Почему современные истребители используют 20-мм пушки?

Почему современные истребители используют 20-мм пушки? Неужели броня современного реактивного самолета такая толстая? Например, боеприпасам калибра .50 (12,7 мм) не хватает скорости, чтобы быть эффективными?

Мне просто любопытно, почему 20 мм так широко используются в зенитных пушках.

Добро пожаловать в SX! Пожалуйста, постарайтесь приложить немного больше усилий для исследования и форматирования вопросов. Они постоянны и предпочтительно должны быть применимы к более широкой аудитории. Сделайте заголовок простым и поместите свое исследование в текст сообщения. К сожалению, я вообще не мог понять ваш третий вопрос.
Помните, что 20-мм пушки были почти необходимы даже вскоре в ВМВ. Только меньшинство истребителей имело только пулеметы калибра .5 и только пулеметы калибра .3. Спитфайр I был слишком слаб с самого начала. В какой-то степени это связано с броней, которую можно уже не использовать, но просто пуля без заряда ВВ просто не наносит достаточного урона при попадании в самолет.
FWIW, чтобы не сравнивать здесь яблоки с апельсинами, ствол калибра 0,5 имеет внутренний диаметр 12,7 мм, а пушка калибра 20 мм соответствует калибру 0,78. Калибр является синонимом дюйма в этом контексте.
В прошлый раз, когда я летал на самолете, вообще не было пушек — был ли этот 737 бракованным, или авиакомпания просто удешевила варианты?

Ответы (3)

20мм - это наименьший калибр, который практично заряжать разрывным зарядом. Некоторые истребители используют 23-мм, 27-мм или 30-мм пушки.

Причина, по которой калибр 20 мм стал одним из самых распространенных калибров авиационных орудий, заключается в том, что он производит самое легкое орудие, отвечающее минимальным требованиям для использования в воздушном бою: скорострельность, достаточная для поражения маневрирующего реактивного самолета, достаточно хорошая баллистика для значительной дальности, достаточная разрывная емкость заряда для значительного урона.

Большинство современных боевых самолетов не имеют брони, но имеют значительную избыточность и внутреннее деление. Разрывной заряд (фугасная полезная нагрузка) необходим для нанесения серьезного урона современному боевому самолету.

Меньшие калибры могут нанести некоторые повреждения, которые потребуют ремонта, но не настолько, чтобы полагаться на них, чтобы сбить реактивный самолет в бою. Поскольку приоритет отдается ракетам, большинству военно-воздушных сил требуется самое легкое орудие, которое все еще эффективно.

Более крупные калибры имеют стоимость в дизайне. Скорострельное орудие большого калибра будет намного тяжелее, его пороховые газы (выхлопные газы) могут вызвать возгорание в двигателе, а стрельба приведет к смещению цели самолета от центра. Медленно стреляющий может быть достаточно легким, но иметь ту же силу отдачи. Еще одна проблема с крупными калибрами — побочный урон — снаряды калибра 30 мм и выше разлетаются осколками на пару сотен метров, достаточно далеко, чтобы повредить дружественный самолет при маневрировании в воздушном бою.

20-мм снаряды, используемые боевыми самолетами, в любом случае имеют ограниченную бронепробиваемость (сравнимую с .50 BMG). Бронированные самолеты встречаются редко, и некоторые исключения включают самолеты CAS, такие как A10 и, в меньшей степени, Су-25 и Су-34. Эта броня в основном предназначена для защиты от огня с земли, а не от вражеских истребителей.

На самом деле броня есть на нескольких современных самолетах; простой пример - А-10. Я предполагаю, что вы хотели сузить это утверждение до боевиков, но я думаю, что ответ можно улучшить в этом направлении.
Вы также можете сказать, что 20-мм Vulcan попадает в золотую середину сразу во многих областях; скорострельность и, следовательно, вероятность попадания, боезапас и, следовательно, доступная продолжительность стрельбы и т. Д., Все это максимизируется за счет использования наименьшего калибра с приличной летальностью. Сравните это с 37-мм одноствольной пушкой, используемой на советских самолетах, где вероятность попадания была настолько низкой из-за низкой скорострельности, что сводила на нет большинство ее преимуществ. Скорострельность - это все в воздух-воздух. Немецкий 30-мм Mk108 был настолько эффективен, потому что у него была необычно высокая скорострельность (600 выстрелов в минуту IIRC) для такого большого одноствольного орудия.
@AEhere Правда, я имел в виду как раз самый стереотипный сценарий воздушного боя. Отредактировано для расширения.
Therac: понял, что @JohnK поставил +1, разве 37 мм не использовались в сочетании с 20 мм, как это было обычно во время Второй мировой войны и на ранних реактивных самолетах? В настоящее время Су-27 использует 30-мм боеприпасы со скоростью более 1500 об / мин, что все еще медленно по сравнению с 6000 об / мин у Vulcan.
Когда это стало мейнстримом?
@JohnK, ваша точка зрения верна, но вы сравниваете 37-мм орудия времен Второй мировой войны с Вулканом? 37 мм практически не использовались со времен первых реактивных истребителей (конец 40-х годов); современные самолеты используют (d) 20, 23 или 30 мм.
Нет, на самом деле я сравнивал вулкан с конкурентами в то время, когда вулкан только вышел, как тяжелая одноствольная пушка, использовавшаяся на послевоенных советских самолетах. Американские пилоты во Вьетнаме с опаской относились к 37-мм МиГам, но быстро поняли, что их скорострельность настолько мала, что вероятность попадания ничтожно мала.
Не могли бы вы также добавить что-нибудь об обратной тяге снарядов большего калибра? Например, у A-10 GAU-8 тяги достаточно, чтобы два толкали самолет назад . Больший патрон означает большую отдачу при отталкивании назад.
@Anoplexian Recoil - это фактор, но отталкивание самолета назад не является серьезной проблемой в конструкции самолета. Выгрузка всей полезной нагрузки GAU-8 за один раз приведет только к тому, что А-10 потеряет скорость на 50-70 узлов - замедление, но не от праздношатания до сваливания, и уж тем более не до движения назад. Разряжая его 3-4 очень длинными очередями, можно снизить потерю скорости всего до 20 узлов.
@Therac Напротив, самолет был специально разработан для пушки , и тяга - огромная проблема с этой пушкой и, в частности, с А-10. Это не ограничивается только бородавочником, сила отдачи МиГ-27 ГШ-6-30 даже больше и составляет 60 кН по сравнению с 45 кН у ГАУ-8, где двигатели А-10 производят 40 кН. Кроме того, для А-10 проблемой является пушечное задымление воздухозаборников двигателя.
@Anoplexian Сила и вибрация отдачи, а также эффект отклонения от центра при наклоне самолета, сбивающем прицел пушки, и попадании порохового газа просто являются гораздо более серьезными проблемами при проектировании, чем прямая потеря тяги из-за отдачи. Если бы, скажем, у А-10 были двигатели мощностью 10 или 100 кН, это не повлияло бы напрямую на его полезный размер орудия. Быть большим, более прочным или меньшим по размеру, более легким самолетом. Во всяком случае, я подробно остановился на этом в ответе.

Если вы хотите знать, почему вы обычно ставите калибр истребителя между 20 и 30 мм (если вы вообще делаете это), вы должны рассмотреть несколько вещей.

  1. Современные истребители могут развивать скорость более 600 м/с. Даже в маневренном бою, которого сегодня практически нет, они все еще двигаются со скоростью 200 м/с.
  2. Таким образом, дистанция поражения составляет (включая круги разворота и т. д.) от 500 до 1000 м или намного больше.
  3. Вес самолета очень ограничен из-за конструктивных элементов, топлива и полезной нагрузки (включая бомбы и управляемые ракеты).

Имея это в виду, подумайте о том, чего может достичь оружие:

Типичный вес орудийной системы калибра 30 мм и выше составляет несколько тонн. GAU-8/A Avenger (пушка А-10) имеет (сухой) вес 1800 кг. То есть без боеприпасов, что также значительно увеличивает вес. Таким образом, он ограничивает полезную нагрузку для других доступных боеприпасов. Все, что больше, довольно непрактично из-за соображений веса.

Вы сражаетесь на высоких скоростях и на больших дистанциях. Вам нужна пушка с высокой дальностью стрельбы и высокой скоростью снаряда. Таким образом, все, что у пушки калибра меньше .50, имеет проблемы с учетом задействованных расстояний (снаряды значительно замедляются, если стреляют на большие расстояния, и их нужно стрелять по более высокой дуге).

Даже при высокой скорострельности (скажем, 6000 выстрелов в минуту) вы получаете промежуток в 10 метров между каждым выстрелом при соответствующих начальных скоростях (~ 1100 м/с). Ваша цель также движется со значительной скоростью, поэтому, даже если вы стреляете длинной очередью по пролетающему самолету, вряд ли вы попадете в нее больше чем горсткой выстрелов — если вообще попадете.

Таким образом, вы хотите максимизировать эффект, который у вас есть, а значит, вам нужен снаряд с разрывным зарядом. В противном случае он может просто пройти сквозь вражеский самолет, не нанеся реального урона. Поверхности управления, баки и т. д. - все это не такая уж большая проблема, если в них есть небольшая дыра. Это означает, что вам нужен разрывной заряд, для которого нужен снаряд большего размера, поэтому все, что меньше 20 мм, почти нецелесообразно, потому что заряд будет слишком мал.

Это оставляет нас с пушками (обычно) в диапазоне 20-30 мм.

Почти все орудия истребителей и истребителей-бомбардировщиков находятся в этом диапазоне. Несколько примеров:

  • M61A1 Vulcan (США) — 20-мм поворотная пушка, 6000 выстрелов в минуту (высокая скорострельность обеспечивает большее количество попаданий)
  • Mauser BK-27 (DE) - 27-мм револьверная пушка, 1700 выстрелов в минуту (более крупный снаряд, следовательно, больший разрывной заряд)
  • ГШ-30-1 (RU) - 30-мм пушка @ 1500-1800 выстрелов в минуту (снова больше снаряд, но меньше выстрелов)
  • GIAT30 (FR) - 30-мм револьверная пушка @ 2500 выстрелов в минуту
  • GAU-8/A (США) — 30-мм роторная пушка со скоростью 3900 выстрелов в минуту (действительно большой вес для артсистемы и боеприпасов, но в любом случае не предназначен для боя воздух-воздух)
Техническая поправка: ГШ-30-1 — это скорострельная однокамерная автоматическая пушка с противооткатным механизмом, а не револьвер. Конструкция ГШ исключительна тем, что имеет скорострельность пушек, вдвое превышающую ее вес, но окупается тем, что имеет ограничение по теплу. Также одним немаловажным фактором у Гатлингов является то, что заявленная скорострельность максимальная, а не средняя - гораздо ниже во время раскрутки. GAU-8 выделяется тем, что является настоящим оружием для многократной продолжительной стрельбы, а не оружием истребителя, предназначенным только для стрельбы несколькими очередями.
Вы, вероятно, имели в виду ГШ-6-30 (о котором всегда стоит упомянуть; как и ГАУ-8, это пиковое орудие по многим параметрам). Это 6-ствольный револьвер (с 5000+ оборотов в минуту!) Но тогда см. комментарий @Therac. Его общая жизнь меньше, чем MTBF (пробки) Vulcan.
@Zeus Вы оба в чем-то правы. Я как-то перепутал орудия, так как ГШ, к сожалению, построил намного больше 30-мм пушек.

Следует помнить и о "баллистическом сбросе", поскольку это сильно усложняет стрельбу по движущейся цели на расстоянии. А истребители уже быстро летают. Можно представить, что сужение «трехмерности» того места, где должен заканчиваться снаряд, позволяет быть гораздо более точным и дает больше времени для других соображений, которые могут возникнуть у пилота...

Просто исходя из предположения, что снаряд имеет одинаковую длину, будь то 20 мм или 30 мм, что не кажется таковым, в результате чего важен ТОЛЬКО увеличенный диаметр, возможно, материалов с одинаковым весом, что не кажется так (но оба «не так» кажутся консервативными), 30-мм снаряд будет весить в 2,25 раза больше, чем 20-мм снаряд. Это означало бы, что если бы энергии при выстреле могли быть равными, если кто-то не решил сделать их разными, то член «квадрата скорости» был бы в 2,25 раза больше, или, другими словами, эта скорость была бы в 1,5 раза больше. Затем, игнорируя тот факт, что снаряд меньшего размера должен противостоять меньшему сопротивлению ветра и, следовательно, сохранять свою скорость дольше (во времени), чем снаряд большего размера,

Вспоминая Галилео, оба падают под действием силы тяжести с одинаковой скоростью, чем меньше время полета, тем меньше падение, что подчеркивается тем фактом, что падение ускоряется по мере увеличения времени. На самом деле, небольшое (небольшое) количество исследований указывает на то, что это может быть около 4/7, назовем это 55% от выпадения большего раунда.

Учитывая консерватизм и игнорирование того, что независимый выбор может в любом случае сделать некоторые из них спорными, мне удобно двигаться дальше с идеей падения, равной 1/2. Таким образом, ваш снаряд может упасть, скажем, на 200 футов ниже другого самолета вместо 400 футов. И то, и другое можно спланировать, и можно установить орудие, чтобы оно выглядело как лазерный выстрел для пилота (на одном выбранном расстоянии), но кажется, что наведение на цель может быть НАМНОГО проще, чтобы быть точным, если учесть падение гораздо меньше. Кроме того, чем больше падение, тем выше над целью нужно целиться и, следовательно, тем длиннее параболический путь, который должен пройти снаряд, увеличивая потерю скорости по сравнению с меньшим снарядом, и так далее и так далее...

Легче при любой заданной точности означает быстрее, меньше времени, затрачиваемого на его механику, и, следовательно, лишнюю секунду здесь и там. Кажется, что эти секунды могут иметь большое значение сами по себе.

Проникающая способность будет сильно зависеть от содержания энергии при ударе для любого данного материала/геометрии. Снаряд, который занимает около 2/3 времени, чтобы «дойти туда», кажется, при том же небольшом (небольшом) количестве исследований, имеет 4/3 энергии при ударе, что делает более вероятным, что он проникнет, так что разрыв будет внутри, где это будет иметь гораздо больший эффект: больше разрывать плоть, электронику, плоть, топливо, плоть, гидравлику, плоть, профиль радара, плоть... и меньше просто портить краску.

Используя быстрый пример в другом ответе, я получаю расстояние между раундами в 36 футов. Мне кажется, что отслеживать врага, чтобы поразить его более чем одним выстрелом, было бы проще, имея в виду радикально меньший урон. 2-3 орудия, стреляющие одновременно, на расстоянии фута или двух друг от друга, возможно, было бы замечательно, если бы они думали, что больше одного выстрела невероятно ценно, и это просто не то, как построены истребители, так что ... Тем не менее, промахнуться несколько и отследить Напасть на врага тоже было бы легче с меньшим радиусом падения.

Наконец, более короткое время от выстрела до попадания имело бы некоторые меньшие последствия, например, оставляло бы меньше времени противнику, чтобы маневрировать из-под выстрела («увернуться») (на самом деле, больше времени для того, чтобы любое мгновенное действие, которое он сделал, сработало, если оно вообще когда-либо произойдет). может... меньше тех дополнительных секунд, о которых я упоминал выше), например, возможность сделать осмысленный снимок за меньшее время в кадре (то есть сделать снимок вместо «Черт возьми, слишком поздно, чтобы даже сделать снимок»), например возможность стрелять в помощь члену команды, а не беспокоиться о том, что он может попасть в него, и другие вещи, которые еще менее поддаются количественной оценке.

Все ваши расчеты, кажется, основаны на идее, что 20-мм и 30-мм снаряды будут иметь одинаковую кинетическую энергию при запуске. Но является ли это разумным предположением? Снаряд большего размера наверняка будет оснащен большим зарядом, что приведет к большему КЭ при запуске. Предположительно, в принципе можно было бы сделать начальную скорость двух снарядов равной, и в этот момент все ваши расчеты исчезнут, поскольку единственное различие будет заключаться в том, что больший снаряд будет иметь большее сопротивление воздуха, о чем вы упоминаете, но не включаете в ваших расчетах.
@DavidRicherby Сила, действующая на снаряд через ствол, увеличивается с квадратом диаметра, масса с кубом. Таким образом, чтобы достичь той же начальной скорости, давление должно быть выше на более крупном снаряде или на более длинном стволе. Более высокое давление означает более толстый ствол с большей массой. Более длинный ствол также означает большую массу. И то, и другое губительно с точки зрения возможности установки на платформу, уже привязанную к общей массе. Но да, увеличение метательного заряда и длины ствола может привести к увеличению начальной скорости пули. Сравните 120-мм танковый снаряд при скорости 1700 м/с+ на более новых моделях.
@Adwaenyth За исключением того, что этот ответ не учитывает ничего из этого. Кроме того, делается упрощающее предположение, что 30-мм снаряд имеет ту же длину, что и 20-мм, а это означает, что масса также увеличивается только с квадратом диаметра, поэтому при таком предположении кажется, что 30-мм снаряд будет иметь точно такую ​​же длину. начальная скорость как у 20-мм снаряда. Так что расчеты здесь совсем не кажутся реалистичными.
Хотя в этом ответе перед расчетами излагаются гипотезы, я нахожу их чрезмерно упрощенными и, честно говоря, бессмысленными ... начальная скорость и геометрия снаряда наиболее распространенных 20-мм и 30-мм снарядов A / C либо общедоступны, либо их легко аппроксимировать. , без необходимости прибегать к сферическим коровам на бесконечных плоскостях.
Почему современные истребители используют 20-мм пушки?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v