмен- тами х/20 = 2 и х/20 = 8. Второй участок автомодельности соответствует переходной области к полно- стью турбулентному участку струй при х/20 > 1,0. Первый участок имеет длину 5 калибров и начинается от среза сопла и соот- ветствует области смешения. Второй участок соответствует полностью развитой струе и расположен ниже по течению за пятым калибром. Распределение звуковой мощности по объемам, расположенным на различных расстояниях х от начала истечения при околозвуковых скоростях характеризуется следующим. На начальном участке струи - области струи, содержащей потенциальное ядро протяженностью 5D, величина акустической эмиссии растет линейно, т.е. мощ- ность, излучаемая объемом единичной длины, не зависит от его удаления от среза сопла. На основном участке при удалении от сопла звуковая мощность таких объе- мов быстро убывает. Звуковая мощность, излучаемая начальным участком, составляет примерно 65% общей звуковой мощности струи. При малых скоростях истечения М <0,3 диаграмма направленности струи практически сферическая. С увеличением скорости истечения струи происходит перераспределение интенсивности излучения по направлениям. Когда турбулентность проходит через скачек уплотнения, она вызывает ме- стную деформацию скачка, что приводит к генерации широкополосного (с явно выраженным максимумом) шума, который называют шумом, связанным со скачком уплотнения. Колебания скачка приводят к излучению звуковой волны, которая распространяется через движущуюся с дозвуковой скоростью окру- жающую среду к кромке сопла. При этом на срезе сопла возникает новое воз- мущение, которое порождает неустойчивость скачков уплотнения. Таким образом, турбулентность несколько усиливается при прохождении ее через ударную волну, при этом возникает звук высокого уровня. При числах Маха М > 2 общая звуковая мощность струи определяется фор- мулой: п2 Зп2 P = KqPc ; ATq = (0,5-1)10-2, Р 129
а уровень звуковой мощности шума струи Lp =301gwc + lOlgS* -i- 201gpc + LPc, где LPc = 97 дБ для холодных струй; Lpc = 100 дБ для струй реактивных двигателей. В некоторых случаях течение сверхзвуковой струи весьма чувствительно к влиянию источника звука. Схема обратной связи при резонировании потока пока- зана на рис. 6.13 [117]. источник энергии резонанс Рис. 6.13. Схема обратной связи у многих резонирующих потоков. Возникновение неустойчивости в системе с обратной связью приводит к обра- зованию предельного цикла, т.е. возникают периодические колебания. Возникает эффект обратной связи. Резонансы всех типов приводят к существенному возраста- нию выходной звуковой мощности. Акустическая обратная связь может уменьшить почти на 50% скорости на оси струи на участке вниз по течению и почти на 50% увеличить степень распростране- ния струи [123]. По-видимому, разрушающие структуру звуковые волны генерируются на сверхзвуковом участке струи на некотором расстоянии от среза сопла, перемеща- ются вверх по потоку в окружающем воздухе, а затем - воздействуют на начальный участок струи. Крупномасштабная турбулентность приводит к появлению «ударного шума», и «визг» струи рассматривают как ту компоненту этого шума, которая усиливается за счет механизма обратной связи. В работе [137] приведены соображения, касающиеся снижения уровня звука, генерируемого сверхзвуковой струей с помощью пористого центрального тела и регулируемого сопла Лаваля. Эксперимент показал, что центральное тело, внут- ренняя полость которого изолирована, либо соединена с атмосферой, приводит к устранению скачков уплотнения в струе. Наряду с этим снижается и связанный со скачками уплотнения шум. Причем, пористое центральное тело приводит к сниже- нию не только шума, связанного со скачками уплотнения, но и обычного шума смешения струи. Регулируемое сопло Лаваля, или эквивалентное сопло с перемещаемым в осевом направлении центральным телом, может обеспечить истечение струи без скачков уплот- нения при перепадах давления вплоть до максимально расчетного. Оно приводит к пол- ному устранению шума, связанного со скачками уплотнения. Если сверхзвуковую струю заключить в изолированный объем (цилиндр или параллелепипед), то ударные волны на выходе из среза диффрагируют при прохо- 130
ждении ограничивающего объема. На рис. 6.14 приведена теневая фотография ударных волн, линий скольжения и вихрей, образующихся внутри ограничивающей трубу емкости [115]. Рис. 6.14. Ударная волна, образованная сверхзвуковой струей в ограничиваю- щем ее объеме («прямоугольном ящике»). Скорее всего, при выстреле сверхзвуковая высокотемпературная струя имеет определенную степень закрутки, так как газы в стволе движутся по его винтовым нарезам. В работах [122], [126] приведены особенности шумоизлучения закрученных струй. Шум закрученной струи - широкополосный и подобен шуму незакрученной струи. Сравнение результатов для закрученного и незакрученного потоков указывает на увеличение интенсивности теплообмена для закрученного потока, по крайней мере, на 20%. При больших углах от оси струи шум закрученной струи больше, чем незакру- ченной. При закручивании струи снижение уровня шума наблюдается только при углах, меньше 40° от оси струи. Разница в шуме закрученной и незакрученной струй возрастает с увеличением угла закрутки и уменьшается с ростом перепада давления и температуры торможения. Закрученная струя имеет больший угол раскрытия, чем незакрученная струя. Истечение газов из ствола оружия при выстреле является двухфазным, так как истекающие газы содержат твердые частицы несгоревшего пороха. Это должно быть учтено при определении картины и параметров дульного выхлопа. Особенно- сти сверхзвукового' струйного истечения двухфазной среды приведены в ряде ра- бот, в частности, [131-135]. Картина при выстреле близка к следующему приближению. Ствол оружия - камера высокого давления, представляет собой цилиндрический канал, заполнен- ный в начальный момент времени частицами в плотной упаковке и газом при высо- ком давлении. Ствол отделен диафрагмой от окружающей среды. После разрыва диафрагмы двухфазная среда начинает истекать в атмосферу. При этом во внешнем газе образуется ударная волна, за ней следует поверхность контактного разрыва, далее - комбинированный разрыв (поверхность между газом и двухфазной средой). Одновременно в стволе формируется волна разрежения. Истечение газа с взвешенными частицами в широком диапазоне начальных давлений в канале связано с образованием квазистационарных бочкообразных структур в характерных областях течения. При тонкодисперсной двухфазной среде (размеры частиц меньше 5 мкм) меж- фазные обменные процессы достаточно интенсивны. Скольжение фаз незначитель- но, и среда ведет себя в целом подобно эффективному газу. 131
Рис. 6.15. Поле концентрации частиц при d = 5 мкм: р2 =1500 (а, б, г) и 3000 кг/м3 (в); Sh = 1 (а) и 2 (б, в); г - установившееся течение [132]. На рис. 6.15 а, б [132] показаны поля концентрации дисперсной среды а2 при Sh = \ и 2 соответственно. Темные области рисунка характеризуют большую, а светлые - меньшую концентрацию частиц. Характерной особенностью является существенная неравномерность плотно- сти и давления, как по длине струи, так и по радиусу. На рисунках видна первая «бочка», заканчиваемая диском Маха 1, за которым скорость частиц становится дозвуковой (по отношению к эффективной скорости звука смеси). К «бочке» примыкают криволинейный висячий скачок 2 и отражен- ный скачок 3. За диском Маха наблюдается вихревое возвратное движение газа и частиц (область 6). В головной части струи имеется вихревая область 4. При прак- тически равномерном распределении параметров потока на срезе канала вблизи оси симметрии (на расстоянии, примерно равном 15 D) реализуется кумулятивный эф- фект (область 5 на рис. 6.15 а). На рис. 6.15г приведено стационарное поле течения газа с взвешенными час- тицами при d = 5 мкм и р2 = 1500 кг/м3, которое свидетельствует о формировании квазистационарных ударно-волновых структур при истечении двухфазной среды из цилиндрического канала. Описание физических явлений в сверхзвуковых струях, приведенные теоретиче- ские и экспериментальные результаты позволяют учесть их основные положения с тем, чтобы выбранные конструктивные характеристики ПСУЗВ были оптимальными. 132
6.2. Основные положения разработки оптимальных конструктив- ных схем глушителей В период создания первых глушителей звука выстрела были уже отработа- ны варианты автомобильных глушителей, где также уменьшался звук выхлопа газов высокой температуры и давления. В автомобильных глушителях снижали температуру и давление газов последовательно в нескольких камерах, располо- женных радиально или последовательно относительно продольной оси выхлоп- ной трубы. С некоторыми изменениями, учитывающими физические характери- стики газов дульного выхлопа, эти принципы годились и нашли применение в глушителях для огнестрельного оружия. В настоящее время результаты работ по изучению физических явлений при вы- хлопе двигателя внутреннего сгорания и определению конструктивных схем глуши- теля звука выхлопа все так же представляют значительный интерес для разработчи- ков глушителей звука выстрела огнестрельного оружия. Имея это в виду, авторы проанализировали ряд работ по созданию глушителей преимущественно для двигателей внутреннего сгорания, результаты которых с по- правками, учитывающими параметры дульного выхлопа, могут быть использованы при конструировании и экспериментальной отработке глушителей звука выстрела ручного огнестрельного оружия. [160-175]. При распространении плоской звуковой волны в канале и отсутствии отраже- ния за глушителем получена формула для определения величины снижения шума глушителем [163]: AZ = 101g(l+pc/2SZa)2, где рс - удельное акустическое сопротивление среды в канале; Za - акустическое сопротивление глушителя, представляющее собой сумму активного Ra и реактивного <ра сопротивлений Za = Ra + z<pa; 5 - площадь поперечного сечения канала. Глушители шума должны уменьшать уровень шума и не препятствовать функ- ционированию устройства, генерирующего шум. Кроме этого, к глушителям в за- висимости от эксплуатационных особенностей предъявляются требования по габа- ритам, форме, массе, стоимости, использованию конструкционных и поглощающих звук материалов и т.п. Эффективность глушителя характеризуют эффектом установки глушителя по звуковому давлению в точке контроля шума АЛ = - L2 и по звуковой мощности = Lpi - Lp2, где и L2 - уровни звуковой мощности в системе за глушителем до и после его установки. Эффект глушителя по мощности, измеренной при установке не отражающих звук воздуховодов на входе и выходе глушителя &Lq- =10 lg^PMa^ I РПрОШ ) называют трансмиссионными потерями и чаще всего используют для оценки эф- фективности конструкции глушителя. 133
Рис.6.16. Распределение потоков звуковой энергии в глушителе: 1 - приемная трубка глушителя; 2 - выпускная труба; 3 - глушитель шума; ЗПМ-звукопоглощающий материал. Уровень баланса звуковой энергии (мощности) в глушителе (рис. 6.16) име- ет вид: Р =Р Л~(Р +Р +Р )+Р 1 прош л пад V отр 1 погл 1 изл ) 2 ген > где РПрОШ,РПад^Ротр^Рпоглуризли Рген ~ соответственно звуковая энергия падаю- щих, прошедших, отраженных волн, энергия, поглощенная в глушителе, излучае- мая в пространство и генерируемая в нем в единицу времени. В эффективно спроектированном глушителе энергией Рге„ в приведенном уравнении баланса можно пренебречь. Эффективными средствами уменьшения ге- нерации энергии являются уменьшение скорости потока в глушителе и придание внутренним элементам глушителя обтекаемой формы. Передача звука через глушитель происходит по газу, находящемуся в полости глушителя, и по элементам конструкции глушителя. Энергия, передаваемая по кон- струкции, обычно невелика вследствие большой разницы акустических сопротивле- ний воздуха и металла (материала корпуса глушителя). По принципу действия глушители делят на две основные группы - отражаю- щие (реактивные, рефлекторные) и диссипативные (активные) глушители (см. таб- лицу) [162]. Таблица 6.1 Классификация шумозащитных конструкций Физиче- ский эф- фект шу- мозаглу- шения Наимено- вание шу- мовибро- защитной конструк- ции Схема Обозначения на схеме Частотные характеристики Ориенти- ровочная эффек- тивность, дБ Область при- менения на ПМ и СДМ 1. Отражс ние звука Глушитель реактивный 1 т г 1 - первая расширитель- ная камера; 2 - перегородка; 3 - соединительная трубка; 4 - вторая расширитель- ная камера 44J it UH 8-10 Глушение шума выпус- ка двигателей внутреннего сгорания 2. Погло- щение звуковой энергии Глушитель активный 1 - перфорированная труба si ай 4-10 Глушение шума всасы- вания двига- телей внут- реннего сго- рания и ком- прессоров 134
В отражающих глушителях уменьшение шума за глушителем достигается главным образом за счет отражения энергии набегающих на него волн (Ротр > ^погл)’ в диссипативных - за счет превращения звуковой энергии набегаю- щих волн в тепло в элементах глушителя. Глушители, для которых существенны и отражение и диссипация, называются комбинированными. В глушителях активного типа звуковая энергия превращается в тепло в звукопо- глощающем материале (ЗПМ), который размещают на внутренних поверхностях глу- шителя, в воздуховодах и вблизи их выходов в атмосферу. Поток газов в таких глуши- телях обычно направляется вдоль поверхности поглотителя. Их гидравлическое сопро- тивление в большинстве случаев невелико. Эффективная работа поглощающих конструкций в широком диапазоне частот обеспечивается при толщинах размещенных на них слоев поглотителя порядка чет- верти длины волны заглушаемого звука. Для уменьшения уровня низкочастотного шума необходимые размеры поглощающих элементов становятся слишком боль- шими и более эффективным оказывается применение реактивных глушителей. Активные глушители целесообразнее всего применять для уменьшения пере- дачи шума на частотах, для которых 0,5X < (о,5 ч-\)bx, bx = *J~Fe - характерный по- перечный размер воздуховода; Fe - его площадь. Реактивные глушители наиболее эффективны на частотах, для которых 0,5% > Ьх. Реактивные глушители шума выполняются обычно в виде системы расшири- тельных и резонансных камер, соединенных между собой и с объемом воздуховода с помощью труб и отверстий. Когда камеры изнутри облицовываются ЗПМ, получают комбинированные (активно-реактивные) глушители. При этом в низкочастотной области камеры работают как отражатели, а в вы- сокочастотной - как поглотители звука. Характерная особенность глушителей активного типа - довольно плавная кри- вая частотной характеристики уменьшения шума, а у глушителей реактивных эта кривая имеет ряд острых пиков и провалов. К наиболее простым глушителям шума активного типа относится участок 1 трубопровода круглого и прямоугольного сечения, облицованный звукопогло- щающим материалом (рис. 6.17, а). Вообще говоря, в технике борьбы с производственными шумами одной из за- дач является звукоизоляция цилиндрических труб и оболочек. В частности, на газокомпрессорных и газораспределительных станциях, а так- же отводах газа для промышленных предприятий уровень шума снаружи трубо- провода достигает 100-120 дБ. ( Звукопоглощающий материал 5 применяют в виде набивки или матов, кото- рыми обертывается внутренняя перфорированная трубка 3. Обычно шаг перфора- ции t = 2d, где d - диаметр перфорации (4...8 мм). При этом коэффициент перфо- рации принимается равным 0,2. При уменьшении его заметно снижается эффектив- ность глушителя на высоких частотах. Для перфорированных пластин расстояние между отверстиями должно быть, по-возможности, малым. Если отверстия отстоят друг от друга более чем на 2-3 диаметра (d ), то они излучают узкополосный шум синхронно (когерентно), и уровень звука от когерентно излучающих отверстий примерно на 20 In п дБ вы- ше, чем от одиночного отверстия; когда расстояние между отверстиями меньше 1,2 d, отверстия излучают узкополосный шум в общем случае синхронно, и его уровень ниже. Акустически связанные отверстия в плоской пластине не излучают узкополос- 135
ный шум, если L/d>^, где L - толщина пластины, d - диаметр отверстия (в од- них и тех же единицах измерения). Когда Ltd <4, узкополосный шум, если он не полностью исключается, будет иметь сравнительно низкий уровень. IS! Л, «' s! 11 lllllllll 1П111Ш! II llllil!i Ж11111ПШ IIIHIII IlliSllltn lain I Illi:: ::iaiiiiuii1111111111! -----------------37“ I! II * «г дт г г Рис. 6.17. Глушители шума активного типа: а - принципиальная схема; б - трубчатый глушитель; в - пластинчатый глушитель; г - сотовый глушитель; д - частотная характеристика затухания в трубчатом глушителе на длине, равной трем калибрам. 1 -трубопровод; 2 - кожух; 3 - отверстие в трубопроводе (перфорация); 4 - промежуток без звукопоглощающего материала; 5 - звукопоглощающий материал. Затухание в трубчатом глушителе AZ, дБ приближенно можно определить, используя график (рис. 6.17, д), а также формулу Белова Д£ = 1,1 • аэга • П • I IS, где П - периметр проходного сечения, м; I - длина глушителя, м; 2 о - площадь проходного сечения, м ; a3W- эквивалентный коэффициент звукопоглощения облицовки, определяе- мой по таблице 6.2 в зависимости от коэффициента звукопоглощения a. Таблица 6.2 Зависимость коэффициента а,кв от а а ^экв а ^экв 0,1 0,1 0,6 0,9 0,2 0,2 0,7 1,2 о,з 0,4 0,8 1,6 0,4 0,5 0,9 2,0 0,5 0,6 1,0 4,0 Для трубчатых глушителей с внутренним диаметром D затухание, дБ, опреде- ляется по формуле: Д£ = 4,4-аэкв •//£>. 136
В целом затухание шумов в трубчатых глушителях пропорционально числу калибров глушителя: AZ. — 4,4 • аэкв • . Под калибром глушителя к^ понимают отношение его длины к среднему по- перечному размеру внутренней трубы: кгл ’ где D2 = In) - гидравлический диаметр проходного сечения, м. К звукопоглощающим материалам, используемым в различных глушителях шума, предъявляются следующие требования: - высокая звукопоглощаемость в нужном диапазоне частот; - безвредность, отсутствие неприятного запаха; - негорючесть; - малая объемная плотность; - малая гигроскопичность; - биостойкость; - стабильность свойств при воздействии рабочих факторов; - долговечность, экономичность, доступность. Глушители шума реактивного типа подразделяются на камерные, резонансные и комбинированные. Существенным достоинством реактивных глушителей является отсутствие ЗПМ, что особенно важно при использовании в системах с запыленными и хими- чески активными потоками и в системах выброса продуктов сгорания, где приме- нение ЗПМ осложнено его запылением, замасливанием, коксованием продуктов сгорания. Если в спектре излучаемого шума имеются низкие и высокие частоты, то целе- сообразно применение комбинированных глушителей. Реактивные и комбинированные глушители шума компонуют обычно из эле- ментов двух типов - отражающих и соединительных с разграниченными функциями. Первые создают отражение звука, вторые - обеспечивают условия благоприят- ной работы отражающих элементов и транспортировку рабочей среды между отра- жающими элементами. Роль отдельных элементов на разных частотах различна в зависимости от специфики их частотных характеристик и характеристик отдельных элементов. Особенностью реактивных глушителей является резонансный характер их ха- рактеристик. При возбуждении реактивного глушителя широкополосным шумом большая часть энергии передается через него вблизи резонансных частот системы за счет возбуждения собственных колебаний газа, соответствующих собственным частотам, близким к частотам входного сигнала. Подавление резонансной передачи звука составляет основу методов повышения эффективности реактивных глушите- лей шума. Камерные глушителя шума представляют собой расширительные камеры в се- чении трубопровода. Схема простейшего глушителя, представляющего собой одиночную расшири- тельную камеру, представлена на рис. 6.18, а. 137
Рис. 6.18. Схемы глушителей шума реактивного типа и соответствующие частотные характеристики затухания шума: а - однокамерного; б - двухкамерных, соединенных наружными трубками разной длины; в - двухкамерных, соединенных внутренними трубками разной длины. Его эффективность можно рассчитать по формуле: bLk =101n[l + l/4(zn-1/w)2sin2^], где m=F2/F{ - отношение площади камеры расширения к площади сужения; 1к - длина расширительной камеры; k = 2я/ /с - волновое число, м1. Выражение справедливо лишь для плоских волн, если поперечный разрез ка- меры меньше половины длины звуковой волны. Частотная характеристика затухания в камерном глушителе имеет ряд чередую- щихся максимумов, значение которых определяется значениями параметра т, а час- тота - длиной камеры расширения - 1к. Если т увеличивается, то растет и затухание, и наоборот. Так, при /и = 9, на максимальной частоте Д1 = 13 дБ, а при т = 16, AZ, = 18 дБ (для всех схем т -16 ) (см. рис. 6.18). Заглушающее действие одномодовых камер эффективно лишь при условии, что основной канал выхлопного тракта имеет поперечные размеры много меньше поперечного размера камеры, в свою очередь, малого в сравнении с минимальной длиной звуковой волны, из диапазона частот шума, подлежащего заглушению. Если однокамерный реактивный глушитель не обеспечивает достаточного шумо- поглощения, используют многокамерные глушители. Добавление второй камеры обычно эффективнее, чем простое удвоение объема глушителя. 138
Эффективность глушителей шума растет с увеличением числа камер, которые соединяются друг с другом с помощью отверстий в разделительных перегородках или с помощью внутренних или наружных соединительных трубок (см. рис. 6.18 б, в). Двухкамерные глушители в 1,5 ... 2 раза эффективнее однокамерных. Если N однокамерных камер длиной 1к расположены в цепочку и соединены между собой трубками длиной 1тр, то эффективность многокамерного глушителя, дБ, определяется по формуле: AL = 20ZVlg{|y| + 7/+1}, где у - универсальный камерный глушитель, определяемый как: y = 0,5{[l+0,5(m+l/m)]cos№ +ZW)]+[1-0,5(m+l/m)]cos[*(ZA -Zmp)]}, где m = IS2; 51 и S2 - площади поперечного сечения расширительной камеры и соедини- тельной трубки ячейки глушителя соответственно; 1к и ^тр ~ Длина камер и трубки; к - волновое число, равное 2jtf / с, где f - частота, с - скорость звука с учетом температуры газов, проходящих через глушитель. Влияние конструктивных факторов на частотные характеристики заглуше- ния глушителями шума выхлопа двигателей внутреннего сгорания (д.в.с.) при- ведены в [162]. В результате экспериментов для ряда моделей глушителей (табл.6.3) одина- ковых размеров трех основных типов (реактивно-расширительные, резонансные и комбинированные) с элементами "сглаживания" газовой струи (перфориро- ванные трубки, перфорированные перегородки, соединительные трубки, пере- городки и др.) получены значения снижения общего звукового давления и уров- ня звука. 139
Опытные глушители шума выхлопа д.в.с. Таблица 6.3 Снижение Номер глуши- теля Тип глушителя Схема глушителя Обозначение на схеме общего зву- кового дав- ления, дБ уровня зву- ка, дБ А 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 Реактивно- расширительный од- нокамерный То же Реактивно- расширительный че- тырехкамерный Реактивно- расширительный од- нокамерный Реактивно- расширительный двухкамерный То же Реактивно- расширительный од- нокамерный То же, что и 04 Реактивно- расширительный трехкамерный Резонансный одно- камерный То же Реактивно- расширительный трехкамерный Комбинированный резонансно- расширительный двухкамерный Реактивно- расширительный од- нокамерный а “А д ~Д -Л ’А] Л -A A jfti *> . - L* „ U ° 'h 4 Э<1’ fl -n- lU •>. П n li!--.. .1 . . . ^|- П. L JI L ’ *•».’ - j1’ 4ji lj l it и ii 1Г nr K.J Цр Mr hr i* hr Чг hr hr ЧР 1 - соединительная трубка; 6 - перегородка с от- верстиями 2 - перфорированная выходная перего- родка 3 - перфорированная выходная трубка; 4 - перфорированная перегородка 5 - перфорированная выходная трубка 9 - проходная перфо- рированная труба 10 - проходная труба с отдельными отвер- стиями 11 - соединительная трубка с отдельны- ми отверсгиями; 12 - выходная труба 13 - входная труба с отдельными отвер- стиями 11 9 11 14 14 22 21 11 15 11 10 15 16 15 4 4 11 9 13 15 15 5 12 8 4 11 11 10 140
Результаты акустических испытаний опытных глушителей в 1/3 октавных поло- сах частот в диапазоне 25-10000 Гц представлены графически (05, 06, 09 - рис. 6.20)01, 10, 13-рис. 6.21; (01, 02, 03-рис. 6.19). Рис. 6.19. Частотные характеристики снижения шума опытными глушителями: Рис. 6.20. Частотные характеристики снижения шума опытными глушителями: 1 - глушитель 09; 2 - труба; 3 - глушитель 06; 4 - глушитель 05. Рис. 6.21. Частотные характеристики снижения шума опытными глушителями: 1 - труба; 2 - глушитель 10; 3 - глушитель 01; 4 - глушитель 13. 141
Установлено, что полая расширительная камера снижает уровень звукового давления на 8-15 дБ, а на отдельных частотах - до 30 дБ в диапазоне частот 25-800 Гц и на 2-7 дБ в диапазоне 1250-10000 Гц (рис. 6.21). Незначительные заглушения на высоких частотах объясняются отсутствием в по- лой расширительной камере устройств, сглаживающих газовый поток. При уменьшении длины расширительной камеры на 1/4 заглушение глушителя уменьшается на 2-7 дБ в диапазоне 25-100 Гц и совсем незначительно изменяется на высоких частотах. Изменение длины расширительной камеры влияет на заглушение в основном на низких частотах. Таким образом, полая расширительная камера работает как аку- стический фильтр в низко- и среднечастотном диапазонах. При введении в конструкцию глушителя устройств, превративших его из одно- камерного в четырехкамерный, заглушение в диапазоне 25-200 Гц ухудшилось в среднем на 4-10 дБ за счет взаимных акустических резонансов камер. На высоких частотах в диапазоне 1000-8000 Гц за счет сглаживания газового потока при пере- текании из одной камеры в другую заглушение глушителей повышается на 4-10 дБ (на отдельных частотах до 14 дБ). При замене в конструкции глушителя выхода в виде трубы на перфорирован- ную перегородку его заглушение (по сравнению с полой камерой) несколько воз- растает на низких (до 100 Гц) частотах, а также на 3-7 дБ возрастает в диапазоне 2500-8000 Гц. Поворот газового потока в глушителе существенно (до 5-10 дБ) увеличивает его заглушение на высоких частотах. Сравнение частотных характеристик заглушения трехкамерного и четырехкамер- ного глушителей (в последнем в передней перегородке проходит соединительная труб- ка) показывает, что их эффективность на высоких частотах практически не отличается, т.е. заглушение не увеличивается с увеличением числа камер сверх трех. В то же время наличие соединительной трубки между камерами из-за резо- нансных явлений значительно (до 5-8 дБ) ухудшает эффективность четырехкамер- ного глушителя на низких (25-125 Гц) частотах. Можно предполагать, что соединительные трубки между перегородками и увеличе- ние числа камер глушителя во всех случаях снижают его заглушение на низких частотах. Сравнение результатов испытаний трехкамерного глушителя и двухкамерного с входной и выходной перфорированными трубками показывает (см. рис. 6.20), что заглушение второго глушителя на высоких частотах несколько выше, чем первого, т.е. перфорированные трубки эффективнее сглаживают газовый поток, чем отвер- стия в перегородках. На низких и средних частотах заглушение двухкамерного глушителя с перфо- рированной соединительной перегородкой в среднем на 5-10 дБ, а на отдельных частотах на 20 дБ выше, чем трехкамерного глушителя. Это происходит из-за отсутствия резонансов и более полного использования полезного объема глушителя. Сравнение эффективности глушителей, на выходе одного из которых установ- лена перфорированная перегородка, а другого - трубка, (см. рис. 6.20) показывает, что первый несколько (на 3-6 дБ) более эффективен на очень высоких частотах (выше 4000 Гц) из-за большей площади перфорации. В остальном частотном диа- пазоне второй глушитель более эффективен, особенно на низких частотах. Однокамерный глушитель с перфорированными входной и выходной трубками гораздо более эффективен (в среднем - на 7-15 дБ) почти во всем диапазоне частот по сравнению с полым глушителем. Увеличение общей площади перфорации путем введения дополнительной перегородки, т.е. превращение однокамерного глушителя 142
в двухкамерный, положительно влияет на акустическую характеристику глушителя на высоких частотах. Сравнение заглушения резонансных глушителей, один из которых имеет трубку с малой и частой перфорацией, а другой с крупными одиночными отверстиями, показы- вает, что заглушение последнего в диапазоне частот 31,5-1600 Гц в среднем на 9-16 дБ хуже, чем первого. Можно предположить, что второй глушитель не сглаживает газо- вый поток и почти не работает как резонатор. Сочетание в конструкции комбинированного глушителя принципа резонансного и расширительного глушителей позволяет получить существенное дополнение за- глушения по сравнению с резонансным (только) глушителем. Это заглушение составляет 3-6 дБ на низких и 6-12 дБ на высоких (свыше 2000 Гц) частотах (см. рис. 6.20). Комбинированный двухкамерный резонансно- расширительный глушитель в широком диапазоне частот на 4 - 10 дБ эффективнее, чем однокамерный глушитель, за исключением низкочастотного диапазона (23- 63 Гц), где эффективность обеих глушителей примерно одинакова. За счет отсутствия резонансов однокамерный глушитель с перфорированной входной и выходной трубами (перфорации большего диаметра) имеет более высокое (на 5-18 дБ) заглушение на низких частотах в диапазоне 25-100 Гц, чем аналогичный трёхкамерный глушитель. Испытания глушителей показали: - заглушение шума выхлопа д.в.с. резонансными глушителями незначительно из-за влияния газового потока; - комбинированные глушители нецелесообразны из-за малого заглушения ре- зонансного элемента; - увеличение числа камер в резонансно-расширительных глушителях нецеле- сообразно; - эффективное заглушение достигается применением элементов глушителя с перфорацией (трубки и перегородки); - с увеличением площади перфорации и длины пути, проходимого выхлопны- ми газами, заглушение глушителя растет; - поворот потока газов (перед выходом из глушителя) увеличивает его заглушение; - для снижения низкочастотных составляющих шума выхлопа д.в.с. необходи- мо увеличивать объем глушителя; для снижения средне- и высокочастотных - уве- личивать площадь перфорации в глушителе. Перспективные схемы глушителей шума выхлопа д.в.с. показаны на рис. 6.22. Рис. 6.22. Перспективные схемы глушителей шума выхлопа д.в.с.: 1,3- реактивно-расширительные двухкамерные с перфорацией; 2 - то же, трехкамерный с перфорацией; 4 - то же, многокамерный с увеличенной площадью перфорации. 143
Борьба с шумом должна следовать такой методологии: 1. Теоретические исследования. 2. Выявление и разделение источников шума. 3. Проектирование и разработка приборного оборудования испытательных ус- тановок. 4. Выявление механизмов генерирования шума. 5. Предложение технических решений по снижению шума. 6. Испытания и проверка. 7. Проектирование, разработка, проверка и испытание изделия. 8. Государственные сертификационные испытания. Глушители изготавливают- ся из материалов, стойких к коррозии, эрозии и воздействию тепловых нагрузок (не менее 400-500°С). Корпус, внутренние перегородки и концевые крышки должны быть из стали, толщиной не менее 1,5 мм. При проектировании глушителей также необходимо учитывать следующее: — при прочих равных условиях увеличение объема глушителя повышает его эффективность; - увеличение диаметра глушителя предпочтительнее увеличения его длины; - производительность глушителя тесно связана с организацией газового пото- ка; более трех резких поворотов потока в глушителе нецелесообразно. Для снижения аэродинамических составляющих шума в глушителях применя- ются элементы, воздействующие на поток с целью уменьшения его скорости, тем- пературы и пульсации (давления). Это достигается: - удлинением расстояния движения газового потока; - разделением потоков; - совершением механической работы; - реверсированием; - охлаждением газового потока и пр. Для организации газового потока и снижения пульсации в глушителе приме- няются следующие конструктивные элементы: - профилированные и (или) глухие трубки и перегородки; - направляющие лопатки и козырьки; - резонансные и расширительные камеры; - спирали и винты; - диффузоры и конфузоры; - сопла; - дефлекторы, отклоняющие пластины; - сетки; - конусные перегородки; - сильфоны и пружины. Глушители разделяют по двум основным принципам работы: — глушители звука (скорость газового потока не превышает 60 м/с); - гасители звукового потока. В свою очередь глушители звука можно разделить на: - активные (конструктивно выполняются прямоточными, щелевыми или гриб- ковыми); - резонаторные (объемный, четверть- и полуволновые, интерференционный, механический, резонаторная камера, концентрический резонатор); - реактивно-расширительные (расширительная камера, двух- и трехкамерные, ка- меры с соединительной трубкой, тупиковые камеры одно-, двух- и трехступенчатые); 144
- комбинированные (активно-резонансный, активно-реактивный, резонансно- расширительный); - экранные (с различным расположением экранов разной формы). Глушители-гасители газового потока, по принципу действия разделяют на: - фрикционные (с последовательной, параллельной и последовательно- параллельной фрикцией); - сопловые (рупорные); - преобразователи (ультразвуковой и механический); - собственно гаситель; - с элементами упругости; - на встречных газовых потоках; - температурный; - механический; - с элементами перфорации; - с элементами вращения газовой струи; - с изменением направления газовой струи; - с элементом уменьшения пульсаций газовой струи и др. Анализ достоинств и недостатков описанных систем заглушения, а также рас- смотрение области их применения, позволяет утверждать, что в практике для сни- жения шума выхлопа д. в. с. наибольшее распространение нашли двух- и трехка- мерные реактивно-расширительные и комбинированные резонансно- расширительные глушители звука и гасители с элементами изменения направления движения газового потока и перфорацией (рис. 6.23). Рис. 6.23. Схемы глушителей шума выхлопа д.в.с.: 1 - резонансный трехкамерный; 2 - реактивно-расширительный трехкамерный; 3 - комбинированный (резонансно-расширительный) двухкамерный; 4-то же трехкамерный; 5 - резонансный; 6 - реактивно-расширительный однока- мерный с перфорацией. 145
6.3. Классические конструктивные схемы глушителей звука выстрела стрелкового оружия Выбор конструкции глушителя определяется тремя основными показателями: - геометрическими (объем и масса); - аэродинамическими (потеря давления); - акустическими (величина шумозаглушения). Уровень громкости звука, порождаемого пороховыми газами, прорывающимися через зазор между пулей и стенками ствола, достигает 125 дБ, а газами, вылетающими вслед за пулей и обгоняющими ее - 115-135 дБ [69,143] При этом следует учесть, что порог слуха человека составляет 0 дБ, тихий раз- говор имеет громкость около 56 дБ, выстрел из пневматической винтовки - 101 дБ, из пистолета-пулемета МП5 - около 157 дБ, из пистолета калибра 11,43 мм - около 162 дБ, из штурмовой винтовки М16 - около 165 дБ, автомата АК-74 165 дБ, слухо- вые травмы начинаются при 140 дБ, болевой порог - 141 дБ, а уровень шума в 220 дБ может вызвать смерть. [144, 145]. Давление и температура пороховых газов у дульного среза составляют 200-460 кг/см2 и 1000-2000°С [90, 138,141, 142, 143]. Существует несколько способов подавления звука при выстреле. Это - приме- нение композитных материалов при изготовлении узлов и механизмов оружия, что значительно уменьшает звук при их взаимодействии, ограничение скорости исте- чения пороховых газов из канала ствола, температуры и давления дульной волны, применение боеприпасов с дозвуковой скоростью пули, блокирование пороховых газов внутри гильзы патрона (механическая отсечка звука и пламени) [103, 104]. Оружие считается бесшумным, если уровень звука выстрела не превышает этого показателя в образцах, использующих пневматический принцип стрельбы (трудноразличим на дальности 50 м) [149]. Для эффективного гашения звука и пламени выстрела применяются глушители (ПСУЗВ). Оружие, применяемое с глушителем, должно удовлетворять противоре- чащим друг другу требованиям - иметь необходимую дальность эффективной стрельбы и достаточное поражающее действие пули при относительно невысокой ее начальной скорости [70]. В настоящее время распространены ПСУЗВ двух основных типов - надульный глушитель расширительного типа и составляющий неотъемлемую часть конструк- ции оружия - интегрированный с ним. При использовании несъемного (интегриро- ванного) глушителя ствол оружия модифицируется для управления скоростью пу- ли, особенно при использовании сверхзвуковых боеприпасов. Основное преимущество дульного глушителя состоит в том, что его можно пе- реставить с одного оружия на другое (не требуется узкоспециализированное ору- жие). Кроме того, кинетическая энергия пули не уменьшается, как это происходит в интегрированном глушителе [81]. В ряде образцов бесшумного (малошумного) оружия снижен уровень зву- ка, генерируемого пороховыми газами, и не принимается мер для снижения уровня звука, создаваемого ударной волной пули, движущейся со сверхзвуко- вой скоростью. Принцип действия современных надульных глушителей звука выстрела за- ключается в том, что в корпусе устройства, надеваемого на конец ствола, происхо- дит уменьшение скорости истечения пороховых газов, их интенсивное охлаждение и снижение дульного давления. Энергия звуковых колебаний преобразуется в тепловую, кроме того, возникает интерференция звуковых волн, обеспечивающая взаимное ослабление их интенсивно- 146
сти [150]. Обычно в конкретной конструкции глушителя применяется одновременно несколько физических явлений и процессов, уменьшающих звук выстрела - расшире- ние, завихрение, перетекание из камеры в камеру, столкновение со встречными пото- ками, контакт с теплоносителями [151]. Самое простое объяснение того, как работает глушитель - он преобразовывает звуковую энергию в тепловую [79]. При этом глушители нагреваются добела, так что через внешний нагретый корпус видны элементы внутреннего устройства. Кроме то- го, несожженные остатки пороха и углеродистые гранулы, нагретые до высоких тем- ператур и движущиеся с большой скоростью оказывают эрозийное воздействие на внутренние элементы глушителя, искажая со временем их геометрию. Надульный глушитель длиной около 13 сантиметров увеличивает скорость пу- ли примерно на 10-15 м/с потому, что дополнительная длина глушителя действует как дополнительная длина ствола, отверстие в глушителе лишь незначительно пре- восходит диаметр пули, что позволяет пороховым газам ускорять ее. Дополнительные 13 сантиметров ружейного ствола могут увеличить скорость пули на 60-100 м/с [79]. Одной из характерных особенностей выстрела из оружия, оснащенного глуши- телем, являются уменьшение энергии отдачи. Это позволяет стрелку сохранить ви- зуальный контакт с целью через прицел во время ведения огня, что в свою очередь, снижает время подготовки к выстрелу, если потребуется второй выстрел [152]. Использование глушителя приводит также к улучшению кучности стрельбы. Эффективность приборов снижения уровня звука выстрела оценивается по ло- гарифмической шкале в децибелах (дБ). Снижение показателя на 3 дБ означает ослабление действующего уровня зву- кового давления наполовину, снижение показателя на 20 и 30 дБ означает ослабле- ние действительного уровня звукового давления до 1/100 и 1/1000 уровня источни- ка звука соответственно. Однако, поскольку кривая чувствительности уха также имеет логарифмический характер, снижение энергии звука до одной сотой доли его значения лишь наполовину снижает слышимый звук. При надетом глушителе выстрел слышится как глухой хлопок и трудно различим в относительной тишине. Так, в рекламе немецкого глушителя AWC для пистолета ASP-9 указывается, что уровень звука при его использовании не превышает 33 дБ, то есть не сильнее, чем при закрывании двери комфортабельного автомобиля [153]. Первые инженерные разработки глушителей появились в конце XIX - начале XX веков после широкого распространения бездымных порохов. Известный ору- жейный специалист У.Гринер писал, что он разработал подобное устройство задол- го до начала XX столетия, но не удосужился его запатентовать, поскольку «в то время не было осознанной необходимости в глушителях» [148]. В источнике [154] приведен рисунок, из которого следует, что это - схема кон- струкции глушителя, предложенного У.Гринером. Как видно из рис. 6.24 предлагае- мый глушитель имел вполне совре- феммг менное устройство - расширительную камеру значительного объема, примы- | ] Г С С С L. О кающую к дульному срезу ствола or- ML——..., . нестрельного оружия, и ряд кониче- сшх рассекателей (дефлекторов), угол Рис 6 24 Схема устройства глушителя, конусности которых уменьшался к предложенного У. Гринером выходу из глушителя. Принцип действия первой запатентованной конструкции глушителя основы- вался на механическом подавлении звука выстрела, когда энергия пороховых газов 147
расходуется на деформацию пружин или других элементов-демпферов, либо пере- мещение каких-либо частей самого глушителя. Надульное устройство такого типа запатентовал в 1898 году французский полковник Гумберт [155, 156]. Гумберт предложил установить на конце ствола надульное устройство, пред- ставляющее собой шариковый запорный клапан (рис. 6.25) [155]. В исходном положении шарик свободно лежит на дне цилиндрического корпу- са насадки, находясь ниже линии канала ствола и не препятствуя вылету пули. При выстреле пуля свободно проходит сквозь корпус глу- Рис. 6.25. Дульная насадка (глушитель) Гумберта (1898). шителя и движется к цели. Следующие за ней поро- ховые газы увлекают шарик вверх по наклонной кониче- ской поверхности до закры- тия им пулепропускного от- верстия. В результате поро- ховые газы запираются в замкнутом объеме и медлен- но стравливаются через ка- пиллярные отверстия в задней стенке глушителя. Глушитель компактен, прост и надежен. Истекающие назад газы несколько снижают величину отдачи при выстреле. Однако, он не нашел практического применения из-за ряда существенных не- достатков: - клапан после выстрелов быстро засорялся пороховым нагаром и переставал рабо- тать; в полевых условиях разбирать и чистить глушитель трудно и неудобно; - звук выстрела снижался незначительно, так как еще до вылета пули часть га- зов прорывалась наружу; -ударная волна истекающих назад пороховых газов оказывала негативное воздействие на стрелка; - оказалась невозможной ав- томатическая стрельба из оружия, так как запорный шарик обладал большой инерцией; - устройство не позволяло вы- ПМБЕРТЬ /ьгмбя? полнять выстрелы в наклонном по- ложении оружия, так как шарик клапана перекрывал в этом случае Рис. 6.26. Схема многокамерного глушителя Гумберта. пулепропускное отверстие [154]. Известна и конструкция, также предложенная Гумбертом, в которой использо- вался принцип расширения и многокамерности. Первый патент на многокамерный глушитель расширительного типа получили в 1899 году датчане Дж.Борренсен и С.Сигбъернсен. Самые первые, нашедшие применение глушители, были дульными и многока- мерными устройствами расширительного типа, в которых поперечные диафрагмы делили внутренний объем корпуса устройства на отдельные отсеки - расширитель- ные камеры. Пороховые газы, двигаясь вслед за пулей, последовательно расширя- 148
ясь и охлаждаясь в камерах, постоянно теряли свою энергию, существенно снижая звуковое давление на выходе устройства и вспышку выстрела. Первые глушители, имевшие коммерческий успех, сконструировали изобрета- тель пулемета Х.С.Максим и его сын Х.П.Максим. Различные варианты их конструкции, запатентованные в 1908-1910 годы, представлены на рис. 6.27 и рис. 6.28 [156]. Фрагмент винтовки с присоединенным глушителем Рис. 6.27. Два варианта глушителя Максима образца 1908 г. а - первый вариант; б - второй вариант [156]. Вкладыш, показывающий расположение лопастей, завихряющик газы Фрагмент винтовки с присоединенным глушителем Рис. 6.28. Три варианта глушителя Максима образца 1910 г.: а - первый вариант; б - второй вариант; в - третий вариант. В 1910 году Максим организовал промышленное производство модели, пока- завшей наилучшие результаты (рис. 6.28 в). В 1991 году Э.Тирлер получил патент на глушитель, в котором использован 149
ряд конструктивных элементов, впоследствии широко применяемых в том числе - в глушителях новейшей конструкции. Устройство глушителя Э.Тирлера представ- лено на рис. 6.29 [156]. 1-М*П)С 2- т&набцт з-груЛстФапюми- ят/ст 4~ /тЦяпливт/а S-впвртя 6 - ттоабт—г 7-ятввор^е Рис. 6.29. Глушитель Э.Тирлера образца 1911 г. ftwcwcjr AJmummb лдоламм ат Bwaxpv Глушитель располагался эксцентрично стволу и имел внутри корпуса еще две трубки. Одна проходила вдоль оси канала ствола и содержала 12 конических дефлек- торов, узкой частью направленных к стволу. Поток пороховых газов разделялся и направлялся к стенкам трубки. Вокруг второго-пятого корпусов, считая от ствола, в стенках трубки были выполнены отверстия, сквозь которые пороховые газы прохо- дили в другую трубку, внутри которой находилась первая. Первая порция газов, следовавших перед пулей и за ней, попадая в эту трубку, резко расширялась и, дви- гаясь вдоль нее по ходу полета пули, попадала в корпус самого глушителя через множество мелких отверстий, расположенных в передней части стенки трубки. Корпус был заполнен металлической сеткой и мелкой стружкой из меди или лату- ни. Пройдя в корпусе в обратном направлении через эту преграду, газы стравливались через щелевые отверстия в нижней задней части глушителя. Сложился традиционный вариант конструкции глушителя расширительного типа, пред- ставляющего собой сопряжен- ную с дульным срезом оружия камеру предварительного рас- ширения относительно большого объема и следующих за ней не- скольких расширительных ка- мер, разделенных между собой диафрагмами с центральным от- верстием, диаметр которого не- значительно превышал калибр Рис. 6.30. Простой многокамерный глушитель. Рис. 6.31. Усложненный многокамерный глушитель. 150
оружия. Объемы камер могут быть как одинаковыми (рис. 6.30 [157]), так и уменьшаю- щимися по направлению к выходу пули из глушителя (рис. 6.31 [157]). Диафрагмы глушителя имели различную конструкцию и геометрическую форму. К примеру, на рис. 6.32 [148]. Рис. 6.32. Простейший глушитель с отклонением газового потока конически- ми перегородками от оси к периферийной части На рис. 6.32 представлена схема устройства простейшего глушителя с откло- нением газового потока коническими перегородками от оси к периферийной части, образующими ряд расширительных камер одинаковой формы и объема. Продолжением развития конструкции дульных многокамерных глушителей расширительного типа стало создание глушителя, составляющего неотъемлемую часть оружия - интегрированного. Схема конструкции простейшего интегрирован- ного глушителя, включающего классическую дульную насадку, приведена на рис. 6.33 [158]. Для конструкции глушителя интегрированного типа характерно перфориро- вание выходной части ствола ради- ______________________ альными отверстиями, расположен- I Illi ными по дну нарезов. Через них I lilt часть пороховых газов отводится в 1 —" —"1—1— глухую расширительную камеру, ........... .-—.—. расположенную вокруг ствола. Ввод _ /_JZJ I I пороховых газов из канала ствола \1\| | | приводит к снижению скорости пули '~-—1—*—1 Рис. 6.33. Схема конструкции простейше- го интегрированного глушителя. до дозвуковой. __ IV ГД.1Д X VI UriUVUUlll IV1 Я Конструкция глушителя позво- ляет уменьшить длину оружия (по сравнению с применением дульного глушителя). Это улучшает эксплуатационные характеристики. Как правило, практическая реа- лизация этой конструкции представляет собой комбинацию с дульной насадкой, которая составляет вторую часть такого глушителя, выполненную в общем со ство- лом корпусе (рис. 6.33). Множество конструкций глушителей появилось в годы первой мировой войны. Фирма «Стивенс» предложила удачную конструкцию в 1914 г. [159]. В России глушители успешно разрабатывал А.Эртель, предложивший свою конструкцию в 1916 году. В СССР глушители разрабатывали Маркевич, Королен- ко, Гуревич, позднее - братья Митины (прибор «Брамит») [159]. До второй мировой войны это направление военной техники не получило зна- чительного развития, так как тактика ведения боевых действий не предусматривала скрытого уничтожения живой силы противника на малых дистанциях (за исключе- нием партизанских действий). Этим объясняется отсутствие бесшумного оружия в армиях стран мира и Красной Армии до середины 30-х годов, хотя конструкции различных «звукоглушителей» описаны в учебниках для школ оружейных техни- ков еще за 1934 год [143]. В годы мировой войны глушители уже широко применялись. Интерес к про- блеме глушения звука выстрела оживился в связи с ростом значения разведыва- 151
тельно-диверсионных операций в тылу противника, что привело к появлению соот- ветствующих военных формирований и быстрому развитию специального воору- жения для них. Специальные разведывательно-диверсионные и партизанские группы ГРУ ПИ и НКВД в тылу немецких войск успешно применяли штатные и снайперские вин- товки, образца 1981/1930 гг. и карабины образца 1938 г. (системы Мосина) с при- бором «Брамит». Схема конструкции прибора приведена на рис. 6.34 [147] и рис. 6.35 [154]. Рис. 6.34. Глушитель «Брамит» 1 - передняя часть корпуса; 2 - первый обтюратор; 3 - второй обтюратор; 4- Крышка корпуса; 5 - выходное отверстие; 6 - отверстие в стенке корпуса для стравли- вания пороховых газов: 7 - паз для фиксации на стволе за мушку; 8 - посадочная труба; 9 - задняя часть корпуса; 10 - отсекатель опережающих пулю газов. Рис. 6.35. Глушитель «Брамит» Глушитель представляет собой цилиндрический корпус, состоящий из двух частей, соединяемых с помощью резьбы. В переднюю часть (1) вставляли два рези- новых обтюратора, один (2) из которых зажимался при скручивании частей корпу- са, а другой (3) при закручивании крышки (4), имеющей выходное отверстие (5). Обтюраторы разделяли внутренний объем глушителя на две камеры, в цилинд- рических стенках которых были выполнены капиллярные«Брамита» имел диаметр 32 мм и длину 140 мм, полная длина вместе с посадочным местом на ствол оружия, аналогичным штыковому (байонет), составила 232 мм. Обтюраторы имели толщи- ну 15 мм. В первой камере расположен отсекатель опережающих пулю пороховых газов. При вылете пуля пробивала поочередно оба обтюратора и выходила из прибора. Пороховые газы из канала ствола, расширяясь в первой камере, теряли давле- ние и медленно стравливались через боковые отверстия наружу. Часть пороховых газов, прорвавшихся вместе с пулей через первый обтюратор, расширилась таким же образом во второй камере и стравливалась через боковое отверстие наружу. В результате этих процессов звук выстрела гасился. 152
При стрельбе с прибором «Брамит» применялся патрон с легкой пулей и уменьшенным зарядом пороха. Выпускали «Брамит» по несколько тысяч штук ежемесячно. В немецкой армии на вооружении состоял карабин «Маузер» 98к с глуши- телем, который от «Брамита» отличался только узлом крепления на стволе. При стрельбе из карабина также применялись патроны с дозвуковой скоростью. После второй мировой войны интерес к глушителям упал, их разработка пре- кратилась [144]. Пик развития конструкций глушителей пришелся на 60-е годы. Холодная вой- на вызвала развитие тайных служб и сил специальных операций, участились ло- кальные конфликты и необъявленные войны с переходом от широкомасштабных боевых действий к полупартизанским, в которых возросла роль мелких подразде- лений и снайперов. В настоящее время ручное огнестрельное оружие с глушителями используют не только подразделения спецназа и армии, но и службы охраны правопорядка. Те задачи, которые не смогли решить Гумберт, Максим, Эртель и другие кон- структоры - первые разработчики глушителей, сейчас успешно решают современ- ные конструкторы. При этом они руководствуются соображениями, что выстрел можно было бы сделать почти бесшумным (с уровнем звука не выше 6 дБ), снизив давление поро- ховых газов перед выходом их в атмосферу до 1,9 кГ/см2, а температуру - до 15- 30°С. Конструкции современных глушителей отличаются разнообразием используе- мых физических явлений и, соответственно, принципами действия и применяемы- ми в их устройстве конструктивными элементами. Глушители включают [143] : - приборы бесшумной и беспламенной стрельбы; - надульные многокамерные конструкции; - интегрированные системы; - механические конструкции; - специальное оружие с расширением пороховых газов в переменно-замкнутом объеме; - нестандартные и экзотические конструкции; - приборы малошумной стрельбы. Анализ конструктивных особенностей глушителей звука выстрела приводит к следующим выводам: - наиболее эффективны конструкции многокамерных глушителей, в которых максимально используются эффекты многократного расширения, турбулиза- ции газового потока, максимального теплосъема и теплопоглощения; - конструкции самых совершенных глушителей наиболее эффективны для ра- зовой стрельбы; - при многократной или автоматической стрельбе глушители теряют свои ка- чества из-за износа многокамерных перегородок и быстрого нагрева охлаж- дающих элементов; - разработка эффективных глушителей звука выстрела требует использования принципиально новых подходов, использующих достижения современной науки и техники; - создание глушителей звука выстрела стрелкового оружия должно идти путем
унификации глушителей для разных видов стрелкового оружия и использо- вания модульного принципа построения его отдельных узлов и элементов. Чтобы систематизировать представления о конструкции глушителей, приведем описания устройства наиболее типичных из них [156, 157, 158, 176-181]. Глушитель к винтовке СВТ-40 крепился к ней поворотом трубки за стойку муш- ки так, что передняя часть дульного тормоза винтовки входила в камеру предвари- Рис. 6.36. Глушитель к винтовке СВТ-40: 1 - дульный тормоз-компенсатор СВТ-40; 2 - посадочная трубка глушителя; 3 - стойка мушки, за которую фиксируется глушитель; 4 - стойка фиксатора шомпола, выполняю- щая роль упора трубки глушителя. тельного расширения глушителя, задняя часть служила посадочным местом и часть вертикальных прорезей перекрывалась трубкой. Внутренний объем глушителя был разделен на 12 расширительных камер, которые разделялись между собой диафрагмами с коническими отверстиями. Объем камер к выходу из глушителя последовательно уменьшался (рис. 6.36). Один из вариантов глушителя к карабину «Маузер-98-К» состоял из Рис. 6.37. Глушитель к карабину Mauser-98-k. Первый вариант. шести конических перегородок, отклоняющих газовый поток от центра к внутренней поверхности корпуса. В этой конструкции ис- пользован также отсекатель газов, аналогично отечественному «Бра- миту» (рис. 6.37). Имелся вариант глушителя к «Маузер-98-К», в котором в плоские перегородки между камерами вставлены конические элементы, образующие вихревые камеры, из которых через ряд капиллярных отверстий газы стравливались наружу (рис. 6.38). Глушитель «Маузер-98-К» существовал в варианте, имеющем длинный корпус небольшого диаметра, в котором была расположена по всей длине лента, свернутая в спираль (может изготавливаться способом токарной обработки). Поток пороховых га- зов, закручиваясь на спирали, про- ходил путь в несколько раз больше Рис. 6.38. Глушитель к карабину Mauser-98-k. Второй вариант. длины глушителя (рис. 6.39). Для пистолета-пулемета «Ингрэм» разработан вариант глушителя также с ис- пользованием спиралей. Глушитель содержит две спирали противоположного на- правления. Спирали помещены в рулон сетки, выполняющей роль теплоотвода (рис. 6.40). Часть газа закручивается по каналу, идущему от дульного среза ствола, а часть, проходя через сетку, напрямую обгоняет этот поток и Рис. 6.39. Глушитель к карабину Mauser-98-k. попадает на спираль, закрученную в Третий вариант. противоположную сторону, про- двигаясь по каналу в обратном направлении. В результате встречи двух противопотоков внутри корпуса, общая ско- рость истечения газов резко падает, что особенно заметно при стрельбе очередями. 154
1 1 Рис. 6.40. Глушитель к пистолету-пулемету «Ingram» 1 - рулон металлической сетки-теплоотвода; 2, 3 - спирали, свернутые в противоположных направлениях; 4 - обтюратор. Многокамерными глушителями расширительного типа с отсечкой (обтюрацией) пороховых газов являются отечественные «Приборы бесшумной стрельбы» (ПБС и ПБС-1). Прибор ПБС-1 навинчивается на конец ствола автоматов АКМ. Рис. 6.41. Многокамерный глушитель прибора бесшумной стрельбы автомата Калашникова: 1 - корпус глушителя; 2 - кольцо-рассекатель; 3 - резиновая пробка-обтюратор; 4 - камера; 5 - муфта. Устройство и схема работы глушителя ПБС-1 представлена на рис. 6.41 и рис. 6.42. Конструктивно глушитель выполнен таким образом, что резиновый об- тюратор находится близко к дульному срезу. Опережающие пулю пороховые газы выходят в четыре отверстия (3) (рис. 6.42) малого диаметра, выполненные под таким углом в расширительную камеру (4), что поток направлен в пространство, образо- ванное дном и стенкой камеры. Рис. 6.42. Схема работы ПБС 1 - резиновый обтюратор; 2 - дульный срез оружия; 3 - четыре отверстия для пороховых газов; 4 - расширительная камера; 5 - четыре отверстия для стравливания пороховых газов в атмосферу; 6 - щель шириной 0,2 мм; 7 - обойма обтюратора. 155
Отражая и рассеивая газовые струи, эти отверстия уменьшают скорость их истече- ния. Далее пороховые газы, находящиеся под давлением, стравливаются в окру- жающее пространство через четыре малые отверстия (5), расположенные внутри корпуса. С внешней средой отверстия сообщаются узкой щелью шириной 0,2 мм (6). Газовая струя, ударяясь сначала в противоположную отверстию стенку, отра- жается от нее и выходит вовне. Пороховые газы, отсеченные резиновой пробкой, создают давление, достаточ- ное для работы автоматики оружия, компенсируя ослабленный заряд применяемого с ПБС дозвукового специального патрона УС. Пуля, пробив отверстие в резиновой пробке-обтюраторе, проходит через отвер- стия одиннадцати расширительных камер. Пороховые газы, прорвавшиеся вслед за пулей до момента смыкания резины, теряют скорость и давление, последовательно проходя через расширительные камеры. Обтюратор обжат металлической обоймой (7), которая должна предохранять его от разбухания во время работы и облегчает замену. Данные о ресурсе одного обтюратора при стрельбе весьма противоречивы. Указываются значения от 20-30 выстрелов до 100 и даже 200 (после 20-30 выстре- лов эффективность глушения ПБС начинает заметно падать). Конструктивно ПБС прошел два этапа создания. Первоначально прибор ПБС для автомата АК включал корпус, на заднюю часть которого навинчивалась голов- ка. Корпус состоял из двух полуцилиндров, шарнирно соединенных осями в перед- ней части. Головка скрепляла полуцилиндры, при этом выполненные в полости ка- ждого полуцилиндра двенадцать перемычек образовывали поперечные перегород- ки с отверстиями для прохода пули. Головка, включая обтюратор с резиновой пробкой в обойме, патрубок на ее ос- новании имела внутреннюю резьбу для крепления на дульную часть ствола, а та- рельчатая пружина предотвращала самовывинчивание. Конструкция корпуса ПБС была проста в изготовлении и обслуживании, но не обеспечивала должной герме- тичности. С 1962 года конструкция корпуса ПБС стала неразъемной, был также введен отдельный, вставляемый в корпус сепаратор. Сепаратор собирался на трех продольных стержнях, скрепленных передним и задним кольцами. На стержни крепились десять перегородок, от смещения их удерживали надетые на стержни втулки. Кольца и перегородки имели отверстия для свободного прохода пули. При- бор получил индекс ПБС-1 [69]. Он весьма эффективен: уровень звука выстрела снижается в 20 раз. Например, 7,62-мм автомат АКМ, снаряженный одной из модификаций ПБС-1, стреляет не громче, чем 5,6 мм спортивная винтовка [69]. Проверка боя и пристрелка оружия проводится после установки очередного обтюратора и производства нескольких выстрелов для образования пулевого кана- ла. По мере износа обтюратора средняя точка попадания смещается в связи с изме- нением условий выстрела. Рис. 6.43. Глушитель к винтовке Ml6 1 - рефлектор; 2 - камера предварительного расширения; 3 - вихревые камеры. 156
Поскольку баллистические характеристики пули патрона УС значительно от- личаются от обыкновенных, прицельная планка секторного прицела автомата заме- нялась специальной с хомутиком и регулируемым по направлению целиком. В за- висимости от установки головок хомутика планка использовалась для стрельбы пу- лей УС или обыкновенным патроном. Для штурмовой винтовки Ml6 американскими специалистами создан глуши- тель с переходниками сложной формы (рис. 6.43) [157]. Перед дульным срезом ус- тановлен рефлектор, а затем десять профилированных перегородок, последователь- но рассекающих струю и образующих ряд расширительных камер. Глушитель по- зволяет вести стрельбу сверхзвуковыми патронами. Для пистолета-пулемета «Вальтер МР-К» разработан комбинированный дуль- ный глушитель (рис. 6.44) [157], в котором сочетаются принципы многократного расширения пороховых газов в расширительных камерах, их завихрения за счет просверленных под углом отверстий (1) в глухие расширительные камеры (2), пе- реотражения (3) и разделения с использованием конусных перегородок (4). Рис. 6.44. Глушитель к пистолету-пулемету «Walther МР-К» 1 - отверстия-«турбинки» 2 - глухая камера; 3 - рефлектор-отражатель; 4 - корпус-отсекатель; 5 - камера предварительного расширения. К пистолету-пулемету МР различных модификаций фирма «Heckler&Koch» разработала дульные глушители оригинальной конструкции. Устройство одного из них-для модели МР-5 представлено на рис. 6.45 [157]. У ствола оружия расположены четыре расширительные камеры, по центру ко- торых проходит цилиндрическая перфорированная трубка. Камеры заполнены ме- таллической сеткой - теплообменником. Во второй половине глушителя установ- лены четыре цилиндро-конические оболочки-рассекатели, обращенные цилиндри- ческой частью к срезу ствола. Угол конусности оболочек к выходу из корпуса глу- шителя последовательно уменьшается. Рис. 6.45. Глушитель к пистолету-пулемету «Heckler&Koch МР-5» 1 - трубка с отверстиями; 2 - рулон сетки-теплообменника; 3 - перегородки. 157
mp5sdintemal Рис. 6.46. Глушитель немецкого пистолета-пулемета MP5SD с разнонаправленны- ми клиновидными перегородками (конструктор Стефан Майер, 1979): 1 - внутренняя труба; 2 - прямоугольное окно; 3 - сварной шов; 4 - листовой материал; 5 - передняя камера; 6 - канал для прохода пули. Модификация пистолета-пулемета «Heckler&Koch» MP-5SD (индекс SD - аб- бревиатура от слов Schalf-Dampfer) снабжена глушителем, конструктивная схема которого представлена на рис. 6.46 [176], [151], [148], [143]. В корпусе глушителя размещена конструкция, выполненная из листового ма- териала, элементы которой изготовлены методом штамповки и соединены свар- кой. Конструкция представляет собой четыре перегородки-отсекателя, которые имеют форму волнорезов под различными углами. Они повернуты на 90° относи- тельно друг друга. На ребрах плоскостей-перегородок выполнены отверстия для пролета пули. Потоки пороховых газов, обтекая плоскости первого и минуя вто- рой «волнорез», отводятся вдоль корпуса глушителя. Газы, прорвавшиеся вслед за пулей через первый «волнорез», попадают во второй, расположенный под углом 90° к первому. Газы, сталкиваясь под разными углами, перемешиваясь и переотражаясь, те- ряют энергию и выходят в следующую пару волнорезов, где процесс повторяется, а затем - наружу. Положительным свойством этой конструкции считается невозможность воз- никновения резонанса в газовой среде при завихрении потоков и увеличение эф- фективности работы глушителя [176]. Наружный диаметр глушителя - 40 мм. 158
1 2 10 3 4 5 Рис. 6.47. Глушитель с встроенным адаптером к пистолету-пулемету «Uzi»: I - клинообразное кольцо-зажим; 2 - накидная гайка; 3 - трубка; 4 - корпус; 5 - перегородка; 6 - каналы; 7 - конус-рефлектор; 8 - камера предварительного расширения; 9 - каналы; Ю - адаптер. По несколько нестандартной схеме выполнен глушитель к пистолету- пулемету «Узи» Глушитель отличается адаптером, выполненным в самой его кон- струкции (рис. 6.47) [176]. Адаптер представляет собой клинообразное кольцо- зажим с прорезью (1), которое подтягивается накидной гайкой (2) и надежно фик- сирует глушитель на стволе. Ствол оружия плотно входит в трубку (3), установ- ленную внутри корпуса глушителя, что обеспечивает соосность глушителя и ствола. За трубкой по ходу пули внутри корпуса образована перегородка (5) с че- тырьмя капиллярными каналами (6). Пороховые газы, отраженные от первого конуса-рефлектора (7), проходя че- рез каналы (6) перегородки (5), попадают в полость камеры предварительного расширения (8), образованную трубкой и корпусом глушителя, в которой их дав- ление падает. Двигаясь дальше, в противоположную полету пули сторону, они попадают в капиллярные каналы (9), выполненные в адаптере (10) и истекают на- ружу [176]. В настоящее время появилось множество вариантов многокамерных глуши- телей звука выстрела. Наряду с увеличением числа камер и усложнением их кон- фигурации, совершенствование конструкций идет самыми разными путями. Громоздкий корпус глушителя часто закрывает обычные прицельные приспо- собления, поэтому его иногда располагают эксцентрично - ось прибора значи- тельно ниже оси ствола. [148], [151]. Устоявшиеся конструктивные схемы многокамерных глушителей приведены на рис. 6.49 - рис.6.54 [151]. Рис. 6.48. Двухкамерный эксцентриче- ский глушитель. 1 - камера; 2 - перегородка. Рис. 6.49. Простейший надульный глушитель. 1 - резиновая мембрана со щелью; 2 - расширительная камера; 3 - соединительная гайка. 159
Рис. 6.50. Многокамерный глушитель. 1 - камера; 2 - перегородка. Рис. 6.52. Многокамерный глушитель с теплопоглощающим наполнителем. 1 - гайка; 2 - проволочная стенка-поглотитель; 3 - межкамерные перегородки; 4 - распорные втулки; 5 - отверстия в стволе. Рис. 6.51. Глушитель с завихрением потока 1 - корпус; 2 - завихряющие перегородки. Рис. 6.53. Глушитель с обтюрацией 1 - распорная втулка; 2 - резиновый (эбонитовый) обтюратор; 3 - расширительная камера. Рис. 6.54. Глушитель с разбиением потока 1 - внутренняя втулка с перфорацией; 2 - винтовая спираль разбиения потока. С использованием традиционных конструктивных схем созданы конструкции глушителей, схемы которых приведены в [179] На рис. 6.55 приведена конструк- тивная схема глушителя, содержащего центральную перфорированную (или сетчатую) трубку, перфорации которой повторяют ход нарезов, пространство между корпусом и трубкой заполнено звукопоглощающим материалом. Сни- жение уровня шума происходит в процессе диссипации звуковой энергии по мере прохождения сжатых пороховых газов в звукопоглощающем материале. Можно применять для «набивки» глушителя металлическую стружку, тогда процесс диссипации будет включать быстрое поглощение тепла пороховых газов теплоемкой металлической стружкой [179] 160
На рис. 6.56 приведена схема глушителя, в корпусе которого установлены пе- регородки с центральной перфорацией (4), разделенные свободными объемами. Снижение уровня шума - за счет уменьшения скорости и давления пороховых га- зов в процессе последовательных сжатий и расширений при прохождении пулей последовательных камер. На рис. 6.57 показан глушитель, в корпусе которого рас- положен ряд прямых-обратных конусов (6), образующих расширительные камеры. Рис. 6.58 Рис. 6.59 В корпусе глушителя рис. 6.58 установлена центральная трубка и винтообраз- ные каналы (7), на выходе имеется профильный рассекатель. В глушителе рис. 6.59 установлены последовательно друг за другом оболочки, по форме близкие к соплам Лаваля. Конструкция напоминает представленную на рис. 6.57, эффективность ее работы гораздо выше. Рис. 6.60 На рис. 6.60 приведена конструкция глушителя, представляющего собой соче- тание конструкции рис. 6.55 и полутороидов-рефлекторов (9). Полутороиды изме- няют движение газов на противоположное, что повышает эффективность снижения их скорости и давления. Тороиды могут быть заменены элементами другой формы - в простейшем случае - плоскими мембранами. Рис. 6.61 Рис. 6.62 На рис. 6.61 и рис. 6.62 представлены конструкции, использующие упругие деформируемые элементы - обтюраторы. Так, в конструкции рис. 6.61 в корпусе установлен элемент как на рис. 6.55 и резиновые диски (10), имеющие в центре 161
звездообразные просечки, под углом 120° относительно друг друга. Снижение уровня шума достигается также за счет быстрого закрытия звездообразных отвер- стий за пролетевшей пулей и изолирования расширяющихся порций пороховых га- зов в отдельных, сравнительно герметичных камерах (отсечка-обтюрация газов). Конструкция рис. 6.62 отличается от рис. 6.61 наличием расширительной ка- меры большого объема, примыкающей к дульному срезу, облицованной звуко- теплоизолирующим материалом. Рис. 6.63. Современные варианты многокамерных глушителей. На рис. 6.63 приведены современные варианты многокамерных глушителей расширительного типа [143]. Разработаны конструкции глушителей расширительного типа без перегородок. Например, Зигфридом Хюбнером из фирмы «Карл Вальтер» (Германия) в 1970 году разработана конструкция, основанная на использовании влияния на внутреннюю газодинамику корпуса глушителя формы задней и передней стенок расширительной камеры большого объема. Схема однокамерного глушителя такой конструкции приведена на рис. 6.64, а двухкамерного - на рис. 6.65 [155]. Рис. 6.64. Глушители с отражением потока. Зигфрид Хюбнер фирма «Карл Вальтер» Германия, 1970 Снижение энергии пороховых газов происходит за счет многократного переот- ражения ударных волн внутри корпуса глушителя и гашения ударной волны встречной волной. 162
«Ноу-хау» этого глушителя - знание газодинамической картины течения в кор- пусе глушителя и скрупулезный расчет внутренней газодинамики под конкретное оружие и патрон. При замене боеприпаса меняется вся картина внутренних газовых потоков, и эффективность глушения звука выстрела резко падает [69]. Рис. 6.65. Двухкамерный вариант глушителя Хюбнера Конструкция профилированных вкладышей в цилиндрический корпус для глуши- теля описанного типа приведена в [180]. Рис. 6.66. Насадка Джорела: 1 - канал; 2 - пуля; 3 - расширительная камера; 4 - щели; I - расчетная длина канала Разновидностью надульных глушителей являются насадки, которые смягчают звук выстрела. Конструкция одной из них приведена на рис. 6.66 [176]. Эта конст- рукция запатентована В.Джореллом в 1959 г. От дульного среза начинается канал (1), имеющий длину I и диаметр, чуть больше диаметра ведущей части пули. Через зазор между движущейся в канале пулей и стенкой канала, пороховые газы, обго- няя пулю, движутся вперед и их давление постепенно снижается. Прорвавшиеся через зазор газы попадают в расширительную камеру (3), в которой их давление продолжает снижаться и они стравливаются через две вертикальные щели (4) в корпус / насадки. Насадка, изобретенная Д.Холзером и выпускаемая с 1975 года фирмой «Тей- лор» (рис. 6.67) [176] состоит из конического раструба (1), состыкованного со ство- лом оружия по меньшему диаметру, и наружной трубы-смесителя, установленной с зазором относительно раструба. Рис. 6.67. Насадка Д.Холзера: 1 - конус-раструб; 2 - каналы для поступления атмосферного воздуха; 3 - труба-смеситель Взаимное положение и геометрические размеры пары конический раструб - 1 цилиндрическая труба подобраны таким образом, что давление и скорость выте- кающих из канала ствола газов, расширяющихся и отражающихся, значительно 163
уменьшаются. Проходя по конусу-раструбу и цилиндрической насадке, они рабо- тают по принципу струйного насоса - подсасывают через каналы (2) атмосферный воздух в трубу (3), внутри которой происходит их сильное перемешивание и охла- ждение, приводящее к снижению уровня звука выстрела. Особенности конструкции и работы такого глушителя описаны также в [69, 147]. Не получили широкого распространения дульные глушители, использующие дополнительно для рассеяния энергии перемещение и деформацию входящих в них конструктивных упругих элементов, перемещение составных частей. 1 2 з Рис. 6.68. На рис. 6.68 представлена конструктивная схема глушителя с деформацией уп- ругих элементов внутри корпуса [177]. Рассекатели в этом глушителе выполнены массивными и разделены специальными пружинами. Деформация пружин при вы- стреле обеспечивает дополнительное рассеивание энергии. Рис. 6.69. А - ствол; Б - камера предварительного расширения с клапаном; В - участок вихревых камер 1. Ствол 2. Кожух глушителя 3. Полость между кожухом и стволом 4. Отверстие в торце ствола 5. Втулка-распорка 6. Поршень-стакан 7. Лепестки клапана 8. Уплотняющая резина на лепестках 9. Втулка - направляющая лепестков с первой камерой 10.Отбойная шайба 11 .Колпачки-диафрагмы, образующие камеры 12.3аглушка Схема глушителя с перемещением упругих элементов внутри корпуса пред- ставлена на рис. 6.69 [181]. Схема его работы приведена на рис. 6.70. Глушитель содержит в камере предварительного расширения двухлепестковый клапан, работающий по принципу «пинцета». Лепестки из пружинной стали закреплены в поршне-стакане с небольшим хо- дом вдоль корпуса глушителя. 164
В исходном состоянии поршень-стакан смещен к стволу, а щель между лепест- ками клапана достаточна для свободного прохождения пули в расположенные дальше расширительные камеры. При выстреле газы, следующие за пулей, толкают поршень-стакан в направле- нии выстрела. Лепестки клапана, двигаясь по направляющим плоскостям, смыка- ются и отсекают пороховые газы. При этом лепестки, как у пинцета при захвате, сближаются и находятся в деформированном, напряженном состоянии. А - пуля в стволе, клапан открыт. Б - Пуля миновала клапан, он перекрыт Рис. 6.70. Схема работы глушителя с клапаном По мере падения давления и охлаждения пороховых газов в камере, лепестки распрямляются под действием силы упругости, постепенно стравливая газы в обра- зующуюся щель. Поршень-стакан возвращается назад в исходное состояние. Глу- шитель готов к следующему выстрелу. В [143, 155, 177] описан оригинальный надульный механический глушитель, изобретенный в 1984 г. германским инженером Юзефом Рудольфом Сматчем. Устройство этого глушителя подтверждает соображение, что снижение уровня звука выстрела может быть достигнуто при продольном перемещении корпуса глушителя относительно внутренней части, неподвижно закрепленной на конце ствола. На рис. 6.71 [177] и в [М3] представлены схема устройства и работы глу- шителя Сматча. 1 - ствол; 2 - внешний корпус; 3 - внутренняя ствольная насадка А - положение до выстрела. Б - положение после выстрела Рис. 6.71. Конструкция глушит еля Сматча и схема его работы 165
Перед выстрелом глушитель полностью надвинут на ствол, что уменьшает га- бариты оружия с глушителем. Во время выстрела пороховые газы через отверстия, выполненные в непод- вижно закрепленной части воздействуют на внутренние перегородки внешнего корпуса, перемещая его вперед. Когда корпус глушителя занимает крайнее перед- нее положение, он образует расширительную камеру, куда отводится часть порохо- вых газов, в которой они расширяются, уменьшают температуру и стравливаются через ряд капиллярных отверстий. После падения давления газов в расширительной камере корпус возвращается в исходное положение под действием возвратных пружин, установленных на двух направляющих, расположенных по бокам ствола. Имея оригинальную конструкцию, это глушитель обладает некоторыми недос- татками: 1. Во время выстрела изменяется длина оружия и нарушается его баланс. 2. Из оружия нельзя вести автоматический огонь, так как пауза между выстре- лами меньше времени срабатывания глушителя. 3. При изготовлении подвижных частей требуется высокая точность, что ус- ложняет применяемую технологию. 4. Образующийся нагар может вызвать заклинивание подвижных частей, что вызывает необходимость тщательной чистки деталей глушителя. Потенциал эффективности, заложенный в механическом принципе глушения, значителен, а инженерная идея оригинальна и перспективна. Опишем несколько конструкций интегрированных глушителей для автоматов. Одним из лучших образцов бесшумного оружия с интегрированным глушите- лем периода Второй мировой войны считается британский «Де Лизл Коммандо Карбайн» (De Lisle Commando Carbin) (разработан Уильямом Годфрэем де Лизл). Внешний вид карабина и глушителя к нему приведены на рис. 6.72 [143]. Ствол карабина крепился к ствольной коробке резьбой. На передний выступ ствольной коробки также с помощью резьбы крепился кожух интегрального глу- шителя, продольная ось которого находилась ниже оси канала ствола. Внутри глу- шитель разделялся на две части - в передней располагается сепаратор, а задняя, ок- ружающая ствол, образовывала единую расширительную камеру. Рис. 6.72. Карабин «Де Лизл Коммандо Карбайн» под патрон. 45 АСР и разрез его интегрированного глушителя Пороховые газы расширялись в несколько ступеней. На дульную часть ствола навинчивалась муфта. Газы отводились из ствола через четыре ряда отверстий, вы- полненных по дну нарезов, сначала в пространство между стволом и муфтой, а от- 166
туда - в заднюю камеру глушителя. Перед дульным срезом ствола муфта образовы- вала раструб, способствовавший расширению газов, как опережающих пулю, так и следующих за ней и не отведенных через отверстия в стенках ствола. Эти газы про- ходили через сепаратор, представлявший собой ряд разрезных медных шайб, укре- пленных на двух продольных стержнях и образующих ряд расширительных камер. Разрезы шайб выполнены вверху, а их края отогнуты в противоположные стороны. Это способствовало закрутке газов, их торможению и отводу к периферии камер. Сепаратор мог извлекаться из глушителя для чистки или замены. Шайбы выдержи- вали до 4500 выстрелов. Глушитель был весьма эффективным: звук выстрела был трудноразличим на расстоянии около 50 м. Выпускался вариант глушителя с алю- миниевым кожухом. Интегрированным глушителем также был снабжен британский пистолет- пулемет «Стерлинг» L34A1. Глушитель состоял из двух камер. Первая - окружала ствол. Через отверстия, выполненные в несколько рядов по дну нарезов ствола в нее сбрасывалась часть пороховых газов, что уменьшало начальную скорость пули до 300 м/с (ниже скорости звука). Отвод газов позволял не укорачивать ствол. От- веденные газы охлаждаются свернутой в рулон проволочной сеткой, попадают в диффузионную трубку, а далее - в расширитель. Из расширителя газы движутся в кожух ствола, и медленно просачиваются наружу. Впереди дульного среза ствола корпус глушителя образует диффузорную камеру, в которой установлен спираль- ный диффузор. Пороховые газы закручиваются, отражаются от дна диффузора и смешиваются с газами, прошедшими через отверстия в стволе. В результате их ско- рость, давление и температура снижаются. Один из вариантов германского пистолета-пулемега MP5SD снабжен интегри- рованным глушителем аналогичной конструкции. «Предельным» вариантом интегрированного глушителя можно считать конст- рукцию, предложенную в 1969 г. швейцарцем Эдвином Рохом из фирмы «Хаммер- ли АГ». В ней газовыпускные отверстия в стволе были расположены сразу за па- тронником, то есть ствол представлял собой только патронник. Через них газы по- падали в две продольные камеры-каналы, расположенные параллельно стволу и покрытые внутри звукопоглощающим материалом. У дульного среза камеры имели отверстия, через которые газы, потеряв энергию, выходили в атмосферу. Основные направления совершенствования конструкций глушителей — повыше- ние эффективности шумотушения (дальнейшее ослабление звука), снижение массы и размеров, повышение долговечности, улучшение меткости и кучности стрельбы, уп- рощение устройства и технологии изготовления, уменьшение стоимости. Практика применения оружия с глушителем показывает, что при использова- нии интегрированных глушителей ухудшаются баллистические характеристики боевых патронов - уменьшается скорость и энергия пули, сокращается предельная дальность стрельбы, увеличивается разброс попаданий. 6.4. Конструктивные особенности и принципы работы современных глушителей звука выстрела стрелкового оружия. Разрабатывая новые конструкции глушителей, фирмы-разработчики активно их патентуют. Ведущие в разработке и патентовании конструкций глушителей - США, Россия, ряд конструкций запатентованы в Европейском патентном ведомстве. Глушитель по патенту США №4.291.610 от 29.09.1981г. представляет собой полый корпус с перегородками, которые разделяют внутреннюю часть этого глу- шителя на ряд камер. Вторая от дульного среза камера глушителя имеет конструкцию, которая раз- 167
бивает пороховые газы на множество потоков, а затем обеспечивает их смешение, столкновение друг с другом. В третьей камере, считая от среза ствола оружия, установлено несколько кони- ческих перегородок таким образом, что они делят эту камеру на меньшие подкаме- ры. Каждая из этих конических перегородок своим основанием направлена к вы- ходному концу глушителя. Патент защищает семь вариантов конструкции глуши- теля. Конструктивные схемы этих вариантов представлены на рис. 6.73 [182]. При выстреле из огнестрельного оружия, на котором установлен глушитель, первая (расширительная) камера заполняется пороховыми газами; далее пороховые газы попадают во вторую камеру по отверстию для прохода пули и через множест- во отверстий между первой и второй камерами. Таким образом, пороховые газы разделяются на основной поток, который движется по отверстию для прохождения пули, и множество вспомогательных потоков, оси которых пересекают ось основ- ного потока. Вспомогательные потоки сталкиваются с основным потоком и рассеи- вают его. В результате снижается скорость потока пороховых газов и уменьшается их внутренняя энергия. Далее пороховые газы врываются в третью камеру причем, пороховые газы, находящиеся во второй камере, опять разбиваются на множество потоков - проходящих через отверстие для пролета пули и множество вспомога- тельных потоков. Пороховые газы снова теряют часть своего скоростного напора и внутренней энергии, дополнительно рассеиваясь на пяти конических перегородках. В конструкцию глушителя входит также желобообразная перегородка, которая рас- положена поперек второй камеры и имеет отверстия. Она делит вторую камеру на под- камеры и направляет вспомогательные потоки пороховых газов в основной их поток. Рис. 6.73. Устройство глушителя по патенту США №4291610 168
Используя основную идею этого изобретения, можно предложить ряд модифи- каций описанных конструкций, которые отличались бы конструктивным выполне- нием отдельных элементов. Глушитель по патенту США №4341283 от 27.07.1982 содержит полую цилинд- рическую камеру, закрытую с торцов конструктивными элементами типа гаек, ус- тановленных в корпусе на резьбе. В передней стенке глушителя выполнено отвер- стие, через которое проходит продольный цилиндрический конструктивный эле- мент. Внутри корпуса расположен дефлектор. Продольный цилиндрический конст- руктивный элемент имеет ряд газовых каналов, которые одним концом соединены с отверстиями в стенке ствола, а другим - с расширительной камерой глушителя. Рис. 6.74. Конструктивная схема этого глушителя по патенту США №4341283. При выстреле часть газов из канала ствола попадает в газовые каналы цилинд- рического элемента, а часть движется по оси канала ствола и попадает на дефлек- тор, образующий расширительную камеру. Дефлектор спрофилирован таким обра- зом, чтобы обеспечивать максимальное торможение потока пороховых газов. На внутренней поверхности корпуса выполнена резьба, по которой вдоль оси корпуса может перемещаться дефлектор, обеспечивая настройку (изменение объе- ма передней расширительной камеры) до получения наиболее эффективных харак- теристик шумоглушения. Конструктивная схема этого глушителя представлена на рис. 6.74(183] Глушитель по патенту США №4384507 от 24.05.1983 г. содержит цилиндриче- ский корпус с внутренними звукопоглощающими элементами. На корпусе установ- лена торцевая пробка с каналом, содержащая элементы крепления корпуса к ору- жейному стволу. На корпус надета цилиндрическая обойма, которая может переме- щаться поступательно вдоль корпуса, занимая два положения - в первом положе- нии обойма убрана на корпус, а во втором - выступает вперед за корпус, и только смежные концевые части корпуса и обоймы перекрываются. Таким образом, когда обойма выдвинута в переднее положение, внутренний объем корпуса увеличивает- ся и растет эффективность шумоглушения. Обойма на корпусе фиксируется с по- мощью крепежного приспособления [184]. Глушитель по патенту США №4530417 от 23.07.1985 г. представляет собой ци- линдрический корпус, имеющий резьбу на переднем и заднем концах, в которую ввин- чиваются цилиндрические пробки, имеющие осевые отверстия для прохода пули. В корпусе глушителя размещены, по крайней мере, три абсорбирующих элемента, разде- ленные жесткими отражающими перегородками треугольной формы. Предпочтитель- нее в качестве абсорбирующих элементов использование материала из скрученных (сплетенных) металлических или неметаллических составляющих, которые обеспечат расширение и абсорбирование пороховых газов, а также теплопоглощение. Использование такого материала обеспечивает создание множества извили- стых лабиринтов внутри плотно упакованного объема проволоки, что, в свою оче- редь, увеличивает объем для расширения пороховых газов, а также общую площадь внешней поверхности проволоки, способной принять тепло от пороховых газов. 169
Конструктивная схема глушителя по патенту США №4530417 представлена на рис. 6.75 [185]. Рис. 6.75. Конструктивная схема глушителя по патенту США №4530417. Глушитель по патенту США №4576083 имеет цилиндрический корпус с уста- новленными в нем рассекательными элементами цилиндрической и конической форм, перфорированными отверстиями. На оружие крепится с помощью резьбы, чередование цилиндрических и конических элементов создает три расширительных камеры. В корпусе также установлены теплопоглощающие элементы. Конструк- тивная схема глушителя по патенту США №4576083 приведена на рис. 6.76 [186]. Рис. 6.76. Конструктивная схема глушителя по патенту США №4576083. Показали себя высокоэффективными глушители, созданные на базе патента США №4588043 (изобретатель Чарльз А.Финн). Все глушители имеют диафрагмы с дополнительными прорезями в стенках. Прорезь (того же размера, что и канал для прохода пули) образует диагональный канал, проходящий от задней поверхности до противоположной стенки диафрагмы. Такая диафрагма создает газовую струю, направленную против основного потока пороховых газов, движущихся за пулей. Струя газа поглощает внутри глушителя значительно больше энергии, чем то же количество обычных диафрагм, располо- 170
женных аналогично. Патентом Финна защищены три различные конструкции диафрагм с диаго- нальными прорезями (рис. 6.77-6.79) [187]. 1 Рис. 6.77. Глушитель по патенту 4588043 с диафрагмой варианта 1 Его первая конструкция использована в глушителе для 5,56 и 9 мм оружия МК-1. В глушителях также имеется усовершенствование, разработанное Мак- Уильямсом: перфорированные цилиндры, которые увеличивают площадь поверх- ности и турбулентность процесса и создают дополнительные расширительные ка- меры между диафрагмами. Рис. 6.78. Глушитель по патенту 4588043 Рис. 6.79. Глушитель по патенту 4588043 с диафрагмой варианта 2 с диафрагмой варианта 3 171
Прорезь, выполненная с одной стороны каждой диафрагмы типа 1, дает воз- можность для расширяющихся газов просачиваться сзади диафрагмы в область пе- ред диафрагмой, не переходя через центральное отверстие. Это дает возможность отвести из запульного пространства большое количест- во газа и создает дополнительную турбулентность благодаря появлению второй га- зовой струи со стороны, противоположной первой струе, создаваемой диагональ- ной прорезью. Асимметричные каналы, выфрезерованные на передней и задней поверхностях диафрагм типа 1, значительно снижает их вес. Эти каналы тормозят движение по- роховых газов, отклоняя их при расширении. Это увеличивает турбулентность, что приводит к снижению скорости газов и росту эффективности шумоглушения. Уве- личенная площадь поверхности, создаваемая этими сложными по конструкции и имеющими значительную толщину диафрагмами, дает эффект возрастания сил тре- ния между газом и глушителем, а, во-вторых, улучшается теплоотдача от газа к элементам конструкции глушителя. Оба эти эффекта способствуют поглощению энергии пороховых газов, что снижает шум выстрела. Каналы в диафрагмах для глушителей к 5,56 и 9-мм оружию имеют различную геометрию, поэтому скорость пороховых газов существенно отличается для патрона 5,56x45 мм и 9x19 мм. Диафрагмы направляют пороховые газы внутрь перфорирован- ного цилиндра, создавая тем самым между диафрагмами расширительную камеру. Конструкцию глушителя по патенту США №4939977 от 10.07.1990 г. можно отнести к устройствам глушителя шума выстрела механического типа, такого, как представлен на рис. 6.69 («пинцетный принцип»). Глушитель состоит из пустотелого корпуса, закрепленного на стволе оружия, и раздвигаемых выпускных элементов, расположенных внутри корпуса. Выпускные элементы имеют коническую форму и у основания соединены элементом, обеспе- чивающим их вращение вокруг оси. В своем нормальном положении выпускные элементы формируют конусообразную конструкцию, удерживаемую в таком поло- жении радиально распираемой пружиной, опоясывающей сегменты. Рис. 6.80. Конструкция глушителя по патенту США №4939977 172
Во время выстрела из оружия вылетающая пуля совместно с пороховыми газа- ми воздействует на раскрываемые выпускные сегменты, заставляя их раздвигаться в направлении, противоположном направлению действия удерживающей силы ра- диально растягивающейся пружины. Раскрывающиеся элементы создают возмож- ность для прохождения пули через глушитель и служат для уменьшения шума вы- стрела. Этот эффект достигается путем создания обратного потока пороховых га- зов, возвращающихся обратно к стволу оружия после того, как пуля вылетела из глушителя. Конструктивная схема глушителя по патенту США №4939977 представлена на рис. 6.80 [188]. Глушитель по патенту США №4974489 от 12.04.1990 г. содержит внешний трубчатый кожух, выполненный из теплопоглощающего материала. Внутри на- ружного трубчатого корпуса размещена внутренняя конструкция квадратного се- чения, выполненная из теплопоглощающего и теплопроводного материала. На- ружный кожух закрыт по торцам пробками, установленными в нем на резьбе. На одной из пробок установлено устройство для крепления глушителя к стволу. Вдоль внутреннего корпуса установлен ряд перегородок. Во внутреннем корпусе установлены поперечные стенки, которые образуют последовательно располо- женные расширительные камеры. В пространстве между внутренним и внешним корпусами образованы дополнительные расширительные участки. Внутренний корпус ограничен четырьмя стенками одинаковой длины, в которых выполнены отверстия, расположенные попарно на противолежащих стенках. Отверстия раз- мещены между стенками и перегородками. Плоскости смежных отверстий сме- щены на 90°. Расширительные камеры через отверстия в стенках внутреннего корпуса сообщаются с дополнительными расширительными участками. Конструкция глушителя по патенту США №4974489 представлена на рис. 6.81 [189]. Рис. 6.81. Глушитель по патенту США №4974489 173
Глушитель по патенту США №5.029.512 от 09.07.1991 года имеет удлиненный трубчатый корпус с осевым цилиндрическим каналом. К стволу оружия глушитель крепится с помощью резьбы, образованной в его торцевом элементе. Рис. 6.82. Конструктивная схема глушителя по патенту США №5029512 Внутри корпуса размещены конические глушительные элементы, которые раз- несены между собой по оси корпуса. В каждом элементе выполнен осевой канал, который расширяется от первого конца элемента к его второму концу. На внешней поверхности каждого элемента выполнены спиральные перегородки от начала и до конца внешней поверхности элемента. В спиральных перегородках выполнены отверстия по всей их длине. Конструктивная схема глушителя по патенту США №5.029.512 от 09.07.1991 представлена на рис. 6.80 [190]. Глушитель звука для автоматического оружия по патенту США №5.078.043 содержит основной корпус, в котором с помощью поперечных перегородок образованы расши- рительные камеры. Перегородки установлены во внутреннем кор- пусе, который расположен кон- центрично внутри основного корпуса. Между корпусами име- ется зазор. На внутренних повер- хностях наружного и внутрен- рис g 33 Схема устройства глушителя по па- него корпусов установлены теНту США №5078043 элементы из звукопоглощающе- го материала. Схема конструкции глушителя по патенту США №5.078.043 от 09.07.1991 приведена на рис. 6.83 [191]. Глушитель по патенту США №5476028 представляет собой дульную насадку, установленную на ствол оружия с помощью резьбы. По ходу выстрела в насадке образованы две расширительные камеры с боковыми сквозными окнами. Основные газодинамические процессы шумоглушения реализуются в первой камере, отража- тельная стенка которой спрофилирована из условий максимальных потерь скорости 174
и давления потоков газов. Схема устройства глушителя по патенту США №5476028 представлена на рис. 6.84 [192]. Рис. 6.84. Конструктивная схема глушителя по патенту США №5476028 Устройство для подавления шума и уменьшения отдачи при стрельбе из дуль- ного огнестрельного оружия по патенту США №6079311 от 21.11.1997 г. содержит цилиндрический корпус, который разделен перегородками на некоторое количест- во расширительных камер. Камеры обеспечивают замедление потока газов путем его многократного расширения и перемешивания. Перегородки, образующие рас- ширительные камеры, спрофилированы. Рис. 6.85. Конструктивная схема глушителя по патенту США №6079311 Схема конструкции глушителя по патенту США №6079311 от 21.11.1997 при- ведена на рис. 6.85 [193]. Глушитель по патенту США №6308609 от 08.12.1998 содержит внешнюю гильзу-корпус, переднюю и заднюю крышки и комплект фигурных перегородок, которые зафиксированы между крышками внутри гильзы. В передней крышке вы- полнено устройство для крепления глушителя к стволу оружия. Крышки выполне- ны съемными и могут быть отделены от гильзы. Каждая перегородка имеет спро- филированную, близкую к конической поверхность. Отверстия в перегородках, предназначенные для прохождения пули, имеют коническо-цилиндричекие диффу- зоры для эффективного гашения скорости пороховых газов. Конструктивная схема глушителя по патенту США №6308609 представлена на рис. 6.86 [194]. 175
Рис. 6.86. Конструктивная схема глушителя по патенту США №6308609 Глушитель по патенту Российской Федерации (РФ) №2064153 от 22.03.1994 состоит из корпуса и расположенной в нем центральной трубы с радиальными от- верстиями, перекрытыми обратным клапаном, и обтюрирующим каналом. При вы- стреле пуля проходит дульный срез ствола, а пороховые газы поступают в полость центральной трубы, отжимают обратный клапан и поступают в кольцевую полость между корпусом и центральной трубой до момента уравнивания давлений в обеих полостях. Для создания большего давления в полости центральной трубы и более длительного его удерживания предусмотрено временное полное перекрывание тру- бы во время нахождения пули в обтюрирующем канале. Пороховые газы из коль- цевой полости постепенно стравливаются через боковое дросселирующее отвер- стие. На выходе из глушителя образованы, по крайней мере, три расширительные камеры. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2064153 представлена на рис. 6.87 [195]. Рис. 6.87. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2064153 Глушитель звука выстрела по патенту РФ №2089815 от 10.03.1994 года (заяви- тель и патентообладатель - Центральный научно-исследовательский институт маши- ностроения (ЦНИИТОЧМАШ), г.Климовск, Московской области - ведущее в РФ предприятие по разработке и выпуску средств глушения звука выстрела) автора Неугодова А.С. содержит кожух и сепаратор, в котором выполнены перегородки, образованные наклонными стенками окон, перпендикулярных центральной оси глушителя. Перегородки образуют расширительные камеры, а на выходе глушите- ля выполнен конический пламегаситель [196]. 176
Рис. 6.88. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2094733 Глушитель по патенту РФ №2094733 от 18.12.1995 г. относится к устройст- вам, в которых гашение энергии пороховых газов в расширительной камере до- полняется рассеиванием энергии за счет деформации упругого элемента (пружи- ны). Глушитель содержит корпус из композиционного материала, в рабочей ка- мере которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаи- модействия с пружиной установлены диски с центральными отверстиями. Диски выполнены из металла и композиционного материала и установлены в порядке чередования. Корпус может быть выполнен из полимерных волокон, соединенных связующим. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2094733 пред- ставлена на рис. 6.88 [197]. Глушитель по патенту РФ №2104457 от 31.10.1995 г. содержит внутренний корпус в виде ступенчатого цилиндра, на который навернут кожух в виде поло- го цилиндра. Внутри кожуха размещен рассекатель, на выступающей из кожуха части которого закреплен тормоз- компенсатор в виде стакана с боковым окном. Часть поро- ховых газов, выходя из ствола, попадает в камеру, где они расширяются и проходят через перфорированную перегород- ку в другую камеру. Другая часть пороховых газов прохо- дит через рассекатель и тормоз- компенсатор. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2104457 пред- ставлена на рис. 6.89 [198]. Патентообладателем патента РФ №2208755 от 15.04.2002 года является то же Федеральное государственное унитарное предприятие «ЦНИИТОЧМАШ», изобре- татели - коллектив авторов, в том числе - Неугодов А.С. Конструкция глушителя по- зволяет использовать при выстреле серийные сверхзвуковые патроны. Он состоит из двух сборок: сепаратора и кожуха, образующих ряд последовательных камер. К срезу ствола примыкает расширительная камера, занимающая около 40 % внутреннего объ- ема глушителя. Камера состоит из концентрично расположенной кожуху цилиндриче- ской конструкции с продольными пазами (окнами), выполненными в ее боковой по- верхности. Центральные отверстия в перегородках камер выполнены с различными диаметрами, увеличивающимися по мере удаления перегородки от дульного среза ствола. Присоединение глушителя к оружию осуществляется с помощью Г-образных выступов на сепараторе, заходящих за торец колодки мушки оружия. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2208755 приведена на рис. 6.90 [199]. Рис. 6.89. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2104457 177
Рис. 6.90. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2208755 Надульное устройство по патенту РФ №2228504 от 30.01.2003 отличается тем, что в его конструкцию включено сопло на выходе из дульного среза и два кониче- ских диффузора - большего и меньшего диаметров, образующие первую расшири- тельную ступень, сообщающуюся по кольцевому зазору с внешней атмосферой. Во второй расширительной ступени-камере установлены конические перегородки, об- ращенные своим меньшим диаметром к дульному срезу оружия и образующие ряд расширительных подкамер. Конструктивная схема надульного устройства по па- тенту РФ №2228504 представлена на рис. 6.91 [200]. Рис. 6.91. Конструктивная схема надульного устройства по патенту РФ №2228504 Рис. 6.92. Конструктивная схема надульного устройства по патенту РФ №2246091 Надульное устройство (глушитель-пламегаситель) по патенту РФ №2246091 от 178
30.01.2003 отличается тем, что оно содержит, как обычно, узел крепления на ствол оружия и камеру с окном для пролета пули, содержащую несколько расширитель- ных подкамер, образованных рассекателями, выполненными в передней части ос- новной камеры. Вторая камера частично расположена в подствольном пространст- ве, и сообщена с каналом ствола в его дульной части, причем, та часть второй рас- ширительной камеры, которая расположена в подствольном пространстве, снабже- на дополнительным элементом крепления к стволу. Часть второй расширительной камеры, расположенная в подствольном пространст- ве, может быть выполнена в виде отдельного узла с возможностью его отсоединения от основного объема надульного устройства. Конструктивная схема надульного устройства по патенту РФ №2246091 представлена на рис. 6.92 [201]. Глушитель, защищенный патентом РФ №2256865 от 23.08.2004 г. представляет собой цилиндрический трубчатый корпус, внутренняя полость которого разделена поперечными диафрагмами с отверстием для прохода пули на отдельные камеры, объемы которых увеличиваются по направлению выхода из глушителя. Камеры раз- биты на секторы радиальными перегородками, которые расположены в смежных ка- мерах со смещением по углу. Последняя диафрагма выполнена в виде воронки с ко- нусом, направленных в сторону выходного отверстия глушителя. Внутри конической воронки выполнен цилиндрический канал с отверстием для прохождения пули, а в ее стенке - перфорация, размеры отверстий которой постепенно увеличивается к пери- ферии. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2256865 представлена на рис. 6.93 [202]. Рис. 6.93. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2256865 Глушитель по патенту РФ №2272234 от 05.05.2004 содержит полый цилиндри- ческий корпус из полимерного материала с металлическим тепловым экраном, за- крытым по торцам основанием и крышкой, стянутой продольными на всю длину корпуса штоками. На штоках установлены сетчатый фильтр и распертые втулками армированные резиновые перегородки с центральными отверстиями для прохода пули. Глушитель имеет две расширительные камеры большого объема, примы- кающие к дульному срезу ствола оружия, и пять равных по объему камер, образо- ванные армированными резиновыми перегородками. Конструктивная схема глуши- теля по патенту РФ №2272234 представлена на рис. 6.94 [203]. Патентообладатель патента РФ №2297585 от 14.06.2005 (публ. 20.04.2007) - ЦНИИ ТОЧМАШ, изобретатели - коллектив авторов, в том числе - Сердюков П.И. Конструктивная схема глушителя по этому патенту приведена на рис. 6.95 [204]. 179
Рис. 6.94. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2272234 На дульную часть ствола 1 напрессована колодка мушки 2, выступающая пе- редняя часть 3 которой выполнена конической. Задняя половина выступающей час- ти выполнена цилиндрической. На ее наружной поверхности имеется спираль 5, предназначенная для присоединения корпуса глушителя, который для этого наво- рачивается примерно на один оборот. Перед спиралью выполнен конический уча- сток 6, который является продолжением конуса выступающей передней части. Ко- нус служит для присоединения и центровки ответного конуса 7, выполненного в задней части сепаратора глушителя; соединение с центрированием на конусах обеспечивает необходимую соосность оружию и глушителю. Рис. 6.95. Конструктивная схема глушителя по патенту РФ №2297585 Корпус глушителя представляет цилиндрическую трубу 8, на переднем торце которой выполнена резьба 9 для навинчивания крышки глушителя 10. передний то- рец корпуса глушителя снабжен зубьями 11, предназначенными для взаимодейст- вия с пластинчатой пружиной крышки 12 и стопорения крышки глушителя от раз- винчивания. Дно задней части корпуса глушителя выполнено толстостенным, с отверстия- ми в центре. В отверстии выполнена спираль, соответствующая виткам спирали, имеющимся на выступающей части колодки мушки. Задняя поверхность витков 180
спирали выполнена конической для обеспечения центровки глушителя при навин- чивании. От самопроизвольного отвинчивания глушитель стопорится подпружи- ненным фиксатором глушителя 15, расположенном внизу, в колодке мушки. Фиксатор глушителя входит в прорезь 16, выполненную на задней, выступаю- щей кромке глушителя 13. Сепаратор представляет собой набор круглых наклонных перегородок- диафрагм с отверстиями для пролета пули в центре, соединенных в одно целое верхней и нижней планками. Передняя диафрагма расположена вертикально и снабжена цилиндрическим вы- ступом с буртиком 19, в который укрепляется навинчивающаяся крышка глушителя. От вращения сепаратора, установленного внутри корпуса глушителя, его пре- дохраняет выступ верхней планки 20, входящей в соответствующую прорезь, 21, выполненную в передней части корпуса глушителя. При этом сепаратор с высту- пом имеет возможность перемещаться в продольном направлении. Для присоединения глушителя к оружию его надо надеть задней частью на вы- ступающую переднюю часть колодки мушки так, чтобы начало совпало с началом соответствующей спирали корпуса глушителя. После этого, отжав фиксатор глу- шителя, повернуть его корпус примерно на один оборот до упора. При этом крыш- ка продвигает сепаратор назад и плотно прижимает посадочный конус сепаратора к ответному конусу колодки мушки, обеспечивая соосность глушителя и канала ствола, а также надежную обтюрацию пороховых газов при выстреле. Рис. 6.96. Конструктивная схема глушителя по заявке Великобритании №2.106.619 Глушитель по заявке №2.106619 от 13.04.83 (Великобритания) имеет две камеры - расширительную (22) и глушительную (24), разделенные элементом (26) в виде усеченного конуса. Параметры глушителя существенно зависят от соотношения объемов расширительной и глушительной камер, профиля разделительного элемен- та и его положения относительно дульного среза оружия. Конструктивная схема глушителя приведена на рис. 6.96 [205]. Рис. 6.97. Конструктивная схема глушителя по заявке Великобритании №2.162.929 181
Конструктивная схема глушителя по заявке Великобритании №2162929 от 12.02.86 года приведена на рис. 6.97 [206]. В глушителе частично используется принцип дополнительного гашения энер- гии пороховых газов за счет деформации упругих элементов и перемещения конст- руктивных элементов глушителя. Он содержит кольцевую часть А, подсоединен- ную к стволу оружия, кольцевую часть В, поддерживаемую частью А и телескопи- чески перемещающуюся относительно нее, и пружину С, поджимающую части А и В друг к другу в предельное положение, определяемое выступом 13 части В. Пере- мещение части В против действия пружины С ограничивается противоположным выступом 14. Глушительная камера 2 имеет входное 4 и выходное 5 капиллярные отверстия. Амортизирующая полость на ближайшем к дульному срезу конце каме- ры 2 образована радиальной стенкой 7 части А и перфорированной внутренней ра- диальной стенкой 8 части В. Глушитель по Европейскому патенту №0107273 от 18.07.1983 года состоит из внешнего корпуса и внутренней трубки, установленной соосно ему. Внешняя по- верхность внутренней трубки и внутренняя поверхность корпуса образуют кольце- вой расширительный объем. Внутренняя трубка перфорирована рядом отверстий, минимальный диаметр которых составляет, по крайней мере, около 50% диаметра продольного внутренне- го отверстия трубки. Минимальная толщина стенки внутренней трубки, по крайней мере, в том месте, где выполнено отверстие, составляет около 50% размера внут- реннего диаметра трубки. Свободное пространство между внешней оболочкой (корпусом) и внутренним каналом может быть либо свободным от наполнителя, либо заполненным им. Пространство между внешним корпусом и внутренней трубкой может быть разделено на множество радиальных расширительных камер, либо имеет, по край- ней мере, одну перегородку (две расширительные камеры). Отверстия, выполненные в трубке, могут иметь оси необязательно располо- женные перпендикулярно оси трубки. Корпус глушителя может «набегать» на некоторую длину от среза ствола в сторону казенной части. Корпус может быть соосен оси ствола, либо его ось может быть радиально смещена вниз от оси ствола таким образом, чтобы не оказывать от- рицательного воздействия на линию прицеливания огнестрельного оружия. Рис. 6.98. Конструктивная схема глушителя по Европейскому патенту №0107273 от 18.07.1983 182
Поперечное сечение внешнего корпуса может быть прямоугольным, квадрат- ным или другой геометрической формы, в зависимости от поставленных задач. Отверстия, выполненные во внутренней трубке, представляют собой некоторое количество групп. Они могут иметь любую необходимую форму. Для простоты предпочтительнее использовать отверстия круглой формы. Отверстия должны быть направлены под углами в диапазоне от 30 до 60 градусов (предпочтительней от 30 до 45 градусов) по отношению к оси трубки по направлению к срезу ствола огне- стрельного оружия. В общем случае внутренняя трубка включает в себя, по крайней мере, три группы радиально расположенных отверстий. Предпочтительный вариант - от 4 до 6 групп. Возможна конструкция с количеством групп от 12 до 20 по 4 отверстия в каждой. Возможна конструкция глушителя, в которой диаметр отверстий в трубке со- ставляет 0,75, 1 и даже 1,5 внутреннего диаметра трубки. Максимальный размер - два диаметра внутреннего диаметра трубки. Расстояние между осями соседних отверстий, по крайней мере, в 1,1 больше диаметра отверстия. Предпочтительный вариант - в 1,6 раза больше диаметра от- верстия. Конфигурация рядов отверстий может варьироваться. Оси отверстий на- правлены в сторону скоростного потока газов, вырывающихся из канала ствола, и ведут во внутренний объем, созданный между внутренней трубкой и корпусом. Величина радиального пространства между внешней поверхностью трубки и корпусом является такой, что соотношение полного свободного объема между трубкой и корпусом, включая объем отверстий, к объему, созданному продольным отверстием в стволе, находится в диапазоне от 10:1 до 40:1. Предпочтительное со- отношение - от 20:1 до 30:1. Наполнительный звуко-теплопоглощающий материал, помещаемый между трубкой и корпусом, может представлять собой стальную вату или металлическую стружку. Предпочтительнее всего использовать спрессованный проволочный мате- риал. Материал-наполнитель должен быть теплопроводным и иметь высокие анти- коррозионные характеристики, (фосфорная или бериллиевая бронза). Наполнитель должен заполняться с плотностью в соотношении ме- талл/воздушное пространство 5-15%. При использовании он спрессовывается под действием давления пороховых газов до плотности 30-40%. Между внутренней трубкой и корпусом радиально устанавливаются перего- родки, создающие несколько камер, которые могут быть заполнены материалом- наполнителем или нет. Предпочтительный вариант - одна перегородка в средней части. Перегородки могут быть сплошными или с выполненными в них отверстиями для перетекания потока из камеры в камеру. Одна из задач применения перегоро- док - обеспечить удержание наполнителя у среза ствола, что способствует макси- мально эффективному уменьшению температуры и скорости потока пороховых га- зов, вырывающихся из среза ствола, на участке их максимальной энергии. В большинстве созданных конструкций на базе данного изобретения внутрен- ний объем разделен на две примерно одинаковые камеры с наполнителем только в камере, примыкающей к срезу ствола оружия. Корпус глушителя может быть изготовлен из алюминиевого сплава или не- ржавеющей стали, а также из пластика. Рекомендуемая толщина стенки корпуса - 1,6-3,2 мм. Диаметр - 32,0-102,0 мм. Длина корпуса должна находиться в диапа- зоне 127,0-625,0 мм (оптимальная длина - 380,0 мм). Внутренний диаметр трубки должен быть равен калибру оружия или превышать его на 0,254-1,270 мм. Материал трубки - цельнотянутый алюминий или сталь. 183
Толщина стенки трубки составляет 50% от диаметра внутреннего отверстия (3,2-4,8 мм). Предпочтение отдается перегородкам без отверстий. Конструктивная схема глушителя по Европейскому патенту №0107273 от 18.07.1983 года представлена на рис. 6.98 [207]. • fl К tt w fl tr« it п 9 ft у ft 5 и j» 3 ? F1G.3 FI6.4 НО. 5 HO. 6 FJG.6 Рис. 6.99. Конструктивная схема глушителя по международной заявке (PCT) (WO) 83/01680 от 11.05.1983 Глушитель по международной заявке (PCT) (WO) 83/01680 от 11.05.1983 года содержит корпус, фиксирующее кольцо и дульную втулку. В корпусе расположена расширительная камера 8, за которой на заданных расстояниях один от другого ус- тановлено несколько глушительных элементов, имеющих форму фланцев. Эти эле- менты выполнены из разделительных пластин 9, 10, расположенных под заданны- ми к одной плоскости углами, преимущественно 30°-60° относительно оси А глу- шителя, а каждая разделительная пластина 9, 10 развернута в плоскости, перпенди- кулярной к оси А глушителя предпочтительно на угол 90° по отношению к каждой предшествующей пластине. Разделительные пластины отделены одна от другой, а также от фиксирующего кольца и дульной втулки промежуточными кольцами 11- 14. Внутренние части глушителя фиксируются в заданном положении при помощи дульной втулки. Все внутренние части глушителя - сменные. Могут быть изготов- лены из алюминиевого сплава, а разделительные кольца - из пластмассы. Рис. 6.100. Конструктивная схема глушителя по патенту (WO) (РСТ) №57122 от 17.03.2000 Конструктивная схема глушителя по международной заявке (PCT) (WO) 83/01680 от 11.05.1983 г. представлена на рис. 6.99 [208]. 184
Глушитель по патенту (WO) (РСТ) №57122 от 17.03.2000 содержит цилин- дрический корпус, частично надвинутый на ствол оружия так, что образует с ним заднюю расширительную камеру. Глушитель имеет отклоняющий конус 21 и кон- Рис. 6.101. Конструктивная схема глу- шителя по патенту (WO) (РСТ) №161269 от 15.02.2001 цевой диффузор, отражающий порохо- вые газы. Глушитель также содержит направляющий конус 20, который уста- новлен на дульном срезе ствола и имеет расширение в сторону от дула. Направ- ляющий конус установлен также вокруг отклоняющего конуса и соосно с ним. Боковая поверхность направляю- щего конуса перфорирована отверстия- ми, через которые пороховые газы за- полняют расширительную камеру. Конструктивная схема глушителя по патенту (WO) (РСТ) №57122 от 17.03.2000 представлена на рис. 6.100 [209]. Глушитель по патенту (WO) (РСТ) №161269 от 15.02.2001 имеет цилинд- рический корпус и центральный канал, полость между которыми разделена пе- регородками на ряд расширительных камер, заполненных теплозвукопогло- щающим материалом. По крайней мере, одна камера охватывает ствол оружия до его дульного среза. Часть перегоро- док перфорирована, так что пороховые газы и через них перетекают из камеры в камеру. Конструктивная схема глушителя по патенту (WO) (РСТ) №161269 приве- дена на рис. 6.101 [210]. Рис. 6.102. Конструктивная схема глушителя по заявке на выдачу патента Украины №97020581 аг 11.02.1997 Конструктивная схема глушителя по заявке на выдачу патента Украины №97020581 от 11.02.1997 г. приведена на рис. 6. 102 [211]. Глушитель стыкуется со стволом огнестрельного оружия с помощью муфты 2. Эта муфта также соединена с корпусом-гильзой 3. Внутри полого корпуса размещена перфорированная трубка 4, имеющая осевой канал для прохождения пули и отвер- 185
стия в боковой стенке, оси которых могут располагаться как перпендикулярно, так и наклонно к продольной оси трубки. Передний конец трубки образует диффузор 5, кромка которого спрофилирована с целью получения максимальных потерь скоро- сти при обтекании пороховыми газами. Диффузор соосен стволу оружия и разме- щен относительно среза ствола с зазором, образуя вихревую камеру 6. В глушителе имеются расширительные камеры 7, 8 и 9, образованные внутренней поверхностью корпуса, внешней поверхностью перфорированной трубки и кольцевыми перего- родками 10, 11 и 12 и торцевым фланцем 13. Расширительные камеры (одна или больше) могут быть заполнены тепло-звукопоглощающим материалом. При прохождении пули по стволу 1 оружия со сверхзвуковой скоростью впе- реди пули образуется слой сжатого воздуха, который, попадая в вихревую камеру 6, задерживается в ней, а пуля проходит в канал перфорированной трубки 4. В вих- ревую камеру затем поступают пороховые газы, следующие за пулей и тоже задер- живаются в ней, поскольку спрофилированный диффузор 5 обеспечивает значи- тельное сопротивление сверхзвуковому газовому потоку, что приводит к эффекту отсечки газовой струи и образования вихревого движения газа в вихревой камере 6. Часть пороховых газов, поступающая в диффузор 5, двигаясь по каналу перфори- рованной трубки, попадает через её боковые отверстия в первую (7), затем, вторую (8) и третью (9) расширительные камеры, теряя при этом энергию и скорость. Рис. 6.103. Конструктивная схема глушителя по патенту Украины №42818 от 15.05.1998 После выхода пули за пределы глушителя давление в канале перфорированной трубки падает, а газы из вихревой и расширительных камер поступают через отвер- стия в центральный канал, а затем - наружу. Величина зазора между срезом ствола и передней кромкой диффузора уста- навливается равной от одного калибра до двух калибров оружия, а длина диффузо- ра - больше двух калибров оружия. Передний спрофилированный торец диффузора выполняется из жаропроч- ного сплава. 186
Конструктивная схема глушителя по патенту Украины №42818 от 15.05.1998 г. приведена на рис. 6.103 [212]. Глушитель состоит из корпуса-гильзы I и соединенных с ним входного 2 и вы- ходного 3 фланцев. Входной фланец выполнен заодно со стыковочным узлом, на- пример, резьбовым, глушителя со стволом оружия 4. Между глушителем и стволом оружия размещен упругий элемент 5, выполненный, например, в виде разрезной упругой шайбы, которая предотвращает люфт и самоотвинчивание глушителя в процессе стрельбы. Во внутренней полости корпуса-гильзы 1 размещены три про- фильные (6, 7 и 8) и две (9, 10) кольцевые перегородки-диафрагмы, зафиксирован- ные, например, с помощью распорных кольцевых втулок (11, 12, 13, 14, 15 и 16). В конечной части глушителя между выходным фланцем 3 и перегородкой 17 разме- щена прокладка 18, выполненная, например, из резины и закрепляемая втулкой 19. Профильные перегородки 6, 7 и 8 имеют со стороны входа диффузоры 20, а со стороны выхода - сопла 21. Во внутреннем канале диффузоров и сопел выполнены кольцевые профильные проточки 22, например, по 4 в каждом канале. В резиновой прокладке 18, вместе с нею, выполнено сопло 23, которое предотвращает контакт струи газов с металлическим фланцем 3. Входной фланец 2, профильные перегородки 6, 7 и 8, кольцевые перегородки 9 и 10, а также перегородка 17 образуют шесть расширительных вихреобразующих камер. Причем, в первых трех камерах по ходу пули процесс вихреобразования бо- лее стойкий из-за наличия диффузоров 20 и сопел 21, а также большего пневмати- ческого сопротивления в пороховых каналах. Возможна конструктивная схема од- нокамерного глушителя (см. рис. 6.103). При выстреле, движущийся вслед за пулей сверхзвуковой поток газа, пооче- редно попадает в каждую камеру. Оказываясь в соответствующей камере, струя га- за расширяется, поэтому часть газа попадает в диффузор, а часть - мимо диффузо- ра, завихриваясь на периметре камеры. По мере истечения газа давление в каждой камере падает, и газ, поочередно проходя каждую камеру, теряет энергию в каждой из них, в результате чего падает скорость, давление и температура истекающих из глушителя пороховых газов. Кроме того, в этом глушителе выходное сопло выполнено из резины - материала с упруго-гистерезисными свойствами, что также позволяет снизить уровень звуково- го давления, генерируемого потоком истекающего газа. Конструктивная схема глушителя согласно патенту Украины на полезную модель №28410, заявка №и200708125 от 17.07.2007 года, представлена на рис. 6.104 (а, б, в, г) [213]. Устройство снижения уровня и обеспечения направленности звука выстрела стрелкового оружия (рис. 6.69а) содержит: узел стыковки 1 со стволом оружия, свя- занный с ним одним торцом пустотелый корпус-гильзу 2, расположенную внутри гильзы соосно оси ствола оружия перфорированную трубку 3, а также размещенные между пустотелым корпусом и перфорированной трубкой поперечные кольца- перегородки 4 и торцевой конечный фланец 5. Корпус 2 охвачен снаружи, по крайней мере, одной тонкостенной оболочкой 6, которая содержит ниппельное устройство 7 и крепится к узлу стыковки и торцево- му фланцу, образуя герметичную емкость 8. Ниппельное устройство предназначено для создания и регулировки вакуума в герметичной ёмкости 8. Оболочка 6 может крепиться к узлу стыковки 1 и торцевому фланцу 5 через виброгасящие элементы, например, поочередно расположенные слои металла 9 и резины 10. Давление в ем- кости 8 обеспечивается через ниппель 7 с помощью вакуумного насоса меньшим либо равным 0,00132 Па (10'5мм рт.ст.). 187
Рис. 6.104 Конструктивная схема глушителя по патенту Украины на полезную модель №28410, заявка №и200708125 На рис. 6.104 б показана модификация глушителя, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность герметичной емкости 8 со стороны корпуса охвачена по- ристым или прессованно-волокнистым элементом 11 с высоким коэффициентом теплопроводности и теплоемкостью, например, медным. Элемент плотно прилегает к ближайшей к корпусу 2 поверхности, оставляя зазор с внешней поверхностью 6. На рис. 6.104 в показан вариант глушителя, в перфорациях трубки 3 которого установлены обратные клапаны 12-14, имеющие поворотные каналы или перфорацию. Простейшими клапанами могут быть прижимы из пористого материала. На рис. 6.104 г показан вариант конструкции глушителя, в котором между кор- пусом 2 и герметической емкостью 8 выполнен сквозной зазор 15. Зазор начинается входным отверстием 16 и заканчивается выходным отверстием 17. При этом герме- тическая емкость образована с помощью дополнительной оболочки 18 и оболочки 6. При прохождении пули по стволу оружия со сверхзвуковой скоростью перед пулей создается слой сжатого воздуха, который через стыковочный узел достигает перфорированной трубки 3 глушителя. Через перфорацию трубки 3 газ поступает в первую по ходу пули вихревую камеру, образованную стыковочным узлом, перегородкой 4 и пустым корпусом- гильзой 2, расширяется в ней, а пуля проходит в прямоточный канал перфорирован- ной трубки 3. При этом значительная часть пороховых газов, которые движутся за пулей, также задерживается в первой вихревой камере потому, что форма отвер- стий и перепад давлений «трубка-камера» обеспечивают значительное сопротивле- ние сверхзвуковому потоку, что приводит к эффекту отсечки части газовой струи и созданию вихревого движения газа в первой расширительной камере. При этом газ производит значительное импульсное воздействие на корпус 2 гильзы, который является цилиндрической мембраной между опорами 1 и 4. При отсутствии герметичной вакуумной емкости 8 и внешней оболочки 6 эта мембрана генерирует в окружающее пространство звуковые колебания значитель- ной мощности, которые повторяют в той или иной мере процессы в первой расши- рительной камере. Часть пороховых газов, двигаясь по каналу перфорированной трубки, попадает через соответствующие отверстия во вторую, затем - в третью расширительные камеры, теряя при этом энергию. В первой, второй и третьей расширительных камерах звуковые колебания внешних элементов глушителя надежно блокируются вакуумной емкостью 8. Со- 188
кращается источник звуковых колебаний. Внешняя поверхность корпуса глушителя не будет генерировать звуковые колебания. При этом происходит переориентация распространения звуковых колебаний в плоскости «оружие-глушитель» в направлении полета пули с увеличением эффек- тивности звукопоглощения. При распространении высокочастотных колебаний, созданных деталями и процессами в оружии, по металлу в направлении «оружие-глушитель», волны рас- ширения-сжатия передаются стыковочному узлу 1. Однако оболочка 6, которая могла бы быть источником звуковых колебаний, крепится к стыковочному узлу 1 и торцевому фланцу 5 через виброгасящие элементы, например, поочередно распо- ложенные слои металла 9 и резины 10. Часть тепла из трех расширительных камер аккумулирует пористый или прес- сованно-волокнистый металлический элемент 12 с относительно высокими коэф- фициентами теплопроводности и теплоемкостью. При наличии в перфорациях трубки 3 обратных клапанов 12-14, имеющих по- воротные каналы или перфорацию, пороховые газы покидают камеры за большее время и с меньшим абсолютным звуковым давлением. Для улучшения теплообмена между корпусом 2 и герметической емкостью 8 атмосферный воздух эжекгируется через сквозной зазор 15. Зазор начинается вход- ным отверстием 16 и заканчивается выходным отверстием 17. При этом герметич- ная ёмкость образована с помощью дополнительной оболочки 18 и оболочки 6. Дополнительное тепло отводится через установленные на корпусе 2 охлаж- дающие элементы 19 (рис. 6.104 г). Конструктивная схема глушителя согласно патенту Украины на полезную мо- дель №28475, заявка №и200709018 от 06.08.2007 приведена на рис. 6.105 и 6.106 (два варианта выполнения) [214]. Глушитель содержит узел стыковки со стволом оружия 1, связанный с ним одним торцом пустотелый корпус-гильзу 2 с рабо- чей камерой 3 с входными и выход- ными элементами 4, подвижную часть 5, установленную с возмож- ностью перемещения в продольном направлении и обратный пружинный механизм, выполненный в виде упру- гого элемента-завихрителя (в вари- анте I - сильфон, в варианте II - гели- коидальная пружина). Подвижная часть 5 выполнена в виде перфорированных цилиндри- ческих элементов, установленных соосно корпусу. При этом выходные отверстия 8 дополнительно располо- жены на торцевой части корпуса. Внутренний объем подвижной части 5 заполнен пористым или прессованно-волокнистым металли- ческим материалом 9 с относительно высокими коэффициентами теплопроводно- сти и теплоемкостью, например, медным. Выходные торцевые отверстия ограничены сегментами или кольцевыми рам- Рис. 6.105 Конструктивная схема глушителя по патенту Украины на полезную модель №28475, заявка №и200709018 (вариант I) 189
2 1 А Юцпанти) ками, которые могут иметь регулируемые затворы. При выстреле пороховые газы поступают в вихревую камеру 3, образованную стыковочным узлом 1, упругим элементом-завихрителем 6, 7 и выходными отвер- стиями 4, 8 и расширяются в ней. При этом значительная часть пороховых газов, движущихся вслед за пулей, также за- держивается в вихревой камере, что обеспечивает эффект отсечки части газового потока и образование вихревого движения газа в расширительной камере. При этом энергия поро- ховых газов будет расходоваться и на деформацию упругих элементов 6, 7, а газы будут завихриться на их внешней поверхности. Часть пороховых газов передаст свою температуру и энергию пористому напол- нителю 9 с относительно высокими коэффициентами теплопроводности и теплоемкостью. Проходя через заполнитель к отверстиям 8 и 4 газ будет терять давление и температуру. При необходимости отверстия 8 в сегментах или кольцевых рамках 10,11 могут быть частично перекрыты регулирующими затворами. После удаления пороховых газов из глушителя подвижный элемент займет начальное положение, и оружие будет готово к повторному использованию. Конструктивная схема глушителя по патенту Украины на полезную модель №28474, заявка №и200709015 от 06.08.2007 приведена на рис. 6.107 [215], а на рис. 6.73 (а, б, в) предс- тавлена схема характерных угловых и линейных размеров и определение зазоров между функциональными эле- ментами глушителя. Глушитель содержит узел сты- ковки 1 со стволом оружия, связанный с ним одним торцом пустотелый корпус-гильзу 2 со сквозным осевым каналом 3 и входной расширяющийся раструб 4 с начальным диаметром, равным диаметру канала ствола оружия, поперечные кольца- перегородки 5 и торцевой конечный фланец 6. Во входном раструбе 4 коаксиально с зазором установлены последовательно ох- Рис. 6.106 Конструктивная схема глушителя по патенту Украины на полезную модель №28475, заявка №и200709018 (вариант II) ватывающие друг друга сужающе- расширяющийся раструб 7 и два расширяющихся раструба 8 и 9. При этом зазоры 10, 11 и 12 между раструбами соединены с расшири- тельными камерами 13, 14 и 15. Раструбы 4, 7, 8 и 9 могут иметь углы конусности 1-20° (рис. 6.108а), при этом следует отметить, что углы а, Р, у и S могут отличаться друг от друга, но их значение должно находиться в пределах 1 -20°. Рис. 6.107 Конструктивная схема глушителя по патенту Украины на полезную модель №28474, заявка №и200709015 190
Относительное перекрытие L последовательно установленных раструбов варьируется в пределах 5-30% от их длины, и определяются как £ = /,/£,-100% где lj - длина захода охватываемой детали в охватывающую (рис. 6.1086); Lj - длина охватываемой детали. Относительная площадь зазоров 10, 11 и 12 в поперечном сечении (рис. 6.108в) может составлять 2-20% от площади выходного сечения охватывающего элемента, например, раструба 4, и определяется как 0 = (S( - s, X • 100% = (р2 - d2 )d2 • 100%, где S, - площадь в соответствующем сечении, ограниченная внутренней поверхно- стью охватывающей детали; d - диаметр в соответствующем сечении по внешней поверхности охватываемой детали. Внутренняя выходная поверхность сужающе-расширяющегося сопла 7 может состоять из двух конических поверхностей 16 и 17 (рис. 6.107). Рис. 6.108 Схема характерных угловых и линейных размеров и определения зазоров между функциональными элементами глушителя по патенту Украины на полезную модель №28474, заявка №и200709015 Угол конусности внутренней и внешней поверхности раструбов, например 9, может быть различным. При выстреле газы, движущиеся вслед за пулей, достигает расширяющегося раструба 3 (рис. 6.107). Через зазоры 12 газ поступает в первую по ходу пули вих- ревую камеру 13, образованную стыковочным узлом 1, перегородкой 5 и раст- рубами 4 и 7, и расширяется в ней. При этом значительная часть пороховых газов, движущихся за пулей, задержи- вается в этой вихревой камере потому, что форма отверстий и перепад давлений «зазор-камера» представляют значительное сопротивление для сверхзвукового газо- 191
вого потока, что приводит к эффекту отсечки части газового потока и созданию вих- ревого движения газа в первой расширительной камере. Часть пороховых газов, двигаясь по каналу внутри глушителя, попадает через зазоры во вторую 14, а затем - третью 15 расширительные камеры, теряя при этом энергию. В первой 13, второй 14 и третьей 15 расширительных камерах газ после- довательно теряет скорость и давление. При движении газа между элементами 3-7 возможно переотражение и наложе- ние звуковых колебаний с последующим их погашением - реализуется дополни- тельное резонансное регулирование звуковых колебаний. При наличии в патрубке 7 двойных конусов 16-17 (рис. 6.107) обеспечивается процесс истечения, при котором пороховые газы покидают расширительные камеры за большее время и с меньшими абсолютными звуковым давлением и температурой. Рис. 6.109 192
Прибор снижения уровня звука выстрела по заявке на выдачу патента Украины на полезную модель № и 2007 13945 [216] от 12.12.2007 года (рис. 6.109) содержит узел стыковки со стволом оружия 1, связанный с ним одним торцом пустотелый корпус - гильзу 2, размещенную внутри гильзы соосно оси ствола оружия перфори- рованную трубку 3, а также размещенные между пустотелым корпусом и перфори- рованной трубкой поперечные кольца-перегородки 4 и торцевой конечный фланец 5. Корпус 2 содержит наполнитель (рис. 6.109 а), который во второй и следующих по ходу пули расширительных камерах выполнен в виде набора радиально расположен- ных упругих тонких стержневых элементов, продольные оси которых имеют с обра- зующей внешней поверхности трубки угол (р, у) (рис. 6.109 в) от 30 до 90 градусов. В общем случае упругие тонкие стержневые элементы по длине глушителя могут располагаться равномерно или с переменным шагом и углом наклона к образующей (рис. 6.109 б). Наиболее предпочтительно расположение упругих элементов, когда их угол наклона в направлении выхода из глушителя уменьшается (р2< Pi, ay2<Yi)- На рис. 6.109 а показан вариант глушителя, в котором упругие тонкие стержне- вые элементы имеют разные длину (г <R) и диаметр d. При этом упругие элементы меньшей длины 7 расположены между более длинными элементами 6. Для повышения эффективности поглощения энергии упругие элементы 6 могут быть снабжены закрепленными на них гибкими элементами 8, на длине I (рис. 6.109 в). При этом упругие элементы 6 могут быть одним концом закреплены в обойме 9, которая контактирует с пустотелым (внешним) корпусом-гильзой 2 (рис. 6.109 в) или в обойме 10, контактирующей с перфорированной трубкой 3. В обоймах 9 или 10 упругие элементы могут быть расположены с шагом Н, который изменяется в направлении торцевого фланца (рис. 6.109 б, в). Наиболее целесообразно размеще- ние упругих элементов, когда этот шаг увеличивается < Hi). Упругие элементы 6 могут быть выполнены металлическими, например, сталь- ными или из минерального стекла (стекловолокна). Из такого же материала могут быть выполнены упругие элементы 8 (рис. 6.109 в). Между упругими элементами и охватывающей их цилиндрической поверхно- стью может быть образован зазор 11 размером 5 (рис. 6.109 б). Для предотвращения истирания наполнителя между упругими элементами и кольцами-перегородками или торцевым фланцем расположена прокладка-демпфер 12 (рис. 6.109 б). Работа этого глушителя сводится к следующему. При выстреле часть пороховых га- зов, движущихся за пулей, попадает через отверстия в перфорированной трубке во вто- рую, а затем - в третью расширительные камеры, теряя при этом энергию и скорость. В этих камерах поток пороховых газов взаимодействует с наполнителем 6, со- стоящим из набора радиально расположенных упругих тонких стержневых элемен- тов, продольные оси которых имеют с образующей внешней поверхности трубки угол от 30 до 90 градусов. Газ обтекает элементы 6-8, скорость потока, а значит и интенсивность его влияния на звукоизолирующие элементы глушителя резко уменьшается. Часть по- тока тормозится полностью, при этом кинетическая энергия переходит в тепловую, поглощаемую материалом наполнителя. Кроме того, часть энергии газового потока расходуется при колебательном движении на преодоление трения элементов «ще- точного» наполнителя между собой и при обтекании их внешней поверхности. Эти процессы приводят к более эффективному использованию материала напол- нителя. Взаимное перемещение и трение упругих элементов наполнителя способст- вует их самоочищению (удалению нагара и засорений). Все это обеспечивает повы- шение эффективности снижения уровня звука и упрощает обслуживание глушителя. 193
Обтекание упругих элементов меньшей длины, размещенных между более длин- ными, а также поперечно закрепленных нитей приводит к дополнительной турбули- зации потока, его разбиению и перемешиванию отдельных потоков между собой. Глубокие нити 8, закрепленные на эластичных элементах без натяга менее под- вержены отрыву от тонких упругих стержневых элементов 6. Кроме того, при наличии напротив отверстий трубки 3 упругих элементов, час- тично перекрывающих эти отверстия, пороховые газы покидают расширительные камеры за большое время и при этом дополнительно теряют свою энергию. Такое выполнение конструкции глушителя дополнительно увеличивает теплоот- вод от высокотемпературной зоны пороховых газов к наполнителю, чем увеличивает поглощаемую энергию и повышает эффективность работы глушителя. Прибор снижения уровня звука выстрела по заявке на выдачу патента Украины на полезную модель № и 2008 01456 от 04.02.2008 [217] содержит основные конструктив- ные элементы глушителя по заявке на выдачу патента Украины № и 2007 13945 от 12.12.2007 года, но имеет существенные отличия в принципе работы, который реали- зован путем выполнения наполнителя из конструкционных материалов, сублимирую- щихся при действии на них высокотемпературного потока пороховых газов выстрела (рис. 6.110). Рис. 6.110 194
Наполнитель из сублимирующихся материалов размещен в расширительных ка- мерах 7-9 и предназначен для поглощения энергии газов за счет собственной теплоем- кости и энергии, расходуемой на его сублимацию. Наиболее целесообразно в связи с уменьшением при выстреле температуры газа и корпуса глушителя по направлению к выходу пули из него разместить наполнитель 6 в камерах 7-9 с учетом этого обстоятельства, то есть, температура сублимации на- полнителя должна снижаться в направлении движения пули (Тсуб? < Тсуб8 <Тсуб9 )• Материал наполнителя выбирают, ориентируясь на данные об температуре их термической газификации (сублимации). Сублимирующееся вещество может быть нанесено гальваническим осаждени- ем, холодноплазменным напылением, электродуговым испарением в вакууме и т.п. Наполнитель может состоять из нескольких слоев веществ, сублимирующихся при различной температуре. В качестве материала наполнителя могут использоваться ме- таллы (вольфрам, молибден, медь, олово и т.п.), сплавы - латунь, бронза, и др., и неме- таллические материалы, например, керамика, графит, фторопласт. Наполнитель может быть выполнен в виде сменных цилиндров 7-9 (рис. 6.110 а), коаксиальных корпусу глушителя, причем они могут быть многослойными. Корпус глушителя может быть выполнен разъемным с целью обеспечения замены после определенного количества выстрелов (нескольких тысяч) наполнителя на новый. Элементы наполнителя могут быть выполнены в виде радиально установленных пластин 7-9 (рис. 6.110 б) или набора радиально расположенных упругих тонких стержневых элементов. При выстреле часть пороховых газов через отверстия в центральной трубке по- падает в расширительные камеры, теряя при этом энергию и скорость движения и взаимодействуя с наполнителем. Энергия высокотемпературного газа вызывает сублимацию наполнителя с поглоще- нием ее часта и последующим истечением из глушителя образовавшихся паров и газов. Такое выполнение наполнителя обеспечивает повышение эффективности уров- ня звука выстрела глушителем. Глушитель по патенту Российской Федерации №2119139 (заявка №97121736 от 18.12.1997 г.) [218] содержит (рис. 6.111) газовод 1, устройство для отвода порохо- вых газов, выполненное в виде проточной емкости 2, присоединенной к газоводу наклонным патрубком 3, в котором установлен плавно выпуклый профилирован- ный элемент 4. В проточной емкости 2, выполненной в виде местного расширителя патрубка 3, с вдвинутым внутрь ее входным 5 и выходным 6 патрубками, установлены перегородки 7, образующие соединенные между собой и с внутренним объемом газо- вода 1 камеры. Рис. 6.111 195
На внутренней поверхности емкости 2 размещен слой 8 материала с капилляр- но-пористой структурой, заполненной жидким хладагентом. В стенке емкости вы- полнено отверстие 9 с пробкой 10 для заливки хладагента. При входе струи пороховых газов в газовод 1, она в результате эффекта «при- липания» струи к близко расположенной стенке (эффект Коанда) обтекает профи- лированный элемент 4 и по наклонному патрубку 3 поступает в проточную емкость 2, где охлаждается, испаряя жидкий хладагент с поверхности слоя 8 с капиллярно- пористой структурой. При движении смеси газа и пара через проточную емкость 2 с перегородками 7 происходит рассеивание энергии газов, снижение уровня звука выстрела, уменьше- ние интенсивности и изменение характера демаскирующих факторов. С использованием капиллярно-пористой структуры также выполнен глушитель по патенту Российской Федерации №2120594 (заявка №97121737 от 18.12.1997 г.) [219]. Глушитель (рис. 6.112) содержит газовод 1 и устройство для предварительно- го отвода пороховых газов, выполненные в виде патрубка 2, наклоненного в вы- ходному отверстию газовода, на входном участке которого размещен плавно вы- пуклый профилированный элемент 3. Выходной конец патрубка 2 соединен с расширительной камерой 4, выполнен- ной с возможностью изменения объема с помощью регулятора 5. Внутри расширительной камеры установлены перегородки 6, образующие сооб- щающиеся камеры, а на внутренней стенке камеры 4 размещен слой материала 7 с ка- пиллярно-пористой структурой, заполненной жидким хладагентом. В стенке каме- ры выполнено отверстие с пробкой 8 для заливки хладагента. Выходное устройство 9 выполнено в виде насадка 10 большего гидравлическо- го диаметра с торцевой перегородкой 11 с отверстием 12, соосным входному 13, который соединен с газоводом переходником 14 в виде диффузора. Торцевая перегородка выполнена с отверстием регулируемого диаметра 12 в виде, например, ирисовой диафрагмы. При входе струи пороховых газов в газовод 1 она в результате эффекта Коанда обтекает профилированный элемент 3 и по наклонному патрубку 2 поступает в расширительную камеру 4, где теряет кинетическую энергию и охлаждается за счет испарения хладагента капиллярно-пористой структуры. При наполнении расширительной камеры 4 и создании при этом противодавления струя газа отрывается от поверхности профилированного элемента 3, направляется в выходное устройство 9 в виде импульса расхода, и истекает из него, образуя вихревое кольцо. Камера 4 при этом частично опорожняется, давление в ней понижается и струя пороховых газов от следующего выстрела вновь «прилипает» к поверхности профили- 196
рованного элемента, и цикл повторяется, что приводит к генерированию автоколеба- ний расхода на входе в выходное устройство 9 с частотой, равной темпу стрельбы. Эту частоту можно регулировать путем изменения объема камеры 4 с использова- нием регулятора 5. Диаметр генерируемых вихревых колец можно регулировать путем изменения диаметра выходного отверстия 12 торцевой перегородки, выполняемой, например, в виде ирисовой диафрагмы. В Российской Федерации ведущей организацией по разработке бесшумных стрелковых комплексов является Федеральное государственное унитарное пред- приятие (ФГУП) ЦНИИ ТОЧМАШ, г.Климовск, Московской области, которое дос- тигло значительных успехов в разработке глушителей, в том числе под сверхзвуко- вые боеприпасы. Так, в [220] отмечено, что «Наибольший интерес вызвали глуши- тели. После нескольких сотен выстрелов, произведенных в одиночном и автомати- ческих режимах, они работали безукоризненно, без заметного повышения звука выстрела. Представители ЦНИИ ТОЧМАШа не разрешили американцам разобрать глушители, но на фотографиях, которые они видели в российских публикациях, их поразила простота устройства и отсутствие каких-либо специальных фильтров». Дальнейшим развитием конструкции ПБС-1 были - ПБС-3 (масса 0,91 кг, дли- на - 225 мм) и ПБС-4, имеющий по сравнению с ПБС-3 дополнительную камеру (масса ПБС-4 - 0,61 кг, длина - 220 мм [221]). В ЦНИИ ТОЧМАШ создан автомат специальный АС «Вал». Он оснащен интегрированным, хотя не составляющим единого целого со стволом, глушителем обычного типа, с завихрителями потока га- зов и газопоглощающей (абсорбиру- ющей) сеткой-наполнителем. Порохо- вые газы попадают в полость глушителя через ряд веерообразно расположенных в стенках ствола отверстий. В расширительной камере происходит сброс давления, а затем I 1 1 —ч I - - газы разделяются на противопотоки и окончательно охлаждаются на сетке- наполнителе [222]. Российскими оружейниками раз- Рис. 6.113. Прибор малошумной стрельбы АЕК-919К. Рассекатель выполнен из нержавеющей стали. работана конструкция трехкамерного надульного устройства, поглощающего энергию отдачи (ПМС - прибор малошумной стрельбы). Применение ПМС обеспе- чивает практически полное устранение вспышки выстрела и значительно снижает его уровень звука. ПМС для «снайперского автомата» СВУ-АС снижает уровень звука выстрела до 150 дБ, исключает дульное пламя, гасит до 40% энергии отдачи, уменьшает колебания ствола. ПМС разработан также для автомата 9А-91, для которого его эффективность близка к ПБС. Внешний вид ПМС для автомата 9А-91 приведен на рис. 6.113 [61 ]. 197
Рис. 6.114. Внешний вид и конструктивные схемы глушителей к М16А1 Активно развивают разработку и производство глушителей за рубежом. В [223] приведен перечень ведущих фирм по разработке и изготовлению глушителей: Advanced Armament; American Manufacturing; ASE Ultra; AWC System Technology, Bowers; BR-Reflex; BR-Toute; Briigger & Thomet A-G; Gemtech; John’s Guns; Knights Manufacturing; Lauer Custom Weaponry; LRM Firearms; Ops Inc; SWR Tactical Infor- mations; TROS; Trog Industries. К ним можно добавить: Gebr. Kummer (Siltec); LEI (Law Enforcement Interna- tional Ltd); Jonatan Arthur Ciener Inc (Ciener); Steyer Manlicher AG; PGM Precision; Oy Vaimennimetall AG (Vaime); Surefire. Зачастую разработаны и конкурируют между собой несколько конструкций глушителей различных фирм для одного и того же вида оружия. Так, в [224] приведены описания и характеристики глушителей для штурмовой винтовки М16А1. Конструктивная схема одного из глушителей к М16А1 приведена на рис. 6.114. Внешний вид и конструктивные схемы глушителей к штурмовой винтовке М16А1 приведены на рис. 6.114 [224]. Фирма Gebr. Kummer также разработала и выпускает глушители к винтовке Ml6 [225]. Фирма Jonatan Arthur Ciener Inc. производит глушители собственной конструкции для штурмовых винтовок AR15/16, М14, Хеклер и Кох, FN-FAL. В подразделениях вооруженных сил США на вооружении состоит быстро- съемный глушитель M16QD. Производитель - фирма Knight’s Armament Company. Глушитель M16QD может быть установлен на любой вариант оружия Ml6. Конст- рукция обеспечивает снижение уровня звука выстрела на 28 дБ. В состав глушителя включен элемент из карбида вольфрама, поглощающий удар высокотемпературных пороховых газов, что увеличивает срок его службы. Глушитель снабжен креплением для его быстрой установки и снятия. 198
Длина глушителя 165 мм, диаметр - 35 мм, масса - 0,454 кг, материал конст- рукции - нержавеющая сталь. К винтовке М16 производит глушитель также фирма Gemtech (RAPTOR). Глушитель RAPTOR изготовлен из авиационного алюминия и снабжен креплением Трай-Лок, выполненным из нержавеющей стали и алюминиевого сплава. RAPTOR с Трай-Лок имеет длину 231 мм, диаметр - 35 мм, весит 277 граммов. Он содержит семь диафрагм, изготовленных из алюминиевого сплава. Диафрагмы имеют асим- метричную конструкцию, что обеспечивает высокую эффективность глушителя. Диафрагмы глушителя установлены без промежуточных шайб, они имеют специ- альные выступы для обеспечения необходимой взаимной установки при сборке. Работу глушителя также улучшает специальная диафрагма, предназначенная для уменьшения пламени выстрела, расположенная впереди первой расширитель- ной камеры и специальная форма передней крышки [226]. Согласно [227] глушители RDS-ARM4 производится для штурмовых винтовок AR15/M16, FNC, Н&К G36 С, АК-47, АК-74, Steyer AUG, Н&К G3, Galil, FA-MAS по цене 440€. Разнообразны глушители для карабина Colt М4А1. Их производит фирма Gem- tech [78, 81] (M4-96D; М4-96С, “Predator”) - компактные, высокоэффективные, бы- стросъемные глушители. В конструкции глушителя M4-96D использованы новые результаты по проек- тированию отражательных перегородок. Он изготавливается на станках с ЧПУ из материалов, предназначенных для ракетостроения. Эффективность глушителя - более 32 дБ. Используется запатентованная система крепления, сокращающая вре- мя установки и снятия путем простого надавливания и вкручивания. Длина глуши- теля - 197 мм, диаметр - 38 мм, масса - 0,7 кг. Изготовлен из нержавеющей стали марки 300 [81]. Глушитель PREDATOR является параллельной разработкой глуши- теля M4-96D. PREDATOR уменьшает уровень звука выстрела более чем на 30 дБ - до уровня, который присущ винтовке бокового боя ближнего действия калибра .22. Фирма Surefire производит глушитель (M4FA) [79] - «квинтэссенция беспри- страстной науки». В глушителе используются высокотемпературные сплавы, раз- работанные для космической промышленности, что обеспечивает ему значитель- ную долговечность - не менее 1500 автоматных очередей с 30-зарядным магази- ном. Глушитель снабжен быстросъемным креплением к стволу оружия оригиналь- ной разработки (компанией Surefire запатентовано решение с «функцией Быстрое присоединение»). Длина глушителя - 190,0 мм, диаметр - 38,0 мм, масса - 0,482 кг. Глушитель «Арчэнджел III», разработанный Линном Мак Уильямсом, пред- ставляет четвертое поколение семейства «Арчэнджел». Он полностью выполнен из нержавеющей стали марки 304 (соответствует отечественной стали 08Х18Н10) и имеет длину 154 мм, диаметр - 25 мм, а массу - 0,31 кг. Его устройство основано на патенте Чарльза Э.Финна (см. рис. 6.77-6.79) - он имеет восемь диафрагм с диа- гональными прорезями в стенках. Каждая такая диафрагма создает газовую струю, направленную против основного потока пороховых газов. Струя газа обеспечивает поглощение в глушителе значительно больше энергии, чем то же количество обыч- ных конических диафрагм, расположенных аналогично. Глушитель «Вортекс-2», сконструированный доктором Филом Дейтером и Джимом Райаном (фирма Gemtech) весит 189 граммов, имеет длину 138 мм, а диа- метр-25 мм [144]. Корпус и крышки корпуса выполнены из нержавеющей стали марки 300. С це- лью улучшения отвода тепла от газов и для снижения массы использовано всего пять диафрагм, выполненных из алюминиевого сплава. Глушитель «Вэйме А8», разработан финской фирмой Оу Vaimennimetall AG, 199
имеет длину 244 мм, диаметр 25 мм, а массу — 0,128 кг. Корпус и обе крышки кор- пуса выполнены из алюминиевого сплава. Первоначально конструкция имела 13 пластмассовых диафрагм с диагональными прорезями и выполненными заодно прокладками, особенностью которых является уникальная система выступов и ка- навок. Глушитель содержал пластмассовую камеру предварительного расширения, которая имела длину 30 мм. Однако, так как эта конструкция не выдерживала воз- действия пороховых газов, имеющих высокую скорость и температуру, пластмас- совая расширительная камера и первая диафрагма были заменены расширительной камерой из алюминиевого сплава. Все эти глушители «были испытаны в один и тот же день на винтовке «Рюгср 77/22» ... основной вывод, полученный из этих данных, - то, что любой из этих дульных глушителей при установке на винтовку дает уровень шума ниже, чем пис- толет-пулемет MP5SD с интегральным глушителем. Это делает такие винтовки с глушителями пригодными для многих боевых ситуаций, где требуется скрытность. Более того, уровни шума, создаваемые этими дульными глушителями, значительно ниже интегральных глушителей под 5,6 мм патрон кольцевого воспламенения .... Таким образом, опровергается старая точка зрения, что интегральные глушители непременно эффективнее, чем дульные» [144]. В [152] приведены некоторые данные по глушителю «Сандертрэп». «Глушитель «Сандертрэп» ясно показывает, почему, по крайней мере, в тече- ние десятилетия Соединенные Штаты является мировым лидером в области глуши- телей. Это - пример того, чего можно достичь, если не лимитировать расходы на НИОКР. Этот глушитель выпускается для всех магазинных винтовок под патроны центрального воспламенения» [152]. Длина глушителя - 215 мм, диаметр - 40 мм, масса - 0,78 кг. Он изготовлен из немагнитной нержавеющей стали марки 304. В конструкции не используются сетки или фильтры. Снижение уровня звукового давления находится в пределах 35 децибел. «Глушитель этой конструкции настолько тормозит истечение газов, что изда- ваемый при этом звук напоминает скорее свист, чем обычный хлопок» [152]. Глушитель снижает уровень звуковых частот, характерных для огнестрельного оружия, что важнее, чем общее снижение уровня звукового давления. Наружное покрытие глушителя - «Блек Ти» (дисперсная смесь флуорополимерной смолы, тефлона и графита на термореактивной связке). Фирма AWC System Technology, разработала глушители из нержавеющей стали для образцов оружия под патроны 9x19 мм парабеллум и 5,56x45 мм, которые сконст- руированы Линном Мак-Уил ямсом с учетом их использования в бою на сверхкоротких дистанциях. В глушителе Мк-1 каналы в диафрагмах для 5,56мм и 9-мм оружия имеют раз- личную геометрию в связи с существенным отличием скоростей порохового газа для патронов соответствующего калибра. «Все три глушителя сделаны полностью из нержавеющей стали марки 304, что довольно необычно для оружейной промышленности. Обычно производители глушителей из нержавеющей стали используют марку 304 для корпусов, а остальные детали делают из стали марки 303, потому что она лучше поддается механической обработке. Фирма AWC System Technology использует марку 304 потому, что она лучше сваривается. Все внутренние части глушителя приварены, благодаря чему он обладает значи- тельной прочностью» [228]. Длина глушителя к 5,56-мм оружию - 199 мм, диаметр - 38 мм, масса - 0,714 кг. Глушитель имеет безбликовое черное покрытие. 200
Глушитель для 5,56-мм оружия фирмы AWC при уменьшенных габаритах обес- печивает такое же снижение шума, как и высокоэффективный глушитель нормальных размеров, что существенно при использовании в бою на сверхкоротких дистанциях. Глушитель модели Мк-1 имеет длину - 217 мм, диаметр - 38 мм и массу - 0,801 кг. Глушитель Мк-2 имеет длину - 210 мм, диаметр - 41 мм и массу - 1,026 кг. Оба глушителя имеют по семь диафрагм и выточку на переднем торце диаметром 25 мм и глубиной 2,5 мм. Глушитель Мк-2 имеет упрощенные диафрагмы, разделенные гладкими кониче- скими перегородками (рис. 6.44, Fig 13) [187]. Стенка с диагональной прорезью направляет газовую струю поперек отверстия в окно в задней части конической перегородки соосной расширительной камеры. Результаты испытаний эффективности глушителей семи различных типов со штурмовой винтовкой М16А1 и автоматом «Узи» приведены в таблице 6.4. Из нее следует, что модель глушителя Мк-2 имеет большую эффективность и представля- ет собой логическую замену для Мк-1. С этим глушителем можно стрелять патро- нами со сверхзвуковой начальной скоростью. Он обеспечивает эффективное глу- шение, способствующее поддержанию относительной управляемости и контроля в бою, а также сохранению слуха стрелка. Эффективность Мк-2 с дозвуковыми па- тронами достаточно высока. Таблица 6.4 Уровень звукового давления, дБ Тип оружия (боеприпас) Винтовка Ml6А1 Автомат «Узи» (со сверхзвуковыми/дозвуковыми патронами) Тип глушителя (температура окружающей среды) AWC (22°С) “Project” (22°С) SCRS (22°С) МК-1 (27°С) МК-1 (5’С) МК-2 (5°С) “Ваймс-АГ ТЭК- НАЙН Уровень звукового дав- ления без глушителя 163 163 163 159/157 157/156 157/156 159/156 159/156 Уровень звукового дав- ления с глушителем 132 135 132 140/136 138/135 134/128 136/131 133/128 Снижение уровня зву- кового давления 31 28 31 19/21 19/21 23/28 23/25 2628 Мк-2 несколько короче и тяжелее, чем Мк-1. Относительно тяжелые конструк- ция Мк-2 не только обеспечивает ему высокую прочность, но и устраняет звуки высокой частоты, которые возникают в некоторых глушителях, когда быстро рас- ширяющиеся пороховые газы ударяются в стенки корпуса. Мк-2 создаст удовле- творительный уровень звука, при этом частота звуковых колебаний смещена в низ- кочастотную область спектра. По максимальному значению звукового давления Мк-2 эффективен как со сверхзвуковыми, так и дозвуковыми патронами. Для наблюдателя, находящегося в 30 м от дульного среза ствола, звук выстрела с этим глушителем кажется тише, чем удары при работе автоматики «Узи». Для штурмовой винтовки Steyer AUG фирмой «Briigger & Thomet» выпускаются глушители «Mil-Spec». Они изготовлены из высокопрочных материалов и могут ис- пользоваться для автоматического огня. Конструкция обеспечивает полное устранение вспышки выстрела. Глушитель ос- нащен быстросъемной системой крепления и имеет теплозащитный экран, позволяю- щий снимать его вручную сразу же после стрельбы. Отражательные перегородки изготавливаются обработкой на металлорежущем станке, а не штамповкой. Mil-Spec не содержит изнашиваемых комплектующих, но ре- комендуется разбирать его после каждых 1000-1500 выстрелов и чистить. Длина глу- 201
шителей - 340 мм, диаметр - 42 мм (50 мм - с теплозащитным экраном) (76]. Глушители LEI, производимые фирмой Lew Enforcement International Ltd, совмес- тимы с большинством пистолетов, штурмовых винтовок и пистолетов-пулеметов. Рис. 6.115. Конструктивная схема глушителя «Kalashnikov Reflex Suppressor KRS» к автоматам Калашникова. Рис. 6.116. Теневое изображение внутреннего устройства глушителей типа «Reflex Suppressors». Модель глушителей для пистолетов-пулеметов полностью выполнена из алю- миниевого сплава. Модель для штурмовых винтовок содержит перегородки из нержавеющей стали для увеличения теплоемкости и коррозионной стойкости. Она разработана для функционирования в наиболее неблагоприятных условиях, и является фактически неразрушимой. Диаметр глушителя - 45 мм, длина - 315 мм, масса - 0,6 кг [76]. В источнике [229] приведена конструктивная схема (рис. 6.115) глушителя фин- ского производства компании «BR-Tuote Ку» и «Ase Ultra» для автоматов Калашнико- ва АК-47 и АК-74, имеющего название «Kalashnikov Reflex Suppressor KRS». Его дли- на 177 мм, а масса - 0,42 кг. Он представляет собой цельнометаллическую конструк- цию, имеющую прилегающую к срезу ствола расширительную камеру, занимающую 50% внутреннего объема глушителя. После камеры установлены однотипные полую- роидальные отражающие элементы-перегородки, образующие ряд расширительных камер. На входе в эту секцию глушителя установлен конический диффузор. Теневое изображение внутреннего устройства глушителей типа «Reflex Suppres- sors» приведено на рис. 6.116. 202
Рис. 6.117. Устройство глушителя «Reflex Suppressor» для Valmet М62. Несколько иное устройство имеет глушитель типа «Reflex Suppresson> для Val- met М62, конструкция которого приведена на рис. 6.117 [230]. Рис. 6.118. Конструктивная схема глушителя «Reflex Suppressor Т8 Scout» Несколько более подробная информация о глушителе такого же типа «Reflex Sup- pressor Т8 Scout» приведена в [ 154] рис. 6.118. На две трети длины этот глушитель «надвинут» на ствол оружия и образует с внешней поверхностью ствола кольцевую расширительную камеру большого объ- ема. У среза ствола имеется цилиндрическая расширительная камера, а во второй секции наружной части глушителя установлен ряд политороидальных перегородок, образующих несколько расширитель- ных камер. На входе в эту секцию установлен конический диффузор. Ряд модификаций конструкций глушителей типа «Reflex Suppressors» приведен на рис. 6.119. Как видно, они отличаются объемами первой расширительной камеры, наличием (отсутствием) кони- ческого диффузора на входе в секцию, в которой установлены отражающие профилированные перегородки, коли- □ПИМ® □ИНН Рис. 6.119. Конструктивные схемы глу- шителей типа «Reflex Suppressors». чеством этих перегородок. Ряд конструкций глушителей приведен на рис. 6.120-6.140. 203
Рис. 6.120 Рис. 6.121 Рис. 6.122 Рис. 6.123 Рис. 6.124 Рис. 6.129 Рис. 6.128 Рис. 6.130 204
Рис. 6.131 Рис. 6.132 Рис. 6.133 Рис. 6.134 Рис. 6.135 Рис. 6.136 Рис. 6.137 Рис. 6.138 Рис. 6.139 Рис. 6.140 205
Основные характеристики ряда глушителей ведущих фирм приведены в таблице 6.5. Таблица 6.5 ГЛУШИТЕЛИ ДЛЯ ВИНТОВОК И КАРАБИНОВ № п/п Производитель Марка Оружие мм Ди>- метр, мм Вес. г й Ня- ско- рость пули, Mfc Дульная энергия. Дж Пресны i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 п 1. Gemtech Quantum (США) Вюлоака калибра 22 IP • 1 дюйм • 116 • • Дяитпгуиитг- ля-кжхусткш 2. Gemtech M4-96D(CIL1A) Карабин "Coh М4 А Г 197 38 700 32 • • • 3 Gemtech Predator (США) • 157 53 680 30 • - • 4. Gemtech TPR-S (США) Любая вюлоака калибра 30 235 38 795 • - 5 - • Снайперская винтовка СВ У (Россия) 180 50 • 830 (800) 4064 (3445) • 6. Тульский оружейный завод • Бесшумные снайперские и ав- тономные комплексы (БСК и БАК) «Винторез» и «Вал» 338 36 • 270 ммйпгувмто 7. РОМ Precision PGM (Франция) Hecate П . 50 • - • • 8. Mauser Werke Oberndorf Waflen- systeme GmbH • 7,62-ым снайперская винтовка "Manser 66 SF’ (Германия) 206 80 • 850 9. Steyr Mannticher AG - Полицейская винтовка “Steyr" (Австрия) 260 48 - • 1 10. Oy Vaimcnniumet- alli Ab Vai me (Финляндия) Модель “Sniper" Для винтовок калибра от 4 до 11,6 мм 350 35 500 • 11 Oy Vaimenniumet- alii Ab Vaime (Финляндия) Модель "Marksman" Для оружия .22 бокового боя 240 25 150 • 12. Oy Vaimenniumet* alh Ab Vaime (Финляндия) Модель "Varminter" Для оружия .22 бокового бо 500 25 - • 13 Accuracy International • Винтовка “AWP" (Великобритания) • • * • 14. Jonatan Arthur Cie- na Inc Oner (США) Винтовка "Heckler and Koch" HK9I 290 36 • 780- 800 15. Knight's Armament Company MI6(M16QD) (США) • 165 35 454 28 • БыстросьбмЛ гяушпеяь 16. • Siltec (Швейцария) Винтовка "Heckler & Koch" G3K 250 40 790 780- 800 17. • Sihec (Швейцария) Винтовка “Heckler & Koch" G3 250 40 790 780- 800 18. • Siltec (Швейцария) Винтовка "SIG 551" 250 40 790 800- 860 19. • Siltec (Швейцария) Винтовка “Colt CAR 15 Commando" 250 40 790 839 20. Gebr Kummer Siltcc (Швейцария) Винтовка "Steyr AUG .223" 320 42 790 970 21. Gebr Kummer Siltec (Швейцария) Винтовка “Heckler & Koch" HK33 320 42 790 880 22. Gebr Kummer Siltec (Швейцария) Винтовка “LG 550" 320 42 790 900- 980 23. Gebr Kummer Sihec (Швейцария) Винтовка “Cok Ml6" 320 42 790 880 24. Bruggcr ♦ Thomet MIL-SPEC (Швейцария) • • • • • 25. PGM Precision PGM (Фракция) Винтовка “Ultima Ratio" • • - • 26. Law Enforcement International Lid (LEI) LEI Великобритания Винтовки калибра от .17 до 458 315 45 500 • 27. • "Stopson SF’ (Швеция) Винтовки “STG-77" (Австрия) 196 40 • 940 1692 28 Remington Arms Co • Винтовка "М2 Г (США) 306 40 • • - 29. Knight's Armament Company SR25 Винтовка "SR25 Match" (США) 406 35 624 30 • • 30. PGM Precision PGM (Франция) Винтовка "Uhimi Rati та Commando 11” • • • • - - 206
Одним из важных, элементов конструкции глушителей является устройство крепления его к стволу огнестрельного оружия (узел стыковки). Узел стыковки должен обеспечивать соосность глушителя и канала ствола, бы- стрые установку-снятие глушителя, надежное крепление в процессе стрельбы, в том числе при значительном нагреве конструкции глушителя, простоту устройства и обслуживания. Самый распространенный способ крепления - с помощью резьбы, выполняе- мой на конце ствола оружия и в корпусе глушителя. Однако, такое крепление имеет ряд недостатков - сложность технологии нарезания резьбы на стволе, проблемы надежной фиксации такого узла стыковки, особенно при высоких температурах, сложность обеспечения соосности канала ствола и глушителя при его большой длине, сравнительно большое время установки-снятия. Рис. 6.141. Внешний вид быстросъемного узла стыковки глушителя к оружию. Разработан ряд конструкций узла стыковки, которые частично лишены упо- мянутых недостатков - три выступа для фиксации глушителя на стволе герман- ского пистолета-пулемета МР5 «Хеклер унд Кох», прерывчатая резьба на совет- ском бесшумном самозарядном пистолете ПБ или плавная резьба с большим шагом на советском автоматическом АПБ, байонетный способ крепления, ис- пользование переходников (адаптеров) различной конструкции, цанговое креп- ление [68]. В [79] приведены сведения о надежном и быстросъемном узле крепления глу- шителя, разработанном фирмой Surefire (Джоном Мэтьюсом) - эксцентричное кольцо и использование двойных несущих поверхностей для обеспечения соосно- сти с каналом ствола. Фиксация глушителя на стволе осуществляется поворотом эксцентричного кольца. Для снятия глушителя необходимо отвести специальную металлическую петлю, наподобие гой, которая используется в складных ножах и расфиксироватъ эксцентрическое кольцо. Внешний вид быстросъемного крепления представлен на рис. 6.141. 207
7. Газодинамические процессы в приборах снижения уровня звука выстрела, их основные закономерности, мате* матические модели и методики расчета газодинамических, звуковых и интегральных характеристик глушителей Для определения основных характеристик ПСУЗВ расширительного типа разра* ботан ряд математических моделей и методик расчета. Недостатком существующих методик является их интегральный характер, который не позволяет при проектиро- вании ПСУЗВ учитывать нестационарный характер истечения струи пороховых газов из дульного среза оружия, влияние пули на процесс заполнения глушителя порохо- выми газами и режима установления процесса истечения струи пороховых газов че- рез дульный срез в полузамкнутые объемы камер глушителя на газодинамические параметры потока в выходном отверстии ПСУЗВ. Это приводит к получению непол- ной информации о процессе нагружения оболочки глушителя, и препятствует опре- делению динамического воздействия глушителя на оружие при выстреле. Для выявления указанных факторов и их влияния на процесс выстрела была раз- работана математическая модель функционирования многокамерных глушителей звука, и которой параметры состояния пороховых газов и воздуха описывались урав- нениями сохранения в осесимметричной постановке [251]: (закономерности и ре- зультаты, относящиеся к двухкамерному глушителю, получены Кузнецовым А.В.). dp dp dp (ch) du} pu - ^ + и-^+м-^+р dt dx dr \dx dr) r d\) ch) ch) 1 dp л — + v— + u— + —— = dt dx dr p dx du du du 1 dp n — + + U— + —y- = 0; dt dx dr p dr dk dk dk f(k)dQ dt dx dr T dt P = Apk- (1) Четвертое уравнение системы (1) учитывает влияние процесса догорания на га- зодинамические параметры потока, причем f(k) - функционал от местного значения показателя изоэнтропы, который определяется для зоны смешения «пороховой газ - воздух» с помощью уравнения Дальтона [232]; - скорость подвода и выделения dt теплоты в расчетной зоне, обусловленная прохождением теплового потока через дульный срез и эффектами догорания газопороховой смеси в камерах глушителя. В качестве граничных условий на жестких стенках полостей многокамерных глушителей использовалось условие равенства нулю нормальной к поверхности со- ставляющей массовой скорости потока со„ = 0, где со = и + и, а изменение парамет- ров струи на дульном срезе при входе в глушитель описывается формулой ЕЛ.Бравина [233]: Рд = РдОе~Ы (2) Граничные условия на пуле при её движении внутри и вне глушителя определя- лись из условия прилипания потока к дну пули: »дн = \)см, где \)сн - скорость движе- ния пули, определяемая из уравнения её движения: 208
та, ~ РсопрКн (3) где тсн, SCH ~ масса пули и площадь сё поперечного сечения; рдн, udw - стати- ческое давление и массовая скорость потока у дна пули; рсопр - статическое давле- ние перед пулей. Граничное условие на оси симметрии потока определялось из условия симмет- ричности потока, а на боковой поверхности пули - из условия непротекания потока и записывалась в виде и - 0. В качестве начальных условий газодинамических па- раметров среды в камерах глушителя использовались параметры нсвозмущенной стандартной атмосферы при к = 1,4, а в струе пороховых газов на дульном срезе полагалось к = 1,25 и ра = при t -0, где paQ = 42 МПа. Решение системы уравнений (1) - (3) осуществлялось конечно-разностным ме- тодом второго порядка точности типа предиктор-корректор в плавающих сетках с использованием метода трехточечного сглаживания [234]. В процессе расчетов проводился контроль точности решения по энергии. Результаты расчетов показали, что погрешность, вносимая в решение за счет конечно-разностной аппроксимации газодинамических функций по энергии, не превышает 1 %. Анализ полученных результатов (рис. 7.1) показывает, что нестационарность процесса истечения струи и возникающие при этом режимы установления течения оказывают существенное влияние на внутрикамерные процессы. Если в первой ка- мере структуру потока в основном определяют процессы установления течения по- роховых газов, обусловленные взаимодействием нестационарной струи с внутрен- ними стенками первой камеры, то уже во второй камере рассматриваемой конст- рукции глушителя эти процессы практически отсутствуют вследствие существен- ного падения давления пороховых газов в первой камере. г,**\ о ю го зо />о so г,»* о Рис. 7.1. Распределение изобар в камерах глушителя с учетом пули при / = 53,79 мкс (а) и t = 91,84 мкс (б); без учета пули при / = 70,40 мкс (в) В процессе расчетов, выполненных по разработанной методике, было установ- лено, что динамика движения струи в глушителе определяется газодинамическими параметрами пороховых газов на дульном срезе - входе в глушитель, внутренней конфигурацией полостей - их геометрическими размерами и конструктивными особенностями, а также конструктивными и кинематическими характеристиками пули, зазором между пулей и диафрагмами. Расчетным путем определено, что влияние процесса установления течения на процесс формирования струи порохо- вых газов в каждой последующей камере существенно увеличивается при умень- шении длины и диаметра предыдущей камеры. На рис. 7.1 приведены также ре- 209
зультаты расчетов той же конструкции глушителя при pd0 = 42 МПа, но без учета влияния пули на формирование струи. Сравнение результатов показывает, что на- личие пули в струе пороховых газов приводит к торможению потока в центральной части струи и образованию отраженной от дна пули ударной волны, которая дейст- вует на диафрагмы глушителя, увеличивает его тянущее усилие и тормозит поток в центральной части струи. Представленные результаты позволили выявить также особенности теплофизического нагружения многокамерного глушителя: наиболь- шим теплофизическим нагрузкам подвергается первая камера глушителя, причем максимальное значение давления реализуется в первой камере на поверхности диа- фрагмы - в местах ее сочленения с оболочкой глушителя и вблизи пульного входа диафрагмы. Это позволяет применять в практике проектирования камер глушите- лей разнопрочные материалы: высокопрочные для первой камеры и низкопрочные, но с лучшими акустическими свойствами, для последующих камер. Кинетические и тсплофизические характеристики потока пороховых газов в каме- рах глушителя определяются также динамикой образования и распада вихрей, которые существенно влияют на эффекты догорания нестационарной струи пороховых газов и приводят к уменьшению пламенности выстрела при стрельбе через глушитель. Структура вихрей, образующихся в полостях глушителя, представлена на рис. 7.2 в виде векторов поля массовой скорости со. Анализ результатов расчетов вектор-полей массовых скоростей показывает, что в камерах глушителя образуются «прямые» вихри, имеющие направление вращения по часовой стрелке, причем мас- совая скорость потока пороховых газов в этих вихрях существенно меньше массовой скорости потока в центральном канале глушителя на оси струи. Возникновение раз- ницы массовых скоростей приводит к интенсификации процесса догорания порохо- вых газов в камерах глушителя, так как время движения несгоревших в канале ствола пороховых частиц и их путь существенно увеличиваются при попадании в перифе- рийные районы струи пороховых газов, в которых образуются «прямые» вихри. Рис. 7.2. Распределение массовых скоростей при t = 825,61 мкс Образование торообразных «прямых» вихрей со средней скоростью циркуля- ции около 0,3 vd, которая в данном случае составляег 100-300 м/с приводит к об- ратному воздействию со стороны вихрей на центральную часть струи пороховых газов, вследствие чего она сжимается. В каждой последующей камере процесс об- разования вихря повторяется, но каждый последующий вихрь имеет меньшую ин- тенсивность по сравнению с предыдущими и, следовательно, сужение центральной части струи в каждой последующей камере проявляется в меньшей степени, чем в предыдущей, что подтверждают результаты расчетов. Закручивание потока в виде торообразных «прямых» вихрей в периферийной части струи пороховых газов при- водит к возникновению в камерах глушителя эффекта, который обусловливает до- 210
полнительный подогрев и интенсивное догорание пороховых газов в периферий- ных слоях торообразных вихрей, взаимодействующих с внутренними поверхностя- ми камер глушителя и центральной частью струи, а также дополнительное охлаж- дение пороховых газов в центре торообразных вихрей. Процесс установления нестационарной струи и в незамкнутом объеме камер глушителя приводит к возникновению нестационарных ударных волн, давление на фронте которых соизмеримо с давлением в струе пороховых газов, а также зон раз- режения, давление в которых ниже атмосферного. Эти волны, многократно взаимо- действуя с внутренними стенками камер, струей и между собой, обусловливают пульсирующий характер изменения давления в камерах глушителя, причем наибо- лее существенные пульсации возникают в зоне максимальной интенсивности струи, т.е. в первой камере глушителя. Рис. 7.3. Результаты расчетов давления в струе пороховых газов в камерах глушителя по оси симметрии: — t = 53,79 мкс;. 68,77;----91,84; - • - • 103,34 Анализ результатов расчетов давления в струе пороховых газов, истекающей в двухкамерный глушитель (рис. 7.3), показывает, что по оси канала в глушителе за пулей возникают пульсации давления, в которых максимальное давление может пре- вышать значение рд, а минимальное давление может быть меньше атмосферного. Расчетным путем было выявлено, что эти пульсации потока могут выходить из глу- шителя в окружающее пространство и создавать дополнительный «шум» от порохо- вых газов. Частотные характеристики процесса установления определяются массовой скоростью потока в камерах глушителя, местной скоростью распространения вто- ричных ударных волн, геометрическими характеристиками камер глушителя и меха- ническими свойствами материала камер, в частности его акустическим импедансом. В рассматриваемой конструкции двухкамерного глушителя (см. рис. 7.1 и 7.2) с уче- том всех вышеперечисленных факторов частотные характеристики процесса уста- новления находятся в диапазоне 100 - 300 кГц, что существенно осложняет их кор- ректную регистрацию существующими измерительными приборами. 211
Рис. 7.4. Изменение давления p(t) в сечениях I и II: рр1, РрП - расчетные зависимости; рэ/, рэ// - экспериментальные Из сравнения расчетных и экспериментальных зависимостей (рис. 7.4) видно, что во второй камере глушителя влияние режима установления на формирование процесса истечения незначительно, и результаты расчетов по разработанной мето- дике не только качественно, но и количественно совпадают с результатами экспе- римента, а волнообразный характер нарастания давления в расчетной зависимости /?(/) обусловлен нестацнонарностъю динамики взаимодействия струи из первой диафрагмы со стенками камеры, причем закон нарастания давления является функ- цией геометрических размеров второй камеры. Расчетным путем было установлено, что нарастание давления в первой камере глушителя носит более сложный характер, чем это следует из эксперимента. При формировании струи в первой камере глушителя сечение 1 нагружается высокочас- тотным давлением, которое возникает из-за нестационарности струи пороховых га- зов, причем его максимальное значение в первой камере выше, чем значение дав- ления в зависимости р(г) из эксперимента, в 2 - 2,5 раза. На основании выполненных расчетов было определено, что режим установле- ния существует в полостях многокамерных глушителей и после вылета пули до момента установления критического истечения из дульного среза в глушитель, причем необходимо отметить, что за это время из канала ствола вытекает более 50 % пороховых газов. После окончания режима установления струи в первой ка- мере глушителя полученная расчетная зависимость р(г) и соответствующая экспе- риментальная зависимость практически совпадают. Расчетным путем было показа- но, что наличие пули в струе пороховых газов приводит к увеличению максималь- ных значений давления в режиме установления течения и к большему динамиче- скому воздействию на оружие со стороны глушителя. Путем численного моделирования функционирования глушителя было выявлено влияние процесса установления течения на формирование тянущего усилия со сто- роны глушителя на оружие, которое определяется по формуле 212
«=! где Pj - среднее давление пороховых газов и воздуха, действующее в данный мо- мент времени на площадь поверхности S,; S, - площадь поверхности, участвую- щая в формировании тянущего усилия. Рис. 7.5. Изменение тянущего усилия Г(/) без учета пули (1); с учетом пули (2) В данной конструкции глушителя в формировании тянущего усилия участвуют площади поверхностей S(, S2, 53, S4, Ss (см. рис. 7.2). Результаты расчетов тя- нущего усилия двухкамерного глушителя с учетом процесса установления тече- ния и влияния пули на формирование струи представлены на рис. 7.5. Расчетным путем было выявлено, что режим установления течения приводит к возникнове- нию знакопеременного тянущего усилия, длительностью около 500 мкс, дейст- вующего со стороны глушителя на оружие в процессе движения пули по глуши- телю и до ее выхода в окружающее пространство. Знакопеременный характер тянущего усилия обусловлен разновременностью приложения давления со стороны струи пороховых газов к площадям поверхностей камер глушителя. Из рис. 7.1 следует, что в начале на оружие со стороны глушителя действует сила отдачи, образующаяся от распространения струи по площади поверх- ности . Затем струя, обгоняя пулю, подходит к площади поверхности S2, тормо- зится, и давление на поверхности возрастает. На оружие со стороны глушителя начи- нает действовать тянущее усилие по направлению стрельбы, причем в это время цен- тральный канал первой диафрагмы закрыт корпусом пули. После выхода пули из первой диафрагмы начинается процесс заполнения второй камеры, струя распро- страняется по площади поверхности 53, усилие, тянущее вперед, начинает умень- шаться и меняет направление действия на обратное. Глушитель вновь работает как усилитель отдачи. После того, как струя пороховых газов во второй камере достигнет площади поверхности S3, тянущее усилие вновь меняет направление действия, и глушитель работает как дульный тормоз. Необходимо отметить, что после окончания 213
процесса установления функция F(r) не приходит в нуль из-за разности площадей канала ствола и пульных отверстий диафрагм глушителя, поскольку <$1 > S2, S2 = S3 = S4 = Ss, а к разности - S2 в течение всего периода последей- ствия приложено давление со стороны «висячего скачка» струи пороховых газов, и на площадь поверхности S5 действует давление пороховых газов внешней струи по- сле вылета пули из глушителя. Последовательное включение камер глушителя в формирование тянущего усилия и различные значения давления на площадях по- верхностей Sf оказывают существенное влияние на динамику движения оружия ма- лой массы, например стрелковое, и на точность стрельбы из такого оружия. Разработана методика моделирования газодинамического процесса в приборе снижения уровня звука выстрела в упрощенной постановке на основе законов со- хранения массы и энергии газа, представленных в интегральной форме. Для подтверждения правильности расчета газодинамического процесса запол- нения газом системы связанных емкостей были проведены экспериментальные ис- следования эффективности снижения уровня звука выстрела прибором и выполнен спектральный анализ распределения энергетических уровней звука выстрела. Эф- фективность снижения уровня звука определялась с помощью импульсного преци- зионного шумомера с одновременной записью звука на магнитном носителе. Анализ записанных сигналов осуществлялся с помощью пакета прикладных программ "Вензель - СП" [235]. Он показал, что подавляемая энергия звука прихо- дится на низкочастотные составляющие спектра (до 2500 Гц). Использование при- бора снижает звуковое давление именно в этой части спектра. Экспериментально измеренная эффективность снижения уровня звука хорошо согласуется с данными, полученными по методике расчета процесса заполнения газом системы газодина- мически связанных емкостей. Параметры быстротечных газодинамических процессов, реализующихся в про- цессе функционирования приборов снижения уровня звука выстрела определяют степень эффективности этих приборов. Математическое моделирование рабочего процесса в приборе “камерного” типа, общая схема которого приведена на рис.7.6, может быть выполнено с использованием различных методов. Применение методов вычислительной гидродинамики для решения указанной задачи представляется ме- нее оправданным в связи с отсутствием в настоящее время достаточно точных мо- делей турбулентности, необходимых для расчета характеристик трансзвукового по- тока газа внутри отверстий, соединяющих камеры. В данной работе использован подход, аналогичный изложенному в [236]. Моделирование газодинамического процесса в приборе выполнено в упрощенной постановке на основе законов сохра- нения массы и энергии газа, представленных в интегральной форме. 1 2 3 Рис. 7.6 Рассмотрим процесс заполнения пороховыми газами камер 1 прибора 214
(см. рис. 7.6) и центральной трубки 3 с учетом перетекания газа через отверстия 2. В течение всего процесса от момента входа пули в прибор до момента выхода из него параметры газа в каждой камере примем постоянными по объему камеры, но переменными во времени. Скорость газа в центральной трубке будем считать рав- ной скорости пули, в камерах - нулевой. Обозначим через /У общее число камер. Пронумеруем все камеры, присвоив номер 1 камере переменного объема, объединяющей канал ствола оружия и часть центральной трубки до пули. С учетом принятых упрощений закон сохранения массы для i -й камеры , . к, = — У G, .,/ = 1,2 N, (4) dt 47 где t - время; р, - плотность газа в i -й камере; V, - объем i -й камеры; К, - коли- чество отверстий в стенках i -й камеры (при i = 1 в качестве одного из отверстий следует рассматривать проходное сечение центральной трубки); G,} - массовый расход газа через j -е отверстие (положительный, если газ втекает в / -ю камеру, и отрицательный, если газ вытекает из i -й камеры). Производная по времени скорости газа w, в / - й камере ^|(Pl-Pa)/w пРи / = 1 О при (5) div, dt где S| - площадь проходного сечения центральной трубки; - давление в 1-й ка- мере; ра - атмосферное давление; т - масса пули. Скорость изменения объема i -й камеры c/Kj _ f S|W| при / = 1, dt [0 при i = 2,3,..., N. Соотношение для расчета расстояния х пули от входа в глушитель dx dt 1 Закон сохранения энергии для / -й камеры без учета теплопроводности газа, теплоотдачи через стенки камеры и работы сил трения может быть представлен в виде dT} _ wt dw, 1 dt cv dt p,c, где Tj - температура газа в i -й камере; cv, ср - теплоемкости газа соответственно (6) (7) К = (8) 2 dt при постоянном объеме и давлении; (срТ*)1у - полное теплосодержание газа, вте- кающего в / -ю камеру через j -е отверстие (при i - 1 в качестве одного из отвер- стий следует рассматривать проходное сечение центральной трубки). Дифференциальная форма записи уравнения состояния газа ^7 = RT‘^ + p‘K^’i = '-2-’N’ (9) dt dt dt где Pi - давление газа в / -й камере; R - газовая постоянная. Массовый расход газа через каждое отверстие может быть определен по соот- ношениям [237] 215
p*jkFq(X) I *+1 / 2 V-' с = i к ---- 1 *~|х2!*"1 (Ю) у U + V Л V 2 J < * + 1 ) где X - приведенная скорость газа в отверстии; к - показатель адиабаты газа; р* ,Т* - полное давление и температура торможения газа в отверстии; F - площадь отверстия; ц - коэффициент расхода. Значение приведенной скорости га- за в отверстии можно найти из выражения, связывающего приведенную скорость и отношение давления к полному давлению в потоке [237] к р‘ I * +1 ) где р - статическое давление газа в камере, куда поступает газ. Если значение X, определенное из выражения (10), больше единицы, то следует полагать X = 1, так как в этом случае реализуется сверхкритический перепал давлений и скорость газа в отверстии равна скорости звука. Система обыкновенных дифференциальных уравнений (4) - (9) замкнута отно- сительно параметров процесса рДг), , КД/), х(/), ГД/), рД/). В качестве на- чальных условий в первой камере приняты параметры газа в канале ствола оружия и скорость пули в момент входа в прибор. Для остальных камер использованы па- раметры стандартной атмосферы. Таким образом, для каждой камеры с номером / на основе законов сохранения массы и энергии, представленных в интегральной форме, а также уравнения со- стояния газа получены обыкновенные дифференциальные уравнения для плотно- сти, давления и температуры газа. Правые части уравнений зависят от параметров газа в / -й камере и от потока массы и энергии через отверстия в стенках камеры. Для центральной трубки кроме указанных уравнений используются также диффе- ренциальные уравнения, описывающие разгон пули и связанное с этим изменение объема центральной трубки, заполненной газом. При заданных начальных значениях интегрируется по времени вся совокуп- ность дифференциальных уравнений для всех камер, т.е. решается задача Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. С учетом факта, что моделирование газодинамического процесса функциони- рования прибора имеет оценочный характер, для интегрирования системы (4) - (9) применен метод Эйлера. Для определения эффективности прибора использовано общее выраже- ние [238] E = 20lg^-^dF, P1(O) где E - понижение уровня звукового давления при работе прибора; P\(t*) - дав- ление газа в 1-й камере при вылете пули из прибора; рх (0) - давление газа в канале ствола при входе пули в прибор. По этой методике проведен расчет глушителей (от однокамерных до десятикамер- ных), изготовленных по 40 различным схемам. На рис. 7.7 приведено сопоставление расчетных значений эффективности глушителей с экспериментальными данными (см. 216
разд. 10) для 16 вариантов глушителей. Каждая точка на графике соответствует одному из испытанных глушителей, абсцисса точки равна экспериментальному значению эф- фективности глушителя, а ордината - теоретическому. Расстояние по вертикали от точки до биссектрисы прямого угла между координатными осями равно разности меж- ду теоретическим и экспериментальным значениями эффективности глушителя. Таким образом, работоспо- собность методики и правильность моделирования газодинамического процесса заполнения газом системы связанных емкостей подтверждены экспериментом. Отклонение резуль- татов теоретических расчетов и экс- периментальных данных составляет в среднем около 14%, что следует из анализа 40 конструктивных схем. Основные особенности разра- ботанной модели и результаты ее тестирования приведены в [239]. Недостатком предложенной модели является то, что она не учитывает поперечную неравномер- ность потока в центральной камере расширения и канале центральной трубки ПСУЗВ, что сказывается на точности оценки влияния волновой структуры газового потока на уровень звука ПСУЗВ. В дальнейшем проведено уточнение расчетной модели с помощью учета попе- речной неравномерности потока рабочего тела в центральной камере расширения и канале центральной трубки, а также оценка влияния уточненной модели на расчет- ные характеристики ПСУЗВ. Рассматриваемый алгоритм позволяет численное решение двумерных задач в прямоугольных областях, содержащих скачкообразные расширения или сужения поперечного сечения, осуществлять в одной расчетной области с переменным ко- личеством узлов в поперечном направлении. Граничные ячейки, прилегающие к поверхности цилиндра, явно не задаются, но идентифицируются исходными гео- метрическими параметрами, описывающими форму границ расчетной области. Алгоритм и программное обеспечение позволяют моделировать нестационар- ные и стационарные двумерные течения в прямоугольных областях произвольной формы, содержащих любое количество внезапных расширений и сужений. При лом настройка на решение конкретной задачи осуществляется только заданием формы счетной области. Сечения внезапных расширений или сужений проточной части выделяются специальным образом. Геометрически форма сложной области представляется в виде набора простых прямоугольных подобластей. Предложенная в [239] математическая модель для расчета характеристик тече- ния и скорости движения пули в канале центральной трубки прибора для снижения уровня звука выстрела, основана на одномерных уравнениях газовой динамики. В рамках данной модели было оценено в первом приближении влияние волновых эффектов на характеристики ПСУЗВ [239]. Для более точной оценки влияние волновых эффектов расчетная модель была модифицирована с целью учета поперечной неоднородности потока в канале цен- тральной трубки ПСУЗВ при наличии внезапных расширений и сужений проточ- ной части канала. 217
Физическая и математическая постановка задачи. Рассматривается дви- жение пули в ПСУЗВ. Основными узлами прибора являются канал ствола 1, цен- тральная камера расширения 2, канал центральной трубки 3, имеющие цилиндри- ческую форму, а также расширительные камеры 4, соединенные с каналом цен- тральной трубки отверстиями (см. рис. 7.8). При движении пули в канале цен- тральной трубки ПСУЗВ заполнение пороховыми газами камер и центральной трубки происходит с учетом перетекания газа через отверстия между ними. Дви- жение пули осуществляется под действием избыточного давления, создаваемого в результате сгорания пороха в малом объеме камеры сгорания. На этапе движения пули вдоль канала центральной трубки осуществляется отвод массы пороховых газов из канала в камеры. После выхода пули из канала центральной трубки ПСУЗВ движение газа в ней продолжается за счет массообмена с расширитель- ными камерами и окружающей средой. 2 Рис. 7.8 Начальный момент времени рассматриваемого нестационарного процесса соот- ветствует моменту входа пули в канал ствола. В этот момент полагаются известными температура То, давление Ро и теплофизические характеристики газовой смеси про- дуктов сгорания пороха в камере сгорания. Кроме того, в начальный момент времени полагается, что каналы ствола и центральной трубки, а также центральная камера расширения и расширительные камеры ПСУЗВ, отделяемые от камеры сгорания пу- лей, заполнены покоящимся воздухом при температуре и давлении Pw окру- жающей среды. В последующий момент времени пуля начинает движение вдоль канала ствола под действием равнодействующей сил давления, приложенной к её центру масс. Полагается, что в момент входа пули в центральную камеру расширения ПСУЗВ параметры газового потока и скорость движения пули известны. Требуется определить параметры газа в центральной камере расширения, кана- ле центральной трубки расширительных камер ПСУЗВ, а также кинематические характеристики пули при её движении вдоль канала центральной трубки как при одиночном выстреле, так и при стрельбе очередями. Разработана [239] приближенная математическая модель расчета характери- стик течения в ПСУЗВ в случае одиночного выстрела и при стрельбе очередями, учитывающая в одномерном приближении влияние волновых эффектов на газоди- намические параметры рабочего тела и кинематические характеристики пули. Недостатком предложенной в [239] модели является то, что она не учитывает поперечную неравномерность потока в центральной камере расширения и канале центральной трубки ПСУЗВ, что сказывается на погрешности оценки влияния вол- новой структуры газового потока на уровень шума ПСУЗВ. Таким образом, необходимо уточнение расчетной модели для учета поперечной нерав- номерности потока рабочего тела в центральной камере расширения и канале центральной трубки, оценка влияния уточненной модели на расчетные характеристики ПСУЗВ. 218
Основные положения модифицированной математической модели следующие: - воспламенение и сгорание пороха в камере сгорания происходит мгновенно; - характеристики рабочего тела (продуктов сгорания пороха) подчиняются уравнению состояния, записанному в квазисовершенной форме; - движением газа в расширительных камерах ПСУЗВ пренебрегается; - при движении пули в канале ствола или в канале центральной трубки перете- кание газа через зазор между стенками каналов и пулей из области повышенного дав- ления за пулей в область пониженного давления перед ней не учитывается; - установка пули в начальное положение при втором и последующих выстре- лах происходит мгновенно и не влияет на поле параметров; - изменение среднеобъемных параметров газа в каждой из расширительных камер во времени описывается системой обыкновенных дифференциальных урав- нений, выражающих законы сохранения массы и энергии; - течение в канале ствола, центральной камере расширения и канале централь- ной трубки ПСУЗВ полагается двумерным и описывается системой нестационарных двумерных уравнений газовой динамики с учетом обмена между расширительными камерами и каналом центральной трубки массой, энергией и количеством движения; -движение пули в канале ствола, центральной камере расширения и в канале центральной трубки описывается уравнениями движения материальной точки с учетом действующих на нее сил. Для описания течения в ПСУЗВ введена цилиндрическая система координат х,г,ф. Продольная ось Ох направлена по оси симметрии ПСУЗВ, а начало коорди- нат (точка 0) помещена в точку пересечения этой оси с плоскостью, соответствую- щей конечному поперечному сечению канала ствола. В меридиональной плоскости расчетная область, в которой необходимо определить параметры течения, схематич- но показана на рис. 7.9 и включает канал ствола, центральную камеру расширения и канал центральной трубки со щелевыми отверстиями C|D|,C2Z>2»^3^>3» -• • Расчет- ная область ограничена слева сечением входа АА', совпадающим с начальным сече- нием канала ствола, справа - сечением выхода ВВ', совпадающим с конечным сече- нием канала центральной трубки. В рассматриваемой области движется пуля. На рис. 7.9 условно показано положение пули в текущий момент времени t, а также в некоторые предыдущий и последующий моменты времени. г, Рис. 7.9 Течение рабочего тела в расчетной области полагаем осесимметричным и опи- сываем системой нестационарных двумерных уравнений газовой динамики. Эта система в дивергентной форме и цилиндрических координатах имеет вид: 9Q 5А 9В 1 _ — + + — = — Fo, dt дх дг г ° (II) где Q, А, В, Fo - векторы-столбцы; 219
Р ри pv pv Q = рм , А = P + pw2 , в = puv , Л) = puv pv puv P + pv2 pv Е Hv Hv p, u, v, P,h,e - плотность, компоненты скорости, давление, удельная статическая эн- тальпия и удельная внутренняя энергия рабочего тела соответственно; - полная энергия газа в единице объема; рЯ = (Е + Р); Н = — + h - полная энтальпия единицы массы рабочего тела. Система уравнений (11) дополняется уравнением состояния, записанным в «квазисовершенном» виде [240] A = ZZ —, (12) Р ♦ у где ZZ = ~— - коэффициент, учитывающий отклонение свойств газа (рабочего Y -1 тела) от совершенного газа; у - эффективный показатель адиабаты. Система уравнений (11), (12) замыкается уравнением движения пули как мате- риальной точки под действием силы ДР, обусловленной перепадом давления на её левом и правом торцах dVo т—2- = ЬР, (13) dt где Vp =[tipfQ) - скорость движения пули, т - масса пули. Для расчета течения в канале ствола, в центральной камере расширения и в канале центральной трубки при одиночном выстреле или стрельбе очередями необходимо проинтегрировать систему уравнений (11) - (13) во времени. На входной границе расчетной области, соответствующей сечению АА', зада- ются параметры потока в камере сгорания. На выходной границе В В' в зоне дозву- кового течения полагается известным статическое давление, равное давлению в ок- ружающей среде, а в зоне сверхзвукового течения граничные условия не ставятся. На непроницаемых границах (стенках каналов и центральной камеры расширения, а также поверхности пули) ставится условие непротекания Гл = 0, (14) где V = (u,v) - вектор скорости течения рабочего тела, п = (пх,пг) - единичный вектор внешней нормали к поверхности в рассматриваемой точке. На проницаемых участках границы канала центральной трубки C|D],C2D2»^3^3’ "’ соответствующих неперекрытым при движении пули щеле- вым отверстиям, соединяющим расширительные камеры с каналом центральной трубки, задаются потоки массы, импульса и энергии. Эти потоки определяются по значениям соответствующих параметров в областях, из которых осуществляется отвод газа. Направление движения газа через текущий щелевой канал i -й расшири- тельной камеры определяется соотношением между статическими давлениями в этой камере и в текущем сечении на границе канала центральной трубки. 220
В момент времени t = 0 пуля расположена на выходе из канала ствола и её пра- вый срез совпадает с конечным сечением канала ствола. В расчетной области, распо- ложенной слева от пули, поток полагается равномерным в радиальном направлении и его параметры в текущем сечении определяются по изоэнтропическим соотношени- ям для его скорости. Для скорости выбрана линейная зависимость от координаты те- кущего поперечного сечения. Скорость газа на входе в канал ствола полагается рав- ной нулю, на выходе из него скорость газа равна и$ и соответствует скорости дви- жения пули upQ в сечении х = 0. В расчетной области, расположенной справа от пу- ли, параметры течения равны параметрам в окружающей среде. Алгоритм расчета. Для численного решения задачи о расчете нестационарного осесимметричного течения рабочего тела в канале ствола, центральной камере расширения и в канале центральной трубки ПСУЗВ необходимо выполнить дис- кретизацию расчетной области течения и исходных уравнений (11), (12). Расчетная область разбивается на конечные целые числа (рис. 7.10) j, j (номера в продольном х и радиальном г направлениях соответственно) для ячейки, целые и полуцелые - для грани. Целое число для грани характеризует координатную поверхность, в ко- торой находится данная грань. В дальнейшем для обозначения газодинамических параметров и геометрических характеристик, относящихся к ячейкам или граням, будем использовать выбранную нумерацию в качестве нижних индексов у соот- ветствующих величин. Так как решение задачи осуществляется интегрированием исходных уравнений во времени, то необходимо выполнить дискретизацию по временной координате /л =/я-1 + т, где п - порядковый номер времени, т - шаг интегрирования по времени. Разностная сетка строится таким образом, чтобы границы счетной области сов- падали с соответствующими границами прилегающих к ним ячеек. В продольном направлении счетная область разбивается на Ух рядов с координатами узлов х(, i = 0,1,..., Nx. Все ячейки j -го ряда имеют одни и те же координаты центров пеек х/+05 = (х, + хм)/2, причем, х0 и xN* соответствуют левой (сечение АА') и правой (сечение ВВ') границам счетной области. Аналогичное разбиение вводится и в радиальном направлении, где - мак- симальное количество ячеек в ряду. Ячейки в продольном ряду имеют координаты плов Гу, J = 0,1,.., Nr, все ячейки J -го продольного ряда имеют одни и те же коор- динаты центров ячеек Гу+05 =(гу + Гу+))/2. Координатная линия г = г0 совпадает с кью Ох, координатная линия r = rN, принадлежит границе центральной камеры расширения, а координатная линия г = rNi, Nri < Nr принадлежит границам кана- лов ствола и центральной трубки, а также боковой поверхности пули (см. рис. 7.10). Пуля при движении перекрывает определенное количество ячеек. 221
Количество ячеек в радиальных рядах различно и зависит от положения пули в текущий момент времени в расчетной области. В каждом из радиальных рядов ка- налов ствола или центральной трубки содержится Nri ячеек с номерами j = 1,2,•••.., Уг|, причем, ячейки с номером j -1 примыкают к оси Ох. ячейки с номером j = Nrl примыкают к границам каналов ствола или центральной трубки. В центральной камере расширения в каждом из радиальных рядов, не перекрытых пулей, содержится Nr ячеек с номерами j = 1,2,.., Nr. В этих рядах ячейки с но- мером j = Nr примыкают к границе центральной камеры. Каждый частично пере- крытый пулей ряд будет состоять из Nr - Nri ячеек с номерами J = Nr\ +1, ЛГг) + 2,..., W соответственно. При этом ячейки с номером J = +1), принадлежащие этим рядам, примыкают к боковой поверхности пули. Таким обра- зом, в расчетной области при переходе от одного ряда ячеек к другому могут изме- няться: количество ячеек в ряду и номера их граничных пар. Пусть - номера координатных линий радиальной переменной г, проходя- щих через левый и правый торцы пули соответственно. Будем полагать, что при дви- жении пули границы всех расчетных ячеек не меняются, за исключением ячеек, при- надлежащих рядам с номерами /} , it + 1,/Л -1,Тогда в выделенных рядах ячеек меняться будут только общие вертикальные границы с номерами i'lJr. Если при пе- ремещении пули текущая координата её левого торца х_ удовлетворяет неравенству х, f < х_ < xif +0 5, то длина каждой ячейки в iL -м и в (iL + 1)-м рядах в текущий мо- мент времени определяется по формулам AxZ/ = х_ - х, ।, Дх/; +] = х/; +) - х_. Если Х/д+0.5^- < х/; +|, то количество рядов ячеек в левой счетной подобласти увели- чивается на один и длина каждой ячейки в добавленном ряду вычисляется по форму- ле Дх, = х_ - xit . Аналогичная процедура используется и при определении коли- чества рядов ячеек в правой счетной подобласти. Таким образом, при движении пули по счетной области происходит автоматическое изменение количества рядов ячеек в счетных подобластях. Кроме того, все ячейки, за исключением ячеек, принадлежащих прилегающим к торцам пули рядам, имеют неизменные границы. Длина рядов ячеек с меняющи- . ж 1 3 мися границами Дх_,Дх+ удовлетворяет условию — Дх<Дх_,Дх+ £-Дх, где Дх -длина ячеек при равномерном распределении узлов. Дискретизация исходных уравнений (11), (12) осуществляется на основе инте- гральных законов сохранения Qodxdr + Adrdt + Bdtdx = Fadxdrdt, (15) примененных к ячейке сетки с номером (/,у), центр которой находится в точке ^(х/-о.5>г/-о.5)- Интегралы в формуле (15) следует понимать как поверхностные интегралы второго типа, т.е. как интегралы по ориентированной поверхности. Интегрирование нестационарных уравнений газовой динамики (11), (12), запи- санных в интегральной форме (15), осуществляется по конечно-разностной схеме Годунова [241] с учетом движения границ ячеек, прилегающих к торцам пули. При использовании схемы Годунова необходимо модифицировать стандартный алгоритм расчета параметров в ячейках рядов, в которых происходит изменение как количест- ва ячеек, так и номеров граничных ячеек. В качестве примера рассмотрим 222
первый ряд ячеек в центральной камере расширения. Выше было отмечено, что в предыдущем ряду (последнем ряду ячеек канала ствола) содержится NrX ячеек с номерами J = I, 2,Уг1. В первом ряду камеры расширения в момент времени, ко- гда он не перекрыт пулей, содержится Nr ячеек с номерами j = 1,2,Nr. При этом номера начальных граничных ячеек в рядах совпадают, а конечных отличают- ся. В рассматриваемом ряду при расчете параметров на левых гранях ячеек с номе- рами j = I, 2,.., Nrt используется стандартный алгоритм, основанный на реализа- ции процедуры разрыва на совместных гранях ячеек, принадлежащих названным выше соседним рядам. Для ячеек рассматриваемого ряда с номерами j = Nri +1, Nri + 2,..., У соседних ячеек слева нет. Поэтому вводятся фиктивные ячейки, геометрические размеры которых совпадают с размерами соответствующих ячеек в рассматриваемом ряду, а параметры определяются из условия зеркального отражения. Это условие на прямолинейных участках границ позволяет удовлетво- рить граничному условию (14) автоматически. В результате введения фиктивных ячеек можно провести расчет параметров на левых гранях ячеек с номерами j = Nr\ +1, Nrl + 2,...» У по стандартному алгоритму. Аналогичный подход исполь- зуется и при расчете параметров в ячейках всех остальных рядов, в которых при пе- реходе от предыдущего ряда к рассматриваемому последующему происходит измене- ние количества ячеек и (или) номеров граничных пар. Среднеобъемные значения параметров в камерах определяются с учетом притока- оттока массы, импульса и энергии через открытые отверстия расширительных камер, соединяющие камеры с каналом центральной трубки ПСУЗВ. Скорость пули в теку- щий момент времени и ее положение относительно ячеек расчетной сетки (координаты х_, х+) определяются в результате интезрирования обыкновенного дифференциально- го уравнения (13) по схеме Эйлера второго порядка аппроксимации. Значение силы АР, обусловленной перепадом давления на левом и правом торцах пули, определяется в результате интегрирования силы давления по поверхностям торцов. Результаты тестовых расчетов. Были проведены тестовые расчеты обтекания полубесконечного цилиндра сверхзвуковым потоком в круглой трубе [242]. Задава- лись следующие значения определяющих параметров задачи: число Маха набе- гающего потока М = 3, показатель адиабаты у - 1,4. Иэомахи Изобары Рис. 7.11 Ось цилиндра совпадает с осью трубы и плоскость переднего торца цилиндра перпендикулярна этой оси (см. рис. 7.11). Вводится расчетная область, ограничен- 223
ная сверху стенкой трубы, а снизу осью трубы и поверхностью цилиндра. В качест- ве характерного размера выбирается радиус трубы. Перед торцом цилиндра форми- руется отошедший головной скачек, который взаимодействует со стенкой трубы, отражается от нее и попадает на боковую поверхность цилиндра. Однородный сверхзвуковой поток набегает на цилиндр, тормозится до полной остановки на оси струи вблизи торца цилиндра и ускоряется до сверхзвуковой скорости при обтека- нии угловой точки торца и вдоль боковой поверхности. На некотором расстоянии вниз по потоку от горца цилиндра, когда между боковой поверхностью цилиндра и стенкой трубы сформируется сверхзвуковой возмущенный поток, можно вводить границу расчетной области, на которой не задаются граничные условия. Так как го- ловной скачек в процессе расчета не выделяется, то расчетная область перед ци- линдром должна захватывать участок невозмущенного набегающего потока. При проведении тестовых расчетов рассматривается расчетная область длиной 3 калиб- ра, причем длина передней части области (перед цилиндром) равна 0,6. Основное достоинство разработанного алгоритма состоит в том, что численное решение двумерных задач в прямоугольных областях, содержащих скачкообразные расширения или сужения поперечного сечения, осуществляется в одной расчетной области. Количество ячеек расчетной сетки по нормали к оси трубы перед цилин- дром и за его передним срезом (над боковой поверхностью) отличается, т.е. ис- пользуется расчетная область с переменным количеством узлов сетки в поперечном направлении. Граничные ячейки, прилегающие к поверхности цилиндра, явно нс задаются, но идентифицируются исходными геометрическими параметрами, опи- сывающими форму границ расчетной области. Для дискретизации расчетной области использовалась равномерная сетка, со- держащая 61 узел в продольном направлении и 21 узел - в поперечном. На рис. 7.12 приведены поля изобар и изомахов, полученные в результате численного расчета. Разработанный алгоритм и созданное программное обеспечение позволяют мо- делировать нестационарные и стационарные (методом установления по времени) двумерные течения в прямоугольных областях произвольной формы, содержащих любое количество внезапных расширений и сужений. При этом настройка на реше- ние конкретной задачи осуществляется только заданием формы расчетной области. Сечения внезапных расширений или сужений проточной части выделяются специ- альным образом. Геометрически форма сложной области представляется в виде на- бора простых прямоугольных подобластей. 0 30 30 мм Рис. 7.12 224
В качестве модельной задачи было рассмотрено нестационарное истечение из ресивера через двухкамерный глушитель в окружающее пространство. Отношение давления в ресивере к давлению в окружающем пространстве равно 5. Характерные поля изобар, получаемые в различные моменты времени, приведены на рис. 7.13. Хо- рошо видна зона повышенного давления, возникающая в результате столкновения потока с перегородкой между первой и второй камерами. Приосевая сверхзвуковая струя формируется в окрестности оси канала после выхода на стационарный режим течения. На рис. 7.13 приведены стационарные поля изолиний давления, числа Маха, плотности и поперечной составляющей скорости, которые иллюстрируют существо- вание циркуляционных областей течения между поперечными перегородками. Эти области занимают большую часть поперечного сечения канала между внешней гра- ницей приосевой струи и продольной поверхностью канала. Основные положения разработанной методики приведены в [243]. Изобары Изомяхи Изолинии поперечной скорости Рис. 7.13 Математическая модель процесса заполнения газом системы гидравличе- ски связанных емкостей с наполнителем (ПСУЗВ с холодильной камерой). В [239] приведена методика математического моделирования газодинамического про- цесса в ПСУЗВ «камерного» типа в упрощенной постановке на основе законов со- хранения массы и энергии газа, представленных в интегральной форме [245]. Уравнение, выражающее закон сохранения массы 225
(16) к s где V - выделенный объем в газе; S - поверхность, ограничивающая этот объем; wn — проекция вектора скорости газа на направление внешней нормали к элементу поверхности dS . Уравнение, выражающее закон сохранения энергии без учета потока тепла че- рез ограничивающую поверхность и работы сил трения + JJp£W„<ffi = - jJpH.„dS, (17) Г ° s s где E - сумма внутренней и кинетической энергии единицы массы газа; р - дав- ление газа. На основе соотношений (16), (17), записанных для каждой камеры ПСУЗВ, с учетом уравнения состояния газа и выражений для определения скорости газа в ка- ждой камере, скорости изменения объема камеры, расстояния пули от входа в ПСУЗВ получена система обыкновенных дифференциальных уравнений, замкнутая относительно параметров процесса: плотности газа р,(/) в i -й камере; скорости га- за iv((r) в / -й камере; объема ^(/) / -й камеры; расстояния пули от входа в ПСУЗВ х(/); температуры газа ?](/) в / -й камере; давления газа камеР^- Если внутри одной или нескольких камер ПСУЗВ присутствует наполнитель (например, проволочная сетка), то при записи уравнения энергии необходимо учесть поток тепла, проходящего через поверхность наполнителя. В этом случае уравнение (17) примет вид + Jfp£W„<ffi = -ffpw„rf£ - , (18) V S S s где q„ - проекция вектора потока тепла, проходящего через единицу поверхности наполнителя, на направление внешней нормали к элементу поверхности dS, S - суммарная площадь поверхности наполнителя. Изменение температуры наполнителя в единицу времени описывается выражением ^^7 = ff^5» at J-J s где с - удельная теплоемкость наполнителя; т - масса наполнителя; Т - темпе- ратура наполнителя. Рис. 7.14 Для определения потока тепла через поверхность наполнителя рассмотрена схема (рис. 7.14). В каме- ру, имеющую объем V поступает через отверстия суммарный расход газа G. В камере состояние газа характеризуется осредненной по объему плотностью р, температурой Т и скоростью w : G W = рИ*3 ' Внутри камеры расположен наполнитель (проволоч- ная сетка); площадь сетки Sg, размер ячеек lg; диаметр проволоки <7 • плотность материала проволоки р„. С о о 226
учетом принятых обозначений суммарная площадь поверхности проволоки в сетке дается выражением S-2n-—S I * g а масса сетки — п dg о т=Р«2 I S8- Х lg Поток тепла, проходящего через поверхность наполнителя, оценен с помощью простого выражения для теплоотдачи через поверхность [246]: [[«„aS = (5,6 + (г -г). где £ - поправочный коэффициент, значение которого для наполнителя в виде проволочной сетки должно быть определено путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных по эффективности ПСУЗВ. Методика расчета интегральных параметров газа в процессе заполнения камер ПСУЗВ с наполнителем. Рассмотрен процесс заполнения пороховыми газа- ми камер 1 ПСУЗВ (рис. 7.15) и центральной трубки 3 с учетом перетекания газа че- рез отверстия 2 и наличия наполнителя в некоторых камерах. В течение всего про- цесса от момента входа пули в глушитель до момента выхода из него параметры газа в каждой камере приняты постоянными по объему камеры, но переменными во вре- мени. Скорость газа в центральной трубке считаем равной скорости пули, в осталь- ных камерах - нулевой. Рис. 7.15 Обозначим через У общее число камер. Пронумеруем все камеры, присвоив номер 1 камере переменного объема, объединяющей канал ствола оружия и часть центральной трубки до пули. С учетом принятых упрощений закон сохранения массы (16) для i -й камеры * Vt % г = 1,2,... Л, (19) где t - время; р, - плотность газа в / -й камере; V, - объем i -й камеры; Kt - ко- личество отверстий в стенках канала i -й камеры (при i = 1 в качестве одного из от- верстий следует рассматривать проходное сечение центральной трубки); G, j - массовый расход газа через j -е отверстие (положительный, если газ втекает в i -ю камеру и отрицательный, если газ вытекает из z -й камеры). Производная по времени скорости газа wt в i -й камере 227
(20) dWilSt>(Pi-Pa )/'» при i = 1 dt | 0 при i = 2,3,..., У, где Sb - площадь поперечного сечения пули; р\ - давление в 1-й камере; ра - ат- мосферное давление; т - масса пули. Скорость изменения объема / -й камеры S|W| при i = 1, О при i - 2,3,..., N. (21) (22) dt Соотношение для расчета расстояния х пули от входа в глушитель dx dt 1 Закон сохранения энергии (18) для / -й камеры с учетом потока тепла, проходя- щего через поверхность наполнителя (если есть наполнитель), представлен в виде if 2 Ъ , К, . . __L + -i_______________? vL с _ dTt _ wt dwt 1 dt cv dt p,c. dt (23) i = 1,2,3,..., N, ^iiP^v где Т/ - температура газа в /-й камере; cv,cp - теплоемкости газа соответственно при постоянном объеме и давлении; (срГ*| - полное теплосодержание газа, вте- кающего в z-ю камеру через i -с отверстие (при i = 1 в качестве одного из отвер- стий следует рассматривать проходное сечение центральной трубки); а, - коэф- фициент теплоотдачи при обтекании газом наполнителя; £, - поправочный коэф- фициент, определяемый по экспериментальным данным. Изменение по времени температуры наполнителя в /-й камере описывается уравнением (24) (25) Уравнения состояния газа записываем в виде = + / = 1,2,3,..., У, dt ' dt ' dt где р, - давление газа в /'-й камере; R - газовая постоянная. Массовый расход газа через каждое отверстие может быть определен по соот- ношениям [237] -- r— -l- где c = JAI^—j I J—; g(X) = l —~ I XI 1--—-XI ; Л. - приведенная скорость газа в отверстии; к - показатель адиабаты газа; р ,Т - полное давление и температура торможения газа в отверстии; F - площадь отверстия; ц - коэффи- циент расхода. Величину приведенной скорости газа в отверстии найдем из выражения, свя- зывающего приведенную скорость и отношение давления к полному давлению в 228
потоке[237] к р I А + 1 J где р - статическое давление газа в камере, куда поступает газ. При X > 1 следует полагать X = 1 Система обыкновенных дифференциальных уравнений (19) - (25) замкнута от- носительно параметров процесса р,(г), В качестве на- чальных условий в первой камере приняты параметры газа в канале ствола оружия и скорость пули в момент входа в глушитель. Для остальных камер использованы па- раметры стандартной атмосферы. С учетом факта, что моделирование газодинамического процесса функциони- рования глушителя имеет оценочный характер, для интегрирования системы (19) - (25) применен метод Эйлера. Для определения эффективности глушителя использовано общее выражение [238] £ = 2016-^дБ, Pi(0) где Е - понижение уровня звукового давления при работе глушителя; pjf*) - давление газа в 1-й камере при вылете пули из глушителя; рДо) - давление газа в канале ствола при входе пули в глушитель. В соответствии с этим соотношением была проведена модификация матмодели и методики расчета, на основе которых получено выражение для определения эф- фективности ПСУЗВ: irae Е - понижение уровня звукового давления при работе ПСУЗВ, дБ; 1 / \ Pl ) - плотность газа в 1 -й камере при вылете пули из ПСУЗВ; Pi (0) - плотность газа в канале ствола при входе пули в ПСУЗВ; wj/*) - скорость газа в 1-й камере при вылете пули из ПСУЗВ; wt (о) - скорость газа в канале ст