История создания
С момента принятия на вооружение самолетов возник вопрос и об их вооружении. Изначально на истребители ставили обычные пулеметы, только адаптированные под нужды авиаторов, таким был, например ПВ-1, созданный на базе обычного Максима авиационный пулемет, а также турельные ДА, на основе пехотного ДП-27.
Но скорость росла, кроме того менялись и материалы используемые для фюзеляжа и крыла самолета. Война в воздухе предъявляла свои требования. Для того чтобы повредить или сбить мелькнувший в прицеле самолет противника требовалось всадить в него как можно больше пуль и разрушить его конструкцию.
Но в тоже время авиационное вооружение должно было соответствовать следующим требованиям:
- надёжная автоматика, перезарядка вручную или с помощью пневмосистемы;
- увеличенная скорострельность авиационного вооружения, чем больше пуль выпущено в секунду, тем больше вероятность попадания;
- усиленная эффективность попадания, использовать для этого специальные пули с зарядом зажигательной смеси или ВВ, что в свою очередь требует увеличения калибра, винтовочные пули обладают слишком малым разрушительным действием;
- ленточное боепитание, в идеале, магазин имеет ограниченную ёмкость, к тому же его надёжность зависит от ряда трущихся частей, что затруднит его использования на высоте, при отрицательной температуре;
- компактность, низкий вес и минимальная отдача, вооружение не должно было разрушать конструкцию самолёта, к тому же место для размещения оружия очень ограничено.
На основании этих требований советские инженеры приступили к разработке авиационного вооружения, так был создан рекордный пулемет ШКАС, конструкции Шпитального и Комарицкого. Его скорострельность достигала 1200 выстр/мин.
Отметим один из недостатков этой системы – это использование рантового патрона 7,62 мм, безрантовый патрон не мог использоваться в этой схеме, так как основой пулемета ШКАС было размещение патрона в барабане, который и подавал патроны в патронник.
В 1932 году группа Владимирова (будущего конструктора пулемета КПВТ-14,5) приступили к разработке крупнокалиберного пулемёта под патрон 12,7 мм, и тут столкнулись с проблемой, дело в том, что отечественный патрон 12,7х108 мм, принятый на вооружение, не имел ранта.
А выпускать второй патрон, но с рантом, под этот же калибр было нерационально с точки зрения экономики. По этой причине работы над 12,7 мм пулемёт ШВАК под патрон 12,7х108R были приостановлены.
Стоит отметить, что если для 20 мм авиапушки вес в 40 кг был вполне адекватен, но для крупнокалиберного пулемёта под 12,7 мм этот вес был слишком велик. А весовые характеристики оружия одни из важнейших в авиации.
Но разработанная по собственной инициативе 20 мм авиапушка пришлась кстати. Принцип действия авиапушки также основывался на 10-ти позиционном барабане. Патрон 20х99R хоть и отличался слабыми баллистическими данными и малой мощностью, но вполне отвечал требованиям ВВС.
В результате на вооружение была принята авиационная скорострельная пушка ШВАК, в двух вариантах – турельная ТП-20 и крыльевой вариант КП-20. Позже были разработаны и приняты на вооружение синхронный вариант и мотор-пушка, предназначенная для стрельбы через полый вал винта.
Так на вооружении отечественной авиации и появилась первая скорострельная пушка конструкции Шпитального и Владимирова – ШВАК.
Устройство
152-мм пушка-гаубица Д-20 содержит полуавтоматический вертикальный клиновый затвор, который относится к механическому типу. Несмотря на то что в Д-20 и Д-74 используется одинаковый лафет, в обоих артиллерийских орудиях он имеет разные диаметры передней обоймы и профили веретена тормозного отката. В Д-20 он гидравлический, оснащенный пружинным компрессором. Наполнителем для тормоза стал стеол-М, который также предусмотрен и для гидропневматического накатника. Для крепежа тормозных цилиндров разработаны специальные ствольные обоймы, которые откатываются одновременно с самим стволом.
152-мм пушка-гаубица установлена на сварных коробчатых станинах. При помощи подхоботовых катков осуществляется перекатывание артиллерийского орудия на небольшие дистанции. В качестве основных используются колеса грузовых автомобилей ЯАЗ.
Применение в бою
Б-20 – достаточно легкая пушка с хорошей мощностью, что позволяет истребителям, на которых она установлена, не только с легкостью сбивать самолеты, но и вступать в виражные бои, если на истребитель поставить зажигательно-трассирующие снаряды, то можно смело идти на бомбардировщики и сбивать их. Используя Б-20 для оборонительной цели на бомбардировщиках, можно спокойно зажимать (стрелять длиной очередью) по подсевшим на хвост (и не только) самолетам. Так же пушка хорошо справляется с мало бронированными наземными единицами, можно легко уничтожить бронеавтомобиль или ПВО.
Достоинства и недостатки
Достоинства:
- Малая отдача.
- Хорошая кучность стрельбы.
- Хорошая мощность.
- Достаточно медленно перегревается.
- Широкий выбор лент позволяет угодить почти каждому лётчику.
- Не требуется исследование снарядов для максимальной эффективности.
Недостатки:
- Малый боекомплект.
- Требует умение использования (новичку достаточно трудно будет использовать пушку с малым БК).
- Малый вес патрона не позволяет сбивать самолеты на дальних расстояниях.
Историческая справка
Трех пушечный Ла-7
Пушка Б-20 была создана М.Е.Березиным путем переделки своего 12,7-мм пулемета УБ под патрон 20-мм ШВАКа для конкурса. Б-20 была принята на вооружение постановлением ГКО № 6681 «О принятии на вооружение ВВС Красной Армии облегчённой авиационной автоматической пушки Б-20 калибра 20 мм конструкции т. Березина» от 10 октября 1944 года. Известно, что с марта 1945 до конца войны было выпущено 368 «трёхпушечных» Ла-7, все на заводе № 381. Но уже после установки выяснилось, что пушка не удовлетворяет требованиям надежности. На испытаниях в НИИ ВВС осенью 1945 года пушка из трёх «трёхточечных» самолётов Ла-7 (на каждом по три Б-20), принимавших участие в испытаниях, ни на одном не удалось достичь требуемого показателя в 5000 снарядов, отстрелянных с одного самолёта без отказов – в среднем этот показатель составил 3200 снарядов с самолёта. По данным Широкорада за весь период войны было выпущено 9515 экземпляров Б-20, а за все время 15352 экземпляра. По воспоминаниям Новикова, основным производителем пушек был Ковровский завод № 2 им. Киркижа, который во время войны выпустил около 9 тысяч пушек. По данным же А. С. Яковлева, только за время войны было изготовлено аж 32 тысячи пушек.
Модификации пушки:
- Б-20М
– мотор-пушка (для установки в развале блока цилиндров). - Б-20С
– вариант с синхронизатором (для стрельбы через воздушный винт). - Крыльевой вариант пушки
, но данных о ней нет (не подтверждено). - Б-20Т-Э
– использовалась в составе ААУ (Авиационная артиллерийская установка) ВУ-9 на серийных Ил-10 с августа 1945. - Б-20Э
(электрифицированная) – использовалась в качестве оборонительного вооружения на стратегическом бомбардировщике Ту-4. - В 1951 году на заводе № 23 выпускались бомбардировщики Ту-2С с пушками Б-20ЭН
. В следующем году эти пушки устанавливались на штурмовики Ил-10М в составе авиационной артустановки ВУ-9М – модификации ВУ-9 с электроприводом.
Технические характеристики
По своим боевым характеристикам авиапушка ШВАК уступала большинству одноклассников. Исключением была немецкая авиапушка MG-FF, но и её скоро сменили более совершенные образцы вооружения. Английским же 20 мм Испанам ШВАК уступала полностью.
| Характеристика | ШВАК(крыльевой вариант, без доп устройств) | MG/FF | Hispano Mk.I |
|---|---|---|---|
| Масса, кг | 38 | 28 | 46 |
| Длина ствола, мм | 1255 | 820 | 1714 |
| Начальная скорость снаряда, м/сек | 750-800 | 580-600 (700 М-g) | 860-900 |
| Скорострельность, выстр/мин | 700-850 | 560-600 | 600-640 |
| Магазин/лента | Лента рассыпного типа | Магазин или лента, в зависимости от исполнения | Магазина на 60 выстрелов |
| Патрон, тип | 20х99R | 20х80RB | 20х110 |
| Масса патрона, гр | 183 | 160-183 | – |
| Масса снаряда, гр | 96-99 | 82-115 | 140-160 |
| Масса ВВ, гр | 5-6 | 3-4 (M-g 22 гр.) | 12-20 |
К недостаткам ШВАК как пушки, можно отнести слабость заряда, не очень хорошие баллистические характеристики, но все компенсировалось высоким темпом стрельбы, вместо 1-2 снарядов Испаны, советский истребитель успевал всадить в противника 4-6 снарядов, что зачастую становилось достаточным для выхода врага из боя.
К тому же нужно отметить и стиль ведения огня, в отличие от западных пилотов советские истребители открывали огонь с расстояния, на котором было «видно заклёпки на борту самолёта противника». Это компенсировало слабую баллистику патронов ШВАК.
Применение
20-мм пушка ШВАК нашла широкое применение в советской авиации и устанавливалась на многих типах самолётов. Синхронные и крыльевые 20-мм установки ШВАК (20-мм пушка, 12,7-мм пулемёт) были установлены на истребителях И-153П, И-16, И-185, Як-1, Як-7Б, ЛаГГ-3, Ла-5, Ла-7, Пе-3, а в г. было выпущено 158 пушек для установки на истребителях «Харрикейн» взамен 7,7-мм пулемётов «Браунинг». Две неподвижные пушки были размещены на бомбардировщике Ту-2 и на части бомбардировщиков Пе-2. На первых моделях штурмовиков Ил-2 с лета 1941 года в крыльях устанавливались две пушки ШВАК калибра 20 мм с боезапасом по 200 снарядов на ствол.
Мотор-пушка ШВАК с некоторыми изменениями в — гг. устанавливалась на танках Т-30 (модификация Т-40) вместо 12,7-мм пулемёта ДШК, что позволило существенно увеличить мощность их огня и дало возможность эффективно поражать легко- и среднебронированные цели (до 35 мм подкалиберным снарядом), пулемётные точки, противотанковые пушки и живую силу врага. Вариант пушки ШВАК-20 под названием ШВАК-танковая, ТНШ-20 или просто ТНШ (танковая Нудельмана — Шпитального) серийно устанавливался на лёгких танках Т-60 и в порядке эксперимента на плавающем танке Т-38 (пушка, установленная на опытный образец Т-38Ш, вышла из строя, и испытания на нём прекратились). Для пушки ТНШ с длиной ствола 82,4 калибра максимальная дальность стрельбы прямой наводкой достигала 2 км. Несколько сот танков Т-60 принимало успешное участие в боях под Истрой в декабре 1941 года во время битвы за Москву.
Оборонительные турельные установки с 20-мм пушками ШВАК были установлены на бомбардировщиках Пе-8 и Ер-2.
Конструкция и принцип действия
Автоматика пушки основана на принципе использования энергии пороховых газов. При выстреле пороховые газы, проходя через канал ствола, проходят в газоотводную трубку, толкая шток затворной рамы, а она в свою очередь, передает энергию на работу механизмов пушки:
- Отпирается ствол, затворная рама откатывается назад под действием пороховых газов, одновременно сдергивается и удаляется гильза из патронника, взводится спусковой механизм. Проворачивается барабан. Сжимается возвратная пружина и буферы.
- В это же время гребенчатый барабан захватывает новый патрон с лентой, проворачивается, сдвигая рант патрона по спиральной канавке, приближая его к патроннику, и постепенно вытягивая его из ленты. Звено ленты выбрасывается из механизмов.
- Затвор, откатившись назад, под действием буферов и возвратной пружины начинает движение вперёд. По дороге затвор захватывает патрон из гребенчатого барабана и досылает его в патронник, в очередной раз проворачивая барабан. Спускается ударник, производится следующий выстрел, цикл повторяется снова.
В реальности схема выстрела выглядит несколько сложней. Но основной признак ШКАС и ШВАК – это использование гребенчатого барабана, который постепенно подаёт патрон к патроннику. Именно применение этой механики и давало высочайшую скорострельность этим образцам вооружения.
Отдельно стоит отметить работу газового регулятора, именно он контролировал скорострельность ШВАК. Этот регулятор при выпуске авиапушки с завода имел четыре позиции-отверстия – 5 мм, 4,5, 3,5 и 3 мм. Заводской установкой было положение 5 мм.
После настрела в 180-230 выстрелов ввиду некоторого износа механизмов скорострельность пушки вырастала до критических размеров, 800-850 выстр/мин, вместо технических 700.
После этого оружие имело ресурс в 100 выстрелов, лишь после отстрела этого количества патронов регулятор должны были установить на следующее деление. На 3,5 авиапушка работала до замены газового поршня. Затем регулятор ставили на 4,5 и цикл повторялся.
Подобные технические мелочи, учитывавшие ресурс оружия несколько осложняли уход за вооружением, но с другой стороны это упрощало её ремонт и обслуживание.
Применение
20-мм пушка ШВАК нашла широкое применение в советской авиации и устанавливалась на многих типах самолётов . Синхронные и крыльевые 20-мм установки ШВАК (20-мм пушка, 12,7-мм пулемёт) были установлены на истребителях
Как уже говорилось, по устройству 20-мм пушка ШВАК была одинакова с 12,7-мм одноименным пулеметом. Различие было лишь в канале ствола.
Питание пушки ленточное. Перезаряжание пневматическое или механическое.
20-мм пушка ШВАК выпускалась в вариантах: крыльевом, турельном и мотор-пушка. Мотор-пушка отличалась большей длиной, наличием амортизатора и рядом других мелочей. Мотор-пушка ШВАК с некоторыми изменениями в 1941-1942 гг. устанавливалась на танках Т-60 и Т-38.
Общая длина пушек ШВАК составляла: для крыльевого варианта 1679 мм, для турельного – 1726 мм, для мотор-пушки – 2122 мм. Вес пушек соответственно 40 кг, 42кг и 44,5 кг. Длина хода подвижных частей 185 мм. Темп стрельбы 800 выстр./мин.
Первоначально в боекомплект пушки входили осколочно-зажигательные и бронебойно-зажигательные снаряды.
Длина осколочно-зажигательного снаряда 2,4 клб, вес 96 г, снаряд содержал 2,75 г взрывчатого вещества.
Длина бронебойно-зажигательного снаряда 3,1 клб, вес 96,6 г.
Осколочно-зажигательные и бронебойно-зажигательные снаряды имели одинаковый метательный заряд – 19,2 г, и одинаковую баллистику (начальная скорость 815 м/с). Вес патрона 185 гр., вес звена 38 гр.
В 20-мм патронах к пушке ШВАК применена латунная гильзы цилиндрической формы с закраиной в донной части, выступающей за тело гильзы. Извлечение такой гильзы после выстрела было затруднено, так как оно начиналось при некотором остаточном давлении пороховых газов в канале ствола, когда стенки гильзы были еще прижаты к стенкам патронника.
По этой причине часто случались поперечные разрывы гильзы и обрывы закраин. А это в свою очередь приводило к утыканию очередного патрона и к прекращению автоматической стрельбы.
В мае 1941 г. началось валовое производство 20-мм подкалиберного бронебойно-зажигательного снаряда.
В конце 1942 г. был разработан 20-мм ОЗТ со временем трассирования 2с.
Однако несмотря на модернизацию снарядов, их действие было достаточно слабо для калибра 20 мм.
Тем не менее, в годы войны развернулось массовое производство пушек ШВАК. В 1942 г. была выпущена 34601 пушка, в 1943 г. – 26499 пушек, в 1944 г. – 25633, в 1945 г. -13433. В 1946 г. было выпущено 754 пушки, и на этом производство 20-мм пушек ШВАК прекратилось.
Синхронные и крыльевые 20-мм установки ШВАК были установлены на истребителях И-153П, И-16, Як-1, Як-7Б, ЛаГГ-3, Ла-5, Пе-3, а в 1943 г. было выпущено 158 пушек для установки на истребителях «Харрикейн» взамен 7,92-мм пулеметов «Браунинг». Две неподвижные пушки были размещены на бомбардировщике Ту-2 и на части бомбардировщиков Пе-2.
Оборонительные турельные установки с 20-мм пушками ШВАК были установлены на бомбардировщиках Пе-8 и Ер-2.
Боевое применение
Своё основное применение практически все выпущенные авиапушки нашли на истребителях. Впервые 20 мм ШВАК установили на И-16, экспериментальный образец, сегодня известный как тип 12. Эта попытка была неудачной из-за размещения.
В дальнейшем их устанавливали в консоли И-16 тип 17 и тип 28. Эти модификации самолётов высоко ценились летчиками. Достаточно сказать, что именно на таком И-16 ас Краснознамённого Северного флота Сафонов Б.Ф. одержал несколько побед.
Синхронные варианты нашли себе применение на Ла-5 и Ла-7, кроме этого их устанавливали на . Турельные варианты пушек предназначались для вооружения тяжёлых бомбардировщиков, в первую очередь это были установки Пе-8(ТБ-7), впоследствии авиапушки ставили и на Ер-2.
Крыльевые пушки ставили на Ил-2, но ввиду не совсем удачного их размещения частыми были заклинивания, впоследствии ШВАК заменили на более мощные ВЯ-23.
Интересная история произошла в 1942 году. Пришедшие по ленд-лизу «Харрикейны» отличались большим весом, вялыми разгонными характеристика и «мощным» вооружение из 8, а то и 12 пулемётов Виккерс винтовочного калибра, установленных в крылья.
Для того чтобы их нормально использовать было принято решение перевооружить их, для этого в плоскости самолётов установили пару ШВАК и ШКАС, под крылом смонтировали РОФС-82, в таком виде «Харрикейны» неплохо показали себя как эрзац-штурмовики.
Использование автоматической пушки в танках себя не оправдало, ШВАК, получившую название ТНШ устанавливали в , но слабые снаряды и плохая баллистика поставили крест на этой затее. В дальнейшем лёгкие танки вооружали 45 мм пушкой 20К, как более приемлемой для борьбы с техникой и пехотой противника.
