РАЗРАБОТКА ТАНКОВОГО ABTOМАTA ЗАРЯЖАНИЯ

Танковая пушка крупного калибра для стрельбы прямой наводкой отработана до такой степени, когда введение системы заряжания боеприпасов или автомата заряжания становится су­щественно важным требованием. Увеличения калибра пушки и объема каморы привели к увеличению габаритов и массы боеприпасов пушек. Современное поколение 120-мм танковых выстрелов для пушки М-256 приближается к пределу возможностей члена экипажа по эф­фективному и безопасному заряжанию. Кроме того, использование боеприпасов со сгораемыми гильзами привело к увеличению хруп­кости боеприпасов, что делает правильное обращение с боеприпаса­ми еще более критическим требованием.

Введение автомата заряжания может оказать положительное влияние на конструкцию системы. Хорошо  увязанный автомат заряжания может свести до минимума требования к объему башни и к броне. Автоматическое заряжание боеприпасов снижает рабочую наг­рузку на танке  и дает возможность сократить количество членов экипажа. Новые технологии в робототехнике, автоматизации, электро­двигателях и современных микропроцессорных системах управления, по-видимому, пригодны для решения проблемы автоматического управ­ления заряжанием.

За последние годы автоматы заряжания приняты в нескольких странах, например, в Советском Союзе. Советский автомат заря­жания с боеукладкой магазинного типа под башней позволяет уменьшить высоту танков, сохраняя максимальную броневую защиту. В Советском Союзе решили сократить количество членов экипажа, экономя личный состав и средства. Автомат заряжает 125-мм выст­рел раздельного заряжания, что позволяет укладывать больший ле­тательный заряд в большую камору для достижения высоких началь­ных скоростей снарядов. Следовательно, советские автоматы заря­жания представляют собой интегрированную систему вооружения, ко­торая обеспечивает преимущества в областях живучести и поражаю­щего действия.

Некоторые члены НАТО ввели или будут вводить автоматы за­ряжания на своих танках следующего поколения. На французском танке "Леклерк" в нище башни установлен автомат заряжания, спо­собный заряжать 120-мм танковые боеприпасы современного поколе­ния. Программа по разработке автомата заряжания осуществляются также в Западной Германии, Великобритании и Японии. В США прог­раммы по танковому испытательному стенду (ТТВ) и укомплектован­ному личным составом пульту управления огнем (Mws) включали автоматы заряжания как часть конструкции системы, а частная промышленность изготовила несколько автоматов заряжания в ка­честве независимых программ по исследованию и разработке (R&D).

Автомат заряжания может обеспечить преимущества поражающего действия, живучести и способности к длительным действиям, но только при условии, что его конструкция обеспечивает качествен­ное функционирование. Существуют также отрицательные стороны и компромиссы, которые следует учитывать, если автомат заряжания будет приниматься на  вооружение. Среди других аспектов следует обратиться к безопасности, сокращению количества членов экипажа и последующему увеличению рабочей нагрузки и стоимости системы. Хотя автоматы заряжания выглядят более привлекательными и техно­логически пригодными, лишь хорошо продуманная конструкция может обеспечить преимущества и избежать недостатков, связанных с принятием новой системы.

Рис. 1. Танковая испытательная установка (ТТВ) ТАСОМ, имеющая автоматически заряжаемую пушку

При разработке стратегии автоматического заряжания рассмат­риваются многочисленные аспекты для лучшего удовлетворения пот­ребностей, связанных с выполняемой задачей боевой машины. Сле­дует их изучить, так как выбранная схема должна отвечать целям, установленным для системы вооружения и боевой машины в целом. Разработка такой  системы потребует  принятия решений по пра­вильному согласованию взаимопротиворечащих характеристик, ко­торые могут быть приняты лишь в том случае, если аспекты, воз­действующие на разработку автомата заряжания, осознаны. Каковы же тогда претензии в разработке автомата заряжания для танка будущего?

Рис. 2. Башня с автоматом заряжания танковой испытательной установки смонтирована в приспособлении для испытания на вибрацию. Ниже пушки видны выстрелы, размещенные верти­кально в каркасе башни.

Согласование

Автомат заряжания является составной частью более слож­ной системы. Во-первых, он является функциональной частью системы вооружения, которая включает боеприпасы, пушку, сис­тему  управления огнем и экипаж. Во-вторых, автомат заряжания является элементом боевой системы, которая должна быть опти­мизирована в отношении поражающего действия, подвижности, живучести и способности к длительным действиям.

Конструкция системы для выполнения функций автомата заря­жания не может разрабатываться изолированно. Каждое решение по конструкции должно рассматриваться в свете его воздействия на функциональную и боевую системы. Этот процесс осложняется авто­матом заряжания, который является новым элементом крупнокали­берной системы для стрельбы прямой наводкой, а не частью приз­нанной конструкции. Вопросы объединения систем будут включать взаимодействия боеприпасов, пушки, системы управления огнем и источника энергии. Кроме того, следует рассмотреть внутренний объем машины, вопросы живучести, требования по эргономике и за­щите от ОМП. Введение автомата заряжания может воздействовать на некоторые вопросы объединения; однако многое приведет к взаимосвязи конструкции для доведения до максимума эффектив­ности боевых систем в целом.

Поражающее действие

Первым требованием в разработке системы автомата заряжания является увеличение дорожающего действия системы вооружения. Что касается автомата заряжания, то несколько аспектов являются первостепенными. Прежде всего, следует определить вид боеприпаса. Улучшение поражающего действие боеприпасов достигается увеличе­нием их калибра, применением сгораемых гильз, изменением конст­рукции снарядов и использованием сердечников нового типа. В буду­щем появится возможность использовать в боеприпасах раздельного заряжания усиленный метательный заряд, что позволит использовать более тяжелые боевые части или получать более высокие начальные скорости снарядов. Основной целью конструкции автомата заряжа­ния является обеспечение безопасного и эффективного обращения с этими боеприпасами, обладающими большим поражающим действием.

Далее, автомат заряжания должен обеспечивать высокую скорострельность. Темп стрельбы является функцией эффективности конструкции и зависит от боеприпасов, пушки и системы управле­ния огнем. Требуемый темп стрельбы современными 120-мм боеприпа­сами составляет один выстрел каждые семь секунд или 8-9 выстре­лов в минуту. Автомат заряжания должен работать, по крайней мере, так же хорошо. Однако требование более высокого темпа стрельбы, чем необходимо вызовет принятие решений по конструкции, которые будут неблагоприятно воздействовать на конструкцию всей системы. Например, требование заряжать 15 выстрелов в минуту в течение длительного времени может вызвать необходимость в боль­шей боеукладке магазинного типа непосредственно за пушкой. Это может привести к более высокому силуэту и необходимости усиле­ния бронирования башни с соответствующим увеличением массы. Инженер должен найти равновесие между более высоким темпом стрельбы и соответствующими стоимостями конструкции. Точный темп заряжания и стрельбы будет определен критериями поражения средств нападения противника.

Другой целью конструкции, влияющей на поражающее действие снарядов, может быть доведение до максимума количества возимых выстрелов. Так как габариты боеприпасов возрастают, количество выстрелов, вероятно, уменьшится из-за недостаточного пространст­ва. Это может произойти, если для поражения средств нападения противника будет увеличен объем метательного заряда. Так, раз­мещение менее 40 выстрелов на танке "Абрамс" означает снижение поражающего действия системы.

Контраргумент таков: если для поражения цели требуется выстрел большего поражающего действия, то для обеспечения поражения противника боекомплект может быть снижен. Это ком­промисс, который будет сделан потребителем. Боеприпасы должны конкурировать за место с другими элементами системы. Конструк­ция автомата заряжания должна обеспечивать боеукладку для мак­симального количества выстрелов. Это вынуждает разработчика автомата заряжания размещать заряжающие механизмы так, чтобы они не мешали боеукладка и разрабатывать стратегию укладки, позволяющую максимально использовать имеющееся пространство.

При наличии пространственных и компоновочных ограничений боевой машины не все выстрелы могут быть непосредственно гото­выми для заряжания. Может потребоваться пополнение укладки боепри­пасов, готовых к немедленному использованию из укладки боепри­пасов, еще не подготовленных к использованию. Это может быть выполнение экипажем (как на танке "Леклерк") или автоматически (как у 5-дюймовой пушки МК-45 военно-морских сил), в зависимости от ограничений в личном составе, конфигурации и эргономике. Какое-то установленное количество выстрелов должно находиться в укладка боеприпасов, готовых к немедленному использованию, для обеспечения продолжительного темпа стрельбы. На советских тан­ках боеготовые боеприпасы размещаются в карусели под полом башни. Выстрелы, не готовые к немедленному использованию, пополняются вручную из укладок, размещенных по всему танку. Этот метод обеспе­чивает воздействие на повышение живучести.

Живучесть

Живучесть включает много элементов - упреждающее поражающее действие, подвижность, компоновку системы и меры по снижению уязвимости как активные, так и пассивные. Конструкция автомата заряжания должна обеспечивать уменьшение силуэта, изоляцию экипажа от боеприпасов, бронезащиту критических участков, защиту от взаимного уничтожения боевых частей, вентиляцию пороховых газов и размещение боеприпасов, снижающее уязвимость. Компоновка боевой системы и конструкция автомата заряжания будут включать эти особенности, но они подвержены также ограничениям по массе и пространству, необходимым для удовлетворения требованиям по подвижности, транспортабельности и обслуживанию.

Снижение силуэта боевой системы ограничивает размещение, как элементов автомата заряжания, так и боеукладок (магазинов). Дополнительная высота означает также дополнительную массу бро­ни. Если боеприпасы размещаются высоко (скажем, в нише башни), то броневой обвод увеличивается для защиты этих боеприпасов и слабозащищенных элементов автомата заряжания. Это трудности, которые встречает перед собой разработчик машины. Тогда целью разрабатываемой конструкции является заключение автомата заряжания и боеукладки в минимальное пространство и размещение по возможности большего количества боеприпасов и как можно ниже в машине. Такой подход использован на танковой испытательной        установке. Экипаж размещался в корпусе, а каркас башни использовался для размещения автомата заряжания и боеукладки. Это позволяет уменьшить силуэт, что повещает живучесть танка, но эта конструкция устраняет возможность работы в ухудшенном режиме и в большей степени зависит от оптических приборов и  датчиков при маневрировании и ведении боя.

Если боеприпасы размещены в изолированном отсеке, то действие автомата заряжания должно быть совместимо с исполь­зуемым методом. Автомат заряжания должен иметь свободный дос­туп к боеприпасам, и тем не менее незащищенность боевого отде­ления от боеукладки должна быть сведена до минимума. Для све­дения до минимума опасности детонации бризантного взрывчатого вещества следует учитывать ориентирование боеприпасов. Должна быть обеспечена вентиляция, устраняющая избыточное давление от взрыва кумулятивных боевых частей и воспламенения метательных зарядов.

Использование автомата заряжания оказывает положительное и отрицательное влияние на действие устройства отсека боепри­пасов. Боеприпасы будут вне такого отсека только во время опе­рации заряжания. Время пребывания боеприпасов в незащищенной зоне и размеры дверцы доступа могут быть сведены до минимума.

Однако отрицательным является то, что подходящее размещение и компоновка отсека будут еще больше ограничивать боеукладку и конструкцию автомата заряжания. Другим способом повышения живучести является снижение плотности размещения боеприпасов, что не будет уменьшать вентиляционные возможности отделения. Это проти­воречит максимальному размещению боеприпасов и может вызвать уменьшение возимого запаса боеприпасов.

Следующим желательным моментом является защита боевых частей боеприпасов. Она включает разработку заграждений от ударных волн, которые вызывают последовательное взрывание де­тонацией соседних кумулятивных боевых частей при попадании в одну из них. При детонации будут срабатывать системы избыточного давления и вентиляции, спасающие боевое отделение. Эта защита может быть встроена в механизмы боеукладки, в автомат заряжания или и  в механизмы и в автомат заряжания.

Плотность размещения боеприпасов, габариты и тип боевой части и распределение боевых частей кинетического действия и кумулятивных также оказывают действие на детонацию боевых час­тей в результате попадания в одну из них. Если автомат заряжания может обслуживать и управлять размещением и распределением бое­припасов, он может уменьшить опасность последовательной детона­ции боевых частей. Защитные материалы уменьшают плотность разме­щения боеприпасов и осложняют работу автомата заряжания, живу­честь была и продолжает оставаться основным соображением в конст­рукции боевых систем США. Она включает в себя еще большие понятие, чем броневая защита. Его воздействия на конструкцию автомата заряжания отражают вопросы интеграции, которые определяют ком­поновку системы.

Способность к длительным действиям

Первым элементом этого принципа является надежность. В прошлом этого вопроса не было, так как возможности заряжаю­щего были известны. Надежность автомата заряжания будет оказы­вать большое влияние на боеготовность системы. (Основной смысл в том, чтобы автомат заряжания не был менее надежен, чем совре­менный заряжающий).

Предлагались две стратегии. Первая заключается в том, что автомат заряжания должен быть таким надежным, что редкая потеря автомата заряжания рассматривается как потеря системы. Вторая - в том, что автомат заряжания может обслуживаться вручную в случае отказа, возможно, при несколько ухудшенных возможностях, до тех пор, пока система не будет отремонтирована. Осуществление пер­вой стратегии будет более трудным и дорогостоящим. Вторая пот­ребует, чтобы каждый возможный отказ был идентифицирован и чтобы для него было разработано дублирование. Обе стратегии будут иметь недостатки из-за того, что они связаны с определен­ным рядом или с эффективностью имеющихся боевых систем.

Разработчик боевой техники, основываясь на анализе конструк­ции и эмпирических данных, будет определять режимы отказов автомата заряжания и их эффект, анализировать их критичность. Затем он планирует, как часто и насколько серьезные поврежде­ния вероятны. Конечным результатом будет матрица критичности подсистемы, которая определит первоочередные причины отказов и обеспечит информацию о том, как сконструировать автомат заря­жания для удовлетворения требованиям по надежности системы. Однако по надежности автомата заряжания имеется недостаточная , база данных для подтверждения анализа конструкции. Информация будет получена лишь в ходе разработки систем автомата заряжания в настоящем и будущем.

Концепция обслуживания автомата заряжания также будет ока­зывать воздействие на конструкцию систем. Операции по обслужи­ванию должны проводиться на самом, низком уровне возможной под­держки. Должен быть определены диагностические методы. Эксплуа­тационно-техническое обеспечение определяет, какие элементы будут классифицироваться как ремонтопригодные, частично ремонто­пригодные или неремонтопригодные. Конструкция системы должна будет предусматривать эффективное размещение мест обслуживания и подбор по габаритам элементов и доступа для снятия автомата заряжания и магазина. Однако эти особенности не должны ставить под угрозу механизмы живучести системы (защиту отделения хра­нения боеприпасов, вентиляцию). Для совершенствования концепции обслуживания используются требования боеготовности системы, устанавливаемые разработчиком посредством анализа. Значения боеготовности помогают разработчику установить среднее время между отказами (MTBF) и среднюю наработку (в часах) до ремонта (мттr) для подсистемы автомата заряжания. Концепция обслуживания, MTBF и мттr приводят к решениям и компро­миссам по конструкции, которые помогают определить конфигурации автомата заряжания. Конструкция автомата заряжания может облег­чить пополнение боекомплекта боевой системы. Разработчики автомата заряжания должны быстро реагировать на интересы материально-технического обеспечения, а автомат заряжания и метод пополнения боекомплекта должны быть совместимы. Если пополнение боекомплекта ручное, то автомат заряжания может быть разработан для обеспечения более эффективной передачи. Хорошим примером этого являет­ся конструкция танка МВТ-70, в которой предусматривается ручное пополнение боеприпасов непосредственно во вращающийся магазин в нише башни через люк пополнения в кормовой части башни. Бро­нированная малина подвоза боеприпасов будущего, вероятно, обес­печит возможность автоматической передачи боеприпасов. Если пополнение боекомплекта будет осуществляться автоматически или с механическим приводом, то это вводит новое требование по взаимодействию для системы. Преимущество будет заключаться в обеспече­нии быстрого, защищенного броней и, возможно, незараженного РXБ средствами пополнения боеприпасов для танка. Недостатком будет являться возросшая сложность, стоимость и изменения в организации подразделений.

В автоматически заряжаемом танке вводится новый элемент системы вооружения, ранее не включаемый в конструкцию танка. Этот элемент осуществляет функции, ранее надежно и эффективно выполняемые человеком. Человек представляет собой нечто извест­ное, возможности и ограничения которого установлены опытом. Введение же автомата заряжания фактически необходимо, так как эти ограничения превышаются требованиями, системы вооружения. Перед разработчиком автомата заряжания стоят задачи замены "системы", которая является гибкой, надежной и могущей быть перепрограммированной или при необходимости замененной. Новый элемент также должен быть надежным и ремонтопригодным.

Он должен будет выполнять несколько различных операций и должен поддерживаться системами материально-технического обес­печения армии. Сможет ли танк приспособиться к потере члена экипажа без какой-либо потери своих возможностей - вопрос спор­ный. Задача разработчика создать надежную систему, которая может эффективно заряжать пушку.

Вывод

Первой ступенью в разработке автомата заряжания является определение необходимых возможностей системы. Эти возможности определяются разработчиком (потребителем) по результатам анализа требуемой боевой эффективности, включающей такие факторы, как условия противодействия противника, наличие подходящих техноло­гий, эксплуатационные затраты и затраты на техническое обслужи­вание. Этот анализ заканчивается определением критических тактико-технических характеристик, необходимых для эффективного уничтожения средств нападения противника. Затем разработчик боевой техники использует эти требования в качестве целей конст­рукции для автомата заряжания и формулирует концепцию, которая будет обеспечивать их выполнение.

Разработка автомата заряжания продолжается в соответствии с требованиями потребителя, а специалисты по боевым разработкам и материалам должны сохранять гибкость в подходе, которая может позволить решить компромиссы, которые могут появиться. Уста­новка очередности требований и рассмотрение положительных и отрицательных сторон различных стратегий по автоматам заряжания определяет для разработчика самую эффективную конструкцию системы автомата заряжания. Таким образом разработчик обеспе­чивает эффективную интеграцию автомата заряжания в боевую систему.

Джон С.Уозник. DEVELOPING A TANK AUTOLOADER. ARMOR, 1989, September-October, p.11-19