Михаил Трушечкин
Круче ?… Ещё круче ?
Выбор оружия – сложная и ответственная вещь. Человек, решивший приобрести винтовку, будет мучительно искать ответы на множество непростых вопросов, прежде чем наконец сможет самому себе дать ответ, какое именно нарезное оружие ему необходимо. Среди множества технических параметров, которые следует принять в расчёт, выбирая винтовку, длина шагов нарезов, возможно, не станет ни первым, ни вторым, ни третьим по важности соображением. Однако для человека, точно знающего цель своей покупки, не учитывать этот параметр было бы просто легкомысленно.
Трудно сказать, когда людям впервые пришла в голову мысль стабилизировать метаемые снаряды, придав им осевое вращение. Историки оружия датируют появление первых нарезных стволов концом XV – началом XVI веков. Приоритет в этой области отдается Гаспару Цольнеру, оружейнику из Вены. С тех давних времён нарезные ружья мирно сосуществуют с гладкоствольными на протяжении более чем 300 лет. Сам по себе факт весьма любопытен, хотя и легко объясним. Несмотря на явное превосходство нарезного оружия в точности боя, во многих других отношениях оно заметно проигрывало гладкоствальному. Во-первых, производство винтовки было существенно дороже; во-вторых, винтовка была сложнее в заряжании и уступала гладкому ружью в скорострельности в 5-6 раз! А главное, при равном калибре процентов на двадцать уступали гладким стволам в мощности. Заряд пороха приходилось ограничивать во избежание срыва сферической пули с нарезов. Именно безраздельное господство круглой сферической пули и объясняет тот факт, что полезные свойства винтовых нарезов в канале ствола не были в полной мере востребованы на протяжении нескольких столетий.
Кстати, о самих нарезах… Весьма различные по форме, глубине и количеству, они имели одно общее свойство – взятый совершенно произвольно и, как правило, весьма пологий шаг. Универсальная сферическая пуля была вполне терпима к крутизне нарезов. Её полёт одинаково легко стабилизировался и нарезами с шагом в 500 мм, и в 1 000, и в 1 500, а иногда и больше. Отдельные образцы оружия отличались завидной кучностью боя даже на дистанции 200 м.
Положение дел круто изменилось в начале XIX столетия в связи с началом широкого использования удлинённых конических пуль. Бурное развитие естественных наук впервые позволило взглянуть на огнестрельное оружие с научной точки зрения и сформировать основные понятия внутренней и внешней баллистики. Хотя в основном развитие технической мысли по-прежнему шло путём эксперимента, методом проб и ошибок. Было очевидно, что удлинённая пуля (имеющая, как бы мы сказали сегодня, большую поперечную нагрузку) намного медленнее теряет скорость, а следовательно, лучше сохраняет энергию и обладает большей пробивной способностью по сравнению со сферической. Так, потеря скорости для сферической пули калибра .45 на дистанции 100 м составляет почти 50%, а потери энергии, соответственно, 75%. Для меньших калибров потери ещё больше. Коническая пуля с удлинением 1:2 на той же дистанции теряла лишь 20% скорости и 36% энергии.
Проблема заключалась в том, что по мере увеличения массы пули при постоянном калибре стабильность её полёта начинала резко падать. Прийти к научному пониманию взаимосвязи угловой скорости пули с её массой (а фактически со степенью её удлинения, как мы увидим позднее) для сохранения стабильности полёта не удавалось вплоть до середины XIX века. Так, в Крымскую войну, несмотря на повсеместное введение нарезного оружия в армиях Великобритании и Франции, проблема стабилизации удлинённых пуль так и не была решена. Великий русский хирург Пирогов, принимавший непосредственное участие в боевых действиях, свидетельствует, что процент ранений нестабилизированными кувыркающимися пулями был весьма высок. Такие ранения Пирогов называл ужасными. Вместе с тем, никто уже не сомневался в том, что добрая, старая шаровая пуля стала достоянием истории.
Первым человеком, предложившим математическую формулу, увязывающую скорость вращения с удлинением пули, был профессор математики Сэр Альфред Гринхил (Greenhill). Это случилось в 1879 г. В те годы определение скорости приборным способом представляло весьма непростую техническую задачу, поэтому формула, предложенная Гринхилом, устанавливала связь не с частотой вращения пули, а с крутизной шага нарезов. Выглядела формула Гринхила так:
Длина шага нарезов (в калибрах) = 150 /длина пули (в калибрах).
Рассмотрим пример: пуля калибра .45-70 имеет длину 26 мм при калибре 11,6 мм. Удлинение пули составляет 26:11,6 =2,24. Тогда минимальная длина шага нарезов составит 150:2,24, т.е. 67 калибров, что для калибра 11,6 мм составит 67х11,6=776 мм, т.е. около 30 дюймов.
При меньшей длине шага нарезов пуля такого удлинения будет стабилизирована, при большей – нет.
Выведенная эмпирически, формула Гринхила была справедлива лишь для пуль больших калибров (выше .30), невысоких скоростей (до 500 м/сек) и для свинцовых пуль. Для меньших калибров и более высоких скоростей формула Гринхила будет давать завышенные показатели крутизны нарезов (короче, чем реально необходимо). И все-таки, это был прорыв! Связь между удлинением пули и необходимой скоростью вращения была установлена.
Формула Гринхилла удовлетворяет двум пулям калибра .45, изображённым справа, условно справедлива для пули .308 калибра (в центре), и не применима для пуль калибра .224
Для достижения стабилизации пули заданного удлинения необходимо обеспечить ей определённую частоту вращений. Добиться этого можно двумя путями:
первый – увеличить крутизну нарезов при сохранении начальной скорости;
второй – увеличить начальную скорость при сохранении или даже некотором уменьшении крутизны нарезов. На свете не существует ничего универсального, и каждый из подходов по мере реализации обнаружил свои сильные и слабые стороны.
Пойдя по пути уменьшения длины шага нарезов, создатели оружия столкнулись с проблемой сверхстабилизации пули. Особенно сильно негативные последствия сверх стабилизации проявляются при стрельбе на дальние дистанции. Последствие первое: выпущенная под углом к линии горизонта пуля в силу мощного гироскопического эффекта стремится сохранить заданную ориентацию. Линейная скорость пули падает намного быстрее угловой. Гравитация тянет пулю вниз, пуля вниз и летит, но не носиком вперед, а под заметным углом, а на излёте фактически боком. Естественно, летящая боком пуля, быстрее тормозится потоком встречного воздуха. Быстрее падает энергия, пробивная способность также серьёзно страдает. Эти процессы тем сильнее, чем выше начальная скорость вращения.
Второе следствие: деривация – явление заключается в постепенном отклонении вращающейся пули в сторону вращения. С увеличением дистанции деривация возрастает в геометрической прогрессии. Так, для пули .308-го калибра на дистанции 600 метров она составит 12 см, а на тысяче уже – 62 см.
Для пулемёта сверх стабилизированная пуля, конечно, не беда. Дал очередь «трассером», сделал поправочку – и вперёд! А вот для снайперской работы, как и для охоты, такой подход явно не годится.
Попытка стабилизировать пулю за счёт придания ей высокой начальной скорости кажется на первый взгляд изящнее, поскольку позволяет добиться желаемого без потери кучности, однако пуля, как уже было сказано, теряет линейную скорость быстрее, чем угловую. В результате стабилизированная за счёт высокой скорости пуля, дающая хирургическую точность, скажем на 500 м, на 800 может попросту потерять стабильность. Любое, даже незначительное препятствие отразится на её полёте ещё более фатально.
Особо надо сказать о климатических условиях, в которых может использоваться оружие. С одной стороны представьте себе бенчрестера, стреляющего в своё удовольствие при +25?C, с другой стороны, солдата, ведущего боевые действия в Арктике при -40?C. Именно неудовлетворительные тесты на точность стрельбы в арктических условиях на 500 ярдов привели к первоначальному уменьшению длины шага нарезов винтовки AR15 с 14 до 12 дюймов. С принятием на вооружение более тяжелой 62-гранновой пули, шаг нарезов был ещё уменьшен.
Как видите, проблема оказалась весьма серьёзной. Постараемся теперь переориентировать наши теоретические рассуждения в практическую плоскость. Давайте разделим всех гипотетических пользователей оружия на три группы и разберёмся, чего они хотят от своих винтовок, может быть, анализ их проблем поможет вам уяснить свои собственные цели.
Итак, чего хотят военные от серийной штурмовой винтовки?
Приоритет – безусловная стабилизация широкого ассортимента пуль различного назначения, удлинения и массы при любых климатических условиях, с сохранением максимальной стабильности при попадании в цель или препятствие, возможно, ценой некоторого ухудшения кучности.
