«Энигма-3»: записки инженера Никонова

Рис. 2. График зависимости уровня роста кучности стрельбы от темпа для систем со сбалансированной автоматикой

Однако реализация главного достоинства автоматов со сбалансированной автоматикой — полное исключение отрицательного влияния ударов подвижных частей на рассеивание выстрелов в очереди является сложной технической задачей, поскольку предполагает абсолютное равенство масс противоположно движущихся деталей и размещение их центров на линии действия движущих сил. Вместе с тем, обеспечение темпа порядка 4000–5000 выстр/мин на одноствольных образцах и в данных конструкциях, так же как в традиционной, ударной схеме, трудно достижимо и связано с усложнением механизмов и потерей надежности работы изделия.

Учитывая фундаментальный физический закон неуничтожимости импульса, схема автомата со смещением импульса отдачи по отношению к моменту вылета из ствола кинетических поражающих элементов (реализуемая подвижной установкой ствольной группы в лафете), является идеальной с точки зрения создания образца под патрон с любой энергоемкостью. Схема компоновки и характер изменения импульса отдачи для систем с лафетной схемой, приведены на рис. 3.

Схема компоновки образца со смещением импульса отдачи

Рис. 3. График изменения импульса отдачи для систем с лафетной схемой.

График показывает, что при использовании лафетной схемы стрелок до завершения очереди воспринимает лишь незначительный импульс сил противооткатного устройства, суммирующий силу пружины амортизатора и силы трения в базирующих стреляющий агрегат опорах. Силы трения в базирующих опорах преобретают при стрельбе относительно большие значения в результате действия динамических моментов. Основную долю суммарного импульса отдачи группы выстрелов стрелок воспринимает лишь после завершения очереди. Таким образом, исключается главный фактор, определяющий рассеивание при автоматической стрельбе. При этом повышение кучности стрельбы в 5–10 раз, по отношению к автомату АК-74, для данной схемы, в соответствии с теоретической зависимостью рассеивания от темпа, представленной на рисунке 4, может быть обеспечено в условиях реально достижимого темпа стрельбы порядка 1800 выстр./мин.

Рис. 4. График зависимости уровня роста кучности стрельбы от темпа для систем со смещением импульса отдачи

Таким образом, исходя из теоретических предпосылок и всего опыта предшествующих работ, можно сделать вывод, что задача создания образца, превосходящего по кучности стрельбы в 5–10 раз штатный автомат АК-74, наиболее реальным путем может быть решена при использовании лафетной схемы.

Разработка автомата АН-94

Схема со смещением импульса отдачи по отношению к моменту вылета из ствола снаряда, используется в оружии с появлением в конце XIX века артиллерийских систем с подвижной установкой ствольной группы на лафете. Для стрелкового оружия, учитывая в сравнении с артиллерией, небольшие баллистические импульсы боеприпасов, идея установки ствольной группы на лафете казалась тем более заманчивой, что в принципе позволяла на определенное время нейтрализовать воздействие отдачи не одного, а группы выстрелов на стрелка, удерживающего лафет. В этом случае автоматчик воспринимал бы суммарный импульс отдачи серии выстрелов лишь после завершения очереди, что исключает главный фактор, определяющий рассеивание, при автоматической стрельбе — воздействие отдачи.

Несмотря на предполагаемые, и казалось бы очевидные преимущества систем с лафетной схемой, за всю, более чем столетнюю историю развития автоматического оружия, эта схема не находила применения в силу необычайной сложности практического воплощения. Сформировавшийся облик принятых на вооружение образцов, обусловленный требованиями эргономики и множеством присоединительных мест для комплекса боевой техники делал, казалось бы, невозможным размещение сложных механизмов в требуемых очертаниях лафета. Кроме того, реализация схемы требовала решения технических проблем, связанных с обеспечением подачи патронов в движущийся ствол, предельным уменьшением перемещения ствольной группы в процессе отката, разработкой прицельных механизмов, учитывающих это перемещение. Уменьшение перемещения ствольной группы зависит от успеха в разработке устройств, повышающих темп стрельбы без форсирования скоростей подвижных частей оружия, и создания более эффективных, по сравнению с известными, тормозов отката. Сочетание подвижной установки стреляющего агрегата с высоким темпом стрельбы позволяет уменьшить расхождение углов вылета пуль, однако требует разрешения противоречия между потребностью в высоком темпе для производства прицельных, результативных выстрелов и экономным расходованием боеприпасов в режиме непрерывной стрельбы. В конкурсных автоматах АС и АСМ (АН-94), это противоречие решено автоматическим изменением темпа стрельбы, реализованным разработкой комплекса технических мероприятий, защищенных несколькими патентами, позволяющими устанавливать три режима стрельбы (одиночным огнем, фиксированной очередью и непрерывную стрельбу) с изменением, не зависящим от стрелка, способа воспламенения заряда курком в режиме одиночного огня и первых выстрелов в очереди, на стрельбу с инициацией выстрелов затворной рамой (стрельбу с «заднего шептала»).

При стрельбе из автоматов фиксированными очередями в процессе отката ствольной группы совершается 3–2 выстрела с темпом 1800–2000 выстр/мин. При стрельбе непрерывным огнем первые 2–3 выстрела совершаются с темпом 1800–2000 выстр/мин, затем автоматически совершается переход на стрельбу с темпом (500–600 выстр/мин).

Высокий темп стрельбы из автоматов обеспечивается за счет короткого (равного длине патрона) хода затворной рамы, разделения процесса подачи на две фазы, первая из которых совершается в процессе отката затворной рамы, вторая — в процессе наката (технические решения защищены рядом патентов), введением защищенного патентом буферного устройства, воздействующего как на затвор, так и на затворную раму, сокращением времени переднего стояния затворной рамы за счет присоединения к ней поступательно движущегося курка и иных защищенных патентом приемов.

Экспериментальные автоматы Никонова

НА-2

НА-4

АС-1

АС-2

АС-3

Опытные образцы — предшественники автомата АС

АСМ-1

АСМ-2

АСМ-3

АСМ-4

Образцы с обозначением АСМ этапа войсковых испытаний после доработки получили новый индекс АН-94

В автомате АС питание осуществлялось из магазина, установленного в подвижной ствольной группе. Включение магазина в подвижный агрегат позволяло сохранить наиболее доступным путем надежность традиционных конструкций и рационально распределить массы подвижных и относительно неподвижных частей автомата.

В автомате АСМ (АН-94) магазин устанавливался в кожухе оружия, выполняющего роль лафета, и подача патронов осуществлялась нетрадиционным путем (защищенным рядом патентов) с помощью гибкой связи затворной рамы с деталями подающего механизма в два этапа — при откате и накате основного звена автоматики.

Сокращение величины перемещения ствольной группы в автоматах, кроме повышения темпа стрельбы, было обеспечено разработкой принципиально нового дульного тормоза-компенсатора вихревого типа, также защищенного рядом патентов.

Конструкция механического прицела автомата, позволяющая стационарно устанавливать тритиевые светоэлементы для стрельбы в сумерках, учитывающая перемещение стреляющего агрегата и возможность установки оптических устройств, минимально удаленных от визирной линии открытого прицела, защищена несколькими патентами.

Схема размещения прицельных приспособлений автомата АН-94.

Результаты изучения специфических особенностей систем со смещением импульса отдачи

Вопреки многообещающим теоретическим перспективам, в процессе отработки автомата с накопленным откатом выяснилось, что условие ликвидации воздействия импульса отдачи на стрелка, само по себе не является гарантией достижения при стрельбе в автоматическом режиме уровня, соответствующего техническому рассеиванию (рассеивание траекторий пуль из-за изменения Vнач и баллистического коэффициента, определяемого нестабильностью массы и формы пуль).

Это обстоятельство послужило основанием для изучения влияния специфических, характерных для систем со смещением импульса отдачи факторов, определяющих кучность стрельбы. В процессе работы выяснилось, что устойчивость оружия, использующего принцип накопленного отката, определяется:

— упругими колебаниями ствольной группы, возникающими при работе автоматики;

— неадекватностью реакции стрелка на изменение положения центра масс оружия при откате стреляющего агрегата;

— импульсом сил противооткатных устройств.

В определяющей степени последние два фактора сказываются на рассеивании при стрельбе из не устойчивых положений. При стрельбе из устойчивых положений, когда угловые перемещения лафета можно свести до минимума, определяющее значение на рассеивание траекторий пуль приобретает упругая деформация ствольной группы, возникающая в результате действия динамических моментов.

Величина динамических моментов зависит от расположения центров масс агрегатов оружия, энергии ударов подвижных частей в крайних положениях и сил, возникающих в процессе работы газового двигателя и дульного устройства. Возмущения, определяющие амплитуду колебаний ствольной группы, зависят от соотношения жесткостей стреляющего агрегата, лафета и опоры, причем возмущения становятся тем выше, чем более жестко закреплен лафет оружия.

Последняя зависимость объясняет лучшие результаты стрельбы войсковыми автоматчиками из систем с лафетной схемой, по сравнению с результатами, получаемыми полигонными стрелками, обеспечивающими более жесткую фиксацию оружия при стрельбе. При стационарной установке оружия в станке амплитуда колебаний ствольной группы приобретает наибольшее значение.

Рис. 5. Колебания дульной части ствола образца с лафетной схемой при автоматической стрельбе со станка

В этих условиях, максимальная амплитуда колебаний может достигать двух миллиметров.

При стрельбе того же образца из положения «лежа с руки», в результате демпфирования колебаний стрелком, удерживающим кожух, максимальная амплитуда колебаний снижается до 0,5мм.

Рис. 6. Колебания дульной части ствола при стрельбе из положения “лежа с руки”

Для исследований факторов, определяющих рассеивание систем с лафетной схемой, был разработан комплекс лабораторного оборудования, включающий макет стреляющего агрегата, установленный в жестких опорах, измерительные приборы, позволяющие производить запись величин продольных перемещений и упругих колебаний ствольной группы, регистрировать момент вылета пуль, темп стрельбы и рассеивание точек попадания.

Измерительная установка, изображенная на рис. 16, позволяла воспроизводить различные способы фиксации лафета и базировки в нем стреляющего агрегата.

Рис. 7. Установка для экспериментальных исследований лафетной схемы

1 — основание; 2 — стреляющий агрегат; 3 — индуктивный датчик колебаний; 4 — индуктивный датчик перемещений.

Цель экспериментальных исследований состояла в количественной оценке влияния конструктивных и динамических характеристик оружия на величины упругих деформаций ствольной группы при стрельбе, и их влияния на кучность стрельбы.

Установка оснащалась аппаратурой, включающей фотоэлектрические датчики для измерения колебаний дульной части ствола и регистрации момента вылета пули, датчиком перемещения ствольной группы относительно лафета при стрельбах из различных положений стрелками в процессе натурных испытаний, устройством для согласования работы датчиков и стандартной регистрирующей аппаратурой.

Рис. 8. Фотоэлектрический датчик для измерения колебаний дульной части ствола.

Рис. 9. Датчик перемещений ствольной группы при стрельбе автоматчиками

Рис. 10. Согласующая и регистрирующая аппаратура

Деформация ствольной группы и характер ее изменения во времени определялась парами датчиков, устанавливаемых в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в различных сечениях ствола. Индуктивные и фотоэлектрические датчики фиксировали колебания ствольной группы с точностью 0,05 мм. При обработке осциллограмм определялась скорость и положение ствольной группы к моменту очередного выстрела.

Рис. 11. Осциллограмма работы автоматики образца со смещением импульса отдачи

1, 2, 3, 4, 5 — моменты очередных выстрелов; S — величина отката, стреляющего агрегата; t — межцикловое время.

При обработке осциллограмм положение ствольной группы в различные моменты времени, скорость ее продольного перемещения соизмерялась с величиной и характером упругих деформаций ствола.

Экспериментальные исследования позволили:

— установить основные факторы, влияющие на деформацию ствольной группы, и степень их воздействия;

— выявить взаимосвязь величины упругих колебаний с рассеиванием точек попадания пуль при одиночной и автоматической стрельбе;

— оценить эффективность технических решений, способных улучшить кучность стрельбы.