Скорострельность огнестрельного оружия: типы и факторы влияния.

Введение

Действия огнестрельного оружия

Скорость стрельбы – это частота, с которой конкретное оружие может вести огонь или запускать свои снаряды. На неё могут влиять различные факторы, включая уровень подготовки оператора, механические ограничения, наличие боеприпасов и состояние оружия. В современном оружии она обычно измеряется в выстрелах в минуту (RPM или выстр./мин.) или выстрелах в секунду (RPS или выстр./с.). Существуют три различных показателя скорости стрельбы: циклическая, устойчивая и скоростная. Циклическая – это максимальная скорость стрельбы, определяемая только механической работоспособностью, без учета ухудшения характеристик из-за нагрева, износа или нехватки боеприпасов. Устойчивая – это максимальная эффективная скорость стрельбы с учетом времени, необходимого для перезарядки оружия и поддержания его в достаточно охлажденном состоянии для работы. Наконец, скоростная – это максимальная разумная скорость стрельбы в экстренной ситуации, когда нет необходимости поддерживать её в течение длительного времени.

Обзор

Для ручного оружия, такого как винтовки с продольно-скользящим затвором или артиллерийские орудия, скорострельность определяется главным образом подготовкой оператора или расчёта, в пределах определенных механических ограничений. На скорострельность также могут влиять эргономические факторы. Для винтовок, удобство использования, такое как конструкция затвора или фиксатора магазина, может влиять на скорострельность. Для артиллерийских орудий, пушка на буксируемом лафете обычно может достигать более высокой скорострельности, чем то же орудие, установленное в тесном пространстве танка или самоходной артиллерийской установки. Это связано с тем, что расчёт, работающий на открытом воздухе, может свободно перемещаться и укладывать боеприпасы наиболее удобным образом. Внутри машины хранение боеприпасов может быть не оптимизировано для быстрой работы из-за других конструктивных ограничений, а передвижение расчёта может быть затруднено. В конце XIX века скорострельность артиллерии была увеличена благодаря инновациям, таким как казнозарядные и скорострельные орудия. Для автоматического оружия, такого как пулеметы, скорострельность является в первую очередь механическим свойством. Высокая цикличность стрельбы выгодна при ведении огня по целям, подвергающимся воздействию пулеметного огня в течение ограниченного времени, например, по самолетам или целям, которые минимизируют время экспозиции, быстро перемещаясь между укрытиями. Для целей, по которым можно вести пулеметный огонь в течение более длительного периода времени, чем несколько секунд, цикличность стрельбы становится менее важной. Для третьего гибридного класса оружия, часто встречающегося в пистолетах и винтовках, известного как полуавтоматическое огнестрельное оружие, скорострельность определяется главным образом способностью оператора активно нажимать на спусковой крючок и, при прицельной стрельбе, временем восстановления после выстрела. Другие факторы существенно не влияют на скорострельность. Как правило, полуавтоматическое оружие автоматически досылает патрон, используя энергию отдачи, но не производит выстрел, пока спусковой крючок не будет отпущен до точки сброса и снова активно нажат. Скорострельность полуавтомата значительно отличается от скорострельности автоматического оружия и не должна с ней смешиваться. Многие автоматические стрелковые комплексы имеют функцию выбора режима огня, которая позволяет "переключить" их в полуавтоматический режим путем изменения переключателя. Со временем оружие достигло более высокой скорострельности. Небольшое пехотное подразделение, вооруженное современными винтовками и пулеметами, может создавать большую огневую мощь, чем гораздо более крупные подразделения, оснащенные устаревшим оружием. В течение XX века это увеличение огневой мощи было почти полностью обусловлено более высокой скорострельностью современного оружия. Примером увеличения скорострельности является пулемет Максима, разработанный в 1884 году и использовавшийся до окончания Первой мировой войны в 1918 году. Его эффективность в течение этого времени была улучшена главным образом благодаря достижениям в области охлаждения.

For manually operated weapons such as bolt action rifles or artillery pieces, the rate of fire is governed primarily by the training of the operator or crew, within some mechanical limitations. Rate of fire may also be affected by ergonomic factors. For rifles, ease of use features such as the design of the bolt or magazine release can affect the rate of fire. For artillery pieces, a gun on a towed mount can usually achieve a higher rate of fire than the same weapon mounted within the cramped confines of a tank or self propelled gun. This is because the crew operating in the open can move more freely and can stack ammunition where it is most convenient. Inside a vehicle, ammunition storage may not be optimized for fast handling due to other design constraints, and crew movement may be constricted. Artillery rates of fire were increased in the late 19th century by innovations including breech loading and quick firing guns. For automatic weapons such as machine guns, the rate of fire is primarily a mechanical property. A high cyclic firing rate is advantageous for use against targets that are exposed to a machine gun for a limited time span, like aircraft or targets that minimize their exposure time by quickly moving from cover to cover. For targets that can be fired on by a machine gun for longer periods than just a few seconds the cyclic firing rate becomes less important. For a third hybrid class of weapons, common in handguns and rifles, known as a semi automatic firearm, the rate of fire is primarily governed by the ability of the operator to actively pull the trigger and, for aimed fire, the operator's shot to shot recovery time. No other factors significantly contribute to the rate of fire. Generally, a semi automatic firearm automatically chambers a round using blowback energy, but does not fire the new round until the trigger is released to a reset point and actively pulled again. A semi automatic's rate of fire is significantly different from and should not be confused with a full automatic's rate of fire. Many full automatic small arms have a selective fire feature that 'downgrades' them to semi automatic mode by changing a switch. Over time, weapons have attained higher rates of fire. A small infantry unit armed with modern rifles and machine guns can generate more firepower than much larger units equipped with older weapons. Over the 20th century, this increased firepower was due almost entirely to the higher rate of fire of modern weapons. An example of increase in rate of fire is the Maxim machine gun that was developed in 1884 and used until World War I ended in 1918. Its performance was improved during that time mainly by advances in the field of cooling.

Измерение

Существуют различные способы измерения скорострельности. Скорость огня будет меняться в зависимости от типа автоматического оружия.

Циклическая норма

Это измеряет, как быстро автоматическое или полуавтоматическое огнестрельное оружие может произвести выстрел из одного патрона. В конце цикла оружие должно быть готово к следующему выстрелу или начать откат для перезарядки. В оружии с открытым затвором это начинается с нажатия на спусковой крючок для освобождения затвора. Затвор досылает патрон в ствол из магазина и производит выстрел. Энергия, сообщаемая пуле, также отводит затвор назад, сжимая возвратную пружину. После остановки затвора либо пружиной, либо задней стенкой ствольной коробки, он под действием пружины возвращается вперёд, либо для повторного выстрела, либо для зацепления за шептало. Типичные скоростные режимы стрельбы составляют 600–1100 выстрелов в минуту для штурмовых винтовок, 400–1400 выстрелов в минуту для пистолетов-пулемётов и 600–1500 выстрелов в минуту для пулемётов. Миниганы M134, установленные на ударных вертолётах и других боевых машинах, могут достигать скорострельности более 100 выстрелов в секунду (6000 выстрелов в минуту).

Эффективная ставка

Это продолжительность стрельбы, которую оружие может реалистично выдержать или обеспечить в реальных условиях. В технических характеристиках указано, что М134 способен вести огонь со скоростью до 6000 выстрелов в минуту. Однако, непрерывная стрельба в течение шестидесяти секунд, скорее всего, приведет к расплавлению деталей оружия. Фактическая скорострельность зависит от ряда факторов, включая перезарядку, наведение, замену ствола, тип используемых патронов и квалификацию стрелка. Знание эффективной скорострельности оружия полезно для расчета необходимого количества боеприпасов и планирования пополнения запасов. Пулеметы обычно ведут огонь короткими очередями для экономии боеприпасов и продления срока службы ствола, а длительные очереди сохраняются для экстренных случаев. Понятие фактической скорострельности применимо и к штурмовым винтовкам с коробчатыми магазинами и полуавтоматическим винтовкам, хотя эти виды оружия редко расходуют боеприпасы с той же интенсивностью, что и легкие пулеметы.

Устойчивая или быстрая ставка

Быстрая или устойчивая скорострельность может рассматриваться как абсолютный максимум скорострельности оружия. Термин "устойчивая" относится к непрерывной стрельбе из полностью автоматического оружия, в то время как "быстрая" – к полуавтоматическому или ручному огнестрельному оружию. Быстрая и устойчивая стрельба обычно предназначена для ближней обороны от засад или атак пехоты большими группами. В таких ситуациях приносится в жертва контроль, расход боеприпасов и даже прицеливание ради максимальной плотности огня. Такие темпы стрельбы доводят оружие и солдат до предела их возможностей и не могут поддерживаться длительное время.

Технические ограничения

Основным ограничением для более высокой скорострельности является проблема тепловыделения. Даже ручная винтовка нагревается при стрельбе. Пулемет накапливает тепло настолько быстро, что необходимо принимать меры для предотвращения перегрева. Решения включают в себя увеличение массы ствола для замедления нагрева, обеспечение быстрой замены стволов расчетом или использование водяной рубашки вокруг ствола для охлаждения оружия. Современный пулеметный расчет обычно имеет как минимум один запасной ствол, который обученный расчет может заменить за несколько секунд. Проблемы с перегревом могут варьироваться от случайного выстрела (преждевременного воспламенения) до, что гораздо хуже в бою, отказа в стрельбе или даже взрыва оружия. Водяное охлаждение позволяет достичь очень высокой эффективной скорострельности (приближающейся к циклической), но оружие получается очень тяжелым и уязвимым к повреждениям. Хорошо известен пулемет M1917 Browning, тяжелый пулемет конструкции Джона Браунинга, использовавшийся американскими войсками во время Первой мировой войны. Он стал основой для гораздо более распространенного пулемета Browning M1919, использовавшегося американскими войсками на протяжении всей Второй мировой войны, а также тяжелого пулемета Browning M2 калибра .50, который до сих пор состоит на вооружении, и множества его модификаций, таких как японский авиационный пулемет Ho 103 времен Второй мировой войны. Еще одним легендарно надежным тяжелым пулеметом является британский пулемет Vickers, основанный на конструкции пулемета Maxim, который использовался как в авиации, так и на земле во время Первой и Второй мировых войн. Из-за своих недостатков водяное охлаждение постепенно заменяется гораздо более легким воздушным охлаждением. Для оружия, устанавливаемого на самолетах, охлаждающее устройство не требуется, поскольку движущийся воздух охлаждает оружие. Следовательно, пулеметы, автопушки или пушки типа Гатлинг, установленные на самолетах, могут вести огонь значительно дольше, чем их наземные аналоги, приближаясь к своей циклической скорострельности. Однако из-за веса боеприпасов продолжительность огня ограничивается боекомплектом, поскольку многие авиационные пушки несут достаточно боеприпасов лишь на несколько секунд стрельбы; например, F-16 Falcon и его модификации несут 511 патронов калибра 20 мм, а F-22 Raptor – аналогичное количество в 480 патронов, что соответствует примерно пяти секундам стрельбы при циклической скорости M61 Vulcan в 6000 выстрелов в минуту (100 выстрелов в секунду). (Некоторые самолеты, в силу своей конструкции, несут больший боезапас, например, GAU-8 Avenger, установленный на A-10 Thunderbolt, который несет 1150 патронов, достаточных для 17 секунд стрельбы). Еще одним фактором, влияющим на скорострельность, является запас боеприпасов. При 50 выстрелах в секунду (3000 выстрелов в минуту) пятисекундная очередь из M134 Minigun потребует приблизительно 7,62 мм патронов; это само по себе сделало бы его непрактичным оружием для пехоты, которой необходимо иметь с собой разумный запас боеприпасов. По этой и другим причинам оружие с такой высокой скорострельностью обычно встречается только на транспортных средствах или в стационарных установках.

The major limitation in higher rates of fire arises due to the problem of heat. Even a manually operated rifle generates heat as rounds are fired. A machine gun builds up heat so rapidly that steps must be taken to prevent overheating. Solutions include making barrels heavier so that they heat up more slowly, making barrels rapidly replaceable by the crews, or using water jackets around the barrel to cool the weapon. A modern machine gun team will carry at least one spare barrel for their weapon, which can be swapped out within a few seconds by a trained crew. Problems with overheating can range from ammunition firing unintentionally (cook off), or, what is much worse in combat, failure to fire, or even explosion of the weapon. Water cooled weapons can achieve very high effective rates of fire (approaching their cyclic rate) but are very heavy and vulnerable to damage. A well known example is the M1917 Browning machine gun, a heavy machine gun designed by John Browning and used by US forces during WWI. It became the basis of the much more common Browning M1919 machine gun, used by US forces throughout World War II, as well as the Browning M2 .50 caliber heavy machine gun, which is still in service, as well as many adaptions, such as the Japanese Ho 103 aircraft machine gun during World War II. Another legendarily reliable heavy machine gun is the British Vickers machine gun, based on the Maxim machine gun design, which saw service both on the air and ground during World War I and World War II. Due to their disadvantages, water cooled weapons have gradually been replaced by much lighter air cooled weapons. For weapons mounted on aircraft, no cooling device is necessary due to the outside air cooling the weapon as the aircraft is moving. Consequently, aircraft mounted machine guns, autocannon or Gatling type guns can sustain fire far longer than ground based counterparts, firing close to their cyclic rate of fire. However, due to the weight of the ammunition, sustained fire is constrained by ammunition payload, as many aircraft cannons only carry enough ammunition for a few seconds' worth of firing; for example, the F 16 Falcon and its variants carry 511 rounds of 20mm ammunition, and the F 22 Raptor carries a similar amount at 480 rounds, which equates to roughly five seconds of firing at the M61 Vulcan's 6000 rpm (100 rounds per second) cyclic rate. (Some aircraft, due to the purpose of the design, do carry more, such as the GAU 8 Avenger mounted on the A 10 Thunderbolt, which carries 1,150 rounds of ammunition sufficient for 17 seconds of firing). Another factor influencing rate of fire is the supply of ammunition. At 50 rps (3,000 rpm), a five second burst from an M134 Minigun would use approximately of 7.62 mm ammunition; this alone would make it an impractical weapon for infantry who have to carry a reasonable supply of ammunition with them. For this and other reasons, weapons with such high rates of fire are typically only found on vehicles or fixed emplacements.