ОГОНЬ ИЗ ТАНКОВОГО ОРУЖИЯ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ СТРЕЛЬБЫ

Несмотря на широкое привлечение самых различных видов оружия, в том числе ракетно-ядерного, танковое вооружение в современном бою остается мощным средством подавления и уничтожения против­ника, а также разрушения его оборонительных сооружений.

Огонь на подавление временно лишает противника боеспособности, ограничивает или воспрещает маневр и нарушает управление. Огонь на уничтожение наносит ему такой ущерб, после которого он в тече­ние длительного времени не способен выполнять боевую задачу. Огонь на разрушение полностью выводит из строя те или иные объекты.

Любую из огневых задач танкисты стремятся выполнить в крат­чайший срок и с наименьшим расходом боеприпасов. Удается это лишь тем воинам, которые в совершенстве владеют правилами стрель­бы, вытекающими из теории стрельбы и базирующимися на зако­нах внутренней и внешней баллистики, рассеивания, теории вероят­ностей и теории ошибок.

Следует отметить, что в разработку научных основ стрельбы весо­мый вклад сделан нашими соотечественниками. Еще в 1762 году был издан первый учебник по стрельбе, написанный Даниловым. В конце XVLII века в России уже имелись первые таблицы стрельбы, поль­зование которыми позволяло в сжатые сроки успешно выполнять огневую задачу.

Внутренняя баллистика

Это наука о явлениях, происходящих во время выстрела, а также в период движения снаряда (пули) в канале ствола оружия.

Выстрел как явление представляет собой процесс очень быстрого превращения химической энергии пороха в тепловую, а затем в кине­тическую энергию системы заряд — снаряд — ствол. Процесс длит­ся всего 0,002—0,006 сек. За такое время успевает произойти целая цепь событий: боек ударяет по капсюлю, и он воспламеняет иницииру­ющее вещество, которое зажигает воспламенитель — и тот взрывает боевой заряд. При его горении образуются газы, поднимается их дав­ление и снаряд выбрасывается из канала ствола.

Выстрел протекает в несколько периодов (рис. 137).

Предварительный период начинается в момент воспламенения бое­вого заряда и продолжается до тех пор, пока давление достигнет 200— 500 кг/см2 (в зависимости от калибра оружия). Такое давление пре­одолевает инерцию снаряда, и сопротивление врезания его ведущего пояска в нарезы канала ствола.

Следующий период — первый или основной — протекает до пол­ного сгорания боевого заряда. Так как горение заряда происходит в изменяющемся объеме, давление в канале ствола сначала, пока скорость снаряда мала, нарастает, а потом постепенно падает.

Второй период выстрела начинается после сгорания боевого заря­да и заканчивается в момент вылета снаряда из канала ствола. В этот период притока пороховых газов уже нет, ускорение же снаряда про­исходит за счет их теплового расширения.

Период последействия газов длится до прекращения действия га­зов на летящий снаряд. Длина участка последействия у некоторых артиллерийских орудий достигает 5 м . Скорость снаряда, на кото­рый действуют газы, истекающие со скоростью 1100—1400 м/сек, несколько увеличивается и в конце периода последействия достигает максимальной величины. Эта скорость и называется начальной ско­ростью снаряда. Условно считают, что снаряд получает ее у дуль­ного среза ствола орудия. Чем больше начальная скорость снаряда, тем больше дальность его полета, настильность траектории и окон­чательная скорость, от которой в свою очередь зависит ударное дей­ствие бронебойного снаряда.

Величина начальной скорости зависит от многих факторов, среди которых прежде всего надо назвать длину ствола, вес боевого заряда и вес снаряда.

По длинному стволу снаряд дольше разгоняется и, естественно, начальная скорость его возрастает. Длина стволов танковых пушек более 50 калибров и снаряд получает начальную скорость, превыша­ющую 800 м/сек. Что касается боевого заряда, то чем больше его вес, тем больше пороховых газов образуется при выстреле, тем выше дав­ление в канале ствола, а следовательно и начальная скорость сна­ряда. Однако чрезмерное давление ведет к интенсивному износу орудия.

Если при неизменной величине заряда уменьшить вес снаряда, то начальная скорость его увеличится, ибо одинаковая сила давления газов в стволе орудия придает снаряду меньшей массы большее ускорение.

Внешняя баллистика

Эта наука изучает законы движения снаряда, на который уже не действуют пороховые газы, то есть после его вылета из канала ствола.

От дульного среза ствола до встречи с преградой снаряд проделывает определенный путь. Линия его по­лета, а точнее — описываемая центром тяжести снаряда, называ­ется траекторией. Знание ее основных элементов и формы дает воз­можность правильно, с учетом влияния на полет снаряда метеоро­логических условий, выбрать исходные установки прицельных при­способлений, точку прицеливания, упреждение при стрельбе по движущимся целям, а также определить, можно ли поразить ту или иную цель, расположенную на местности с прикрытыми и мертвыми пространствами.

Форма траектории, изображаемой в проекции на вертикальную плоскость (рис. 138), определяется одновременным действием на сна­ряд силы тяжести и силы сопротивления воздуха. При отсутствии той и другой силы траектория снаряда имела бы вид прямой линии, стремящейся под определенным углом к горизонту, в бесконечность.

Если бы на снаряд действовала только сила тяжести, что возможно лишь в безвоздушном пространстве, то траектория была бы строго параболической формы: ее ветви оказались бы симметричными отно­сительно наивысшей точки и дальность полета снаряда возросла бы в три раза.

В горизонтальной плоскости траектория плавно отклоняется от плоскости стрельбы вправо. Это явление, называемое деривацией, происходит вследствие вращения снаряда вокруг продольной оси по часовой стрелке. Вращательное движение, которое снаряд полу­чает благодаря нарезам в канале ствола, предотвращает его опро­кидывание («кувыркание»), к чему он стремится под действием силы сопротивления воздуха.

В любой точке траектории, между ее касательной и направлением оси снаряда существует угол, называемый углом нутации. В момент выстрела этот угол образуется в результате удара снаряда о дульную часть ствола, а также потому, что в период последействия газов на дон­ную часть снаряда воздействует большее давление, чем на головную. На образование угла нутации влияет и то, что вращающийся снаряд, понижаясь под линией бросания, стремится, подобно ротору гиро­скопа, сохранить в пространстве положение своей оси.

При наличии угла нутации встречный поток воздуха оказывает давление на снаряд и стремится опрокинуть его. А так как снаряд подобен ротору гироскопа, то он начинает прецессировать, то есть при воздействии на снаряд встречного потока воздуха его ось отклоня­ется в ту сторону, где оказывается через 3/4 оборота точка, получив­шая импульс.

Так, например, при давлении потока воздуха на левую поверхность снаряда, отклонившегося головной частью вправо, он отклонит­ся вниз. Теперь воздух будет давить на верхнюю часть снаряда и от­клонит его головную часть влево. В итоге снаряд своей головной частью в полете описывает окружность, «следя» за траекторией.

На нисходящем участке траектории снаряд получает больший им­пульс от давления воздуха снизу, чем с других сторон, и его головная, часть отклоняется больше вправо и вниз. С одной стороны, это спо­собствует тому, что снаряд, вылетевший головной частью вверх, постепенно поворачивается ею вниз, с другой стороны, это и ведет к появлению деривации.

Отклонение снаряда от плоскости стрельбы, происходящее вслед­ствие деривации, не столь уж велико. Однако при стрельбе на зна­чительные дальности это необходимо учитывать.

Изменяя угол возвышения от 0 до 90°, можно получить семейство траекторий, горизонтальная дальность которых будет меняться от нуля до максимума и снова до нуля. Траектории с наибольшей го­ризонтальной дальностью соответствует угол возвышения, называе­мый углом наибольшей дальности. Теоретически (для стрельбы в безвоздушном пространстве) угол наибольшей дальности равен 45°. В зависимости от величины угла возвышения траектории поле­та снаряда делятся на настильные (угол возвышения меньше угла наибольшей дальности) и навесные (угол возвышения больше угла наибольшей дальности).

Настильные траектории предпочтительны при стрельбе по от­крыто расположенным вертикальным целям, а навесные — для пора­жения целей, расположенных за укрытиями.

При конструировании танковых пушек стремятся к тому, что­бы траектории снарядов имели максимальную настильность. Это позволяет в меньшей степени заботиться об ошибках в определении дальности до цели. Ведь чем настильнее траектория, тем большим оказывается прицельное поражаемое пространство.

Если же стрельба ведется на дальность, при которой вершина траектории не поднимается выше цели, криволинейность траекто­рии вообще не влияет на результаты стрельбы. Цель поражается в дан­ном случае на всем протяжении прицельной дальности. Такую даль­ность принято называть дальностью прямого выстрела (рис. 139).

Как видим, дальность прямого выстрела находится в прямой за­висимости от высоты цели и настильности траектории.

При стрельбе из танко­вой пушки, обеспечиваю­щей настильную траекто­рию, на резко пересечен­ной или изобилующей различными предметами местности образуются так называемые прикрытые пространства (рис. 140) — участок за укрытием, на который при данной траек­тории не может упасть ни один снаряд. Та же часть прикрытого пространства, где цель данной высоты вообще не может быть поражена прямым попаданием, назы­вается мертвым пространством. Протяженность прикрытого простран­ства зависит и от высоты укрытия, и от расстояния между стре­ляющим танком и укрытием и, разумеется, от крутизны траектории.

Рассеивание снарядов

Даже в самых благоприятных условиях и при стрельбе из одного и того же оружия точки падения снарядов или пуль не совпадают. Такое явление называется рассеиванием. Обусловлено оно рядом при­чин и прежде всего разной величиной начальной скорости снаряда. При прочих равных условиях начальные скорости полета каждого снаряда могут отличаться в результате неодинакового веса или раз­личной температуры боевых зарядов.

Меняется начальная скорость и из-за разного веса снарядов: более тяжелый снаряд получает меньшую начальную скорость, и, наоборот, менее тяжелый — большую начальную скорость. По существую­щим заводским допускам вес снарядов может отличаться от нормаль­ного на 3 проц. в ту и другую сторону. Вследствие этого начальная скорость может отличаться от расчетной (табличной) на 1,18 проц. К изменению начальных скоростей ведет и износ канала ствола — выкрашивание нарезов, трещины и прочие дефекты. В результате при выстреле пороховые газы прорываются между ведущим пояском снаряда и стенками канала ствола. Меняется давление газов на дно снаряда, а следовательно, и его начальная скорость.

Если разнообразие начальных скоростей влечет за собой рассеи­вание снарядов по дальности, то произвольное изменение величины угла бросания и направления стрельбы в момент выстрела приводит к рас­сеиванию и по дальности и по направлению.

Несовершенство человеческого зрения и прицельных приспособ­лений не позволяет после каждого выстрела идеально точно восста­новить в прежнее положение ствол орудия. Мертвые ходы и люфты в механизмах наведения также вызывают смещение орудия в момент выстрела в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

В результате различия в баллистической форме снарядов и состо­яния его поверхности, а также изменения атмосферы за время от выстрела до выстрела снаряд может изменить направление полета. И это приводит к рассеиванию и по дальности и по направлению.

При стрельбе из танковой пушки на величину рассеивания преж­де всего влияет разнообразие углов бросания и значительно меньше различие начальных скоростей. Объясняется это тем, что стрельба ведется на малые и средние дальности.

Полностью избавиться от рассеивания нельзя. Его можно зна­чительно уменьшить. Как?

Прежде всего, наводчик должен быть хорошо подготовлен и на­тренирован, чтобы правильно и однообразно наводить оружие в цель. Очень важно содержать в порядке и своевременно регулировать при­цельные приспособления и механизмы наведения, а также тщательно ухаживать за каналом ствола. Не менее тщательно нужно готовить к стрельбе и боеприпасы, подбирать для стрельбы патроны с бое­выми зарядами одной партии и одинаковыми весовыми знаками на снарядах.

Совокупность траекторий, получаемых при большом числе выстре­лов из одного орудия, образует сноп траекторий (рис. 141). Пере­секаясь с вертикальной и горизонтальной плоскостями, точки па­дения снарядов распределяются на некоторой площади, называемой площадью рассеивания. Форма площади рассеивания близка к эл­липсу.

Рассматривая характер распределения точек попадания в эллипсе рассеивания, полученном при большом числе выстрелов, легко за­метить, что в его центре точки попадания расположены гуще. Если через площадь рассеивания провести две взаимно перпендикулярные линии так, чтобы по обе стороны от каждой из них находилось оди­наковое количество точек попадания, то точку пересечения можно принять за центр рассеивания или среднюю точку попадания. Услов­ная траектория, соответствующая центру рассеивания, называется средней траекторией. Относительно этой траектории ведутся все расчеты, актируются таблицы стрельбы.

Пределы возможных отклонений траектории относительно сред­ней и центра рассеивания учитываются с помощью различных единиц, характеризующих рассеивание. Одной из таких единиц являются сердцевинные полосы и образуемая их пересечением сердцевина рас­сеивания. Эти полосы располагаются симметрично вдоль осей рас­сеивания (рис. 141, б) и заключают в себе 70 проц. всех попаданий. Как правило, ширина сердцевинной полосы примерно равна одной трети всей площади рассеивания. В сердцевине рассеивания находит­ся 50 проц. всех попаданий.

Действительность стрельбы

В условиях скоротечного танкового огневого боя, как уже говорилось, очень важно нанести противнику наибольшие потери в кратчайший срок и с минимальным расходом боеприпасов.

Существует понятие — действительность стрельбы, характеризующее результаты стрельбы и их соответствие поставленной огневой задаче. В боевых условиях признаком высокой действительности стрельбы служит либо видимое поражение цели, либо ослабление огня противника, либо нарушение его боевого порядка, либо уход живой силы в укрытие. Однако ожидаемую действительность стрельбы можно оценить еще до открытия огня. Для этого определяется вероятность попадания в цель, ожидаемый расход боеприпасов для получения требуемого числа попаданий и время, необходи­мое на решение огневой задачи.

Вероятность попадания — это ве­личина, характеризующая возмож­ность попадания в цель при опреде­ленных условиях стрельбы и завися­щая от размеров цели, размеров эллипса рассеивания, положения сред­ней траектории относительно цели и, наконец, направления стрельбы относительно фронта цели. Выра­жается она либо дробным числом, либо в процентах.

При одном и том же рассеивании вероятность попадания, если центр цели совпадает с центром рассеива­ния, тем больше, чем больше размер цели (рис. 142, а). Если же стрельба ведется по целям одного и того же размера и средняя траектория прохо­дит через цель, вероятность попада­ния тем больше, чем меньше площадь рассеивания (рис. 142,6). Вероятность попадания тем выше, чем ближе центр рассеивания расположен к центру цели (рис. 142, в). При стрельбе по целям, имеющим большую протяжен­ность (рис. 142, г ), вероятность по­падания выше в том случае, если продольная ось эллипса рассеивания совпадает с линией наибольшей про­тяженности цели.

В количественном отношении ве­роятность попадания можно рассчи­тать различными способами, в том числе и по сердцевине рассеивания, если площадь цели не выходит за ее пределы. Как уже отмечалось, сердцевина рассеивания вмещает в себя лучшую (по кучности) половину всех пробоин. Очевидно, что вероят­ность попадания в цель будет меньше 50 проц. во столько раз, во сколько площадь цели меньше площади сердцевины. Площадь же сердцевины рассеивания легко определить по специальным таблицам стрельбы, имеющимся для каждого вида оружия.

Количество попаданий, необходимое для надежного поражения той или иной цели, величина, как правило, известная. Так, для пора­жения бронетранспортера достаточно одного прямого попадания, для разрушения пулеметного окопа — два-три попадания и т. д.

Зная вероятность поражения той или иной цели и потребное ко­личество попаданий, можно рассчитать ожидаемый расход снарядов на поражение цели. Так, если вероятность попадания равна 25 проц., или 0,25, а для надежного поражения цели необходимо три прямых попадания, то чтобы узнать расход снарядов, вторую величину делят на первую.

Баланс времени, в течение которого выполняется огневая задача, включает в себя время на подготовку стрельбы и время на саму стрель­бу. Время на подготовку стрельбы определяется практически и зави­сит не только от конструктивных особенностей вооружения, но и натренированности членов экипажа танка. Чтобы определить время на стрельбу, величину ожидаемого расхода боеприпасов делят на скорострельность, т. е. на количество снарядов, выпускаемых в еди­ницу времени. К полученной таким образом цифре прибавляют время на подготовку к стрельбе.