«Залил заряд я в пушку туго»: тяжёлая судьба жидких метательных веществ

Зачем наливать, если можно отсыпать?

Жидкие метательные вещества (ЖМВ) действительно способны заменить порох в огнестрельном оружии, ведь принцип их действия довольно прост. Но на практике всё выливается в ряд сложностей, справиться с которыми пока не получается.

Один из главных теоретических плюсов ЖМВ для артиллерии — возможность плавно регулировать заряд для наиболее оптимальных условий каждого выстрела. Кроме того, большие объёмы жидкостей удобнее и дешевле хранить и перевозить в топливных баках, бочках и цистернах по сравнению с упакованными в ящики отдельными зарядами или унитарными снарядами. ЖМВ не нужны тяжёлые и дорогие гильзы, которые, к тому же, надо удалять из ствола после каждого выстрела. Также у многих современных ЖМВ энергетическая ёмкость выше, чем у традиционных порохов.

В общем, есть ради чего стараться. Кстати, особенно привлекательными ЖМВ выглядели для танковых пушек и самоходной артиллерии средних и больших калибров.

Бензиновая пушка? Спасибо, проехали

Первое, на что обращают внимание адепты отхода от обычных порохов — гораздо бо́льшая удельная энергетическая ёмкость ЖМВ. Обычный бездымный порох способен при сгорании генерировать порядка четырёх тысяч джоулей, грамм бензина может дать в десять раз больше. Но — порох исходно содержит в себе и топливо, и окислитель, а значит, может гореть без доступа внешнего кислорода. Для сгорания бензина нужен кислород, что подразумевает необходимость сложных систем наддува, впрыска, фильтрации воздуха или же баллонов с кислородом под давлением.

Чрезвычайная сложность «наддувных» систем и высокая опасность кислородных баллонов, плюс необходимость создавать давление, которое будет на порядок больше, чем в обычном двигателе внутреннего сгорания, — всё это убивает идею на корню.

Бинарные системы

Мысль об использовании жидких метательных веществ в артиллерии подтолкнула развитие ракет на жидком топливе. В большинстве из них горючее и окислитель хранятся раздельно и смешиваются только в камере сгорания. Однако такие системы требуют не только двойного комплекта агрегатов подачи жидкостей, но и двойного набора запорной арматуры. способной выдержать давления в 10-20 раз большие, чем в ЖРД (жидкостном ракетном двигателе) — для сравнения, в камере сгорания сверхмощного двигателя РД-170 давление достигает 250 кг/см², тогда как, например, в стволе 152-мм гаубицы давление может достигать 2500 кг/см², а в танковой пушке — и все 5000 кг/см². Наконец, необходимость снабжения двумя компонентами вместо одного соответственно усложняет логистику.

Одна пушка — одно вещество

Системы с унитарными ЖМВ (то есть содержащими в себе сразу и горючее, и окислитель, как обычный порох) также могут иметь разные варианты исполнения, а точнее — воспламенения заряда. Чтобы заряд жидкого топлива сгорел за короткое время, создав нужные высокие давления для метания снаряда, его из жидкой фазы нужно перевести в состояние аэрозоля с жёстко заданными параметрами размера капель. От площади поверхности и количества этих капель напрямую зависит скорость горения, а значит и динамика давления в стволе.

Внешний впрыск, как на двигателях внутреннего сгорания, будет слишком сложным и дорогим.

Было разработано два основных варианта — распыление воспламеняющим зарядом или регенеративный впрыск.

В первой системе заправленное непосредственно в камору орудия жидкое топливо превращается в аэрозоль посредством заряда-воспламенителя, что обещает сравнительно простые механизмы. Однако это гарантирует низкую стабильность характеристик горения, зависящую от нюансов воспламенения, температуры ствола, угла возвышения орудия и ещё массы параметров.

ЖМВ — это просто. Схема регенеративной системы орудия

В регенеративных системах заряд ЖМВ на один выстрел размещается в специальной камере с подвижным поршнем, связанной с зарядной каморой ствола. Перед выстрелом небольшая порция ЖМВ подаётся в камору ствола, где поджигается. Её сгорание создаёт начальное давление, воздействующее на поршень — а тот, в свою очередь, энергично впрыскивает топливо из промежуточной каморы в заснарядное пространство.

Это снова порождает массу проблем со сложностью механизма, необходимостью строго следить за состоянием узла впрыска и его регулировок для обеспечения нужного качества дробления смеси в аэрозоль., А также с надёжностью запорной арматуры. Представьте, что будет, если раскалённые газы под давлением в несколько тонн на квадратный сантиметр прорвутся назад в топливопровод, соединяющий орудие с баком!

Принцип работы регенеративной системы с ЖМВ с центральным поршнем

Все вышеперечисленные проблемы накладываются на ряд общих врождённых проблем систем с ЖМВ.

Во-первых, на проблемы с обтюрацией, то есть с недопущением прорыва газов назад через закрытый затвор. Во-вторых, на собственно ЖМВ, которое зачастую является токсичным и практически всегда пожароопасным, что создаст дополнительные трудности при хранении и заправке боевой техники.

А что в железе?

Пик работ по системам с ЖМВ пришёлся на 1960–1980 годы, с основным фокусом на артсистемы калибров 105-155 мм. До сих пор все многочисленные истории попыток создания артиллерийских систем на ЖМВ, информация о которых попала в открытую прессу, завершались более или менее эпическим провалом.

Иногда банально заканчивались деньги, а требуемых баллистических характеристик надёжности и стабильности от выстрела к выстрелу достигнуть не удавалось.

А порой очередную жидкотопливную пушку буквально разрывало на части из-за непрогнозируемых скачков давления, вызванных флюктуациями горения топливной смеси. По слухам, работы в этой сфере периодически возобновляются, но реальных результатов в виде хотя бы предсерийных образцов пока не видно.

Испытательный стенд 105-мм пушки фирмы «Дженерал электрик», для заряжания используется метод реге­неративного впрыска

Если же говорить о стрелковом оружии, то в нём у ЖМВ ещё меньше смысла, чем у безгильзовых патронов с твёрдой топливной шашкой. Ведь получается, что автоматическое оружие (скажем, тот же пулемёт или автомат) должно иметь два отдельных комплекта механизмов для хранения и подачи в ствол элементов выстрела (отдельно пули и отдельно ЖМВ). При этом условия функционирования для «стрелковки» обычно гораздо более жёсткие, чем для самоходной или танковой артиллерии.

В общем, несмотря на имеющиеся, казалось бы, положительные стороны, минусов у жидких метательных веществ слишком много. Слишком много факторов должны сойтись вместе, чтобы их использование принесло пользу без создания лишних проблем.

Впрочем, новые разработки по этой теме в будущем вполне могут кардинально повернуть историю ЖМВ и вывести их на лидирующие позиции.

Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.

Комментарии 0
Оцените статью
WARHEAD.SU
Добавить комментарий