CC BY
906
Frolov Alexander Alexandrovich, 3rd category research engineer, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, KBP named after academician A.G. Shipunov,
Fimushkin Valeriy Sergeevich, head of department, kbkedr@,tula.net, Russia, Tula, KBP named after academician A.G. Shipunov,
Goryachev Oleg Vladimirovich, doctor of engineering, professor, head of department, kbkedr@,tula.net, Russia, Tula, Tula State University,
Ilyukhina Natalya Sergeevna, candidate of engineering, professor, kbkedr@,tula.net, Russia, Tula, Tula State University,
Ovchinnikov Alexander Viktorovich, postgraduate, kbkedr@,tula.net, Russia, Tula, Tula State University
УДК 623.51
ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОРАБЕЛЬНЫХ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ УСТАНОВОК ПРИ ОТРАЖЕНИИ ПРОТИВОКОРАБЕЛЬНЫХ
РАКЕТ
А.В. Жуков
Выполнен сравнительный анализ корабельных артиллерийских комплексов ПВО. Проанализировано влияние на эффективность стрельбы поражающего действия артиллерийских снарядов, точности стрельбы и общего числа выстрелов за стрельбу. Обосновано использование однопостовой схемы корабельного артиллерийского комплекса ПВО с использованием: 30-мм скорострельных зенитных автоматов, всепогодных радиолокационной и оптико-электронной систем управления.
Ключевые слова: калибр, стрельба, установка, корабль, снаряд, точность, расход, темп.
Периодически в печати проводится дискуссия по поводу оптимального калибра корабельных малокалиберных установок, предназначенных в первую очередь для отражения ударов противокорабельных ракет (ПКР) [1].
Дискуссия вызвана озабоченностью по поводу низкой эффективности 30-мм корабельной установки АК - 630 на учебных стрельбах. Малокалиберное артиллерийское вооружение на корабле призвано обеспечивать поражение всех типов ПКР в непосредственной близости от корабля. Располагаемое время на поражение ПКР-минимальное. Например, при скорости ПКР около 1000 м/с, ее время нахождения в зоне эффективной стрельбы артиллерийской установки не превышает 2-3 с, а это значит, что за время стрельбы артиллерией 1-2 с ПКР должна быть уничтожена. Пропуск ПКР на
последнем рубеже обстрела малокалиберной артиллерийской установкой приводит к гибели обороняемого корабля. Поэтому важность обеспечения высокой эффективности стрельбы корабельных малокалиберных артиллерийских установок очевидна.
Для эффективной стрельбы артустановкой [2] необходимо выполнение, как минимум, трех условий:
- поражающее действие снарядов должно быть достаточным для поражения ПКР;
- точность стрельбы и общее число выстрелов за стрельбу должны обеспечивать попадание в зону поражения ПКР необходимого количества снарядов;
- система управления должна обеспечивать необходимую точность стрельбы во всех условиях применения противником ПКР.
Следует заметить, что все участники дискуссии, как правило, ограничиваются рассмотрением только первого условия. Однако легко заметить, что все условия взаимозависимы. Очевидно, что из-за ограничения на массу артиллерийской установки при меньшем калибре снарядов легче обеспечить более высокий темп стрельбы и большее количество выстрелов за стрельбу. Это особенно важно при низкой точности стрельбы. Низкая точность стрельбы при малом калибре может быть скомпенсирована большим расходом снарядов, что невозможно реализовать в большом калибре.
В артиллерийских установках ближайшего рубежа обороны корабля применяются зенитные автоматы разного калибра: 20-мм шестиствольный М163 «Вулкан» (США); 30-мм шестиствольный АО - 18 (Россия); семист-вольный GAU - 8/A (США); 40-мм одноствольный L - 70 (Швеция); 57-мм одноствольный МК2 «Бофорс» (Швеция).
Ниже в таблице приведены характеристики зенитных автоматов калибров от 20-мм до 57-мм.
Характеристики зенитных автоматов калибров от 20-мм до 57-мм
Обозначение, страна разработчик Калибр, мм Количество стволов Темп стрельбы, в/мин Масса снаряда, кг Масса выстреливаемых снарядов за 1 с, кг
«Вулкан», США 20 6 3000 0,12 6,0
АО - 18, Россия 30 6 5000 0,39 32,5
GAU - 8/A, США 30 7 4200 0,39 27,3
L - 70, Швеция 40 1 330 0,96 5,28
МК2 «Бофорс» Швеция 57 1 200 2,4 8,0
Из таблицы видно, что масса снаряда, примерно, пропорциональна калибру в третьей степени (т « кб3). Следовательно, при выполнении мас-согабаритных ограничений на вооружение, боекомплект выстрелов будет уменьшаться обратно пропорционально калибру в третьей степени. Могущество осколочно-фугасных (ОФ) снарядов оценивается средним числом попаданий, необходимых для поражения цели. Так, для поражения типовой цели ПКР ЛОМ - 84 «Гарпун» фирмы «Боинг» США необходимое число попаданий ¿уср в среднем составляет 4,0; 2,0; 1,5; 1,0 соответственно
для калибров 20-мм, 30-мм, 40-мм, 57-мм. В массовом выражении это составляет соответственно 0,48 кг; 0,78 кг; 1,44 кг; 2,4 кг.
Массовый расход снарядов в единицу времени на поражение ПКР минимальный для калибра 20-мм; однако этот калибр имеет низкую эффективность стрельбы по крупноразмерным целям (самолетам, вертолетам) поэтому калибр 20-мм не находит широкого применения в современных зенитных комплексах.
Отношение секундного массового расхода снарядов различных калибров к массе снарядов, необходимых для поражения цели, составляет:
- для автоматов калибра 30-мм - 35 - 4 1,7;
- для автоматов калибра 40-мм - 3,7;
- для автоматов калибра 57-мм - 3,3.
Это позволяет сделать вывод, что высокий темп стрельбы 30-мм зенитных автоматов позволяет за единицу времени обеспечить на порядок большее количество поражаемых целей по сравнению с 40-мм и 57-мм автоматами.
Отсюда следует, что для поражения ПКР не следует увеличивать калибр ОФ снарядов по сравнению с калибром 30-мм.
По вопросу о целесообразности применения подкалиберных бронебойных снарядов для стрельбы по ПКР нет единого мнения. Так как в ПКР применяются боевые части проникающего типа, которые выполняются с оживальной передней частью достаточно большой толщины, при обстреле которых навстречу под малыми углами до 5-10° происходит потеря скорости бронебойного снаряда при пробитии передней части ПКР и рикошет при соударении с корпусом БЧ.
Экспериментально подтверждено инициирование заряда боевой части (БЧ) только при обстреле под большим ракурсом. Стрельба же в ближней зоне на самооборону ведется под малыми ракурсами. К тому же под-калиберный снаряд может быть выполнен в любом калибре (например, 20-мм для пушки «Вулкан»). Поэтому нет необходимости в изменении калибра зенитных автоматов для применения подкалиберных снарядов.
Некоторые авторы выражают мысль о целесообразности перехода на калибр 40-57 мм с целью применения в них неконтактных взрывателей
(НДЦ) и поражения ПКР при пролете на некотором расстоянии.
Необходимо отметить, что для снаряда 30-мм был создан неконтактный взрыватель, который не нашел применения по экономическим соображениям и вопросам обеспечения его помехозащищенности. В калибре 40-мм также нецелесообразно применять неконтактный взрыватель по тем же соображениям, что и в калибре 30-мм. При цене выстрела с неконтактным взрывателем 300 долл. США стоимость боекомплекта с неконтактным взрывателем за одну стрельбу (50 выстрелов) становится соизмеримым со стоимостью зенитной управляемой ракеты ближнего рубежа.
В ближней зоне (дальность меньше 2000 м) обеспечивается прямое попадание ОФ снарядом и поражение цели по типу «А» (разрушение планера).
Калибр 57-мм может рассматриваться только с применением в снаряде неконтактного взрывателя. Проведенные исследования показали, что приведенный радиус поражения ПКР при этом составит, примерно, 1,3 м. При этом вид повреждений ПКР совершенно иной, чем при прямых попаданиях 30-мм ОФ снарядов. Если при прямых попаданиях в среднем 2-х 30-мм ОФ снарядов разрушается корпус ПКР на несколько частей, то при неконтактном подрыве снарядов в ПКР теряется управляемость, но при этом сохраняется целостность планера, и полет ПКР может продолжаться в том же направлении на обороняемый корабль. Поэтому считаются допустимыми рубежами поражения при стрельбе на прямое попадание ОФ снарядами не менее 500 м, а при стрельбе снарядами с неконтактным подрывом - не менее 2000 м.
Сравним эффективность стрельбы односекундной очередью 30-мм зенитного автомата GAU - 8/A (70 снарядов) и равной по весу снарядов очередью 57-мм автомата МК2 «Бофорс» (11 снарядов):
- суммарная круговая ошибка стрельбы современных артиллерийских установок составляет порядка ck = 2 мрад, что на рубежах поражения целей 500 м и 2000 м соответственно составляет 1 м и 4 м;
- вероятность поражения цели определяется по известной формуле:
- n ■ p 1
P = 1 - е аср
1 пор 1 с '
где n - число выстрелов в очереди; соср - среднее число попаданий, необходимое для поражения цели, соср = 2 для 30-мм калибра; соср = 1 для
57-мм калибра; Р1 - вероятность поражения цели одним снарядом.
Вероятность поражения цели одним снарядом при стрельбе под малыми курсовыми углами может быть представлена, как вероятность попадания снаряда с круговым рассеянием <ck в круг радиусом R (рис. 1):
где a) R= г = 0,2 м при прямом попадании; <ск= 1 м (для 30-мм снаряда);
б) R = 1,3 м при неконтактном подрыве; ск = 4 м (для 57-мм снаряда).
- я2
P1 = 1 - е 2 с 1
R <5К
г
С / mm \ d
Рис. 1. Приведенная площадь поражения цели (круг С), круговая площадь рассеивания снарядов (круг d), r - диаметр цели
В результате расчетов для односекундной очереди (табл. 1) РПОР = 0,5 для 30-мм ОФ снарядов; РПОР = 0,45 для 57-мм ОФ снарядов с НДЦ.
Можно считать значения вероятностей поражения примерно равными. При этом у 57-мм артустановок имеются серьезные недостатки -малый темп стрельбы и большая масса. Так, 57-мм артустановка АК-725 имеет вес 14,5 т при темпе стрельбы 200 выстрелов в минуту, а 30-мм артустановка АК-630М имеет массу всего 1,8 т (без боекомплекта) при темпе стрельбы 5000 выстрелов в минуту.
Фирмой «Oerlikon Contraves» Швейцария в калибре 35-мм используется программируемый по времени пролета цели взрыватель, обеспечивающий инициирование 10 г взрывчатого вещества и разлет 152-х поражающих элементов массой 3,3 г перед целью, которые производят поражение цели по типу «В» без разрушения планера (программа Ahead), что также недостаточно для использования в ближней зоне.
Основным же недостатком артиллерийских установок с увеличенным калибром и неконтактным подрывом снарядов у цели является то, что они перестают быть зенитным средством последнего рубежа [3]. Для обеспечения поражения цели 57-мм артиллерийские установки ведут обстрел ПКР на дальностях 2000-5000 м, на которых прямое попадание проблематично, а характер повреждений ПКР снарядом с НДЦ такой же, как и осколочной боевой частью зенитной управляемой ракеты (ЗУР), т.е. в ближней зоне обстрела ПКР зенитными управляемыми ракетами идет дублирование
обстрела ПКР артустановкой. Для дострела ПКР, преодолевших эту зону, опять же потребуется эффективный артиллерийский комплекс последнего рубежа, обеспечивающий прямое попадание в ПКР и ее разрушение, с малым работным временем, достижимым только при высоком темпе стрельбы 5000-10000 выстр/мин, каким является артиллерийский комплекс, построенный по однопостовой схеме с использованием 30-мм установки и использующий ОФ снаряды.
Поэтому в настоящее время в корабельных артустановках калибр 30-мм можно считать оптимальным. А ответ на вопрос о низкой эффективности существующего отечественного артиллерийского комплекса АК - 630М находится в совершенно другой плоскости. Для поиска ответа сравним построение комплексов АК - 630М и «Голкипер». В комплексе АК - 630М, система измерения качек, артустановка и система управления стрельбой МР - 123 МТК 201 выполнены в виде четырех самостоятельных постов и размещены на разных посадочных местах (рис. 2). В комплексе «Голкипер» артустановка и система управления стрельбой выполнены в виде одного боевого поста с одним посадочным местом (рис. 3).
Раздельное размещение артустановки и системы управления в АК-630М приводит к большим ошибкам стрельбы из-за невозможности учесть деформации корпуса корабля и неточности коррекции параллакса между постами. Ошибки стрельбы достигают 6 мрад вместо 2 мрад в комплексе «Голкипер». 20-мм комплекс «Вулкан - Фаланкс» также выполнен по однопостовой схеме. В отечественном зенитном комплексе ближнего рубежа «Каштан» в качестве артиллерийского вооружения применены два 30-мм зенитных автомата АО-18 с суммарным темпом стрельбы 10 000 выстрелов в минуту.
Оптнко-электронпая система
Артиллерийские установки
РЛС сопровождения цели
( ш
Система измерения параметров качек корабля
щ
Рис. 2. Многопостовая схема построения артиллерийского комплекса
Рис. 3. Однопостовая схема построения артиллерийского комплекса
Все стрельбы 30-мм установкой комплекса «Каштан» в своей зоне поражения приводили к уничтожению ПКР - мишеней. Как для комплекса «Голкипер», так и ЗКБР «Каштан» не ставится вопрос о смене артвоору-жения на больший калибр. В этих комплексах обеспечивается точная стрельба.
В ЗКБР «Каштан» имеется также эффективное управляемое ракетное вооружение. Преимущества зенитных комплексов с совмещенным ракетным и артиллерийским вооружением с единой системой управления в настоящее время являются общепризнанными. Идею объединения двух видов вооружения пытаются использовать как отечественные, так и зарубежные разработчики корабельных систем противовоздушной обороны (ПВО). Так систему управления зенитного ракетного комплекса «Барак» (Израиль) используют как единую для ракетного вооружения и отдельно размещаемой артиллерийской установки типа АК-630М. Такая разнопо-стовая схема иногда предлагается и в отечественных комплексирующих системах. Очевидно, что эффективность артиллерийской стрельбы в этом случае будет низкой, что будет дискредитировать не только калибр снарядов, но и пользу от артустановок в системе ПВО ближнего действия.
Только однопостовая схема артиллерийского комплекса с 30-мм установкой и полноразмерной всепогодной системой управления - радиолокационной и оптико-электронной (тепло-телевизионной) обеспечит высокую эффективность ближайшего рубежа корабельной ПВО.
Последнее время по экономическим соображениям во вновь разрабатываемых артустановках ограничиваются применением только тепло-
телевизионной системы управления. Такая система не может обеспечить работу во всех условиях боевого применения ПКР.
В условиях плохой оптической видимости корабельная система ПВО окажется без последнего ближайшего рубежа обороны. Управление в этих условиях от радиолокационных систем других комплексов по рассмотренным ранее причинам разнопостовости размещения окажется неэффективным.
Таким образом, перспективная артиллерийская установка корабельной ПВО ближайшего рубежа должна быть создана по однопостовой схеме и использовать 30-мм зенитные автоматы с очень высоким темпом стрельбы, всепогодную радиолокационную и оптико-электронную (тепло-телевизионную) системы управления. Только при сочетании всех этих условий можно снять озабоченность по поводу эффективности корабельных артиллерийских комплексов ближайшего рубежа.
Список литературы
1. Основы построения самоходных зенитных артиллерийских и зенитных пушечно-ракетных комплексов: учебник / С. А. Жмурин и [др.]; под общ. ред. И.И. Хуторского. Смоленск: ВА ВПВО ВС РФ, 2008. 327 с.
2. Балаганский И. А., Мержиевский Л А. Действие средств поражения и боеприпасов. Новосибирск: НГТУ, 2004. 282с.
3. Эффективность комплексов управляемого ракетно-артил-лерийского вооружения: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. 151 с.
Жуков Александр Викторович, канд. техн. наук, глав. конструктор, нач. отделения, kbkedr@,tula.net, Россия, Тула, ОАО «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова»
ABOUT EFFICIENCY OF SHIPBORNE ARTILLERY LAUNCHERS DURING REPULSE OF ANTI-SHIP MISSILES
A.V. Shykov
It is carried out a comparative analysis of shipborne artillery air defense systems. It is analyzed the influence on efficiency of artillery shells firing with casualty-producing effect, firing accuracy and total number offires. It is justified the application of single-posted plan of shipborne artillery air defense system with the use of 30-mm quick-firing anti-aircraft gun, all-weather radar and optronic control systems.
Key words: caliber, firing, unit, ship, shell, accuracy, consumption, rate.
Zhukov Alexander Viktorovich, candidate of engineering, design manager of antiaircraft sea-based systems, head of department, [email protected], Russia, Tula, KBP named after academician A.G. Shipunov
