Импульс отдачи оружия. Сила отдачи огнестрелного оружия в зависимости от калибра

В этой статье я сознательно отказываюсь от всякого матана, заумных терминов и прочих высокопарных слов. Именно поэтому в тексте присутствуют различные неточности и формальные ошибки. Зато здесь не будет векторов, производных, интегралов и прочей скучной науки.

По идее в школе мы учили законы Ньютона и, заодно, выводы из них. Помните действие равно противодействию? m1a1=m2a2 (минусы опущены), где m - масса, a ˜- ускорение. Отсюда следует закон сохранения импульса (количества движения). Напомним, что такое импульс: векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела.

В классической механике импульс тела равен произведению массы m этого тела на его скорость v, направление импульса совпадает с направлением вектора скорости. p=mv. А закон выглядит так: В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Это одна из трактовок.

А теперь мы вспомним о законах реактивного движения. Они прямо следуют закону сохранения импульса: MракетыVракеты=MгазVгаз, где Mракеты, Vракеты - масса и скорость ракеты, а Mгаз, Vгаз - масса и скорость исходящих из ракеты газов. Так мы получаем импульс, считаем силу взаимодействия, ускорение ракеты. Почему-то не появляются «великие специалисты», которые с апломбом заявляют, что скорость ракеты следует считать не через импульс «MгазVгаз» реактивных газов или силу отталкивания, а через их энергию (MгазVгаз²/2). Ну не встречал я таких «спецов».

Зато находится немерено «спецов», которые судят о отдаче огнестрельного оружия по дульной энергии пули. У них нередко выходит, что ВНЕЗАПНО энергия отдачи оружия равна дульной энергии пули. Почему оружие не убивает при этом стрелка - непонятно.

Рассмотрим сферический вакуумный пример. Итак в вакууме в условиях невесомости находится неподвижный (да-да в принятой инерционной системе координат, бла, бла, бла - больше матана не будет) «сферический пистолет» ТТ с массой 0,91кг. И вот он выстреливает «сферическую пулю» массой 0,0055кг (5,5г) со скоростью 480м/с. Для простоты, предложим, что это упругое взаимодействие. Всяческими вращениями пули и прочим пока пренебрегаем.

Итак «сферический ТТ» отбросил от себя сферическую пулю. По закону сохранения импульса MпистVпист=MпулиVпули. Откуда: Vпист= MпулиVпули/Mпист=0,055*480/,091=2,9м/с. То есть после разлета «сферический ТТ» будет двигаться со скоростью всего 2,9м/с.

Возьмем и посчитаем их энергии после разлета:

Eпули=0,0055*480²/2=633,6Дж.

Eпист=0,91*2,9²/2=3,82Дж.

Обожемой! Какжетак!! У пистолета энергия в 165 раз меньше!!! Может поэтому при выстреле стрелка не убивает отлетающим пистолетом?

Но позвольте, скажете вы, а как же закон сохранения энергии? А откуда она берется, эта энергия? Не превращение ли это тепловой энергии сгорающих пороховых газов в механическую энергию пули? А ведь по сути огнестрел есть инерционный двигатель внутреннего сгорания. Только двигает он по большей части пулю. И КПД у него, обычно, сильно так себе.

Перейдем к сути. Любой, абсолютно любой источник, описывающий отдачу формульно оперирует не энергией пули, а её импульсом! Для того, чтобы в этом убедиться достаточно не много: загоните в поисковик запросы «отдача оружия», «импульс отдачи оружия», «сила отдачи оружия», «энергия отдачи оружия». Везде, где есть формулы (в том числе описательные) оперируют не дульной энергией пули, а её импульсом. Попробуйте опровергнуть. Формульно.

Всё бы ничего, да только кроме пули оружие отталкивают и исходящие из ствола высокотемпературные пороховые газы. Прям таки реактивная сила, право слово.

Поэтому полный импульс отлетающего назад оружия считается в виде:

MоружияVоружия=MпулиVпули+MгазовVгазов.

Естественно импульс отдачи будет больше импульса пули. Но крайне трудно оценить влияние пороховых газов. Скорость у них весьма высока (до 2000м/с), но массы мало да и процесс вылета из ствола сложно учесть. Существует ряд эмпирических формул, для подсчета импульса отдачи патрона. Да-да именно импульса отдачи патрона. Он состоит из импульса отдачи пули и импульса отдачи пороховых газов. Я применяю распространенную в советской школе формулу ЕМНИП Благонравова:

Io=mc*(1+(mp/mc)*(1275/V))*V, где:

M - масса оружия

mc - масса пули

mp - масса пороха

V - скорость пули

Эмпирический к-т 1275 немного гуляет в зависимости от скорости пули, но не суть. Читайте: Бабак Ф.К. "Основы стрелкового оружия"(ст. 43) или Кириллов В.М., Сабельников В.М. Патроны стрелкового оружия.

Теоретическая энергия отдачи, получается путем нахождения скорости отдачи (деление импульса отдачи патрона на массу оружия) и дальнейшего банального MоружVоруж²/2. И получаем от нескольких Дж, до нескольких десятков Дж. Например, в пресловутом ТТ навеска пороха 0,00052кг (0,52г), откуда импульс отдачи патрона 3,3кг*м/с, а энергия отдачи пистолета 5,98Дж. Теоретически. В жизни всё иначе.

Оружие удерживается стрелком, а значит у оружия добавляется дополнительная масса. Движение оружия от отдачи гасится телом стрелка. Отдача может «размазываться» движением механики оружия. Могут использоваться ДТ или ДТК, в которых реактивным действием газов тормозится оружие. Максимальная сила отдачи зависит от давления страгивания пули и т. д.

Для сравнения посчитаем характеристики парочки патронов (по одному из вариантов):

9х19Пара: 8г, 360м/с, 0,4 г пороха: 518Дж, 3,39кг*м/с.

5,7х28: 2г, 716м/с, 0,5г пороха: 513Дж, 2,07кг*м/с.

Дульная энергия пули почти одинакова, а импульс разный.

Кстати, в качестве самостоятельной работы предлагаю подумать, почему патроны 5,56х45 и 5,45х39 называют не малоэнергетические, а малоимпульсные. Почему умные дяди, занимающиеся разработкой оружия используют, такую терминологию?

Нас интересуют прежде всего выводы:

Дульная энергия пули не является критерием отдачи оружия.

При равной дульной энергии пули патрон с более тяжёлой и более медленной пулей всегда даст большую отдачу.

Импульс отдачи патрона удобно применять лишь для оценки отдачи оружия и сравнения патронов, а не для вычисления её, отдачи, точного значения.

Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
(Третий закон Ньютона).
Никакие внутренние силы не в состоянии изменить суммарный импульс системы.
(Одна из формулировок закона сохранения импульса).

Для начала определимся с терминами:

1. Отдачей называется движение оружия (ствола) назад во время выстрела. (Основы стрельбы из стрелкового оружия).


2. Откат стрелкового оружия. Откат (Недопустимо -- отдача стрелкового оружия) -- Перемещение стрелкового оружия под действием сил, возникающих при выстреле. (ГОСТ 28653-90 Оружие стрелковое. Термины и определения)


3. Отдача стрелкового оружия. Отдача. -- Силовое воздействие стрелкового оружия на стрелка, станок или установку в результате выстрела. (ГОСТ 28653-90 Оружие стрелковое. Термины и определения).

Как видно ГОСТ разделяет собственно перемещение оружия и силовое воздействие на стрелка, станок или установку. Для упрощения я буду использовать термин отдача в его устоявшемся первом значении приведенном в «Основах стрельбы...».

Параметры отдачи.

Отдача характеризуется несколькими параметрами:

1. Импульс.


2. Энергия.


3. Сила.


4. Мощность.

1. Импульс отдачи.

В силу третьего закона Ньютона два тела взаимодействующие друг с другом приобретают импульсы равные по величине и противоположные по направлению. Численно импульс силы равен p=Ft, где p — импульс, F — сила, t — время взаимодействия. Так же импульс тела равен p=mv, где m -- масса тела, v -- скорость. С импульсом выстрела все немного сложнее, т.к. из ствола вылетает не только пуля, но и пороховые газы, поэтому импульс отдачи вычисляется по эмпирической формуле

где m — масса пули, v0 — начальная скорость пули, w — масса порохового заряда, g — ускорение свободного падения, нужно для перевода из системы СИ в техническую систему единиц (из Н*с в кгс*с).

Согласно закону сохранения импульса (ЗСИ) суммарный импульс закрытой системы (не взаимодействующей с внешними телами) является константой. Т.е. никакая автоматика не в силах изменить импульс оружия который оно получило в результате выстрела. Единственный способ повлиять на импульс отдачи это воздействовать на пороховые газы с помощью, например, ДТК.

2. Энергия отдачи.

Ни для кого не секрет, что стрельба одинаковым патроном из более тяжелого оружия явялется более комфортной. Причиной этого является энергия отдачи численно равная , где p — импульс отдачи, а M — вес оружия, g — ускорение свободного падения . В технической системе единиц энергия измеряется в килограмм-метрах (кгм). Т.к. вес оружия у нас задан и является величиной постоянной, в пределах допуска при производстве, то согласно все тому же ЗСИ никакая автоматика не в силах изменить энергию отдачи оружия.

3. Сила отдачи.

Еще раз вернемся к формуле импульса p=Ft, p=const, но есть у нас величина на которую мы можем влиять — это время взаимодействия t. Тогда согласно все тому же ЗСИ увеличив время взаимодействия в 10 раз мы уменьшим силу отдачи в те же 10 раз. . Этот эффект давно используется в артиллерии, когда связь между стволом орудия и лафетом осуществляется через тормоз отката. Время выстрела исчисляется тысячными долями секунды за это время ствол с затвором и получает импульс отдачи, но воздействие, через тормоз отката, ствола на лафет осуществляется на пару порядков дольше, соответственно и сила воздействия на лафет во столько же раз меньше.

4. Мощность отдачи .

Связь отдачи и автоматики

Отдача связана только с той автоматикой которая приводится в действие непосредственно отдачей. Это свободный и полусвободный затвор, отдача ствола при коротком или длинном ходе и т.д. Особняком стоят системы не имеющие автоматики вообще или имеющие автоматику не связанную с отдачей:

1. Характерный пример первого случая это трехлинейка. У нее вообще нет автоматики, тем не менее отдача вполне себе есть, как ни удивительно для некоторых людей которые считают, что отдача это только когда автоматика работает.


2. Системы с газоотводной автоматикой и жестким запиранием ствола. Самый распространенный случай в индивидуальном стрелковом оружии пехоты — автомате. Автоматика там приводится в действие газовым двигателем независимо от отдачи.

​Влияние отдачи и автоматики на кучность автоматического огня.

Для начала следует поговорить о корректности сравнения отдачи различных образцов оружия.
Сравнивать два образца по импульсу отдачи корректно только при приблизительно равных массах и схемах автоматики. Например АКМ, АК74, М16, G36 имеют близкую массу и газоотвод с жестким запиранием и их сравнение по импульсу отдачи будет корректным. В тоже время сравнение автомата и ручного пулемета под одинаковый патрон корректно проводить по энергии отдачи, т.к. при равном или большем (у пулемета) импульсе энергия отдачи пулемета будет меньше чем автомата из-за бОльшей массы пулемета. Так же не стоит забывать о наличии различных дульных устройств которые могут как уменьшать отдачу (дульный тормоз), препятствовать уводу ствола с линии стрельбы (компенсатор), так и усиливать отдачу (усилитель отдачи). И наконец самое корректное сравнение по мощности отдачи, только так можно достаточно объективно сравнить оружие с газоотводом с жестким запиранием и оружие с отдачей ствола при длинном ходе или газоотводом с торможением отката стреляющего агрегата.

Особенности рассеивания при автоматическом огне

Классическая картинка из наставления...

Особенностью рассеивания при стрельбе автоматическим огнем, особенно из малоустойчивых и неустойчивых положений, является то, что основная причина рассеивания это отдача и в какой-то мере влияние автоматики.
Рассмотрим процесс подробнее:

1. Оружие наведено на цель, производится спуск курка и следует первый выстрел очереди.


2. Пуля вылетает из ствола и полученный импульс отдачи начинает отклонять ствол автомата вправо-вверх, тем временем происходит страгивание и разгон затворной рамы.


3. Газы разгоняющие затворную раму, согласно третьему закону Ньютона, действуют не только на поршень, но и на переднюю стенку газовой камеры. Они не только толкают раму назад, но и с той же силой корпус автомата вперед стремясь повернуть ствол вниз.


4. Затворная рама с затвором приходит в крайнее заднее положение и наносит удар в затыльник ствольной коробки пытаясь отклонить ствол вверх.


5. Затворная рама досылает патрон и наносит удар в переднем положении дополнительно отклоняя ствол.


6. Наконец следует второй выстрел и вся история повторяется.

Так какую часть возмущений вносит отдача, а какую автоматика? Обратимся к монографии Дворянинова.

На иллюстрации представлены графики зависимости площади сердцевины рассеивания от импульса отдачи.
В 1964 г А.С. Неугодовым был проведены работы по определению зависимости рассеивания автоматического огня от импульса отдачи. Опыты показали, что с уменьшением импульса отдачи уменьшается и площадь рассеивания, т.е. при стрельбе патроном 7,62х39 основным возмущающим фактором является именно отдача, но при уменьшении импульса отдачи вклад автоматики увеличивается (точнее вклад отдачи значительно уменьшается). Подтверждением этого служит то, что автоматы со сбалансированной автоматикой под малоимпульсный патрон имеют кучность в 2-3 раза лучше чем у АК74, а испытывавшийся в 70-х годах автомат со сбалансированной автоматикой по 7,62-мм патрон никаких особых отличий от АКМ не показал. Импульс отдачи 7,62-мм патрона перебил все старания сбалансированной автоматики.

Небольшое отступление про сбалансированную автоматику. Широко распространено мнение, что сбалансированная автоматика уменьшает/компенсирует или еще как-то влияет на отдачу. Это не так. Эта автоматика приводится в действие не отдачей, а газовым двигателем и уже по этой причине никак на нее влиять не может. Просто при стрельбе пороховые газы давят не на переднюю стенку газовой камеры (стенки нет), а на поршень подвижной противомассы, именно по этому работа автоматики оказывает минимальное воздействие на корпус оружия, а удары рамы и противомассы происходят одновременно в противоположных направлениях и взаимно нейтрализуются. Отдача же действует при выстреле на затвор, а через него на корпус оружия и время ее воздействия определяется временем выстрела, оружие получает импульс отдачи задолго до того как начинает работать автоматика.

Темп стрельбы и зачем понадобилась лафетная схема.

Как уже написано выше основной причиной рассеивания при автоматическом огне являются отдача и работа автоматики. А вот на величину этого рассеивания влияет темп стрельбы. При темпе 600 в/мин между двумя выстрелами проходит 0,1 с, с одной стороны это очень мало (темп велик), с другой это очень много (темп мал). Рассмотрим оба случая.

1. Темп велик. 1 десятая секунды величина слишком малая, чтобы стрелок успел среагировать и вернуть ствол в положение близкое к первоначальному. Это прекрасно видно на первой иллюстрации, стрелок только к 4 выстрелу успевает приблизить автомат к первоначальному положению, причем рассеивание пуль при этом велико. Снижать темп в 3-4 раза не выход, это означает снижение скорости подвижных частей и чревато сильным снижением надежности. Кроме того при стрельбе по цели перемещающейся поперек линии стрельбы она может просто проскочить между пулями очереди из-за низкого темпа стрельбы.


2. Темп мал. 1 десятая секунды величина слишком большая и оружие успевает значительно отклониться от своего первоначального положения перед следующим выстрелом. Если повысить темп стрельбы то это позволит произвести короткую очередь раньше чем оружие успеет значительно отклониться от точки прицеливания. Повышение темпа стрельбы требует усложнения оружия, как минимум введение отсечки.

​Весь вопрос в том какой это должен быть темп стрельбы. Исследования автоматики по ОКР Абакан показали, что для выполнение требований 1,5-2 кратного увеличения эффективности стрельбы темп стрельбы должен быть:

1. Для сбалансированной автоматики 4000-6000 в/мин.


2. Для лафетной схемы ~2000 в/мин для двухпульной очереди и 3000 в/мин для трехпульной.


3. Для классической ударной автоматики даже сверхвысокий темп стрельбы 6000 в/мин и более не приведет требуемому улучшению кучности из-за высоких скоростей подвижных частей и сильных ударов в крайних положениях, что приведет к увеличению рассеивания и поломкам.

Вообще достичь темпа стрельбы даже 2000 в/мин при сохранении надежности оружия хоть и достижимая, но сложная задача. Темп же 4000-6000 в/мин приведет к таким высоким скоростям подвижных частей, что встает вопрос банальной живучести деталей, в т.ч. и пружин.
Глядя на необходимый темп становится ясно почему успеха добилась лафетная схема. У нее просто-напросто самый низкий необходимый темп стрельбы, что сразу облегчает обеспечение живучести деталей. Почему же лафетной схеме достаточно вдвое-трое более низкого темпа, в отличие от других схем автоматики? И тут стоит вернуться к началу разговора про отдачу, а конкретно к такому параметру как мощность отдачи. Особенность лафетной схемы в том, что отдачу стрелок воспринимает не напрямую как в обычной схеме или в сбалансированной автоматике, а через пружину амортизатора которая тормозит откатывающийся агрегат. В оружии с обычной или сбалансированной автоматикой время передачи импульса отдачи определяется временем выстрела, порядка нескольких тысячных долей секунды, в лафетной же схеме время определяется временем торможения отката t=1/30 секунды, что в 10-15 раз дольше и соответветственно сила и мощность отдачи в 10-15 раз меньше. Из-за этого скорость отклонения оружия значительно меньше и потому темпа 1800-2000 в/мин хватает для производства второго выстрела пока отклонение мало.
Во всей истории с конкурсом Абакан самой отстающей оказалась именно сбалансированная автоматика. Даже для классической ударной автоматики удалось обойти проблемы со сверхвысоким темпом стрельбы. Создание двуствольного автомата АО-63 позволило иметь темп двухпульной очереди в 6000 в/мин и в тоже время сохранить нормальную скорость подвижных частей автоматики. Причем АО-63 показал рекорды кучности из всех положений стрельбы.

“Мне нравится мой 9,17 мм, потому что у него резкая отдача”.

“Я ненавижу свой 9,17 мм, потому что он лягается как злой осёл”.

“Я не хочу калибр 10×22 мм Смит и Вессон (.40 S&W), т.к. сила отдачи для меня слишком велика”.

“У моего калибра.40 S&W самая мягкая сила отдачи при выстреле, обожаю его!”.

“Калибр 9 мм - хороший выбор, у него контролируемая отдача”.

“Я только что купил 9 мм, и у него отвратительная отдача…”.

Самое смешное во всех этих высказываниях - что все они правдивы! Когда оценивается сила отдачи огнестрелного оружия: на 50 процентов используется наука, на 50 процентов - собственное мнение и на 112 процентов - магия. Это происходит из-за того, что некоторые параметры отдачи можно выразить цифрами, которые будут иметь вполне однозначное значение для тех, кто любит физику. Но другие стороны отдачи очень субъективны. А некоторые факторы зависят от вашей физической формы, строения и силы ваших рук.

У большинства из нас с отдачей отношения весьма сложные.

Что создаёт отдачу?

Мы рассматриваем концепцию «брыкания» оружия субъективно и делаем много допущений. Люди полагают, что калибр 9x17 мм (.380 ACP) не даёт отдачи, у калибра 9x19 мм отдача небольшая, а у других калибров сила отдачи - это как удар кувалдой по кирпичу, который вы держите в зубах.

В реальности калибр действительно оказывает влияние на силу отдачи, но есть также и множество других факторов. Факторов, которые определяют, какую силу отдачи вы почувствуете - это масса пули, масса заряда пороха в патроне, скорость пули и газов, а также масса оружия. Поступательное движение горящего пороха и газов с определённой скоростью создаёт импульс, направленный вперёд. Он должен быть точно сбалансирован импульсом перемещения оружия назад, в направлении стрелка. Из-за третьего закона Ньютона, физики и прочего. Импульс за единицу времени - это момент ощущаемой вами силы, который мы любовно называем отдачей.

Какой из пистолетов имеет меньшую отдачу?

Небольшие расчёты с этими переменными (вес пули и пороха, скорость и вес оружия) дадут в результате количество фунтов-футов (кг-см) силы отдачи. Вы можете подумать, что фунт-футы - это величина силы на определённом расстоянии. То есть один фунт-фут измеряет величину усилия, необходимого для перемещения объекта весом в один фунт на расстояние в один фут, если не обращать внимание на, например, трение. Но не заходите слишком далеко в попытках сравнить ощущаемую отдачу от различного оружия и патронов, опираясь только на числовые значения силы отдачи. Потому что это только часть картины.

Несколько реальных значений силы отдачи…

Ранее я сказал, что несколько взаимоисключающих заявлений правдивы. Вкратце объясню, почему. Вы можете стрелять патроном любого калибра, как из лёгкого, небольшого пистолета, так и из крупного и тяжёлого. Выстрел патроном калибра 9×17 мм будет практически неощутим, в то время как отдача от выстрела тем же патроном из карманного пистолета весом в несколько унций может ощущаться весьма сильной. Давайте рассмотрим несколько примеров. В них я использую свои данные о пороховом заряде, так как я снаряжаю их сам и знаю вес пороха в различных патронах. Обычно для фабричных патронов не указываются данные о заряде пороха.

9×17 мм: Ruger LCP и Beretta Cheetah

Небольшой карманный пистолет Ruger LCP весит всего 9.7 унций, или около 0.6 фунта без обоймы. Для примера, возьмем скорость движения пули весом 90 гран калибра 9×17 мм равной 980 футов в секунду. Это «среднее» значение для фабричных патронов калибра.380. Полученная величина силы отдачи равна 5.59 фут-фунтов.

Пистолет Beretta Cheetah гораздо крупнее, модель 84 весит без обоймы 23 унции. Стрельба патроном с такой же пулей даст нам силу отдачи 2,36 фут-фунтов.

9x19 мм: Smith & Wesson Shield и Sig Sauer P226

Стрельба пулей весом 115 гран с зарядом пороха 5,8 гран со скоростью 1233 фута в секунду из пистолета Smith & Wesson Shield, весящим 19 унций в калибре 9x19 мм, даёт силу отдачи 7.26 фут-фунтов. Стрельба таким же патроном из полноразмерного Sig Sauer P226, весящего 34.4 унции, даёт всего лишь 4.01 фут-фунта силы отдачи. Гораздо меньше, чем при стрельбе патроном калибра 9x17 мм из меньшего и более лёгкого пистолета.

Перейдем к пугающему многих новичков калибру: выстрел пулей весом 230 гран калибром 11,43x23 мм (.45 ACP) из пистолета Smith & Wesson SW1911 eSeries даёт силу всего лишь 6.51 фут-фунтов. Можно целый день заниматься математикой, но это только часть уравнения. Я упомянул эти цифры только чтобы показать, что больший калибр может и не обладать очень уж сильной отдачей. Всё зависит от используемого оружия и вашей техники стрельбы. Сила отдачи может быть сравнима с выстрелами меньшим калибром из более лёгкого оружия.

Почему большие пистолеты обладают меньшей отдачей?

Из больших пистолетов стрелять проще, так как ваша рука может правильно обхватить рукоять, а также ещё по нескольким причинам. Во-первых, пистолеты большего размера тяжелее, а сила отдачи обратно пропорциональна весу оружия. Больший вес даёт меньшую отдачу, если все остальные параметры одинаковы.

А вот ещё одна причина, почему при стрельбе из больших пистолетов отдача ощущается меньше, и ключевое слово здесь «ощущается». Большой размер рукоятки обычно означает большую площадь контакта с вашей ладонью. Чем больше площадь контакта, тем легче ощущаемая отдача. Например, представьте стрельбу из пистолета калибром 9х19 мм, при помощи только большого, среднего и указательного пальцев. Больше ничего. В таком случае вы определённо почувствуете выстрел. Пистолет подпрыгнет и возможно даже выскользнет из руки. Да и ваши пальцы тоже не будут счастливы от такого выстрела. А теперь представьте стрельбу из того же пистолета, но с рукояткой прекрасной формы, идеально повторяющей контуры каждого вашего пальца и всей ладони. Выстрел будет гораздо комфортнее, гарантирую. Дополнительная площадь контакта помогает вам контролировать оружие и обеспечивает большую площадь приложения отдачи.

Хотя, не всё так просто!

Чтобы сэкономить время, место и из-за риска усыпить вас, в этой статье мы рассмотрели только силу отдачи, выраженную в фут-фунтах. Хотя это и неполная картина, она служит тому, чтобы показать вам интересные отличия выстрелов различными патронами из разного оружия. Если копнуть глубже, нам придётся принимать во внимание такие вещи, как импульс отдачи, в расчёте которого участвует скорость, с которой отдача взаимодействует с вашей ладонью. Это одна из причин, по которой стрелки описывают некоторые комбинации калибра и пистолета как «резкие», а некоторые как «мягкие». Но это мы отложим для следующей статьи.

В заключение хочу попросить вас не делать выводов об отдаче только на основе калибра, не принимая во внимание оружие, из которого будет производиться выстрел. Вес и удобство оружия оказывает большое влияние на то, какую отдачу вы почувствуете.

По материалам статьи Тома МакХэйла (Tom McHale) - автора серии книг Insanely Practical Guides, в которых вещи объясняются с практической точки, доступно и весёлым языком.

Начальная скорость и энергия пули, отдача оружия

Начальной скоростью называется скорость движения пули у дульного среза ствола. За начальную скорость принимается условная скорость, которая несколько больше дульной и меньше максимальной. Она определяется опытным путем с последующими расчетами. Величина начальной скорости пули указывается в таблицах стрельбы и в боевых характеристиках оружия.

Начальная скорость является одной из важнейших характеристик боевых свойств оружия. При увеличении начальной скорости увеличивается дальность полета пули, дальность прямого выстрела, убойное и пробивное действие пули, а также уменьшается влияние внешних условий на ее полет.

Величина начальной скорости пули зависит от длины ствола; веса пули; веса, температуры и влажности порохового заряда, формы и размеров зерен пороха и плотности заряжания.

Чем длиннее ствол, тем большее время на пулю действуют пороховые газы и тем больше начальная скорость. При постоянной длине ствола и постоянном весе порохового заряда начальная скорость тем больше, чем меньше вес пули.

Изменение веса порохового заряда приводит к изменению количества пороховых газов, а, следовательно, и к изменению величины максимального давления в канале ствола и начальной скорости пули. Чем больше вес порохового заряда, тем больше максимальное давление и начальная скорость пули.

Длина ствола и вес порохового заряда увеличиваются при конструировании оружия до наиболее рациональных размеров.

С повышением температуры порохового заряда увеличивается скорость горения пороха, а поэтому увеличивается максимальное давление и начальная скорость. При понижении температуры заряда начальная скорость уменьшается. Увеличение (уменьшение) начальной скорости вызывает увеличение (уменьшение) дальности полета пули. В связи с этим необходимо учитывать поправки дальности на температуру воздуха и заряда (температура заряда примерно равна температуре воздуха).

С повышением влажности порохового заряда уменьшается скорость его горения и начальная скорость пули.

Форма и размеры пороха оказывают существенное влияние на скорость горения порохового заряда, а, следовательно, и на начальную скорость пули. Они подбираются соответствующим образом при конструировании оружия.

Плотностью заряжания называется отношение веса заряда к объему гильзы при вставленной пуле (каморы сгорания заряда). При глубокой посадке пуля значительно увеличивается плотность заряжания, что может привести при выстреле к резкому скачку давления и вследствие этого к разрыву ствола, поэтому такие, патроны нельзя использовать для стрельбы. При уменьшении (увеличении) плотности заряжания увеличивается (уменьшается) начальная скорость пули, отдача оружия и угол вылета.

Для поражения человека кинетическая энергия пули нормального калибра (6,5-9 мм) в момент встречи с целью должна быть не менее 78,5 Дж. Убойность пули стрелкового оружия сохраняется практически до максимальной дальности стрельбы.

Отдача огнестрельного оружия это действие при выстреле, главным образом приведенной силы давления пороховых газов, приложенной к стволу. Отдача вызывает толчок в плечо или руку стрелка. Последствия отдачи уменьшает дульный тормоз-компенсатор. В автоматическом оружие отдача используется для его перезаряжания.

Использование энергии отдачи подвижного относительно оружия ствола является одним из старейших и самых успешных принципов построения автоматики стрелкового оружия . За век с лишним с момента появления первых таких систем в мире был выпущен широчайший спектр оружия с подвижным стволом – от компактных пистолетов до пулеметов и автоматических пушек.

Правда, нужно отметить, что в этом спектре имеются значительные пробелы. В частности, лишь весьма незначительное число моделей ручного длинноствольного оружия с такой автоматикой (гладкоствольных ружей и особенно винтовок) добились сколько-нибудь заметного успеха. Почему так произошло, мы кратко разберем ниже.

Отдача есть фундаментальное свойство любого метательного оружия, проистекающее из третьего закона Ньютона, гласящего, что всякое механическое действие вызывает равное ему по модулю, но противоположно направленное противодействие.

Патент Хайрема Максима на его первый самозарядный карабин, использующий энергию отдачи

Патент Хуго Борхарда на пистолет с подвижным стволом, запущенный в серийное производство в 1893 году

В нашем случае это означает, что метание пули или иного снаряда силой расширяющихся газов приводит к тому, что метающее оружие получает импульс движения, равный суммарному импульсу снаряда (пули) и покинувших ствол пороховых газов, но направленный в обратную сторону. Именно этот импульс и формирует отдачу – движение оружие в сторону, обратную направлению выстрела. В случае оружия с неподвижным стволом и жестким запиранием ствола весь этот импульс от ствола передается на корпус оружия и через него – на руки или плечо стрелка или на установку.

Вид легендарного пистолета Mauser C.96 в разрезе

Патент Джона Браунинга на винтовку с длинным ходом ствола, на базе которого была создана серийная винтовка Remington model 8

Первым кто сумел на практике использовать ранее впустую терявшуюся энергию отдачи оружия для осуществления его автоматической перезарядки стал американский изобретатель Хайрем Максим, в то время живший в Европе. В 1883 году он подал патентную заявку, описывающую переделку магазинного карабина Винчестер со скобой Генри и подствольным магазином.

Добавив к карабину подпружиненный затыльник приклада, Максим соединил этот затыльник системой тяг и рычагов с укороченным рычагом перезарядки, расположенным перед спусковой скобой, так что при каждом выстреле движение всего карабина назад относительно упертого в плечо стрелка затыльника вызывало автоматическую перезарядку оружия.

Вскоре за этим сугубо опытным самозарядным карабином последовал и первый полностью автоматический пулемет его же конструкции, в котором ствол со своим хвостовиком и связанным с ними коленчатой парой рычагов затвором получили возможность двигаться под действием отдачи внутри короба оружия, растягивая возвратную пружину. За этим первым пулеметом последовали другие, и уже к началу ХХ века пулеметы Максима надолго стали одними из самых популярных и успешных образцов оружия в своем классе.

Пистолет Colt model 1900 был первым серийным образцом пистолета с подвижным стволом, разработанным Джоном Браунингом

Пистолет Colt model 1900 в частично разобранном виде

Вскоре за Максимом последовали и другие изобретатели. В 1893 году Хуго Борхард создал первый более или менее коммерчески успешный самозарядный пистолет с подвижным стволом. Уже на следующий год патент на свой вариант самозарядного пистолета, использующего энергию отдачи подвижного ствола, получила компания Маузер, в 1896 году к этой славной когорте со своими первыми «пистолетными» патентами присоединился и Джон Браунинг.

К началу ХХ века различные варианты систем автоматики, использующие отдачу подвижного ствола, прочно заняли место среди наиболее удачных конструкций самозарядного и автоматического оружия.

Нужно заметить, что основной конкурент систем автоматики с подвижным стволом – система с использованием давления отводимых из ствола газов при неподвижном стволе, появилась практически одновременно с описываемыми здесь системами. Однако в течение достаточно длительного времени газоотводные системы имели заметно меньшую популярность, и вот почему.

Гладкоствольные ружья Browning’s «Auto-5» вероятно являются самым массовым в мире охотничьим оружием с подвижным стволом.

Джон Браунинг позирует на этом фото со своим пулеметомl M1917, использовавшим, как и система Максима, подвижный ствол и составившем системам Максима самую серьезную конкуренцию

Ранний вариант самозарядной винтовки Remington Model 8 с длинным ходом ствола

Страница из каталога более чем столетней давности, рекламирующая винтовки Remington model 8

Самые ранние системы автоматического оружия создавались в период перехода от дымного пороха к бездымному; внутрибаллистические свойства новых бездымных порохов были еще очень слабо изучены, да и сами пороха могли иметь весьма разные характеристики по развитию давлений в стволе при выстреле.

В то же время системы с подвижным стволом зависели лишь от суммарного импульса отдачи при выстреле, а потому были гораздо менее чувствительны к вариациям порохового заряда и снаряда, при условии, что общий импульс, полученный стволом в момент выстрела, находился в определенных конструктором пределах, зачастую довольно широких.

Основным недостатком систем с подвижным стволом стал, как это обычно бывает, источник ее основных достоинств – то есть сам подвижный ствол . Для того чтобы обеспечить требуемую надежность оружия в условиях вызванного нагревом расширения ствола, а также скапливающегося нагара или проникающей извне пыли и грязи, ствол по необходимости должен был иметь некоторые зазоры в месте сопряжения с неподвижными элементами оружия. Это неизбежно приводило к потере в кучности и точности стрельбы по сравнению с системами с неподвижным стволом.

Кроме того, подвижный ствол нуждался в поддержке как минимум в двух точках – у казенной части и в дульной части ствола, или, в крайнем случае, неподалеку от его середины. Большинство систем с подвижным стволом по этой причине имело кожух, охватывающий ствол по всей его длине (или хотя бы до передней точки опоры), что неизбежно повышало массу и стоимость оружия.

Крупнокалиберный пулемет М2НВ — еще один исключительно удачный образец системы с коротким ходом ствола, сконструированный Браунингом в начале 1920х и до сих пор состоящий на вооружении

Пулемет Максима на вооружении британских колониальных войск, 1895 год

В результате вышесказанного в мире было выпущено весьма немного винтовок с подвижным стволом. Самым успешным (по числу выпущенных) армейским образцом стала, вероятно, американская винтовка системы Джонсона модели 1941 года(Johnson M1941), выпущенная в количестве нескольких десятков тысяч штук.

Самой массовой коммерческой моделью винтовки с подвижным стволом стала американская охотничья винтовка Remington model 8 и ее развитие модель 81. В период с 1906 по 1950 годы было выпущено порядка 140 тысяч единиц этой винтовки конструкции легендарного Джона Браунинга.

Для сравнения, газоотводные самозарядные винтовки и карабины только в годы Второй Мировой войны были выпущены по обе стороны конфликта общим тиражом более 10 миллионов единиц. Выпуск пулеметов с подвижным стволом (системы Максима, Браунинга, немецкие MG-34, MG-42 и другие) за тот же период также составил миллионы штук.

Правда, здесь было и одно исключение – самозарядный дробовик системы все того же Браунинга, известный как Auto-5, выпускался в Бельгии почти 100 лет, с 1902 по 1999 годы, с общим выпуском свыше 2 миллионов единиц. Дополнительно в США было произведено свыше 800 тысяч единиц лицензированного варианта этой системы – ружей Remington model 11. Все остальные ружья с подвижным стволом, когда-либо созданные в мире, и отдаленно не смогли повторить этот успех.

В период после Второй Мировой войны в связи с развитием как знаний о внутренней баллистике и динамике оружия, так и созданию более совершенных порохов разработка новых систем пулеметов с подвижным стволом стала постепенно сходить на нет, уступая место более простым и удобным в эксплуатации системам с газоотводной автоматикой. Правда, целый ряд конструкций, созданных до Второй Мировой войны или во время нее, до сих пор остаются в строю. В первую очередь это германский пулемет MG-3 и американский крупнокалиберный пулемет Browning M2HB.

Первая модель пулемета Максима с подвижным стволом

Винтовка Johnson Model 1941, одна из немногих систем армейских винтовок с подвижным стволом, выпускавшихся серийно

Зато пистолеты с подвижным стволом до сих пор выпускаются во всем мире в трудно исчислимых количествах, которые проще всего описать как «миллионы штук в год». Объясняется это простотой использования данной схемы при объединении функций двигателя автоматики и запирающего узла в стволе оружия.

Влияние подвижного ствола на кучность стрельбы на типично «пистолетных» дистанциях весьма незначительно, так что системы с подвижным стволом будут оставаться наиболее пригодными для использования в мощных служебных и боевых пистолетах еще в течение значительного времени.

Говоря о технических аспектах систем с подвижным стволом и его жестким запиранием в момент выстрела нужно упомянуть, что все такие системы, как правило, делятся на два класса – «с длинным ходом ствола» и «с коротких ходом ствола».

Немецкий пулемет Mg.42, один из самых массовых и удачных пулеметов с подвижным стволом, до сих пор состоит на вооружении во многих странах под индексом Mg3

Пистолет Beretta APX, неполностью разобранный чтобы продемонстрировать простоту конструкции современных пистолетов с подвижным стволом

Схема, иллюстрирующая общие принципы работы систем с длинным ходом ствола

В системах с коротким ходом ствола длина его отката под действием отдачи до момента расцепления с затвором, как правило, существенно меньше длины патрона. Обычно для ручного стрелкового оружия эта длина колеблется от 0.5 см до 3 см, после чего происходит расцепление ствола и затвора, ствол останавливается, а затвор под действием накопленной инерции продолжает движение назад, в откате извлекая и выбрасывая стреляную гильзу.

Затем в накате затвор досылает в ствол новый патрон и в конце своего пути снова сцепляется со стволом для следующего выстрела. В большинстве длинноствольных систем (например, пулеметов) масса затвора, как правило, заметно меньше массы ствола, так что большая часть накопленного при их совместном начальном откате импульса «теряется» без пользы, когда ствол после расцепления с затвором останавливается в ствольной коробке.

Для того чтобы с пользой использовать этот «теряемый» импульс, во многих системах введен так называемый ускоритель затвора. Это механическое устройство в виде рычага или пары роликов взаимодействует с затвором и неподвижными элементами конструкции оружия так, чтобы передать часть импульса от ствола к затвору путем разгона затвора относительно ствола с попутным торможением ствола.

В пистолетах, где масса ствола и затвора обычно сравнимы или даже где затвор тяжелее ствола такая схема не имеет практического применения. Чуть ли не единственный серийный пистолет, имевший в своей конструкции рычажный ускоритель затвора, был создан в середине 1930-х годов в Финляндии (Lahti m35) и имел сравнительно короткий и потому легкий затвор.

Эта элегантная самозарядная винтовка Roth-Haenel , выпускавшаяся незадолго до Первой Мировой войны, имела автоматику конструкции Карела Крнка с длинным ходом ствола

Еще один малоизвестный образец сисемы с подвижным стволом — дробовик Walther No.1, имевший рычажное запирание по типу систем Макима или Люгера, но проигравший в чистую бельгийским ружьям Browning Auto-5

Системы с длинным ходом ствола отличаются тем, что в них ствол, сцепленный с затвором, вместе проходят полный путь отката внутри ствольной коробки, при этом длина этого пути по необходимости больше полной длины патрона.

В конце отката затвор перехватывается в заднем положении специальным шепталом, а ствол под действием своей возвратной пружины начинает движение вперед. При этом вначале происходит отпирание затвора, затем ствол, двигаясь вперед, «покидает» остающуюся на зеркале неподвижного затвора стреляную гильзу. После того как гильза оказалась полностью вне патронника, она выбрасывается из оружия.

При приходе ствола в крайнее переднее положение он автоматически выключает удерживающее затвор шептало, и затвор под действием своей пружины устремляется вперед, досылая в ствол новый патрон и в конце наката снова сцепляясь со стволом. В силу большой массы и большого пути движения подвижной системы конструкции с длинным ходом ствола, как правило, имеют невысокий темп стрельбы, а также несколько более сложную конструкцию. Потому они встречаются гораздо реже, чем системы с коротким ходом ствола.

Сегодня самым массовым классом оружия, использующим автоматику с подвижным стволом, являются самозарядные пистолеты

Как мы смогли увидеть из этого весьма краткого обзора, системы с подвижным стволом имеют целый ряд безусловных достоинств, определивших их успех, как на ранних этапах создания автоматического оружия, так и в настоящее время (правда, в основном только для самозарядных пистолетов). Недостатки же этих систем привели к тому, что в настоящее время в длинноствольном оружии доминирующей схемой стала газоотводная автоматика, о которой мы расскажем в следующей статье.

В следующей статье серии вы узнаете об оружии, использующем энергию пороховых газов, отводимых из ствола