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.
Танковая испытательная установка (ТТВ) ТАСОМ, имеющая автоматически заряжаемую пушку
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?
Башня с автоматом заряжания танковой испытательной установки смонтирована в приспособлении для испытания на вибрацию. Ниже пушки видны выстрелы, размещенные верти¬кально в каркасе башни.
Башня с автоматом заряжания танковой испытательной установки смонтирована в приспособлении для испытания на вибрацию. Ниже пушки видны выстрелы, размещенные вертикально в каркасе башни.
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.
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 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.
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 Andrusha