1
АНИПКО О.Б.
БУСЯК Ю.М.
ВНУТРЕННЯЯ БАЛЛИСТИКА
СТВОЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРИ
ПРИМЕНЕНИИ БОЕПРИПАСОВ
ДЛИТЕЛЬНЫХ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ
Монография
2009

2
УДК 623.418.2
Рецензенты:
Борисюк М.Д.
член-корреспондент НАН Украины, генеральный конструктор
по разработке бронетехники и артиллерийских систем Укра-
ины
Калкаманов С.А. д .т.н., профессор, начальник кафедры комплексов авиацион-
ного вооружения ХУВС им. И.Кожедуба
Анипко О.Б ., Бусяк Ю.М.
Внутренняя баллистика ствольных систем при применении боеприпасов
длительных сроков хранения / Монография. Х.: Академия ВВ МВД Украины.
2009. 128 с.
Печатается по решению Ученого совета Академии ВВ МВД Украины.

3
СОДЕРЖАНИЕ
Наименование
С.
ОТ АВТОРОВ...................................................................................................
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................
1. ПРОБЛЕМА ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ
ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ХРАНЕНИИ .........................................................
1.1. Общая постановка проблемы и ее масштаб. Типы зарядов, усло-
вия их хранения.....................................................................................
1.2. Методы исследований свойств пороховых зарядов........................
2. ВНУТРЕННЯЯ БАЛЛИСТИКА СТВОЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРИ ПРИ-
МЕНЕНИИ НОРМАЛЬНЫХ ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ........................
2.1. Выстрел как объект исследования внутренней баллистики.............
2.2. Классификация зарядов......................................................
2.3. Основные баллистические характеристики ствольной системы....
2.4. Основные закономерности процесса выстрела ствольных систем
изадачи внутренней баллистики............................................
2.5. Решение основной задачи внутренней бал листики аналитиче-
скими методами................................................................
2.6. Решение задачи внутренней баллистики для комбинированного
заряда.............................................................................
2.7. Аналитическое решение основной задачи внутренней баллистики
при равномерном распределении в заряде тонкого и толстого по-
рохов (метод проф. Г .В. Оппокова)........................................
2.8. Поправочные формулы внутренней баллистики........................
2.9. Влияние изменения баллистических характеристик на процесс
выстрела.........................................................................
3. ПРОЦЕССЫ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ГЕРОНТОЛОГИ-
ЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ...........................
3.1. Основные факторы и свойства порохов, влияющие на баллисти-
ческие характеристики боеприпасов.......................................
3.2. Физико-химическая модель старения порохов..........................
3.3. Модель молекулярной диффузии в пороховом элементе.............
3.4. Модель изменения температуры окружающей среды.................
3.5. Физические процессы при производстве выстрела.....................
3.6. Особенности решения задачи внутренней баллистики для стрел-
кового оружия..................................................................
3.7. Обобщенная постановка задачи внутренней баллистики.............
3.8. Обратная задача внутренней баллистики для исследования влия-
ния баллистических характеристик порохов на начальную ско-
рость снаряда...................................................................
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК 125 мм ВЫСТРЕЛОВ К ТП Д-81 С ЗАРЯДОМ
4Ж40...................................................................................

4
4.1. Материалы и методы.........................................................
4.2. Определение физико-химических свойств порохового заряда
4Ж40..............................................................................
4.3. Баллистические характеристики выстрела с бронебойно-
подкалиберным снарядом....................................................
4.4. Прогнозирование условий заряжания по результатам экспери-
ментальных исследований баллистических характеристик вы-
стрела.............................................................................
4.5. Методика определения средней скорости снарядов на блокируе-
мом участке.....................................................................
5. БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БОЕПРИПАСОВ ДЛИ-
ТЕЛЬНЫХ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ К СТРЕЛКОВОМУ ОРУЖИЮ.....
5.1. Экспериментальное определение начальной скорости пули при
стрельбе из 7,62 мм пулемета Калашникова ПКМС....................
5.2. Экспериментальное определение начальной скорости пули при
стрельбе из 7,62 мм револьвера ТОЗ-36...................................
6. ИЗМЕНЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БОЕПРИ-
ПАСОВ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ.....................
6.1. Модель эксплуатации бронебойно-подкалиберного выстрела с
зарядом 4Ж40...................................................................
6.2. Изменение характеристик 7,62 мм винтовочных патронов...........
6.3. Оценка изменения ресурса ствола при применении боеприпасов
длительных сроков хранения................................................
7. СИСТЕМЫ МЕТАНИЯ НА НЕТРАДИЦИОННЫХ ПРИНЦИПАХ
ПРИДАНИЯ НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ БОЕПРИПАСУ................
7.1. Классификация систем метания на нетрадиционных принципах...
7.2. Перспективные концепции твердого метательного заряда...........
7.3. Метательные заряды с замедлителями или ингибиторами...........
7.4. Концепция программируемого выделения энергии....................
7.5. Уплотненные заряды.........................................................
7.6. Монолитный метательный заряд с высокой скоростью горения....
7.7. Подвижный метательный заряд............................................
7.8. Средства температурной компенсации....................................
7.9. Пушки с жидкими метательными веществами (ЖМВ)...............
7.10. Пушка, стреляющая боеприпасами с ЖМВ безгильзового заря-
жания.............................................................................
7.11. Пушка с регенеративным впрыском ЖМВ.............................
7.12. Подвижный жидкий метательный заряд................................
7.13. Ускорение в канале ствола скоростным напором.....................
7.14. Концепции газовой движущей силы, увеличенной электриче-
ским способом..................................................................
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................

5
ОТ АВТОРОВ
Украина перенасыщена боеприпасами, хранящимися на базах, складах и
арсеналах. Количество этих боеприпасов значительно превосходит потребно-
сти, что создает предпосылки полагать об обеспеченности ВС Украины бое-
припасами. Однако это – не более чем иллюзия.
В основе простых и составных зарядов к ствольным системам (артилле-
рийское и стрелковое вооружение) и ракетному вооружению (твердотопливные
ракетные двигатели РДТТ) лежат пироксилиновые пороха, изготовленные на
основе нитроклетчатки, которая, в свою очередь, представляет собой химиче-
ски неустойчивое соединение, которое вступая в реакцию с ионами (ОН), нахо-
дящимися в воздухе, образует азотную и азотистую кислоты по механизму ав-
токаталитической реакции. Таким образом, физико-химические свойства поро-
хов непрерывно изменяются с течением времени. Этот процесс усугубляется
тем фактом, что с течением времени теряя плотность, энергетическую ценность
как топливо, пороха приобретают бризантные свойства и вероятность самопро-
извольного взрыва непрерывно возрастает.
Проблема эта не нова, и существует с момента применения пироксилино-
вых бездымных порохов. Ранее, путем введения специальных добавок в пороха
и плановой ротации боеприпасов на складах удавалось, в основном, избегать
влияния изменения физико-химических свойств порохов на характеристики
оружия. При этом сроки хранения боеприпасов исчислялись 5-ю годами и, как
правило, не превышали 15 лет.
В Украине, не смотря на имеющиеся производственные мощности, бое-
припасы не производятся и не закупаются у иностранных производителей. Все
это привело к тому, что в настоящее время сроки хранения имеющихся боепри-
пасов составляют 18-20 и более лет, при гарантийных сроках 10 лет.
В этой связи возникает комплексная проблема оценки состояния зарядов,
разработке технологии их регенерации, утилизации и возможности применения
по назначению. Первая из перечисленных проблем является ключевой, по-
скольку именно от её результатов зависит дальнейшее продолжение жизненно-
го цикла боеприпасов. Решению именно этой задачи и посвящена настоящая
монография.
При анализе проблемы рассмотрена эволюция боеприпасов танкового во-
оружения. На основе методов внутренней баллистики, теоретическим фунда-
ментом которой является техническая термодинамика, разработан метод оцен-
ки физико-химического состояния заряда в котором, в качестве исходных дан-
ных, используются результаты экспериментов о начальной скорости снаряда и
максимальном давлении в канале ствола. Эти данные могут быть получены на
основе стрельбовых испытаний боеприпасов с применением технических
средств, имеющихся в войсках – крешерных приборов и приборов для измере-
ния начальной скорости.
Обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследова-
ний позволило разработать авторам универсальную модель эксплуатации бое-

6
припасов.
Естественным здесь представляется вопрос о глобальном решении про-
блемы. По-видимому, это решение связано с переходом к новым источникам
энергии при метании снаряда. Поэтому в работу включен раздел посвященный
электромагнитным и пушкам на жидком метательном веществе.
Разделы 3, 4 написаны в соавторстве с Д.С . Баулиным, а 5, 6 с И.Ю. Бирю-
ковым.
Авторы выражают надежду, что материалы монографии послужат основа-
нием для практических мероприятий МО Украины по обеспечению Вооружен-
ных Сил кондиционными боеприпасами.
Пожелания, рекомендации и замечания по книге с благодарностью будут
приняты авторами. Их следует направлять по адресу: 61001, г. Харьков,
пл. Восстания, 3. Академия ВВ МВД Украины.

7
ВВЕДЕНИЕ
Одной из проблем национальной безопасности в Украине является хране-
ние на складах боеприпасов с истекшим гарантийным сроком хранения. В
настоящее время на базах и арсеналах МО Украины скопились тысячи тонн
разнообразных боеприпасов, списанных и подлежащих утилизации.
Опыт хранения боеприпасов показывает, что их чувствительность к вне ш-
ним воздействиям со временем, по мере окончания гарантийного срока хране-
ния (ГСХ), повышается, что связано с изменением физико-химических свойств
порохов, которыми снаряжены боеприпасы.
Отрицательные аспекты содержания списанных боеприпасов (опасность
их длительного хранения, дополнительные затраты на хранение, возможность
их хищения и использование криминальными группировками, ущерб от уни-
чтожения списанных боеприпасов, нарушение экологического равновесия
окружающей природной среды) свидетельствуют о том, что утилизация бое-
припасов путем подрыва нецелесообразна, а в больших масштабах недопусти-
ма.
В тоже время, не смотря на то, что на протяжении уже более 300 лет ве-
дутся работы по поиску новых средств метания и способов доставки боеприпа-
сов к цели, пока, в обозримом будущем альтернативы традиционным боеприпа-
сам не предвидится.
Выстрел из огнестрельного оружия – весьма сложный и быстро протекаю-
щий процесс превращения химической энергии пороха сначала в тепловую
энергию пороховых газов, а потом в кинетическую энергию движения снаряда
и подвижных частей оружия. Источником энергии для наиболее распростра-
ненного и массового вида вооружения – ствольных систем – является порох.
Поэтому для доставки снарядов к цели широко используются метательные
взрывчатые вещества – пироксилиновые пороха.
В процессе длительного хранения пироксилиновые пороха, применяемые в
боеприпасах к артиллерийскому и стрелковому оружию, самопроизвольно раз-
лагаются и претерпевают различные физико-химические превращения. Эти из-
менения имеют место, как в результате чисто физических процессов (массопе-
ренос, испарение, поглощение влаги), так и физико-химических процессов (ре-
кристаллизация, экссудация), что негативно отражается на баллистических
свойствах порохов, которые, в конечном итоге, могут измениться настолько,
что практическое применение боеприпасов становится опасным и невозмож-
ным.
Поэтому очень важно уметь определять срок пригодности пороха к приме-
нению (долговечность), в течение которого он и заряды после изготовления бу-
дут сохранять свои свойства, обеспечивающие тактико-технические характери-
стики вооружения.
Кроме этого, применение боеприпасов длительных сроков хранения при
испытаниях танка не позволяет получить объективные данные о его эксплуата-
ционных характеристиках, что затрудняет оценивать новации комплекса во-

8
оружения танка и дальнейшее продвижение бронетанковой техники украинской
разработки на Мировом рынке вооружений.
В настоящее время не существует методов прогнозирования свойств пи-
роксилиновых порохов при сроках эксплуатации более 5 лет и отсутствует мо-
дель эксплуатации боеприпасов со сроками эксплуатации более 10 лет.
Поэтому решение задачи об изменении свойств порохов приобретает пер-
востепенное значение и позволит определять сроки эксплуатации боеприпасов
вообще, и артиллерийских выстрелов для 125 мм танковой пушки Д-81
(2А46М-1 КБА-3) в частности.
Все это в полной мере относится и к боеприпасам к стрелковому оружию.
Продолжительность хранения снаряженных унитарных патронов и вы-
стрелов раздельного заряжания имеет исключительно большое значение для
определения необходимых объемов хранения боеприпасов на базах и складах,
так как с этим связаны вопросы необходимых производственных мощностей
заводов по производству, переработке и утилизации порохов и вопросы систе-
мы контроля за состоянием порохов.
Таким образом, определение изменения свойств порохов и боеприпасов в
зависимости от сроков их хранения представляется важной научно-прикладной
задачей.

9
1. ПРОБЛЕМА ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПОРОХОВЫХ
ЗАРЯДОВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ХРАНЕНИИ
Одним из требований, предъявляемых к порохам для практического ис-
пользования, является стабильность, то есть способность при хранении не из-
менять своих физико-химических, а, следовательно, и баллистических свойств.
Баллистические качества пироксилиновых порохов определяются сово-
купностью ряда свойств: работоспособностью, формой пороховых элементов,
скоростью горения, и оцениваются величинами начальной скорости, макси-
мального давления пороховых газов и срединного отклонения начальной ско-
рости снаряда при стрельбе из того или иного оружия [24-27].
Способность порохов обеспечивать постоянство этих величин в процессе
длительного хранения и при стрельбе в различных условиях – есть баллистиче-
ская стабильность порохов. Она тесно связана с их физической и химической
стойкостью. Пороха, отличающиеся высокой физической или химической
стойкостью, будут и баллистически стабильными [25].
Баллистическая стабильность пироксилиновых порохов ограничена из-за
испарения растворителя и влаги. Изменение содержания компонентов пороха
сопровождается существенным изменением его баллистических свойств. При
изменении содержания летучих веществ в порохе на 1% скорость горения ме-
няется на 12%, давление пороховых газов – на 15%, а начальная скорость сна-
ряда – на 4%.
Баллистическая стабильность играет решающую роль при установлении
срока эксплуатации порохов.
Главнейшими факторами, определяющими способность к длительному
хранению, являются: состав, качество исходных материалов, способ производ-
ства, примеси в порохе, условия хранения.
Продолжительность хранения порохов имеет исключительно большое зна-
чение, так как с ней связаны вопросы необходимых производственных мощно-
стей пороховых заводов и вопросы системы контроля над состоянием порохов.
Однако установление гарантийных сроков безопасного хранения порохов и их
эксплуатационной пригодности является чрезвычайно трудной проблемой.
Имеющиеся сведения [25-26] о состоянии порохов при длительном хранении не
дают надежных данных для определения продолжительности безопасного хра-
нения порохов.
При длительном хранении происходит разложение пороха. В определен-
ных условиях разложение химически нестойкого пороха может протекать
настолько быстро, что происходит его воспламенение [24-26].
Ускорению разложения пороха способствует повышение температуры
окружающей среды. Нагревание пороха на каждые 50С ускоряет процесс раз-
ложения в 1,5 – 2 раза. Присутствие влаги в небольших количествах ускоряет
процесс гидролитического распада, еще более губительного, чем термическое

10
разложение.
При длительном хранении, при повышенных температурах в порохах
уменьшается содержание растворителя, что сопровождается понижением энер-
гетических и баллистических характеристик порохов [25].
Для обеспечения безопасности в обращении, в процессе производства, при
хранении, войсковой эксплуатации, боевом применении, чувствительность по-
рохов к внешним воздействиям должна иметь определенные пределы.
Малостойкие пороха не только невыгодны в экономическом отношении,
так как необходимо частое обновление боевого запаса, но и представляют зна-
чительную опасность. Известны случаи, когда самовоспламенение пороха со-
провождалось человеческими жертвами, а иногда принимало размеры крупных
катастроф [24].
Потребность общевойсковой армии в боеприпасах только к стрелковому
оружию на наступательную операцию составляет 10000 тонн.
Удовлетворить такую огромную потребность в порохах во время войны
можно только при наличии широкой сырьевой базы, достаточных производ-
ственных мощностях, простой и безопасной технологии изготовления порохов.
Проблема старения пороховых зарядов и ухудшения, в связи с этим, бал-
листических характеристик оружия известна и не нова. Однако имеющиеся
данные исследований физико-химических изменений в порохах охватывают
срок их хранения до 5 лет, прогнозы – до 10 лет. Данные об изменениях, проис-
ходящих в порохах при более длительных сроках хранения , отсутствуют.
В настоящее время Украина не имеет на своей территории заводов, специ-
ализирующихся на производстве всей номенклатуры боеприпасов, как к стрел-
ковому оружию, так и к артиллерийским системам. Запасы боеприпасов, хра-
нящиеся в арсеналах и на складах достаточно велики, но сроки их хранения со-
ставляют более 15 – 20 лет и с каждым днем продолжают расти.
В связи с этим возникает задача исследования пороховых зарядов боепри-
пасов с длительными сроками хранения и влияние изменения их физико-
химических свойств на баллистические характеристики ствольных систем.
1.1. Общая постановка проблемы и ее масштаб.
Типы зарядов, условия их хранения
В настоящее время некоторые специалисты очередной раз “хоронят” та н-
ки. После II мировой войны это было неоднократно. В начале 1950-х годов это
было связано с созданием ядерного оружия, в 1960-е годы – с появлением на
поле боя штурмовых вертолетов и широким применением противотанковых
управляемых ракет и ручных противотанковых гранатометов типа РПГ-7. В
1980-е годы стали широко применять высокоточное оружие (ВТО). Каждый раз
это сопровождалось изменениями во взглядах на условия, характер, средства и
формы вооруженной борьбы.
В конце 1980-х – 1990-х годах произошли глобальные военно-
политические изменения, которые привели к резкому снижению вероятности
возникновения вооруженных столкновений высокой интенсивности. В послед-

11
ние 20 лет имеют место вооруженные конфликты малой интенсивности. Ис-
ключением можно считать обе иракские компании (1991 и 2003 годов), где с
двух сторон участвовали крупные танковые группировки (более 2000 танков).
Для минимизации расходов в операциях малой интенсивности танки и
другую тяжелую технику стали применять реже. И хотя участие танков в по-
добных операциях (на пример на Балканах) более эффективно, чем легких бое-
вых бронированных машин, тем не менее, последние используются все чаще и
чаще.
Тем не менее, несмотря на значительные изменения в ведении военных
действий, основным средством является бронетанковая техника с ее огневыми
возможностями.
Необходимы эффективные силы общего назначения, способные остано-
вить агрессию, разгромить вторгшегося противника, уничтожив (захватив) его
жизненно важные объекты и овладев территорией. В сухопутном компоненте
этих сил, независимо от масштабов формирований, бронетанковое вооружение
определяет основу боевых возможностей. Видимо следует говорить уже не о
танковых войсках, а именно о мощном бронетанковом компоненте в составе
любых формирований сил общего назначения. Если раньше танки называли
главной маневренной ударной силой Сухопутных войск (СВ), то на сегодня они
–
основа боевой мощи формирований сил общего назначения, эффективное
средство прорыва подготовленной обороны, обеспечения успеха в оперативном
масштабе и построения устойчивой динамичной обороны. Естественно, такая
роль и такое место танков и бронетанкового вооружения не только опроверга-
ют критиков, но и подтверждают собственную необходимость.
Главная особенность бронетанковой техники, появившейся более 90 лет
назад, является рациональное сочетание огневой мощи, защищенности и по-
движности, что дает ей принципиально новые возможности, как, в свое время,
соединение серы, селитры и древесного угля привело к созданию дымного по-
роха. В этом смысле бронетехнику нельзя заменить другими средствами во-
оруженной борьбы. Без нее невозможны активные действия на суше, без нее
трудно обеспечить надежную оборону. Танки и другая бронетехника – это ору-
жие ближнего (контактного) боя, и их главное достоинство заключается в эф-
фективной огневой мощи.
Основным танком СВ Украины является модернизированный Т-64БВ и его
модификации и в том числе боевая машина “Булат”, оснащенные 125 мм танко-
вой пушкой Д-81. Для стрельбы из танковой пушки (ТП) применяются 125 мм
выстрелы раздельного заряжания:
–
с бронебойным подкалиберным снарядом;
–
с кумулятивным снарядом;
–
с осколочно-фугасным снарядом.
Выстрел с бронебойным подкалиберным снарядом предназначен для
стрельбы по танкам, самоходным артиллерийским установкам и другим брони-
рованным целям на дальности до 2500м. Он состоит из двух основных частей:
снаряда с дополнительным пороховым зарядом и основного боевого порохово-
го заряда 4Ж40.

12
Боевые пороховые заряды предназначены для разгона снаряда до требуе-
мой начальной скорости. Для стрельбы из пушки применяются единые боевые
пороховые заряды: основной заряд – 4Ж40 (4Ж52) в гильзах со сгорающими
корпусами и стальными поддонами и дополнительные заряды в составе броне-
бойных подкалиберных снарядов. Боевой пороховой заряд состоит из гильзы со
сгорающим корпусом, стального поддона и комбинированного порохового за-
ряда со средствами воспламенения, пламегашения и другими элементами, раз-
мещенными в гильзе. На дульце гильзы надевается сгорающий досылатель вы-
стрела. В досылателе имеются отверстия, которые облегчают воспламенение
дополнительного заряда бронебойного подкалиберного снаряда.
Дополнительный заряд бронебойного подкалиберного снаряда состоит из
трубчатого пороха, равномерно расположенного вокруг тела снаряда и между
лопастями стабилизатора, заключенными в сгорающий цилиндр.
Сгорающий корпус гильзы основного заряда и сгорающий цилиндр допол-
нительного заряда бронебойного подкалиберного снаряда являются частями
боевого порохового заряда, другими словами – метательного заряда, составлен-
ного из высокоазотистых трубчатого и семиканального порохов, а также вос-
пламенительного заряда дымного винтовочного пороха.
Имеющиеся в настоящее время выстрелы хранятся на базах и арсеналах в
закрытых неотапливаемых складских помещениях и на открытых площадках.
Укупоркой для них служат специальные металлические контейнеры в деревян-
ных ящиках. Герметическая упаковка контейнеров обеспечивается механиче-
ским прижиманием крышки с уплотнительной резиновой прокладкой. При дли-
тельном хранении под воздействием изменения температуры окружающей сре-
ды возникают тепловые деформации, уплотнительные резиновые прокладки те-
ряют свою упругость и эластичность, что приводит к разгерметизации, то есть в
контейнер попадает воздух, влага, вода. Но если бы все эти выстрелы храни-
лись в вакуумных пеналах, то и тогда бы происходил процесс разложения по-
роха в зарядах, поскольку пироксилиновые высокоазотистые пороха содержат
азот, который является химически неустойчивым элементом, вступающим в а в-
токаталитическую реакцию с ионами (ОH), содержащимися в воздухе. На ее
скорость влияет температура, влажность, площадь поверхности порохового
элемента, а также условия хранения. Именно это является основной причиной
возникновения проблемы оценки состояния порохового заряда и постановки
ряда задач, позволяющих решить эту проблему.
Проблема изменения физико-химических свойств порохов метательных
зарядов затрагивает практически все объекты вооружения (рис.1 .1), поскольку
до настоящего времени именно теплота, выделяющаяся при сжигании порохов,
является источником энергии для доставки пули, снаряда, ракеты до цели.
Современное состояние арсенала выстрелов для ТП в Украине характери-
зуется длительными, существенно превышающими 10 лет, сроками эксплуата-
ции. А отсутствие производства отдельных типов выстрелов раздельного заря-
жания для них, в частности на Украине, привело к тому, что в настоящее время
в эксплуатации находятся боеприпасы, время хранения которых достигает 25-
30 лет, а для некоторых партий превышает и эти сроки.

13
Рис. 1.1 . Масштаб проблемы старения пороховых зарядов в целом (а) и для
БТТ (б)
Между тем, пироксилиновые пороха, в том числе высокоазотистые (труб-
чатые 15/1 ТР В/А и семиканальные 12/7 В/А), применяемые в зарядах раздель-
ПОРОХОВЫЕ ЗАРЯДЫ
БОЕПРИПАСЫ
ТОПЛИВО для РДТТ
СИСТЕМЫ
КАТАПУЛЬТ
(ВС)
БОЕВЫЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ
ВООРУЖЕНИЯ
АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ
ВЫСТРЕЛЫ
СТРЕЛКОВЫЕ
БОЕПРИПАСЫ
БЕЗОПАСНОСТЬ
ПОЛЕТОВ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
РИСК УЩЕРБА ОТ
СОБСТВЕННЫХ
ВООРУЖЕНИЙ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БОЕСПОСОБНОСТЬ
Все
виды
ВС
а)
БРОНЕТАНКОВАЯ ТЕХНИКА
(БТТ)
АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ
ВЫСТРЕЛЫ
ПАТРОНЫ
Танковые управляемые
ракеты (ТУР)
б)

14
ного заряжания 4Ж40 для ТП, с течением времени изменяют свои свойства, что
выражается прежде всего в снижении плотности пороха, а, следовательно,
энергетических характеристик и повышении скорости горения вплоть до при-
обретения бризантных свойств. Все это ведет к повышению максимального
давления в канале ствола и падению начальной скорости снаряда.
Эти факторы оказывают влияние на живучесть ствольной системы в це-
лом, снижая ее, а также на баллистические характеристики. Как показал обзор и
анализ отечественных и зарубежных публикаций [10, 24, 28-32], сложность
прогнозирования изменений перечисленных характеристик связана с отсут-
ствием методов, которые позволяют решать такого рода задачи на периоды
эксплуатации выстрелов к ТП более 10 лет.
Кроме того, существующие методы прогнозирования изменения свойств
порохов [10, 33] основаны только на данных о температурах хранения боепри-
пасов для рассматриваемого временного интервала, что, учитывая различные
условия хранения, не может дать обобщенной картины состояния этих выстре-
лов.
1.2. Методы исследований свойств пороховых зарядов
Стабильность физико-химических свойств является основным требова-
нием к порохам при практическом их использовании. Задача производителя –
выпуск порохов с высокими и стабильными во времени свойствами, задача
потребителя – сохранение первоначальных свойств до момента использования.
Время этого цикла и представляется, как срок хранения.
Срок хранения порохов определяется совокупностью ряда фак торов, в
число которых входят, в основном, условия хранения (температура, вла жность)
и присущие каждому виду пороха исходные качества, определяющие его спо-
собность более или менее длительно сопротивляться процессу ра зложения.
Появление пироксилиновых порохов, основу которых составляют произ-
водные природного полимера целлюлозы, поставило задачу более глубокого
исследования процесса химической стойкости данных соединений. Возни к-
ла необходимость исследования механизма и кинетики разложения взрыв-
чатых веществ и пироксилиновых порохов и создание но рмативных методов
оценки их стойкости.
Кроме методов аналитической химии необходимо отметить перспектив-
ность применения теоретических методов внутренней баллистики, по крайней
мере, для качественной оценки влияния изменения свойств порохового заряда
при изменении скорости снаряда, вызванного другими условиями заряжания.
Для решения такой задачи может быть сформулирована обратная задача внут-
ренней баллистики (ОЗВБ), которая позволит по известным значениям рmax и V0
(определенными из эксперимента) найти соответствующие им условия заряжа-
ния. Причем, решение такой обратной задачи существенно упрощается тем, что
данные конкретной ствольной системы известны (калибр, масса снаряда, нор-
мальные значения параметров, определяющих условия заряжания).

15
2. ВНУТРЕННЯЯ БАЛЛИСТИКА СТВОЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРИ
ПРИМЕНЕНИИ НОРМАЛЬНЫХ ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ
Изменяющиеся с течением времени свойства порохов приводят к измене-
нию параметров и характеристик процессов, протекающих в канале ствола при
выстреле. В этой связи представляется логичным и целесообразным рассмот-
реть вначале основные процессы и их модели применительно к кондиционным
порохам. Поэтому в название этого раздела введено словосочетание “нормаль-
ный пороховой заряд”.
2.1. Выстрел как объект исследования внутренней баллистики
Основная задача оружия в бою состоит в том, чтобы снарядом (пулей), вы-
пущенной из оружия с той или иной начальной скоростью, поражать цели в
определенной точке пространства. При этом иногда предъявляются также тре-
бования, чтобы снаряд поражал цель под определенным углом встречи или с
определенной скоростью (например, при пробивании брони).
Изучением законов движения снаряда в канале ствола оружия занимается
внутренняя баллистика – одна из основных специальных артиллерийских тех-
нических дисциплин, теоретическую основу которой составляет техническая
термодинамика. Большой вклад в становление и развитие внутренней балли-
стики как науки внесли отечественные ученые Дроздов Н.Ф., Серебряков М.Е.,
Слухоцкий В.Е ., Вейник А.И., чьи труды до настоящего времени составляют
фундаментальную основу внутренней баллистики.
Явления и процессы, протекающие при выстреле, и, в особенности, движе-
ние снаряда по каналу ствола, характер нарастания его скорости и закон разви-
тия давления пороховых газов (рис 2.1, 2.2) существенно зависят от физико-
химических свойств пороха.
В явлении выстрела проявляется взаимозависимость одних параметров и
факторов от других. Движение снаряда зависит от давления пороховых газов,
но само давление зависит как от интенсивного процесса горения пороха, уско-
ряющегося с повышением давления, так и от увеличения объема заснарядного
пространства, и в свою очередь зависящего от скорости снаряда.
В результате экспериментального и теоретического изучения закономер-
ностей выстрела внутренняя баллистика дает возможность решить следующие
основные практические задачи.

16
Рис. 2.1 . Кривые давления газов и скорости снаряда в функции от времени
Рис. 2.2 . Кривые давления газов и скорости снаряда в функции от пути
снаряда
Р
V
с
Р
Vmax
tn
tm
tk
td
t0
p
'
m
t
Период после-
действия газов
Vm
pm
I
I
III
II
Vd
Vk
pk
pd
p0
pв
а
b
0
W
0
=
c
o
n
s
t
m
Р
Vmax
ln
lm
lk
ld
p
'
m
l
Vm
pm
I
III
II
Vd
Vk
pk
pd
p0
pв
d
k
0

17
Первая основная задача внутренней баллистики – определить расчетом за-
кон изменения давления пороховых газов и скорости снаряда в ствольной си-
стеме при заданных условиях заряжания и, в частности, определить максималь-
ное давление рmах и начальную скорость снаряда V0.
Вторая основная задача внутренней баллистики – задача баллистического
проектирования оружия. Эта задача состоит в определении конструктивных па-
раметров канала ствола и условий заряжания – массы заряда, размеров и формы
пороха, – чтобы снаряду данного калибра и массы сообщить заданную началь-
ную скорость при определенной величине максимального давления.
При установлении зависимостей между различными величинами, характе-
ризующими выстрел, а также при решении задач внутренней баллистики при-
ходится рассматривать явление сначала в основных чертах. Далее − упрощать
его, давать схематическое решение при некоторых, иногда не вполне точных
допущениях, переходить затем к выявлению влияния второстепенных факторов
и, найдя их, включать в первоначальные зависимости, постепенно расширяя и
усложняя их. Такой сложный комплекс различных процессов при математиче-
ском моделировании приводит иногда к довольно сложным системам уравне-
ний, выражающим связь между основными величинами.
В явлении выстрела различают следующие основные процессы:
–
процесс горения пороха и образования газов, содержащих большой запас
энергии.
–
процесс преобразования тепловой энергии газов в кинетическую энергию
движения системы “снаряд - заряд - ствол”.
–
процессы движения снаряда, отката ствола и движения газов самого за-
ряда.
Все эти процессы взаимосвязаны, протекают одновременно, оказывают
воздействие друг на друга и выражаются определенными математическими за-
висимостями, позволяющими связать элементы выстрела и условия заряжания
между собой и найти решение целого ряда задач, возникающих при изучении и
анализе явления выстрела.
2.2. Классификация зарядов
В зависимости от характера применения заряды делят на три группы: бое-
вые, практические и холостые.
Боевые заряды применяются при боевых стрельбах. Боевые заряды могут
быть постоянными и переменными.
Практические заряды применяются для испытания материальной части ар-
тиллерии и боеприпасов, для практических занятий при обучении стрельбе.
Холостые заряды применяются во время маневров и для производства са-
лютов.
По типу оружия и способу заряжания заряды можно разделить следующим
образом:
1. Заряды к стрелковому оружию.
2. Заряды к орудиям унитарного заряжания. В этом случае артиллерийский

18
выстрел как совокупность снаряда, заряда, гильзы и средства воспламенения
представляет одно целое.
3. Заряды к орудиям раздельного гильзового заряжания. При этом артил-
лерийский выстрел состоит из двух частей: снаряда и заряда, собранного в
гильзе со средством воспламенения.
4. Заряды к орудиям картузного (безгильзового) заряжания. Артиллерий-
ский выстрел состоит из трех частей: снаряда, заряда и средства воспламене-
ния.
5. Заряды к минометам.
6. Заряды к реактивным снарядам.
Основным элементом всех зарядов является определенное количество по-
роха – пороховой заряд. Однако для выполнения ряда тактико-технических и
эксплуатационных требований в современные заряды вводится, помимо пороха,
ряд дополнительных элементов. Наличие тех или иных элементов обусловлено
типом и назначением ствольной системы.
В общем случае заряд может содержать следующие элементы:
–
навеску пороха;
–
дополнительный воспламенитель;
–
вспомогательные элементы (пламегаситель, размеднитель и др.);
–
обтюрирующее (уплотняющее) устройство.
Навеска пороха.
Порох, входящий в навеску, обладает определенным количеством энергии,
обеспечивающей желаемый метательный эффект (определенную скорость дви-
жения снаряда, допустимое давление пороховых газов в канале ствола).
Форма заряда зависит от формы пороховых элементов, способа и условий
заряжания, а также конструкции каморы. Навеска пороха может помещаться в
гильзе россыпью или в матерчатом мешочке, называемом картузом (при раз-
дельном гильзовом и унитарном заряжании), или только в картузе при безгиль-
зовом картузном заряжании. В последнем случае материал картузов должен
при выстреле сгорать полностью, не оставляя в каморе орудия тлеющих оста т-
ков, которые могут преждевременно воспламенить очередной, вновь вкладыва-
емый заряд. Этим требованиям, например, удовлетворяют ткани из натурально-
го шелка.
В зависимости от задач стрельбы, типа ствольной системы и других усло-
вий боевые заряды могут иметь неизменяемую или изменяемую при стрельбе
навеску пороха.
Заряды, имеющие неизменяемую навеску пороха, называются едиными
или постоянными; заряды, в которых навеска пороха изменяется, называются
составными или переменными.
Переменные заряды, составленные из разных порохов, называют иногда
комбинированными зарядами.
Дополнительный воспламенитель.
Во многих случаях средствами воспламенения не удается получить быст-
рого и безотказного воспламенения заряда. Поэтому для усиления воспламеня-
ющего импульса в зарядах применяют дополнительный воспламенитель (счи-

19
тая основным воспламенителем средство воспламенения).
Дополнительные воспламенители чаще всего готовят из дымного пороха,
который считается наилучшим для этих целей. Иногда для дополнительных
воспламенителей применяют и быстросгорающие пористые пороха.
Как показывает опыт, воспламенение заряда зависит от веса дополнитель-
ного воспламенителя и его расположения. При увеличении веса воспламените-
ля, помимо возрастания мощности воспламеняющего импульса, повышается
начальное давление горения заряда.
При повышенном давлении возрастает скорость воспламенения. Для пра-
вильного функционирования порохового заряда требуется некоторое опти-
мальное давление, развиваемое газами воспламенителя, равное 100-125 кг/см2
.
Большинство исследователей считает, что при давлении меньше 50 кг/см2
трудно получить удовлетворительное воспламенение заряда.
Если мощность воспламеняющего импульса недостаточна и давление его
мало, то воспламенение может не произойти или же получится затяжной вы-
стрел. При увеличении веса воспламенителя до некоторого предела несколько
возрастает начальная скорость снаряда и уменьшается величина срединного от-
клонения начальной скорости.
Вес дополнительного воспламенителя подбирается опытным путем и ко-
леблется в пределах 0,5-2,5% навески пороха.
При небольших весах зарядов, имеющих сравнительно малую длину, до-
полнительный воспламенитель располагается в основании заряда, т.е . непо-
средственно над средством воспламенения, в виде плоского мешочка, запол-
ненного дымным порохом (или быстросгорающим порохом коллоидного типа).
Для надежного воспламенения, когда заряд очень длинный, дополнитель-
ный воспламенитель делят на две или несколько частей, которые располагают в
различных местах по длине заряда.
Расположение дополнительного воспламенителя оказывает наибольшее
влияние в зарядах большого веса, изготовленных из зерненых порохов.
Хаотическое, но в то же время компактное расположение пороховых эле-
ментов в таких зарядах затрудняет распространение газов воспламенителя по
всему заряду. Поэтому в таких зарядах дополнительный воспламенитель распо-
лагают иногда по оси заряда в виде трубки с отверстиями, заполненной дым-
ным порохом.
Такие дополнительные воспламенители носят название стержневых.
Стержневые воспламенители распространены в зарядах американской артилле-
рии.
Вспомогательные элементы.
Для устранения дульного пламени при выстреле к пороховому заряду до-
бавляется пламегаситель (чаще всего сернокислый или хлористый калий), ко-
торый помещается в переменных зарядах между пучками пороха, а в постоя н-
ных – сверху заряда в виде плоского мешочка или в виде трубки (из миткале-
вой, шелковой или хлопчатобумажной ткани), помещенной по оси заряда.
Чтобы уменьшить омеднение канала ствола (отложение меди поясков в
нарезах), которое изменяет профиль поперечного сечения канала и влияет на

20
правильность ведения снаряда, в зарядах применяются специальные добавки,
называемые размеднителями или противоомеднителями.
Размеднитель представляет собой ленточки или мотки оловянной или
свинцовой проволочки как в чистом виде, так и в виде различных сплавов.
Размеднитель укладывают сверху заряда или привязывают к картузу в се-
редине заряда. Вес размеднителя – около 1% навески пороха.
Наряду с пламегасителями и размеднителями в зарядах для пушек с высо-
кими начальными скоростями снаряда применяют специальные добавки, по-
вышающие живучесть стволов, например просальники и флегматизаторы.
Порох, особенно зерненый, не должен перемещаться в гильзе, что может
привести к перетиранию зерен и повышению рассеивания начальных скоростей
снаряда при стрельбе. Для устранения перемещений зерен заряда в гильзе пр и-
меняются обтюрирующие устройства в виде картонного или пластмассового
кружка, цилиндрика и собственно обтюратора.
2.3. Основные баллистические характеристики ствольной системы
В связи с неопределенно большим числом возможных решений задачи при
баллистическом проектировании возникает вопрос о выборе критериев для
оценки получаемых расчетом вариантов проекта.
Каждая ствольная система характеризуется определенным набором балли-
стических характеристик, которые можно разделить на три группы:
1. Конструктивные характеристики канала ствола.
–
объем каморы;
–
длина ствола и длина канала;
–
число объемов расширения газов;
–
характеристика глубины нарезов;
–
коэффициент уширения каморы.
2. Характеристики условий заряжания;
–
плотность заряжания;
–
относительный вес заряда;
–
коэффициент веса снаряда;
–
относительный импульс давления пороха;
–
параметр заряжания Дроздова.
3. Энергетические характеристики выстрела.
–
коэффициент могущества;
–
коэффициент использования единицы веса заряда;
–
коэффициент полезного действия;
–
характеристика положения снаряда в конце горения пороха;
–
характеристика использования рабочего объема канала ствола;
–
характеристика использования всего объема канала ствола;
–
характеристика живучести ствола.
На практике во многих случаях применяют заряды из смеси двух порохов.
Такие составные (комбинированные) заряды применяются в основном для
получения разных скоростей снаряда в зависимости от условий боя.

21
Кроме того, они применяются на полигонных испытаниях материальной
части артиллерии и боеприпасов, когда требуется подобрать такую комбина-
цию максимального давления и скорости снаряда, которую при заряде из одной
марки пороха получить не удается.
Баллистический расчет ствола проводится для полного заряда при задан-
ных калибре, массе снаряда и максимальной начальной скорости обычным пу-
тем с некоторыми изменениями, учитывающими особенности горения пороха с
понижением давления при уменьшенных массах зарядов. Число скоростей и
число зарядов назначают из условий стрельбы, в зависимости от заданных уг-
лов падения снаряда и величин перекрытия дальностей.
Наибольшее давление для полного заряда назначается обычным путем по
величине коэффициента могущества, наибольшее давление для наименьшего
заряда определяется из условий взводимости взрывателя.
Соответствующие плотности заряжания находятся в пределах Δ0 = 0,4-0,6;
Δn = 0,1-0,15. После того, как на основе решения задачи внешней баллистики, с
учетом перекрытия дальностей на смежных зарядах, дается шкала начальных
скоростей, внутренняя баллистика должна дать величины зарядов, обеспечива-
ющих получение заданной шкалы скоростей и соотношение весов тонкого и
толстого порохов, составляющих каждый из этих зарядов, при условии, чтобы
максимальные давления не выходили за поставленные для них пределы.
Для решения этой задачи надо предварительно дать методику решения за-
дачи пиродинамики в случае комбинированного заряда.
2.4. Основные закономерности процесса выстрела ствольных систем и
задачи внутренней баллистики
Общая задача внутренней баллистики как науки состоит в установлении
закономерностей, которые проявляются в явлении выстрела и в протекающих
при этом процессах, и в использования этих закономерностей для наиболее со-
вершенного управления явлением выстрела, для проектирования и создания ра-
циональных конструкций артиллерийских систем и других видов вооружения.
Первая основная задача внутренней баллистики состоит в решении систе-
мы уравнений, выражающих закономерности процессов, протекающих при вы-
стреле. Тем самым устанавливается связь между конструктивными данными
канала ствола, условиями заряжания и баллистическими характеристиками вы-
стрела (р, V, l, Т, t, ψ).
Решение этой задачи для данного орудия и данных условий заряжания
позволяет рассчитать зависимости изменения давления пороховых газов р и
скорости снаряда V от пути снаряда l и от времени движения снаряда по каналу
орудия t; попутно можно найти изменение величины сгоревшей части заряда ψ
и температуры газов Т. При этом наряду с зависимостями р, l–V, l–p t–V, t, вы-
ражающими общие закономерности изменения основных баллистических эле-
ментов, определяются две важнейшие баллистические характеристики орудия –
наибольшее давление газов в канале ствола рmах и дульная скорость снаряда Vд
(или V0).

22
Эту задачу называют также прямой задачей внутренней баллистики.
1. Конструктивные данные канала ствола:





0
кам
0
0
0
2
s
l
l
;
s
W
l
W
;
d
n
s
d
;
зат в
кан
ств
д
кам
кам
0
д
0
д
д
l
L
L
;
l
l
L
;
l
l
W
W







.
2. Условия заряжания.
снаряд:
0
2
p
,
r
,
q




;
природа пороха:



,
u
,
,
,
f
1;
форма и размеры пороха: 2е1 2b, 2с, λ,
1
1
к
u
е
I;
заряд:
q
,
W
,
0





;
воспламенитель: fв, αв, ωв.
При заданных конструктивных характеристиках орудия и условиях заря-
жания эта задача имеет единственное решение – единственную строго опреде-
ленную кривую давления, ее максимум рmax и единственную кривую нарастания
скорости снаряда и дульную скорость Vд.
Изменяя условия заряжания или конструктивные данные канала ствола,
можно проследить влияние этих изменений на изменение кривых давления га-
зов и скорости снаряда, т. е . решить ряд частных прямых задач.
Вторая основная задача внутренней баллистики – задача баллистического
проектирования – состоит в определении конструктивных данных канала ство-
ла и условий заряжания, при которых снаряд данного калибра d и массы q по-
лучит при вылете из канала ствола определенную заданную дульную (началь-
ную) скорость Vд. Величина этой скорости задается на основе тактико-
технических требований, предъявляемых к проектируемому орудию.
По существу она является обратной задачей внутренней баллистики по от-
ношению к прямой основной задаче, и при ее решении используются законо-
мерности, установленные в прямой задаче.
Так как число заданных величин мало (d, q, Vд, иногда рmах), а требуется
найти ряд конструктивных данных и условий заряжания, то задача баллистиче-
ского проектирования допускает множество вариантов решений, множество
комбинаций конструктивных данных орудия и условий заряжания, при которых
можно получить заданную скорость снаряда. Выбор окончательного варианта
зависит от ряда предъявляемых требований, а также от имеющихся эмпириче-
ских данных.
Для окончательно выбранного варианта решается прямая задача – рассчи-

23
тываются кривые р, l–V, l–p t–V, t. Кривая р, l и величина рmах используются для
расчета прочности стенок ствола, снаряда, гильзы и капсюльных втулок, кривая
р, t – для расчета тормоза отката, накатника и лафета в целом, а также для рас-
чета взрывателей и дистанционных трубок. Вместе с этим задаются форма и
размеры или марка пороха, по которым должны быть или изготовлены новые
матрицы для прессования порохов, или взяты готовые из имеющегося запаса.
Таким образом, от целесообразности и рациональности выбранного вари-
анта баллистического решения в значительной степени зависит дальнейшее
проектирование всей ствольной системы в целом и боеприпасов к ней.
Поэтому задача баллистического проектирования ствольной системы явля-
ется важнейшей прикладной задачей внутренней баллистики.
На основе решения прямой задачи и анализа полученных зависимостей
устанавливают основные закономерности для баллистических элементов в раз-
личные моменты движения снаряда по каналу ствола, а также их изменения с
изменением некоторых параметров и условий заряжания. К баллистическим
элементам относятся:
а) величина максимального давления рmах, соответствующие ему путь lmах и
скорость Vmах;
б) элементы в момент конца горения пороха рк, lк, Vк;
в) элементы в момент прохождения дном снаряда дульного среза (рд, Vд).
2.5. Решение основной задачи внутренней баллистики
аналитическими методами
Основная задача внутренней баллистики состоит в решении системы урав-
нений, выражающих закономерности протекающих при выстреле процессов,
что позволяет установить зависимости изменения давления газов и скорости
снаряда от конструктивных данных канала ствола и условий заряжания. Реше-
ние задачи при заданных условиях позволяет рассчитать и построить зависимо-
сти давления газов (р, l) и (р, t) и скорости снаряда (V, l) и (V, t) и, тем самым,
определить величину и положение максимального давления, давления в момент
конца горения пороха и в момент прохождения дна снаряда через дульный срез.
Система уравнений внутренней баллистики выражает закономерности
процессов, протекающих при выстреле.
1. Основное уравнение внутренней баллистики – уравнение преобразова-
ния энергии

2
mV
2
f
l
l
ps







(2.1)
или
2
mV
T
T
1
f
2
1










(2.2)
2. Уравнения горения пороха

24
2
2
z
1
x
xz
z
x
xz







,
(2.3)
z
2
1



, или





x
4
1
,
(2.4)
p
u
dt
de
u
1


.
(2.5)
3. Уравнения движения снаряда
sp
dt
dV
m


,
(2.6)
или
sp
dt
dV
mV


.
(2.7)
Решая совместно эти уравнения, можно установить связь между баллисти-
ческими элементами (р, V, l, Т, t, ψ) в ствольной системе при заданных услови-
ях заряжания и построить зависимости давления газов и скорости снаряда в
функции пути снаряда и времени его движения.
Основными методами решения, использующими всю систему этих уравне-
ний, являются аналитический и численный методы. Ввиду сложности процесса
выстрела и недостаточно точного знания некоторых факторов, влияющих на ре-
зультаты выстрела, при любом методе решения необходимо ввести определен-
ные ограничения и допущения.
К ним относятся следующие основные допущения:
1. Горение пороха происходит по геометрическому закону.
2. Порох горит при среднем давлении р (хотя на самом деле оно меняется
от рдн до рсн).
3. Закон скорости горения линейный,
p
u
u
1

.
4. Учитываемые работы газов пропорциональны главной работе поступа-
тельного движения снаряда и учитываются постоянным коэффициентом φ.
5. Охлаждение газов в результате теплоотдачи стенкам ствола непосред-
ственно не учитывается и может быть принято в расчет или уменьшением силы
пороха f, зависящей от температуры газов (
1
RT
f  ), или увеличением показате-
ля θ:
ср
BT
A
1



.
(2.8)
6. Состав продуктов горения не меняется, и величины f и α постоянны.
7. Показатель θ принимается постоянным значением, хотя он имеет мень-
шую величину в начале процесса выстрела и растет по мере уменьшения тем-
пературы газов.
8. Работа врезания пояска снаряда в нарезы отдельно не учитывается; при-

25
нимается, что снаряд стоит на месте, пока давление газов не достигнет величи-
ны давления форсирования р0; врезание считается мгновенным, а не постепен-
ным, как это происходит на самом деле.
9. Движение снаряда по каналу рассматривается до момента прохождения
дна его через дульный срез ствола.
10. Растяжением стенок ствола при выстреле и прорывом газов через зазо-
ры между ведущим пояском и каналом ствола пренебрегают.
Эти допущения и осреднение переменных величин постоянными значени-
ями приводят к тому, что зависимости и закономерности, которые получаю тся
даже при математически строгом решении задачи, выразят физическую сущ-
ность явления процесса выстрела лишь с некоторым приближением.
Поэтому вычисленные на основе этого решения значения pmax и Vд как
правило не совпадают с опытными значениями.
Для получения расчетным путем данных, хорошо согласующихся с опыт-
ными, приходится даже для математически строгого решения при приближен и-
ях и допущениях вводить “коэффициенты согласования” с опытом, которые по
существу характеризуют степень рассогласования действительных процессов,
протекающих при выстреле с моделью.
Чем меньше этих коэффициентов и чем ближе они к единице, тем выше
степень приближения модели к действительному процессу.
При наличии ряда допущений даже точное решение приводит к прибли-
женным значениям баллистических элементов (pmax и Vд); поэтому ряд авторов
прибегает к упрощениям в самом процессе решения и получает простые выра-
жения для анализа баллистических элементов; подбором коэффициентов согла-
сования для каждого метода можно получить результаты расчетов, очень близ-
кие к опытным.
Здесь следует подчеркнуть, что чисто аналитическими методами решить
задачу внутренней баллистики не представляется возможным. Поэтому суще-
ствующие методы решения – это в основном табличные методы, разработанные
Дроздовым Н.Ф., Слухоцким В.Е., Серебряковым М.Е., Оппоковым Г.З ., и дру-
гими. Каждым из этих авторов выбирается свой набор задаваемых и определя-
емых характеристик в соответствие с поставленной задачей. Варьируемые не-
известные параметры сводились в таблицы, и в целом, пос ледовательными
приближениями обеспечивалась требуемая точность решения.
Такой подход не претерпел коренных изменений до настоящего времени,
чему есть объективные причины. К таковым следует отнести проблему модели-
рования процесса горения, проблему моделирования процесса врезания веду-
щего пояска и движения по нарезам, учет потерь и второстепенных работ, ф и-
зико-химических свойств пороха и другие.
Однако, применительно к решению прямой задачи внутренней баллистики,
по мнению авторов наиболее доступным и легко а втоматизированным в вычис-
лениях остается метод профессора Дроздова Н.Ф. [1-3]. Для задачи оптималь-
ного проектирования – метод профессора Слухоцкого В.Е . [1-3, 5, 14], усовер-
шенствованный Чуевым Ю.В. [1-3, 9]. И безусловно фундаментальным пред-
ставляется труд Серебрякова М.Е . с точки зрения анализа влияния различных

26
факторов на процессы внутренней баллистики [3].
Общая процедура решения системы (2.1) – (2.8) заключается в следующем.
Из основного уравнения внутренней баллистики, находят давление пороховых
газов
1
Z
l
l
x
B
x
k
s
f
l
l
V
V
s
f
p
1
ср
B
B
x
2
1
1
0
2
пр
2
















.
(2.9)
Здесь



















1
1
l
l0
,
(2.10)



















ср
0
ср
1
1
l
l
,
(2.11)
где
2
0
ср





.
Задаваясь значениями х в пределах от 0 до 1– z0, можно найти соответ-
ствующие значения ψ, V, l и p и построить кривые давления р, l и скорости сна-
ряда V, l в первом периоде. При хк = 1– z0 находят баллистические элементы
для конца горения пороха:

2
1
,
z
1
m
sI
V
,
z
1
x
,
1
0
cp
k.
0
k
k
0
k
k











;
(2.12)


























cp
.
k
0
0
1
1
1
l
l
;
1
l
l
l
cp
.
k
k
;
(2.13)

k
1
2
пр
2
k
k
B
B
x
k
l
l
V
V
1
s
f
p
;
1
Z
l
l
1
k
cp
.
k








.
(2.14)
Они будут начальными для второго периода.
В дальнейшем будет использовано выражение
2
2
2
2
2
k
2
2
пр
2
x
2
B
f2
m
x
m
I
s
V
V







,
(2.15)
откуда
x
2
B
V
Vпр


.
(2.16)
Наибольшее давление пороховых газов рmax в канале ствола является важ-

27
нейшей баллистической характеристикой. Поэтому важно уметь рассчитать
давление рmax при заданных условиях заряжания. Для этого предварительно
необходимо определить значение хmax, соответствующее наибольшему давле-
нию газов рmax.
После некоторых преобразований получим

1
x
2
f
p
1
1
1
B
x
x
2
f
p
1
1
1
B
x
x
max
0
max
0
max




































.
(2.17)
Данная формула дает аналитическое выражение для величины хmax, при
которой давление газов получается максимальным.
Возможны три результата при использовании этой формулы:
1. Обычный случай – максимум давления получается до сгорания пороха:
0
k
max
z
1
x
x



; аналитическая формула дает реальный максимум давле-
ния (рис. 2.3).
Рис. 2.3 . Кривая давления с нормальным максимумом
2. Граничный случай – максимум давления получается в момент конца го-
рения пороха
k
max
k
max
p
р
;
x
x


(рис. 2.4).
Р
l
pmax
xmах < xk
pk
pд
p0
0

28
Рис. 2.4 . Максимум давления совпадает с моментом сгорания пороха
3. Нереальный случай, когда
k
max
x
x
 ; после сгорания пороха и получения
хк давление повышаться не может и рк в конце горения будет фактически
максимальным давлением (рис. 2.5).
Рис. 2.5 . Нереальный максимум: xmах > xk
2.6. Решение задачи внутренней баллистики для
комбинированного заряда
Для расчета действия комбинированного заряда в орудии необходимо
знать особенности его горения в зависимости от формы, соотношения толщин и
весов составляющих его порохов.
При этом необходимо отметить, что зависимости, полученные на основе
Р
l
pmax = pk
xmах = xk
pд
p0
0
Р
l
pmax
xmах > xk
pд
p0
0
p

29
геометрического или физического закона горения порохов, устанавливают ос-
новные закономерности горения комбинированных зарядов в соответствии с
принятыми при их выводе допущениями.
Эти зависимости учитывают лишь основные особенности горения комби-
нированных зарядов при равномерном смешении порохов, составляющих за-
ряд, и при отсутствии каких-либо перегородок отделяющих одни части заряда
от других, а также при условии мгновенного воспламенения.
В действительности в условиях выстрела из орудия отдельные части ком-
бинированного заряда разделены на пучки, заключенные в оболочки из специ-
альной картузной ткани, причем число пучков может изменяться от двух-трех
до восьми - десяти и больше. Пучки располагаются обычно в 2 – 3 ряда один
над другим, так что газам и частицам воспламенителя надо пробить несколько
рядов мешочной ткани, которая, несомненно, задерживает воспламенение. Из-
вестно, что при отсутствии перегородок воспламенение протекает постепенно,
а не мгновенно. В зарядах пучок с тонким порохом обычно лежит на дне гиль-
зы вблизи капсюльной втулки, его зерна не перемешаны равномерно в заряде и
воспламеняются раньше, чем зерна других пучков. Это создает различие в
местных условиях горения, и действительное горение может не совпадать с те-
ми схематизированными представлениями о нем, которые легли в основу выво-
да основных зависимостей и характеристик горений комбинированного заряда.
В результате ход действительного процесса горения комбинированного за-
ряда будет лишь в основном подчиняться установленным выше зависимостям.
Поэтому при дальнейших расчетах на основе полученных зависимостей прихо-
дится вводить ряд коэффициентов согласования.
Опыт показал также, что при одинаковых весах порохов, составляющих
комбинированный заряд, результаты стрельбы меняются с изменением взаим-
ного расположения элементов зарядов. Так, при одинаковых весах тонкого и
толстого порохов только изменение их расположения изменяет давление рmax на
10-12%, а начальную скорость V0 на 2-3%. В обычных формулах влияние вза-
имного расположения зарядов не учитывается. Смесь предполагается распреде-
ленной равномерно и воспламеняющейся мгновенно.
На самом деле два пороха разной толщины горят с разной местной скоро-
стью нарастания давления, причем более тонкий в своем местном объеме даст и
бóльшую скорость нарастания давления и бóльшее давление. При этом про-
изойдет выравнивание давления, но некоторое повышение по сравнению с дав-
лением при равномерном распределении тонкого и толстого порохов будет
наблюдаться.
2.7. Аналитическое решение основной задачи внутренней баллистики при
равномерном распределении в заряде тонкого и толстого
порохов (метод проф. Г.В. Оппокова)
Для комбинированного заряда первый период будет состоять из двух фаз:
І фаза – совместное горение тонкого и толстого порохов, пока не сгорит тонкий
порох; ІІ фаза – горение одного толстого пороха.

30
Кривая давления в точке, соответствующей концу горения тонкого пороха,
при переходе от I фазы ко II меняет угол наклона скачком, так как в момент
сгорания тонкого пороха уменьшается скачком интенсивность газообразования
(рис 2.6).
Рис. 2.6 . Кривая давления при комбинированном заряде
Возможен случай, что аналитический максимум не получится ни в I, ни во
II фазе, так как в момент перехода от I фазы ко II угол наклона меняется скач-
ком, потому что интенсивность газообразования меняется также скачком, и в
начале второй фазы угол наклона кривой р, l будет иметь уже отрицательное
значение. В этом случае рк – фактически наибольшее давление, но без аналити-
ческого максимума; точка на границе I и II фаз будет угловой (рис. 2 .7).
Рис. 2.7 . Изменение давления при отсутствии аналитического максимума
р
l
p"k
pд
p0
0
p'k
p'max
II
период
II фаза
I фаза
lд
lk"
lk'
lm
Р
l
pk
pд
0
p'k
II
период
II
фаза
I
фаза
lд
lk
lk'

31
2.8. Поправочные формулы внутренней баллистики
Во многих случаях артиллерийской практики возникает задача отыскания
величии изменения дульной скорости снаряда Vд и наибольшего давления по-
роховых газов рmах при изменении различенных условий заряжания.
Так, при подборе веса заряда данного пороха для получения заданных ве-
личии Vд и рmах необходимо знать изменения их при изменении веса заряда,
объема каморы, веса снаряда, температуры заряда, чтобы введением поправок в
непосредственные результаты стрельбы получить значения Vд и рmах, отвечаю-
щие нормальным (штатным) условиям заряжания.
Поправка на изменение веса заряда применяется в каждой стрельбе, име-
ющей целью установить вес заряда, обеспечивающий получение табличных
значений Vд и рmах.
Давления рmах в канале ствола измеряются преимущественно вкладными
крешерными приборами, уменьшающими объем каморы при стрельбах. При
таких стрельбах необходимо уметь вычислять изменения Vд и рmах при увели-
чившемся объеме каморы после изъятия из нее крешерного прибора. Это до-
стигается введением поправок в значения Vд и рmах на величину объема, зани-
мавшегося крешерным прибором.
Поправки на изменение объема каморы необходимо вводить и при перехо-
де к снарядам с другими запоясковыми частями; при этом может измениться и
вес снаряда, что также должно быть учтено.
Температура заряда не всегда бывает равна нормальной (табличной) тем-
пературе +15° С, и почти при каждой стрельбе приходится вводить поправки в
значения Vд и рmах, чтобы привести результаты стрельб к нормальной темпера-
туре.
Для составления таблиц стрельбы в величину Vд вводят поправку на изме-
нение температуры заряда и веса снаряда. Изменение величин Vд и рmах требу-
ется знать и при решении многих других вопросов артиллерийской практики.
Поправка в Vд и рmах на отклонение веса снаряда от нормального (таблич-
ного) вычисляется реже, чем вышеперечисленные поправки, потому, что бал-
листические стрельбы большей частью проводят снарядами нормального веса.
При стрельбах, поставленных с целью получить исходные данные для со-
ставления таблиц стрельбы, вводят в величину Vд поправку на изменение тем-
пературы заряда и веса снаряда.
Помимо описанных выше двух видов стрельб, имеющих целью подбор ве-
са заряда под табличные значения Vд и рmах и получение данных для составле-
ния таблиц стрельбы, изменения величин Vд и рmах в зависимости от изменения
различных условий заряжания требуется знать при решении многих вопросов
артиллерийской практики, причем число учитываемых измененных условий за-
ряжания увеличивается по мере развития и совершенствования наших знаний, в
том числе и по старению зарядов.
В настоящее время учитывают изменения следующих условий заряжания:
–
массы порохового заряда ω;
–
массы снаряда m;

32
–
объема каморы W0;
–
температуры заряда t;
–
конечного импульса давления пороховых газов jk;
–
теплоты взрывчатого превращения (калорийности) пороха при воде газо-
образной Qω;
–
силы пороха f;
–
удельного коволюма пороховых газов α;
–
давления форсирования p0;
–
длины пути снаряда по каналу ствола lд.
В период 1895–1910 гг. Испытательной комиссией Охтенского порохового
завода при непосредственном участии Н.А. Забудского и Г.П. Киснемского бы-
ло проведено большое число стрельб, на основании которых б ыли выведены
эмпирические зависимости Vд и рmах от различных условий заряжания и разра-
ботаны поправочные формулы ИКОПЗ и профессора В.Е . Слухоцкого.
На основании этих зависимостей были впервые получены дифференциаль-
ные поправочные формулы внутренней баллис тики, которые носят название
поправочных формул ИКОПЗ и имеют следующий вид:


































o
1
1
0
0
д
д
o
1
1
0
0
max
max
t
0011
,
0
%
H
04
,
0
e
e
3
1
q
q
5
2
W
W
3
1
4
3
V
V
t
0036
,
0
%
H
15
,
0
e
e
3
4
q
q
4
3
W
W
3
4
2
p
p
В этих формулах, кроме поправок на δω, δW0, δq, δto
, содержатся поправки
на изменение толщины горящего свода пороха δе1 и на изменение содержания в
порохе летучих веществ δН%, что характерно для процесса хранения.
Полагая в этих формулах переменным один какой-либо параметр, а
остальные постоянными, можно найти зависимость между относительным из-
менением Vд и рmах и относительным изменением данного параметра заряжа-
ния.
Например, полагая переменным только массу заряда ω, получим
,
2
p
p
mах
mах








4
3
V
V
д
д
.
Общий вид зависимостей между относительными изменениями Vд и рmах и
соответствующими относительными изменениями параметров заряжания мож-
но представить следующими выражениями:

33












x
x
l
V
V
x
x
m
p
p
x
д
д
x
mах
mах
В этих зависимостях под х понимается любой из параметров заряжания, а
mx и lx представляют собой поправочные коэффициенты внутренней баллисти-
ки, показывающие, на сколько процентов изменится Vд или рmах при изменении
параметра заряжания на 1%.
В формулах ИКОПЗ все поправочные коэффициенты приняты постоянны-
ми, не зависящими от условий заряжания.
Поправочные формулы ИКОПЗ справедливы с достаточной точностью
только для тех условий заряжания, при которых они были получены, т.е . для 76
мм пушки обр. 1902 г. со стволом длиной в 30 калибров.
Артиллерия имеет на вооружении много различных систем, которые по
условиям заряжания резко отличаются от 76 мм пушки обр. 1902 г. Опыты по-
казали, что применение поправочных формул ИКОПЗ к этим системам вызыва-
ет большие ошибки.
Таким образом, поправочные формулы ИКОПЗ могут в большинстве слу-
чаев служить лишь для грубых, приблизительных расчетов.
В 1940 г. В.Е. Слухоцкий составил поправочные формулы и таблицы по-
правочных коэффициентов mx и lx для орудий на изменение параметров: jk, ω, f,
q, W0. Таблицы значений mx даны с двумя входами Δ и рmax, а таблицы значений
lx с тремя входами: Δ, рmax и Λд. Буквой Δ обозначается плотность заряжания,
равная
0
W



кг/дм3, а буквой Λд относительная длина пути снаряда по каналу
ствола, равная
0
д
0
д
д
W
s
l
l
l



.
Поправочные коэффициенты на изменение температуры заряда mt и lt в
поправочных формулах В.Е . Слухоцкого определяются через
kj
mи
kjl с помо-
щью выражений:
–
для пироксилиновых порохов:







k
k
j
t
j
t
l
0027
,
0
l
m
0027
,
0
m
–
для нитроглицериновых порохов:

34







k
k
j
t
j
t
l
0035
,
0
l
m
0035
,
0
m
Поправки в рmax и Vд на изменение температуры заряда находятся по фор-
мулам:












o
t
д
д
o
t
max
max
t
l
V
V
t
m
p
p
Поправочные формулы и таблицы поправочных коэффициентов В.Е. Слу-
хоцкого явились большим шагом вперед по сравнению с поправочными фор-
мулами ИКОПЗ. Они позволили учитывать (хотя и не полностью) условия за-
ряжания каждой системы в отдельности.
Однако поправочные формулы и таблицы поправочных коэффициентов,
составленные В.Е. Слухоцким, обладают следующими недостатками:
1. Поправочные формулы не учитывают зависимости величин поправоч-
ных коэффициентов mq, mω, lq, lω от отношения
q

.
2. Поправочные формулы не позволяют учитывать влияние на величину
поправочных коэффициентов изменений природы пороха, и лишь в случае
отыскания коэффициентов mt и lt проф. Слухоцкий указывает различные значе-
ния опытных коэффициентов, связывающих mt и lt с
kj
mи
kjl для двух сортов
пороха: пироксилинового и нитроглицеринового.
3. Поправочные формулы не учитывают зависимости поправочных коэф-
фициентов от величины давления форсирования р0.
4. Формулы для поправочных коэффициентов mt и lt выведены в предло-
жении, что температура заряда влияет на величину рmax и Vд лишь через изме-
нение конечного импульса давлений jk и не учитывает ее влияния через силу
пороха f.
5. Поправочные коэффициенты для стрельбы из минометов выведены в
предположении, что заряд сгорает мгновенно, и, следовательно, они годны
только для частных случаев, в которых сгорание близко к мгновенному.
6. Не приводится теоретических обоснований формулам и таблицам.
Таким образом, задача создания теории поправок во внутренней баллисти-
ке В.Е. Слухоцким не решалась. Помимо поправочных формул ИКОПЗ и В.Е.
Слухоцкого, которые широко применяются на практике, в литературе советско-
го периода имеется ряд работ, посвященных вопросу вычисления поправок во
внутренней баллистике. Следует отметить работы И.П. Граве, Н.А. Упорникова
и Г.Н. Пученкина.
Все перечисленные выше недостатки поправочных формул В.Е. Слухоцко-

35
го послужили основанием для комплексного теоретического и эксперименталь-
ного исследования по созданию поправочных формул, лишенных этих недо-
статков.
Разработка новых поправочных формул внутренней баллистики для артил-
лерийских орудий и минометов была произведена по заданию Артиллерийского
комитета Главного артиллерийского управления сотрудниками кафедры балли-
стики Военно-морской академии кораблестроения и вооружения им. А.Н. Кры-
лова: инженер-полковником Ермолаевым С.И., инженер-подполковником Ко-
маровым Л.Б. и инженер-майором Чурбановым Е.В.
В процессе разработки новых поправочных формул внутренней баллисти-
ки наряду с теоретическими исследованиями были произведены обширные ис-
следования опытных данных стрельб и испытаний порохов, а также были по-
ставлены специальные опытные стрельбы и испытания порохов, позволяющие
оценить совпадение данных теории с опытными данными.
2.8.1. Метод определения поправочных коэффициентов mx и lx.
Для определения поправочных формул внутренней баллистики для орудий
можно применить метод, основанный на использовании дифференциальных
формул. Этот метод используется и в ряде других дисциплин при выводе по-
правочных формул (например, во внешней баллистике).
Пусть xi, где i=1, 2, ... – параметры, от которых зависят рmax и Vд. Тогда,
очевидно, для полных дифференциалов величин рmax и Vд справедливы выра-
жения:
n
n
max
2
2
max
1
1
max
max
dx
x
p
...
dx
x
p
dx
x
p
dp










;
(2.18)
n
n
д
2
2
д
1
1
д
д
dx
x
V
...
dx
x
V
dx
x
V
dV










.
(2.19)
Стоящая перед нами задача может быть сформулирована в общем виде
следующим образом.
Необходимо вычислить изменения наибольшего давления пороховых газов
рmax и дульной скорости Vд, которые мы обозначим соответственно через δрmax
и δVд вследствие изменения параметров хi на величины δxi.
Для получения искомых поправочных формул, т.е . зависимостей величин
δрmax и δVд от величины δxi, будем предполагать, что изменения параметров δxi
являются малыми, т.е . такими, для которых величиной
2
i
i
x
x






можно при за-
данной точности пренебречь.
Если при этом условии в формулах (2.18) и (2.19) заменить дифференциа-
лы dxi малыми изменениями параметров δxi, то очевидно, что соответствующие
величины dрmax и dVд будут отличаться от искомых величин на δрmax и δVд на

36
пренебрежимо малые при заданной точности величины, так как дифференциал
функции отличается от приращения функции на величину малую более высоко-
го порядка по сравнению с дифференциалом аргумента.
Следовательно, при допущении о малости величин δxi будут справедливы
формулы:
n
n
max
2
2
max
1
1
max
max
x
x
p
...
x
x
p
x
x
p
p














;
n
n
д
2
2
д
1
1
д
д
x
x
V
...
x
x
V
x
x
V
V














.
В случае, если изменяется один какой-нибудь из параметров х, от которого
зависят рmax и Vд, то соответствующие изменения величин рmax и Vд будут вы-
числяться по формулам:















x
x
V
V
x
x
p
p
д
д
max
max
Здесь δрmax и δVд – изменения величины рmax и Vд при изменении только
параметра х.
Если выражение δрmax для умножить на х и разделить на рmax, а выражение
для δVд умножить на х и разделить на Vд, то получим
















х
x
V
х
x
V
V
V
x
x
p
x
x
p
p
p
д
д
д
д
max
max
max
max
Обозначим:
max
max
x
p
x
x
p
m



;
д
д
x
V
x
x
V
l



.
Тогда поправочные формулы будут иметь вид:

37












х
x
l
V
V
x
x
m
p
p
x
д
д
x
max
max
Величины mx и lx, как уже сказано выше, называются поправочными фор-
мулами внутренней баллистики.
Таким образом, нахождение поправочных формул внутренней баллистики
сводится к вычислению поправочных коэффициентов mx и lx.
Для нахождения этих поправочных коэффициентов необходимо уметь вы-
числить частные производные величин рmax и Vд по интересующим параметрам.
Так как аналитические формулы, дающие выражения величин рmax и Vд че-
рез параметры, от которых они зависят, весьма сложны, то получить интересу-
ющие нас частные производные в виде аналитических формул без серьезных
упрощений практически невозможно.
Однако с помощью обычных формул численного дифференцирования
можно на основании таблиц внутренней баллистики ГАУ вычислить большин-
ство поправочных коэффициентов без дополнительных допущений.
Как известно, в таблицах внутренней баллистики ГАУ приняты постоян-
ными значения следующих параметров:
–
сила пороха – f = 950000 кг·дм/кг;
–
удельный коволюм пороховых газов – α = 1,000 дм3/кг;
–
удельный вес пороха – δ = 1,600 кг/дм3;
–
давление форсирования – р0 = 300·102 кг/дм2;
–
характеристики формы пороха: x = 1,06; хλ = -0,06;
–
параметр расширения θ = 0,2.
Величины рmax при этих допущениях оказываются функциями от двух
входных величин:
–
плотности заряжания
0
W



;
(2.20)
–
параметра заряжания проф. Дроздова
q
f
J
gs
B
2
k
2


,
(2.21)
т.е.
)B
,
(f
pmax 

.
(2.22)
Величины Vд при указанных допущениях оказываются функциями четы-
рех параметров: Δ, В, относительной длины пути снаряда в стволе

38
0
д
д
W
s
l


и относительного веса заряда
q

, причем в таблицах даны величины Vтабл, зави-
сящие от трех входных величин: Δ, В, Λд, а величины Vд выражены через Vтабл
формулой
)
,
В
,
(
V
q
V
д
т абл
д





.
При этом коэффициент фиктивности φ будем в дальнейшем вычислять по
эмпирической формуле В.Е . Слухоцкого, которая дает вполне удовлетвори-
тельные результаты:
q
3
1
K




,
где К = 1,03 – для орудий с длиной ствола более 40 калибров;
К = 1,05 – для остальных пушек;
К = 1,06 – для гаубиц.
Таким образом, коэффициент фиктивности будет функцией только относи-
тельного веса заряда
q

.
Нетрудно видеть, что с помощью таблиц внутренней баллистики ГАУ ож-
жет быть учтено влияние на рmax и Vд следующих параметров:
–
объема каморы – W0;
–
конечного импульса давления пороховых газов – Jk;
–
веса снаряда – q;
–
веса заряда – ω;
–
длины пути снаряда в стволе – lд,
так как от этих параметров зависят переменные параметры таблиц внутренней
баллистики ГАУ:
В; Δ; Λд;
q

.
В настоящем подразделе изложены выводы формул для поправочных ко-
эффициентов
Д
k
0
0
l
q
q
J
W
W
l,
l,
m
,
l,
m
,
m
,
l,
m


.
Получить формулы для поправочных коэффициентов, учитывающих изме-
нение тех параметров, которые выбраны в таблицах внутренней баллистики
ГАУ постоянными значениями, на основании этих же таблиц очевидно, невоз-
можно.
2.8.2. Поправочный коэффициент
0
W
m.

39
Чтобы получить выражение для поправочного коэффициента
0
W
m , найдем
дифференциал рmax при условии, что изменяется только объем каморы W0. Из
формул (2.20), (2.21) и (2.22) вытекает, что изменение W0 может сказаться на
величине рmax только через параметр Δ.
Тогда





d
p
dp
max
max
.
Для того чтобы выразить dΔ через dW0, возьмем от выражения (2.20) для Δ
логарифмический дифференциал (т.е . дифференциал от натурального логариф-
ма).
Будем иметь
0
0
W
dW
d




.
Тогда для dpmax получится выражение
0
0
max
max
dW
W
p
dp






,
откуда
0
max
0
max
W
p
W
p








.
Искомый поправочный коэффициент
0
W
m , определяемый формулой
max
0
0
max
W
p
W
W
p
m
0



,
может быть представлен в виде
max
max
W
p
p
m0





.
2.8.3. Зависимости характеристик пороха f, α и u1 от теплоты взрывчатого
превращения QW.
Во всех ранее применявшихся поправочных формулах влияние изменения
природы пороха на величины наибольшего давления пороховых газов р max и
дульной скорости Vд учитывалось только частично. Так в формулах ИКОПЗ
учитывается только влияние изменения содержания летучих веществ в порохе
Н%; в таблицах поправочных коэффициентов проф. Слухоцкого учитывается
только влияние изменения силы пороха f.

40
Однако учет изменения только одной величины – силы пороха f – не может
считаться удовлетворительным, так как обычно изменяются одновременно не
только сила пороха f, но и другие важные характеристики пороха: удельный
коволюм α, скорость горения пороха при давлении, равном единице u1, а также
теплота взрывчатого превращения или калорийность пороха QW.
При изменении природы пороха могут изменяться еще две его характери-
стики: удельный вес пороха δ и параметр расширения θ = k – 1, где k есть от-
ношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к постоянной те п-
лоемкости при постоянном объеме, или среднее значение этого отношения для
рассматриваемого пиродинамического процесса.
Величина δ практически весьма мало меняется для различных порохов и
поэтому ее изменением при вычислении поправочных коэффициентов можно
пренебречь. Что же касается величины θ, то препятствием к ее выбору является
прежде всего невозможность достаточно точного опытного ее определения. Ве-
личина θ является медленно убывающей функцией QW. По данным
Н.А. Упорникова, изменение θ на рmax практически не отражается, но приводит
к некоторому изменению Vд, которое невелико. В настоящей работе влияние δ
и θ на величины поправочных коэффициентов не учитывается.
В дальнейшем, по мер развития и уточнения теории внутренней баллист и-
ки и обогащения ее экспериментальной базы может быть дополнительно учтено
также изменение величин δ и θ.
2.9. Влияние изменения баллистических характеристик на
процесс выстрела
Расхождение кривых  
pd при разных плотностях заряжания наблюдается
у порохов с семью каналами. Расхождение кривых I, ψ объясняется наличием
повышенного давления внутри каналов, отношение которого к давлению вне
пороховых каналов меняется с изменением плотности заряжания и по мере сго-
рания заряда; это учитывается законом скорости горения, который для таких
порохов выражается зависимостью

Ap
u
,гдеν<1.
Среднее значение показателя ν определяется из опытов в бомбе при двух
плотностях заряжания 1
и 1
  .Это значение характеризует горение пороха от
начала горения до распада ψs, после чего закон скорости горения принимается в
виде
p
u
u
1

(влияние каналов отсутствует).
Кривая давления газов во втором периоде выражается следующей зависи-
мостью:






















1
k
k
1
1
k
1
k
y
1
y
1
p
l
l
l
l
p
p
.
(2.18)
Из общего выражения для скорости снаряда во втором периоде получим:

41
1
пр
пр
k
пр
T
T
1
V
)y
1(
1
2
B
1
1
1
V
2
B
1
y
1
y
1
1
V
V
























, (2.19)
где
q
gf
2
Vпр



,








y
1
1
2
B
1
1
T
T
1
.
(2.20)
Кривые
1
k
1
T
T
,
V
V
,
p
p
II



и V в первом и втором периодах, а также для
случая мгновенного сгорания изображены на рис. 2 .8.
Рис. 2.8. Баллистические кривые для случая р0 = 0, σ = 1
На рис. 2.9 показано влияние изменения веса заряда ω и силы пороха f







2
В
1
1
I период
II период
Vмгн
VI
VII
Vд
Vмгн.д
IIмгн
IImax
k
V
V


τмгн
IIII
III
IIд
τI
τII
Vm
Уm
Уд
Ук
У
1

42
Рис. 2.9. Влияние изменения веса заряда ω и силы пороха f
На рис. 2 .10 показано влияние изменения веса снаряда; с увеличением q
давление рmах растет пропорционально q, а кривые скоростей V, l в первом пе-
риоде совпадают, но
1
k
1
k
2
k
2
k
m
sI
V
m
sI
V





, так как m2 > m1, и эта скорость
смещена к началу движения, l2 < l1, а во втором периоде кривая V, l для снаряда
с бóльшим q располагается ниже, чем для снаряда с меньшим q.
V
1(0)
Р
lд
lm2
lk1
l
1
2
Vd1
Vk1 pk1
pд1
0
р
m
a
x
2
lm1
lk2
р
m
a
x
1
Vd2
pд2
Vk2
pk2
2(0)

43
Рис. 2.10. Влияние изменения веса снаряда
На рис. 2.11 показано влияние толщины пороха: с уменьшением толщины
пороха повышаются и кривая давления и кривая скорости снаряда, а lmах не ме-
няется.
Рис. 2.11. Влияние изменения толщины пороха
V
Р
lк
lk1
l
1
2
Vd1
Vk1
pk1
pд1
0
р
m
a
x
2
,
р
m
a
x
1
lm1 ≈ lm2
lk2
Vd2
pд2
Vk2
(0)
1
2
V
Р
lк
lk1
l
1
2
Vd2
Vk1 pk1
pд1
0
р
m
a
x
2
lm
lk2
Vd1
pд2
Vk2
(0)
1
2
pk2
р
m
a
x
1
Vm1
2
1
Vm2

44
На рис. 2.8
–
2.11 пунктиром показаны адиабаты мгновенного сгорания
пороха [индекс (0)]; кривые 1 соответствует начальным значениям данного па-
раметра; кривые 2 – измененным значениям.

45
3. ПРОЦЕССЫ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ГЕРОНТОЛО-
ГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ
3.1. Основные факторы и свойства порохов, влияющие на баллистические
характеристики боеприпасов
Одним из условий обеспечения мобилизационной готовности войск явля-
ется создание необходимого запаса боеприпасов. Решение этой задачи базиру-
ется на использовании порохов и зарядов, обладающих определенным сроком
эксплуатационной пригодности.
Под сроком эксплуатационной пригодности (долговечностью) следует по-
нимать отрезок времени, в течение которого пороха и заряды после изготовле-
ния сохраняют свои баллистические характеристики, чем обеспечиваются так-
тико-технические характеристики оружия. Экономически оправданным являе т-
ся использование лишь таких порохов и зарядов, срок эксплуатации которых
составляет десятки лет (20 – 30 и более).
Известно, что пироксилиновые пороха по природе компонентов являются
системами химически неустойчивыми, поэтому в процессе эксплуатации пре-
терпевают физические и химические превращения. Одной из важнейших про-
блем в комплексной оценке свойств порохов и зарядов является прогнозирова-
ние таких изменений на длительных отрезках времени и установление, на этой
основе, гарантийных сроков их эксплуатационной пригодности, а также назна-
чение видов и сроков очередных испытаний.
Наиболее объективно эта задача решается на основе анализа статистиче-
ских данных об изменении свойств порохов при эксплуатации в естественных
условиях. Наблюдения за поведением нитроцеллюлозных порохов (НЦП) ве-
дутся уже около 90 лет. За это время накоплен большой статистический мате-
риал, позволяющий по результатам определения физико-химических показате-
лей методом сравнения устанавливать ориентировочные сроки эксплуатации
порохов и зарядов. При этом общий срок годности НЦП может достигать 20
лет.
Баллистическими характеристиками пороха являются величины, от кото-
рых зависят наибольшее давление пороховых газов рm и скорость нарастания
давления
dt
dp
при сгорании пороха. К числу таких величин относя тся: сила по-
роха, скорость горения пороха, коволюм пороховых газов. На рис. 3.1 приведе-
ны факторы, влияющие на баллистические характеристики порохов.
Физико-химическая стабильность пороховых зарядов определяется рядом
факторов, важнейшими из которых являются срок хранения, температура и
условия хранения боеприпасов.
В процессе длительного хранения изменяется плотность пороха и, соотве т-
ственно, его прочность, а при больших сроках хранения происходит разложе-
ние пороха с полной потерей баллистических свойств.

46
Рис. 3.1. Факторы, влияющие на баллистические характеристики порохов
Для порохов и зарядов большое значение имеет тепловой режим хранения
и влажность окружающей среды.
Таким образом, учитывая как можно больше факторов, влияющих на бал-
листические характеристики порохов, возможно получение более точных мето-
дов оценки и прогнозирования состояния боеприпасов при длительных сроках
эксплуатации.
3.2. Физико-химическая модель старения порохов
Любые образцы выстрелов, снарядов, пороховых зарядов к ним проходят
следующие этапы жизненного цикла: проектирования, производства, эксплуа-
тации (транспортировки, организации хранения, ремонта и технического об-
ФАКТОРЫ
Герметичность
боеприпасов
t = const
t ≠ const
Арсенал
Открытые
площадки
Срок хранения
Разложение
пороха
Изменение
плотности
Экссудация
Срок хранения
Температура
хранения
Кинетические
константы
Влажность
Энергия
активации
Условия
хранения
Другое

47
служивания), боевого применения или старения (крайние случаи прекращения
их существования).
Наиболее длительный этап эксплуатации – их хранение, в ходе которого
независимо от условий хранения, НЦП изменяют свои свойства. Происходит
это в результате улетучивания спирто-эфирного растворителя и разложения под
воздействием азотной и азотистой кислот, образующихся в результате автока-
талитической реакции при массопереносе азота из пороха в окружающую сре-
ду. Поэтому основными факторами, определяющими способность порохов к
длительному хранению, являются: их состав, качество исходных материалов,
способ производства, примеси в порохе, условия хранения.
Все изменения, происходящие с порохом, являются следствием его терми-
ческого разложения или гидролитического распада.
Исследованиями ряда ученых показано, что термический распад основных
компонентов порохов (нитроэфиров) протекает по цепному радикальному механиз-
му. Как и всякий цепной процесс, разложение пороха начинается с образования в си-
стеме свободных радикалов. Процесс образования свободных радикалов идет уже в
период изготовления НЦП. Свободные радикалы могут образовываться при техноло-
гическом получении нитратов целлюлозы. Получение нитроэфиров осуществляется в
условиях воздействия достаточно концентрированных растворов кислот и щело-
чей, что создает предпосылки для образования не только основных продуктов, но и
побочных примесей, в различной степени склонных к радикальным цепным превра-
щениям. Кроме того, нитраты целлюлозы на стадии стабилизации подвергаются ин-
тенсивному механическому воздействию (измельчение в дисковых мельницах), что
также может приводить к образованию различных радикалов за счет механического
разрушения макромолекул.
Пороха относятся к хрупким материалам, поэтому тепловой эффект воздей-
ствия на них температуры и влаги будет определяться температурой и влажностью
окружающей среды. Внутри пороховых зарядов будут возникать механические (тем-
пературные) напряжения вследствие неравномерного распределения температуры
из-за постоянных теплосмен (циклов повышения и снижения температуры).
Таким образом, для сохранения физико-химических, а значит и баллистических
характеристик пушечных порохов, необходимо поддерживать их постоянный состав.
Рассмотрим процессы, происходящие непосредственно в пороховых зарядах
НЦП, во время воздействия на них различных температур окружающей среды, влаги,
воздуха, с которыми они контактируют в процессе хранения.
3.2.1. Механические процессы
Происходят изменения относительной сопротивляемости НЦП разрушению при
различных видах воздействия (удары, трение, действие высокого давления) в условиях
их хранения и применения. Образуются трещины, изломы, сколы, крошение, изменя-
ется внутренняя структура укладки пороховых элементов, нарушается плотность за-
водского прессования всего порохового заряда. Поэтому:
–
с понижением температуры резко уменьшается механическая прочность поро-
хов к динамическому действию нагрузок, а с повышением температуры – увеличива-

48
ется;
–
при снижении содержания остаточного растворителя механическая прочность
пороха резко уменьшается;
–
при уменьшении плотности пороховых элементов из-за изменений форм самих
элементов механическая прочность уменьшается;
–
условное выражение механической прочности (в %) также изменяется и выра-
жается формулой
100
h
h
h
0
0




,
(3.1)
где χ – условное выражение механической прочности пороха в %;
h0 – высота зерна до сжатия;
h – высота зерна после сжатия при появлении первой трещины.
Обычно пороха характеризуются величиной χ , равной 35 – 45 %.
3.2.2 . Физические процессы
В НЦП происходят изменения их состава по всей массе или перераспределение
некоторых компонентов по слоям пороховых элементов, так:
–
плотность пороха (нормативная – от 1,54 до 1,62 г/см3 ) снижается, т. к. при
постоянном его объеме происходит улетучивание растворителя, экссудация, выкри-
сталлизовывание некоторых компонентов на поверхность пороховых элементов и ме-
няется влагосодержание;
–
скорость горения пороха при этом из-за увеличения поверхностных площадей
пороховых элементов сильно возрастает, что ведет к нежелательному увеличению
рmax.;
–
изменяется закон скорости горения пороха, согласно которому величина давле-
ния пороховых газов в канале ствола пушки при выстреле прямо пропорциональна
скорости его горения и выражается формулой:
p
u
u
1

,
(3.2)
где u – скорость горения пороха;
u1 – коэффициент скорости горения пороха;
р – давление.
Это происходит потому, что коэффициент скорости его горения (скорость горе-
ния пороха при р = 1 кгс/см2) зависит от содержания азота в пироксилине, содержания
летучих и других веществ. Так, изменение содержания азота на 1% приводит к изме-
нению коэффициента скорости его горения u1 на 28,5 %.
Cнижение теплотворной способности пороха Q приводит к снижению силы по-
роха f, поскольку уменьшается полезная работа, совершаемая продуктами сгорания
пороха в зарядной каморе пушки. Это приводит к изменению закона трения снаряда о
стенки канала ствола, что в свою очередь существенно влияет на распространение

49
давления в зарядной каморе пушки (по закону поршня) и стрельба становится небез-
опасной для экипажа и самого вооружения. В свою очередь повышение максималь-
ного давления, вызванное повышением скорости горения порохов длительных
сроков хранения, приводит к изменению V0, повышает износ ствола, снижает
запас прочности элементов ствольной системы, что в совокупности уменьшает
ее эксплуатационный ресурс (рис. 3.2).
Рис. 3.2 . Схема к определению параметров первого периода выстрела ТП.
І – выстрел в зарядной каморе ТП;
ІІ – ствол ТП;
ІІІ – затвор ТП;
Рдн, Ркр, Рсн – давление пороховых газов: крешерное, на снаряд, на дно
гильзы и зеркало клина затвора ТП.
3.2.3 . Химические процессы
В составе НЦП имеются малостойкие химические вещества, которые и
способствуют их химическому разложению. После того, как весь стабилизатор
химической стойкости пороха переходит в связанное состояние, начинается
прогрессивное ускорение этого процесса:
–
содержащийся в порохе азот (не более 14,14%), реагируя с водородом
воздуха образует азотную и азотистую кислоты, поэтому реакция является ав-
токаталитической;
–
разложение нитратов целлюлозы и многоатомных спиртов пороха фактически
определяет сам процесс его термического разложения, а кислоты, щелочи находящие-
ся в порохе, не только их гидролизируют, а и ускоряют процесс разложения. Так,
например, крепкая азотная кислота при нагревании полностью разрушает порох и
превращает все органические вещества в СО2. Таким образом, продукты разложения
ускоряют самый процесс разложения (явление автокатализа);
–
в результате улетучивания растворителя (1-2%), снижается плотность пороха,
под воздействием азотной и азотистой кислот на поверхности пороховых элементов
появляются раковины, сколы, трещины, в образовавшиеся пустоты проседают рыхлые
частицы пороховых элементов;
–
повышение температуры окружающей среды при хранении порохов также
ускоряет его термическое разложение и гидролитический распад, например, при по-
вышении температуры на 5°С скорость процесса разложения увеличивается в 1,5 – 2
раза;
–
при постоянно меняющейся относительной влажности воздуха наблюдается
рдн
рсн
ркр
ІІІ
І
ІІ
ІІ

50
ускорение разложения пороха, а продолжительность его “жизни” снижается в 1,5 – 2
раза;
–
путем молекулярной диффузии осуществляется массоперенос азота из глубин-
ных слоев порохового элемента к его поверхности, а в дальнейшем – в окружающее
пространство (воздух);
–
пораженные пороховые элементы начинают менять свою окраску, от коричне-
вого до черного цвета;
–
на поверхности пороховых элементов появляются пятна, вздутия, трещины, сам
порох слеживается, слипается, становится очень хрупким;
–
в связи с энергичным разложением пороха становится заметным выделение бу-
рых паров азота, из-за чего ощущается запах окислов азота;
–
картонные изделия (прокладки в пороховом заряде) из-за воздействия влаги, по
причине не герметичности укупорки и самих боеприпасов раздельного заряжания, те-
ряют свою прочность.
Процесс образования кислот и их взаимодействие с порохом идет в относи-
тельно тонком слое у поверхности пороховых элементов. При этом содержание
азота в слое у поверхности порохового элемента снижается, что соответственно
приводит к снижению локальной концентрации. Возникающий таким образом
градиент концентраций приводит к массопереносу азота из глубинных слоев к
поверхности, что осуществляется путем молекулярной диффузии (рис. 3 .3).
Рис. 3.3 . К анализу процессов при старении порохов
Непосредственно сам заряд состоит из пороха, включающего H% летучих
компонентов и N% азота. В процессе хранения за счет химических реакций,
протекающих на поверхности порохового элемента, создается градиент кон-
центрации компонентов водорода и азота
х
с


, который приводит к возникнове-
нию потока вещества из глубинных слоев материала к его поверхности.
Следует отметить, что коэффициент молекулярной диффузии D суще-
k

о
i
k

Молекулярная
диффузия
Конвективный
массоперенос
Область хими-
ческой реакции

51
ственно зависит от температуры
n
1
o
o
t
T
T
D
D








,
(3.3)
где Dt – коэффициент молекулярной диффузии при температуре Т. Для азота
n=0,9.
Таким образом, суточные изменения температуры на (15...20)°C изменяют
значение D на величину до 15% от величины D0.
Согласно І-му закону Фика, количество продиффундировавшего вещества
М определяется по формуле:
F
dn
dc
D
M
,
(3.4)
где D – коэффициент молекулярной диффузии;
F – поверхность массопереноса.
Будем рассматривать одномерную задачу массопереноса в половине тол-
щины горящего свода порохового элемента, учитывая симметрию и протекание
реакций на внутренних поверхностях порохового элемента (H1) и наружных
(H2), представленного на рис. 3 .4 .
В целом, рассматривая процессы автокаталитической реакции компонен-
тов пороха, молекулярной диффузии в нем и конвективного массопереноса в
окружающую среду, можно заключить, что определяющими скорость разложе-
ния пороха процессами являются два первых из перечисленных. Причем скоро-
сти этих процессов взаимосвязаны, поскольку истощение азота в поверхнос т-
ном слое создает градиент его концентрации – движущую силу диффузионного
массопереноса.
Рис. 3.4 . Внутренняя поверхность части порохового элемента
l/2
l/2
l
Х
Н1
Н2
Толщина
горящего
свода
Поверхностный слой, в
котором происходит ре-
акция

52
На разных этапах хранения порохового заряда соотношение между скоро-
стями этих процессов различно. Нитроклетчатка, представляющая собой осно-
ву пироксилиновых порохов, характеризуется неплавкостью, вследствие чего
она разлагается при всех температурах в твердом состоянии. Кроме этого, нит-
роклетчатка имеет физически сложную структуру с развитой поверхностью и
химически неоднородна. Скорость газообразования и ее изменение существе н-
но зависят от того, удаляются ли продукты распада или остаются над клетчат-
кой. Это соответствует абсолютному изменению константы скорости на вели-
чину до 75%, значение которой определяют по выражению, составляющее
k = 1018,0 exp (- 43000/RT).
Таким образом, для оценки продолжительности эксплуатации зарядов
необходимо решить задачу молекулярной диффузии азота и летучих компонен-
тов из глубинных слоев пороха к его поверхности с учетом влияния колебаний
температуры окружающей среды на коэффициент переноса.
Вместе с этим необходимо решать задачу химической кинетики для оцен-
ки количества реагирующего вещества на поверхности порохового элемента,
что позволит определять градиент концентрации на каждом этапе времени. До
тех пор, пока поток вещества, переносимый молекулярной диффузией (МD), бу-
дет больше, чем количество реагирующего вещества в единицу времени (Мk),
скорость разложения будет определяться кинетической константой, а при МD ≤
Мk – коэффициентом молекулярной диффузии D. Поэтому химические измене-
ния пороховых зарядов, подвергающихся термическому разложению, неизбеж-
но приводят к изменению их физических свойств, что в свою очередь приводит
к изменению их баллистических характеристик, а также надежности эксплуата-
ции, кучности и дальности стрельбы, увеличению расхода боеприпасов.
В целом разложение пороховых зарядов в процессе их эксплуатации пред-
ставляет собой комплексную проблему, которая кроме задачи оценки сроков
эксплуатации, включает задачу определения баллистических характеристик
имеющихся метательных зарядов и изменения свойств порохов.
3.3. Модель молекулярной диффузии в пороховом элементе
Анализ процесса образования кислот и их взаимодействие с порохом, по-
казывает, что он идет в относительно тонком слое у поверхности пороховых
элементов путем молекулярной диффузии.
Поэтому возникла задача математического моделирования массопереноса
в пороховых элементах для определения содержания азота в зависимости от
времени и с учетом влияния температуры хранения.
В настоящее время представляет действительный интерес проведение та-
кого исследования (модели), с помощью которого можно прогнозировать, как
изменяется плотность пороха с учетом влияния изменения температуры окру-
жающей среды. Следует подчеркнуть, что в ряде фундаментальных робот по
внутренней баллистике отмечается, что плотность пороха является основной
его характеристикой, а, следовательно, по изменению ее значения можно су-
дить и об изменении других физико-химических свойств. Например таких, как

53
теплота горения, скорость горения, которые определяют баллистические свой-
ства выстрела.
Рассмотрим пороховой элемент толщиной l (рис.3.5), в котором его грани-
цы Н1 и Н2 контактируют с окружающей средой, при этом считаем, что усло-
вия процесса переноса на границах Н1 и Н2 одинаковы.
Рис. 3.5 . Пороховой элемент НЦП
Поэтому в дальнейшем рассматриваем математическую модель диффузи-
онного массопереноса половины элемента от оси симметрии Г1 к наружной по-
верхности Н2.
Изменение распределения содержания диффундирующих компонентов во
времени будет описываться дифференцированным уравнением молекулярной
диффузии
c
c
x
c
)т(
D
x













.
(3.5)
Краевые условия, включающие в себя:
–
начальное условие:
τ=0; с(х;о)=const,
т. е . азот равномерно распределен во всем пороховом элементе и соответствует
начальной концентрации 15%;
–
граничные условия для границы Г1 – условие симметрии
Х
Н1
Н2
Г1
l/2

l/2
l
τ=0
С(τ)
τ1
τ2
τ3
τт
τ∞
МD
Г1

54
Г1:
0
с
1
Г



х
,
а для границы Н2 – поток вещества - граничные условия ІІ рода
)Т(
m
x
c
)Т(
D



,
(3.6)
где
Т=f(τ)
(3.7)
функция, описывающая изменение температуры во времени.
Система уравнений (3.3) – (3.7) решается для условия полного удаления
азота, которая определяются на основе поправочных формул внутренней бал-
листики, принимая наперед минимально допустимое снижение начальной ско-
рости V0 или других баллистических характеристик.
Такая задача позволяет оценить допустимый эксплуатационный срок заря-
дов с учетом влияния изменения температуры, а также провести исследования
по оценке этого влияния в течение суток, сезона и года, задавая соответствую-
щие функции Т = f(τ) используя гидрометеорологические данные. Кроме этого,
взяв эти данные для различных климатических поясов, представляется возмож-
ность оценить изменение сроков хранения от условий окружающей среды.
Тепловое состояние порохового элемента определяется по дифференци-
альному уравнению теплопроводности:
с
р
С
Т
х
Т
х













,
(3.8)
Пороха представляют термически тонкое тело, поэтому при исследовании
модели принимаем, что температура порохового элемента определяется
температурой окружающей среды, поскольку при условии, что критерий Био
Ві << 1, тело считается термически тонким. Для рассматриваемых элементов
критерий Био Ві = 0,068, что и позволяет применить это допущение.
Коэффициент молекулярной диффузии определяем по уравнению (3.3), и
перепишем его в виде:

9,1
0
273
Т
D
Т
D





,
(3.9)
Модельная задача решалась с применением известного решения уравне-
ния молекулярной диффузии [98], в результате чего определялись:
–
параметр концентрации:
)F
exp(
)
(I
A
0
2
n
n
0
1
n
n










,
(3.10)

55
где F0 – диффузионный критерий Фурье
2
m
0
h
D
F


,
)
(
I
2
A
;0
)
(I
n
1
n
n
n
0







,
(3.11)
–
концентрация:
)
C
C(
C
C
n
0
n




,
(3.12)
–
параметр средней концентрации:
)F
exp(
B
0
2
n
1
n
n







,
2
n
n
4
B


,
(3.13)
Исходная задача решалась для случаев:
1. Постоянной температуры окружающей среды Т = соnst и начальной
концентрации азота Снач = 15% (масс);
2. Переменной температуры окружающей среды Т = f(τ) и начальной кон-
центрации азота Снач = 15%.
В результате получено изменение концентрации азота от времени по тол-
щине элементов пороховых зарядов для соответствующих условий. Так для Т =
соnst (1-я модельная задача) время полной диффузии азота составляет τ = 24 го-
да.
Изменение концентрации по толщине рассматриваемой расчетной области
для фиксированных моментов времени представлены на рис. 3 .6. При этом
время определяли по диффузионному критерию Фурье в виде:
2
m
0
h
D
F


,
(3.14)
Таким образом, в связи с тем, что температура окружающей среды опреде-
ляет температуру порохового элемента, то для решения второй модельной за-
дачи – оценки влияния температуры окружающей среды на интенсивность мас-
сопереноса – необходимо разработать модель изменения температуры окружа-
ющей среды для территориальных условий Украины.
Критически оценивая полученный результат о времени диффузии азота
следует подчеркнуть, что в реальных процессах полное удаление азота не про-
исходит, причины чего лежат в области вида связи молекул в соединении и в
научном аспекте далеко выходят за рамки (а главное – задачи) настоящей кни-
ги. В тоже время принимая гарантийный срок хранения в 10 лет и получив
упомянутое решение задачи можно оценить максимальный срок хранения по-
роховых зарядов на основе нитроцеллюлозы в 35 лет, что в общем совпадает с

56
данными практических наблюдений.
Рис. 3 .6 . Изменение относительной концентрации азота от времени по
толщине порохового элемента
3.4. Модель изменения температуры окружающей среды
Из всего многообразия факторов окружающей среды (тепловое воздей-
ствие, влажность, солнечная радиация, действие биологических микроорганиз-
мов, кислород и озон воздуха, атмосферные осадки, загрязненность воздуха
промышленными газами, песком, морской солью и пылью) на пороха и заряды
наиболее существенное действие оказывает теплота.
Для оценки возможного теплового воздействия на пороха для территории
Украины из имеющихся официальных данных были использованы СНиП.
Предполагалось, что среднемесячная температура повторяется из года в год.
Средняя температура воздуха по месяцам и за год характеризует температурный
режим отдельных месяцев и всего года с обеспеченностью (повторяемостью) в
среднем 0,5. Эти показатели рассчитаны за 50 – 80 лет в пределах периода
наблюдений 1914 – 1996 гг. Абсолютная минимальная и абсолютная максималь-
ная температуры воздуха характеризуют наинизшие и наивысшие значения тем-
пературы воздуха, которых достигала температура воздуха в данном пункте,
в тот же период наблюдений. Обеспеченность этих показателей близка к еди-
нице.
Для осреднения температуры окружающей среды были выбраны города
0
0,2
0,4
0,6
0,2
0,4
0,8
1,0
Ѳс
Fo=0,2
Fo=0,1
0,8
1 1,0
Fo=0,06
Fo=0,01
Fo=0,005
Т = соnst
0,6
Х

57
Украины: Чернигов, Одесса, Львов, Харьков, – как наиболее характерные для
Севера, Юга, Запада и Северо-Востока страны. Температура наружного возду-
ха бралась по данным, приведенным на основании выборки ежемесячных таб-
лиц метеорологических наблюдений (ТМ-1) и метеорологических ежемесячни-
ков (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Среднемесячные, минимальные и максимальные температуры воздуха
для некоторых регионов Украины
Населен.
пункт
Температура, °C
Месяц года
Экстре-
мумы
I II IIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIМахMin
Харьков -7,3 -6,9
- 1,7 7,7 15,1 18,6 20,8 19,7 14,0 7,1 0,3 -4,8 26,7 -11,0
Чернигов -6,7 -6,2
- 1,4 6,8 14,4 17,5 19,4 18,2 13,2 6,8 0,6 -4,2 25,0 -10,0
Одесса -2,5 -2,0 2,0 8,2 15,0 19,4 22,2 21,4 16,9 11,4 5,3 0,2 26,9
-6,0
Львов
-5,0 -4,2 0,3 6,7 12,7 15,2 17,4 16,5 13,0 7,7 2,4 -2,6 23,0
-9,0
В результате обработки этих данных построили зависимости изменения
среднемесячных температур для соответствующих регионов, графики кот орых
представлены на рис. 3 .7, на этом же рисунке отмечены максимальные и м и-
нимальные значения температуры, полученные для этих регионов.
Рис. 3 .7 . Годовые изменения среднемесячных температур для некоторых
регионов Украины
Для оценки влияния температуры на интенсивность массопереноса эти
-15,0
-- 10,0
--
5,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Харьков
Чернигов
Одесса
Львов
t, мес.
T,°C

58
данные обобщили в виде функции циклического годового изменения темпера-
туры от времени для территориальных условий Украины в виде:

















365
t
14
,
3
2
14
,
3
cos
0,
16
5,8
273
t
Т
,
(3.15)
где: t – дни года;
T – модельная температура окружающей среды, К.
На рис. 3 .8 представлен график функции (3.15), причем, как видно из срав-
нения графика с данными рис. 3.7 модельные максимальные и минимальные
температуры соответственно лежат в диапазоне между максимальными и ми-
нимальными достигнутыми температурами и среднемесячными температурами
самого “холодного” и “жаркого” месяцев.
С учетом изменения температуры для территориальных условий (3.15)
представляется возможность оценить ее влияние на интенсивность массопере-
носа, для чего перепишем (3.9) в виде:

9,1
273
365
t
14
,
3
2
14
,
3
cos
0,
16
5,8
273
t
DD




























,
(3.16)
Рис. 3.8. К сравнению среднемесячной температуры и постоянной средне-

59
суточной температуры в течение года
Выражение (3.16) представляет собой функцию коэффициента молекуляр-
ной диффузии D от времени года для территориальных условий Украины, что
позволяет использовать это выражение в математической модели.
В связи с тем, что температура окружающей среды – самый влиятельный
фактор, определяющий скорость молекулярной диффузии, на основе модели
изменения температур, можно проанализировать процесс массопереноса в по-
роховом элементе зарядов к ТП длительных сроков хранения. Полученные дан-
ные об отношении

1
T
t
T
и пользуются для оценки влияния температуры на ин-
тенсивность массопереноса, а, следовательно, и на время истощения азота.
3.5. Физические процессы при производстве выстрела
Ввиду сложности явления выстрела не все его процессы можно учесть да-
же приближенно. Некоторые из них приходится не вводить в математические
зависимости, выражающие связь между отдельными процессами, протекающи-
ми при выстреле.
Уравнения внутренней баллистики дают лишь приближенные величины
для давления пороховых газов, скорости снаряда (пули), относительного пути
снаряда (пули). Однако с помощью данных величин необходимо получить ре-
зультаты, которые согласуются с опытными данными, поэтому приходится ре-
шать задачу по подбору некоторых постоянных характеристик, чтобы они при
подстановке в уравнение давали значения максимального давления пороховых
газов и начальной скорости снаряда (пули), совпадающие с результатами
стрельбы.
Обратная задача внутренней баллистики допускает множество решений,
при которых снаряд данного калибра и массы получит заданную начальную
скорость.
В связи с некорректностью постановки обратной задачи и недостаточно
полное знание и исследование всех явлений при выстреле, одной из главных
задач внутренней баллистики является точное определение констант, главным
образом, пороха, исходя из его физико-химической природы. Определение кон-
стант пороха связано с уточнением методики опытного определения давления,
по величине которого устанавливаются баллистические характеристики.
При решении обратной задачи внутренней баллистики число исходных
данных невелико и можно получить требуемую величину начальной скорости
различными способами – выбором марки пороха, его массы, плотности, пара-
метрами выстрела и ствола. Поэтому, обратная задача практически всегда име-
ет много вариантов решения, удовлетворяющих одним и тем же исходным дан-
ным.
В практике решения обратной задачи внутренней баллистики большую
роль играют приближенные или упрощенные методы решения основных задач.
Основные процессы, происходящие в первом периоде выстрела, описыва-

60
ются уравнениями:
–
энергии (уравнение Резаля)
 lls
mV
2
1
k
f
р
2
1







;
(3.17)
–
газообразования







S
p
u
S
dt
d
п
1
;
(3.18)
z
1
z
x
3
3





;
(3.19)
–
скорости горения
p
u
u
1

.
(3.20)
Из анализа уравнений (3.17 – 3.20) видно, что они объединяют семь неиз-
вестных переменных, поэтому их недостаточно для получения решения. Дан-
ную систему уравнений можно дополнить уравнениями, описывающими дви-
жение центра масс снаряда (пули) в канале ствола под действием силы давле-
ния пороховых газов:
F
ps
dt
dV
m



;
(3.21)
F
ps
dl
dV
mV



.
(3.22)
Проанализировав систему уравнений (3.17 – 3 .22) в целом, можно устано-
вить, что она объединяет независимые переменные: давление р, скорость V,
путь снаряда l, относительный объем сгоревшего порохового зерна ψ, относи-
тельную толщину сгоревшего слоя порохового зерна z, скорость горения поро-
ха u, время τ, а также исходные параметры, характеризующие условия заряжа-
ния. Выбирая одну из переменных в качестве аргумента, можно решить систе-
му шести уравнений и определить значения шести остальных переменных, вы-
разив их как функции этого аргумента.
Относительная глубина прогорания зерна z0 и относительная масса сго-
ревшего пороха ψ0 к моменту времени τ могут быть определены в результате
решения следующей системы уравнений:
0
0
1
0
sl
f
p




;
(3.23)

61
 03
0
3
0
z
1
z
x





.
(3.24)
При решении системы уравнений (3.17 – 3.22), дополненной исходными
данными, известными заранее и определяемыми путем решения уравнений
(3.23) и (3.24), могут быть получены значения баллистических элементов вы-
стрела в первом периоде в функции одной из независимых переменных.
Решение данной системы уравнений может быть получено методом про-
фессора Дроздова и методом профессора Вентцеля.
Дополняя систему уравнений (3.17 – 3.22)
const
d
l
f ств





,
(3.25)
поскольку это справедливо для заданного образца оружия, то систему уравне-
ний (3.17 – 3 .22, 3.25) можно рассматривать как замкнутую и таким образом,
обратная задача внутренней баллистики сводится к пересчету условий заряжа-
ния по начальной скорости снаряда (V0).
Перечисленные методы решения задачи внутренней баллистики разраба-
тывались для артиллерийских систем и, несмотря на общее сходство процесса
производства выстрела из артиллерийских и стрелковых ствольных сис тем, су-
ществует ряд особенностей, которые следует учитывать при применении этих
методов и табличных значений для ствольных систем стрелкового оружия.
3.6. Особенности решения задачи внутренней баллистики для стрелкового
оружия
Развитие теоретических основ внутренней баллистики происходило в
направлении проектирования и создания артиллерийских систем. Практически
все известные методы решения прямой задачи внутренней баллистики базиру-
ются на разработке именно этого вида вооружения.
По мере создания и развития в начале 50-х годов ХХ века ракетных
средств вооружения, численность артиллерии, а также количество артиллерий-
ских частей были сокращены. Деятельность по совершенствованию старых и
разработке новых методов решения задач внутренней баллистики также не ста-
ла являться первоочередной задачей.
При проектировании стрелкового оружия использовались методы реше-
ния, разработанные для артиллерийских систем. Однако в решении задачи
внутренней баллистики для стрелкового оружия имеются некоторые особенно-
сти:
–
применение в боеприпасах стрелкового оружия пуль, с относительно
большей массой, чем снаряды в артиллерийских боеприпасах (коэффициент от-
носительной массы снаряда (пули) –
3
q
d
q
С );
–
относительная длина ствола в стрелковом оружии больше чем в артилле-

62
рийских системах;
–
сравнительно малые калибры стрелкового оружия по сравнению с артил-
лерийскими системами;
–
меньшие, по отношению к артиллерийским системам начальные скоро-
сти пуль;
–
стрелковое оружие характеризуется бóльшими потерями теплоты по
сравнению с артиллерийскими системами;
–
применение в стрелковом оружии зерненых одноканальных порохов;
–
бóльшие плотности заряжания, чем в артиллерийских системах;
–
существенное влияние на процесс выстрела оказывает в стрелковом ору-
жии давление распатронирования.
В таблице 3.2 приведены численные характеристики показателей стрелко-
вого оружия в отличие от артиллерийских систем.
Таблица 3.2
Некоторые отличительные характеристики стрелкового оружия
от артиллерийских систем
Наименование показателей
Артиллерия
Стрелковое
оружие
1
2
3
Коэффициент
относительной
массы снаряда (пули)
10–18
20–30
Относительная длина ствола
40 – 60 калибров
70 – 100 калибров
Калибр вооружения
20–152мм
5,45 – 14,5 мм
Начальная скорость снаряда (пу-
ли)
1000 – 1800 м/с
700 – 1000 м/с
Потери теплоты
20–25%
до40%
Плотность заряжания
0,4 – 0,7
0,8 – 0,95
Перечисленные в таблице 3.2 показатели входят в уравнения внутренней
баллистики, поэтому, вследствие различия в них, следует учитывать это обсто-
ятельство при решении задачи внутренней баллистики для стрелкового оружия,
поскольку эти величины определяют ожидаемые погрешности решений, полу-
чаемых при применении известных методов внутренней баллистики к стрелко-
вым ствольным системам.
3.7. Обобщенная постановка задачи внутренней баллистики
Целью решения прямой задачи внутренней баллистики является получение
заданной начальной скорости пули по задаваемым условиям заряжания. Без

63
выполнения этого условия получаемые решения утрачивают смысл, так как от
величины начальной скорости зависят боевые свойства оружия: прицельная
дальность стрельбы, дальность прямого выстрела, настильность траектории,
время движения снаряда до цели, действие снаряда по цели. В работах [27, 34,
35] отмечается, что начальная скорость снаряда является главнейшей величи-
ной, рассматриваемой во внутренней баллистике.
Начальная скорость является функцией массы снаряда, массы заряда, силы
пороха, плотности заряжания, максимального давления, длины пути по каналу
ствола, температуры горения пороха и пороховых газов, а также производных и
зависимых от них величин [6, 36, 37].
Основные допущения, применяемые при решении системы уравнений
(3.17) – (3.25) соответствуют сформулированным в п. 2.5.
Охлаждение газов в результате теплоотдачи стенкам ствола непосред-
ственно не учитывается и может быть принято в расчет косвенно.
Исходными данными для решения системы уравнений (3.17) – (3.25) яв-
ляются:
p [Па] – давление пороховых газов;
f [Дж/кг] – сила пороха;
ψ – доля сгоревшего заряда;
ω [кг] – масса порохового заряда;
φ – коэффициент фиктивности;
m [кг] – масса снаряда;
V [м/с] – скорость снаряда;
s [м2] – площадь поперечного сечения канала ствола;
lψ [м] – приведенная длина свободного объема зарядной каморы;
l [м] – путь снаряда в момент сгорания части заряда ψ;
ρп – плотность пороха;
u1 [м/с·Па] – скорость горения пороха при атмосферном давлении;
z – относительная толщина сгоревшего слоя порохового зерна.
Для боеприпасов находящихся в эксплуатации возникает задача определе-
ния состояния порохового заряда на основе экспериментальных данных о
начальной скорости, при условии, что конструктивные характеристики для
данного образца ствольной системы известны.
При длительном хранении боеприпасов происходит изменение силы поро-
ха, скорости горения пороха, плотности пороха, а , следовательно, и массы заря-
да. Масса заряда напрямую связана с плотностью пороха, поэтому было при-
знано целесообразным определить первые три параметра и изменение их в
функции от срока эксплуатации боеприпасов.
Необходимо по изменению начальной скорости снаряда определить физи-
ко-химические характеристики порохов, так как методы химического и физиче-
ского исследования порохов несовершенны, требуют больших временных за-
трат, большого количества экспериментов.
В этой связи имеет место постановка обратной задачи внутренней балли-
стики, т. е . определить такие условия заряжания и пороховые константы, при
которых данный снаряд будет иметь начальную скорость, определенную экспе-

64
риментально для боеприпасов соответствующего срока хранения.
Гарантированный срок хранения боеприпасов к с трелковому оружию без
изменения физико-химических свойств пороха составляет ~ 10 лет. Свыше это-
го срока в порохах происходят изменения их свойств.
При постановке обратной задачи внутренней баллистики принимаем сле-
дующие допущения:
V0=Vд;
рmax = const;
lmax = const.
Максимальное давление пороховых газов и функцию р(x) в стрелковом
оружии экспериментально определить затруднительно без специального препа-
рированного ствола вследствие малого объема зарядной каморы и невозможно-
сти помещения в ней крешера, а препарирование ствола для определения р(x)
представляется отдельной научно-технической задачей, решение которой свя-
зано с рядом проблем.
Поэтому, принимаем следующее допущение (рис. 3 .9):
д
ср
l
0
l
p
dl
l
p
д


,
(3.26)
При условии
д
2
д
ср
sl
2
mV
p


,
(3.27)
где рср [Па] – среднее давление в канале ствола;
φ – коэффициент фиктивности;
m [кг] – масса снаряда (пули);
Vд [м/с] – дульная скорость снаряда (пули);
s [м2] – площадь поперечного сечения канала ствола;
lд [м] – путь снаряда (пули) по каналу ствола.
Коэффициент фиктивности находим по выражению:
m
3
1
К




,
где К – коэффициент (для стрелкового оружия К = 1,10);
ω [кг] – масса порохового заряда;
m [кг] – масса снаряда (пули).
Подставляя значение рср в (3.26), получим

д
ср
2
д
д
д
2
д
l
0
l
p
s
2
mV
sl
2
l
mV
dl
l
p
д







.
(3.28)
Определение изменения характера зависимостей скорости и давления от

65
пути и времени затруднено, поэтому во внутренней баллистике разработаны
специальные поправочные формулы.
lд, м
Р, Па
Рис. 3.9 . К постановке обратной задачи внутренней баллистики
В общем виде они имеют вид [29]:
X
X
l
V
V
x
0
0




;
X
X
m
p
p
x
max
max




,
где lx и mx – поправочные коэффициенты;
X
X

–
изменение одной из характеристик.
При длительном хранении боеприпасов происходит изменение количества
летучих веществ в пороховых зарядах. Вследствие этого изменяются баллисти-
ческие характеристики пороха, а также давление пороховых газов и скорость
снаряда. Изменение начальной скорости снаряда при изменении количества ле-
тучих веществ в пороховых зарядах определяется зависимостью:
%
Н
l
V
V
Н
0
0




.
Так как площадь, заключенная между кривой давления и осью абсцисс
(рис 3.9) есть полезная работа, совершенная при сжигании пороха, и, учитывая
рср
lmax
lд
рmax

66
прямопропорциональную связь между теплотворной способностью пороха (Q)
и силой пороха (f1) будем считать, с учетом (3.28)
s
2
mV
f
2
д
1


.
(3.29)
Для исследования закона образования газов и определения величины дав-
ления в функции от длины ствола и времени, применяются манометрические
бомбы.
Преимуществом разработанного метода оценки и прогнозирования физи-
ко-химических свойств порохов по величине начальной скорости снаряда (пу-
ли) является именно возможность его использования в войсковых полигонных
условиях.
3.8. Обратная задача внутренней баллистики для исследования влияния
баллистических характеристик порохов на начальную скорость снаряда
Расчет баллистических характеристик оружия является прямой задачей
пиродинамики.
Известно, что при применении боеприпасов с длительными сроками хра-
нения ухудшаются баллистические характеристики оружия, а именно на чаль-
ная скорость снаряда. Однако при расчете баллистических и энергетических
характеристик оружия изменения в физико-химических свойствах боеприпасов
не учитываются.
Такой подход оправдан в случае применения для стрельбы боеприпасов,
срок эксплуатации которых не превышает 5 – 10 лет. Однако при сроках их
эксплуатации свыше 15 лет и более, это может привести к большим погрешно-
стям.
Учитывая тесную взаимосвязь физико-химических свойств боеприпасов и
баллистических характеристик оружия, можно сделать вывод, что изменение
начальной скорости невозможно без изменения зависимостей V(l) и p(l), кото-
рые, в свою очередь, повлияют на величину такой важной баллистической ха-
рактеристики оружия, как максимальное давление пороховых газов.
Для расчета начальной скорости воспользуемся методом проф.
Н.Ф.Дроздова.
В соответствии с рассматриваемым методом баллистические характери-
стики оружия находятся решением системы уравнений, в которую входят:
–
основное уравнение пиродинамики

2
mV
2
f
l
l
ps







;
(3.30)
–
закон движения снаряда (пули)

67
dl
dV
mV
d
dV
m
ps





;
(3.31)
–
закон скорости горения пороха
p
u
d
de
u
1



;
(3.32)
–
закон образования пороховых газов
z
1
z





,
(3.33)
где p [Па] – давление пороховых газов;
s [м2] – площадь поперечного сечения канала ствола;
lψ [м] – приведенная длина свободного объема зарядной каморы;
l [м] – путь снаряда (пули) в момент сгорания части заряда ψ;
f [Дж/кг] – сила пороха;
ω [кг] – масса порохового заряда;
ψ – доля сгоревшего заряда;
Θ – параметр расширения пороховых газов;
φ – коэффициент фиктивности;
m [кг] – масса снаряда (пули);
V [м/с] – скорость снаряда (пули);
u [м/с·Па] – скорость горения пороха;
e [м] – толщина сгоревшего слоя порохового зерна;
τ [с] – время;
u1 [м/с·Па] – скорость горения пороха при атмосферном давлении;
z – относительная толщина сгоревшего слоя порохового зерна;
χ и λ – характеристики формы порохового зерна.
Совокупность уравнений (3.31) – (3.33) позволяет решить основную задачу
–
найти зависимости p(l), V(l), p(τ), V(τ) и, в частности, максимальное давление
пороховых газов и начальную скорость снаряда (пули).
Во внутренней баллистике для сравнения образцов оружия, а также для
выбора некоторых параметров при его проектировании применяются энергети-
ческие характеристики.
–
предельная скорость снаряда (пули)
m
f2
Vпре д




;
–
коэффициент полезного действия оружия



f2
mV
r
2
д
д
;

68
–
коэффициент использования единицы массы заряда


2
mV
2
д
;
–
коэффициент использования рабочего объема ствола
max
д
2
д
д
p
W
2
mV



,
где Vпред [м/с] – предельная скорость снаряда (пули);
f [Дж/кг] – сила пороха;
ω [кг] – масса порохового заряда;
φ – коэффициент фиктивности;
Θ – параметр расширения пороховых газов;
m [кг] – масса снаряда (пули);
rд – коэффициент полезного действия оружия;
Vд [м/с] – дульная скорость снаряда (пули);
ηω [Дж/кг] – коэффициент использования единицы массы заряда;
ηд [Дж/кг] – коэффициент использования рабочего объема ствола;
Wд [м3] – рабочий объем ствола;
pmах [Па] – максимальное давление пороховых газов.
В выражения для определения перечисленных энергетических характери-
стик входят дульная скорость снаряда (пули), масса порохового заряда, сила
пороха, которые зависят от сроков эксплуатации боеприпасов.
Учитывая, что при увеличении сроков эксплуатации боеприпасов дульная
скорость падает и масса порохового заряда и сила пороха уменьшаются, можно
сделать вывод об ухудшении энергетических характеристик оружия.
В связи с этим возникает необходимость проведения экспериментального
исследования влияния срока эксплуатации боеприпасов на начальную скорость
снаряда (пули) с целью получения эмпирических зависимостей V(τ) для кон-
кретных образцов ствольных систем.

69
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БАЛЛИСТИЧЕ-
СКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 125 мм ВЫСТРЕЛОВ
К ТП Д-81 С ЗАРЯДОМ 4Ж40
4.1. Материалы и методы
С целью получения данных для пороховых зарядов 4Ж40 к 125мм ТП,
прогнозирования баллистических характеристик выстрелов (в том числе для
безопасности ведения стрельбы), была поставлена задача экспериментального
исследования этих зарядов для получения натурных значений их характеристик
(рmax, V0, δ, q, количества пораженных элементов, и др.).
Для решения поставленной задачи были проведены теоретические экспе-
риментальные исследования, которые включали следующие основные этапы:
–
обзор и анализ методов прогнозирования и экспериментальных исследо-
ваний характеристик пороховых зарядов пироксилиновых высокоазотистых по-
рохов в процессе эксплуатации содержащих их зарядов;
–
обследование состояния зарядов произвольной выборки из партий: 6-76-
Ш 1976 года выпуска, 1-80 -Т 1980 года выпуска и 12-88-Ш 1988 года выпуска,
сроки эксплуатации которых соответственно – 29, 25 и 17 лет;
–
проведение стрельб с использованием зарядов выбранной серии для
определения максимального давления в канале ствола и начальной скорости
полета бронебойно-подкалиберного снаряда;
–
прогнозирование энергетических характеристик порохового заряда на
основе решения обратной задачи внутренней баллистики с применением экспе-
риментальных данных о максимальном давлении в канале ствола и начальной
скорости снаряда.
На основе обзора и анализа работ по определению состояния порохов были
выделены доступные методы, исходя из имеющихся в войсках, позволяющие
ответить на принципиальный вопрос об изменении свойств порохового заряда.
К ним относятся изменение плотности пороха – основного показателя, а, следо-
вательно, и массы заряда; изменение цвета пороховых элементов, состояние их
поверхности, хрупкость; скорость горения на открытом воздухе.
Принимая во внимание отсутствие специального лабораторного оборудо-
вания, для исследования свойств порохов была разработана программа обсле-
дования, которая включала проведение следующих работ:
1. Произвольная выборка боеприпасов из одной партии.
2. Визуальное определение состояния пенала.
3. Взятие лакмусовой пробы в пенале и в гильзе.
4. Извлечение заряда из пенала и определение его массы в снаряженном
состоянии.
5. Извлечение головного взрывателя (ГУВ -7) и определение его массы.
6. Визуальное освидетельствование поддона и сгорающей части гильзы.
7. Извлечение пороховых зарядов и определение их массы.
8. Визуальное освидетельствование пороховых зарядов (цвет элементов,
хрупкость, наличие повреждений поверхности).

70
9. Фотографическая фиксация состояния элементов пороховых зарядов.
10. Определение плотности пороха объёмно-весовым методом.
11. Оценка величины конуса горения трубчатого пороха на открытом воз-
духе.
Исследованию подвергались 125мм бронебойно-подкалиберные (ВБМ)
выстрелы инд. 3ВБМ7 и 3ВБК16 (ин.) с основными пороховыми зарядами
4ж40, находящимися на хранении 17, 25 и 29 лет. Партии зарядов 4Ж40: 1-80-
Т(3ВБК7), 12-88 -Ш (3ВБК16 ин.) и 6-76-Ш (3ВБМ7).
Исследования проводились с целью определения:
–
состояния основных пороховых зарядов 4Ж40, находящихся на хранении
17,25и29лет;
–
соответствия баллистических характеристик выстрелов с пороховыми
зарядами 4Ж40 табличным значениям.
Исследования и стрельбовые испытания проводились в один день. Стрель-
ба проводилась дистанционно.
Из партии боеприпасов трех типов инд. 3ВБК 7, 3ВБК16 (ин.) и 3ВБМ7
произвольно выбирались выстрелы с зарядом 4Ж40. Выстрелы нумеровались
(3ВБК7-No1и2;3ВБК16(ин.) -No3и4ит.д...).
Боеприпасы инд. 3ВБМ 7 выдерживались в течение 48 часов при темпера-
туре 48 ± 2°С. Масса зарядов 4Ж40 (No1,2) до сушки в термокамере составляла
9.445 кг и 9.480кг, после сушки (перед стрельбой).
4.2. Определение физико-химических свойств порохового заряда 4Ж40
Внешним осмотром оценивалось состояние зарядов. При осмотре выясни-
лось, что поддоны всех четырех зарядов на поверхности не имеют забоин, вмя-
тин, трещин и повреждений; следы коррозии отсутствуют. При осмотре сгора-
емой гильзы зарядов обнаружилось, что заряды No1, 2, 4, 5 имеют незначитель-
ные растрескивания в продольном направлении ~ 35...50мм на внешней сто-
роне. Сквозные трещины отсутствовали.
Выполнялось взвешивание: всего заряда в сборе, заряда без ГУВ-7. эле-
ментов заряда (верхний и нижний мешочки с порохом), одноканального труб-
чатого и семиканального порохов, а также ГУВ-7. Масса определялась на элек-
тронных весах с диапазоном измерений до 20 кг и абсолютной погрешностью
Δm = 0,005 кг.
Оценка степени разложения пороховых элементов производилась экспер-
тами (7 человек) визуально, в соответствии с цветовой гаммой разложения, по
методу экспертных оценок и шкале, составленной из элементов 7 -и канального
пороха, цвет которых изменялся от светло-желтого до коричнево-черного. Ре-
зультаты проведенных исследований и фотографии изменения цвета пороха
приведены в табл. 4 .1 и на рис.4 .1.

71
Таблица 4.1
Результаты экспериментов
Определяемая величина
Номер заряда 4Ж40
1
2
3
4
1
2
3
4
5
Номер партии заряда
1-80-Т 1-80-Т 12-88-Ш 12-88-Ш
Масса заряда в собранном состоянии;
кг
9,450
9,475
9,495
9,500
Масса ГУВ-7; кг
0,085
0.085
0.080
0.080
Масса пакета одноканального трубча-
того пороха; кг
2,920
2,920
2,850
2,860
Масса семиканального пороха; кг
2,165
2,165
2,280
2,260
Элементы заряда:
–
масса верхнего мешочка; кг
–
масса нижнего мешочка; кг
0,055
0,090
0,050
0,090
0,050
0,090
0,055
0,090
Масса гильзы с поддоном, размедни-
телем, крышкой и картонным кольцом;
кг
4,100
4,140
4,090
4,110
Количество одноканальных трубчатых
порохов в пакете; шт.
332
339
322
315
Массовая выборка семиканального по-
роха:
–
светлые элементы; кг
–
темные элементы; кг
–
общая масса; кг
0,220
0,040
0,260
0,275
0,045
0,320
0,215
0,030
0,245
0,215
0,015
0,230
Процентное соотношение по массе
темных и светлых семиканальных по-
рохов в выборках; %
15
14
12
7
Прогнозируемое соотношение разло-
жившегося семиканального пороха от-
носительно нормального; %
~ 15,4
~ 14,1
~ 12,2
~ 6,5
Номер заряда 4Ж40
5
6
7
8
Номер партии заряда
6-76-Ш 6-76-Ш 6-76-Ш 6-76-Ш
Масса заряда в собранном состоянии;
кг
9,515
9,540
9,580
9,425
Масса ГУВ-7; кг
0,085
0,085
0,085
0,085
Масса пакета одноканального трубча-
того пороха; кг
2,910
2,920
2,964
2,908
Масса семиканального пороха (россы-
пью); кг
2,276
2,265
2,252
2,202
Элементы заряда:
–
масса верхнего мешочка; кг
–
масса нижнего мешочка; кг
0,055
0,090
0,050
0,090
0,050
0,090
0,055
0,090

72
1
2
3
4
5
Масса гильзы с поддоном, размедни-
телем, крышкой и картонным кольцом;
кг
4,110
4,120
4,140
4,100
Количество одноканальных трубчатых
порохов в пакете; шт.
320
326
338
312
Массовая выборка семиканального по-
роха:
–
светлые элементы; кг
–
темные элементы; кг
–
общая масса; кг
0,080
0,225
0,305
0,185
0,090
0,275
0,090
0,150
0,240
0,165
0,055
0,220
Процентное соотношение по массе
темных и светлых семиканальных по-
рохов в выборках; %
75
31
62
25
Прогнозируемое соотношение разло-
жившегося семиканального пороха от-
носительно нормального; %
~ 75.1
~ 30.9
~ 62.2
~ 25.2
а). Самые светлый и темный пороховые элементы семиканального пороха
Пораженные элементы
0 Непораженные элементы
б). Цветовая шкала, созданная экспертами из элементов

73
в). Соотношение пораженных и непораженных элементов
г). Состояние пороховых элементов трубчатого пороха
Рис. 4.1 . К визуальной оценке порохового заряда 4Ж40
При визуальной оценке состояния пороховых элементов зарядов 4Ж40 бы-
ло обнаружено:
–
трубчатые пороховые элементы всех зарядов имели признаки разложе-
ния не по всей длине элементов, элементы заряда No3 имели следы разложения
по всей длине, а также единичные следы грибка;
–
семиканальный порох во всех четырех зарядах имел следы белесости и
потемнения на поверхности элементов;
–
на верхнем мешочке заряда No3 имелись следы грибка на ткани и спрес-
совывание пороха внутри ткани, остальные заряды таких дефектов верхнего и
нижнего мешочков не имели.
Также производилась произвольная выборка по массе части семиканаль-
ных пороховых элементов и их сортировка, после взвешивания вычислялось
соотношение разложившихся элементов в выборке. По результатам контроль-
ного взвешивания прогнозировалась массовая доля разложившихся элементов

74
во всем заряде.
Плотность трубчатого пороха определяли объёмно-весовым методом, при-
чем объём элементов определяли на основе инструментального измерения гео-
метрических размеров каждого порохового элемента (рис.4.2) с абсолютной по-
грешностью ΔL = 0,1 мм.
Рис. 4.2 . Геометрические размеры порохового элемента трубчатого пороха
Плотность порохового элемента определяется формулой
V
m

,
(4.1)
где m – масса тела, кг,
V – объем тела, м3.
Объем одноканального трубчатого пороха:
эл
1n
V
V



;
(4.2)
l
4
d
D
V
2
2
1




.
Непосредственно плотность одноканального трубчатого пороха определя-
лась по формуле:

n
L
)
d
d
10
m
4
р
2
вн
2
н
4







,
(4.3)
где р – плотность одноканального трубчатого пороха, кг/дм3;
m – масса трубчатого пороха, кг;
n – константа;
dн – наружный диаметр трубчатого порохового элемента, дм;
dвн – внутренний диаметр трубчатого порохового элемента, дм;
n – количество трубчатых элементов.
Полученные расчетные значения плотности трубчатого пороха предста в-
лены в табл. 4 .2.
D
d
l

75
Таблица 4.2
Результаты измерений
Характеристика
Измеренные данные заряда 4Ж40
29 лет
25 лет
17 лет
1
23456
7
8
Плотность трубчатого по-
роха, кг/дм3
1,024 1,02 1,043 1,03 1,031 1,003 1,038 1,064
Таким образом, расчетная плотность одноканального трубчатого пороха
составила 1,003...1,064 кг/дм3,
что
меньше
граничного значения
(р = 1,5...1,64 кг/дм3) диапазона плотности, характерного для порохов.
Плотность семиканального пороха не определялась ввиду отсутствия до-
ступных удовлетворительных методов определения его объёма. Погрешнос ть
при определении плотности трубчатого пороха составила ~ 10 ...12%.
Таблица 4.3
Результаты экспериментальных обследований
Программа обследования зарядов
Результаты
Лакмусовая проба в пенале и в
гильзе
не дала результата
Определение массы порохов
Таблица 4.1
Визуальное обследование поро-
хов
изменение цвета до темно-коричневого
и черного (фото)
Определение плотности пороха
трубчатый порох 1,12 ( + 10% ) – сни-
зилась на ≈ 23% – 25%
В результате проведенного обследования можно заключить:
Применяемые пеналы не обеспечивают полную герметизацию зарядов, что
может быть связано с изменением свойств уплотнительных узлов от времени
(старение), образование зазоров в результате деформаций под воздействием
температур и неквалифицированным обслуживанием в арсеналах.
Уменьшение плотности пороха и, как следствие, массы заряда, относи-
тельно регламентированных ОСТ В-84-2232-85 значений свидетельствует об
истощении пороха летучими компонентами и азотом, что пропорционально
должно привести к снижению силы пороха, оцениваемому в 15 - 20%.
Изменение цвета элементов пороховых зарядов до темно-коричневого яв-
ляется визуальным признаком его разложения; стадия этого разложения может
быть оценена путем количественного и качественного химического анализа.
Наличие признаков разложения – от 30....40% до 80% семиканального по-
роха, говорит о возможном повышении максимального давления в канале ство-
ла pmax, что может приводить к снижению ресурса ствольного комплекса в це-
лом и изменению начальной скорости снаряда.
Результаты этих исследований показали, что плотность пороха снизилась
до значений 1,02 ... 1,12 кг/дм3. Для всех обследованных зарядов плотность
пороха была ниже определяемой ОСТ В-84-2232-85 и ОСТ В-84-1927-87, в со-

76
ответствии с которыми ρ ≥ 1,55 кг/дм3 при точности 0,015 г/см3.
Трубчатый порох практически не изменил цвет, однако горение его эле-
мента на открытом воздухе не образовывало конус длиною 10 ... 20 мм, как это
свойственно для нормальных порохов, а горение распространялось постепенно
по всей поверхности элемента с последующим сгоранием внутренней части.
Полученные данные привели к выводу о том, что пороховые заряды под-
верглись разложению.
Однако использованными методами установить этап разложения и спро-
гнозировать баллистические характеристики выстрела не представлялось воз-
можным.
Поэтому были проведены стрельбы с целью определения максимального
давления в канале ствола и начальной скорости бронебойно-подкалиберного
снаряда для дальнейшего использования этих данных при решении задачи
внутренней баллистики, описанной в разделе 2 настоящей работы.
4.3. Баллистические характеристики выстрела с бронебойно-
подкалиберным снарядом
Перед стрельбовыми испытаниями пороховые заряды 4Ж40 приводились к
кондиционному состоянию и снабжались крешерными приборами трубчатого
типа. Один заряд партии 12-88-Ш стрельбовым испытаниям не подвергался.
Взвешивание зарядов, порохов, пороховых элементов и элементов зарядов
проводилось на рычажных весах типа РН-10Ц13, цена деления шкалы – 5г; до-
пускаемая погрешность в делениях шкалы при интервалах взвешивания:
–
от100до2500г-±0,5;
–
от2500до10000г-±1.0.
Вариация показаний в делениях шкалы при интервалах взвешивания:
–
от100до2500г- ±0,5;
–
от2500до10000г- ±1.0.
Измерения начальной скорости вылета снарядов проводились в соответ-
ствии с разработанной методикой и требованиями ОСТ ВЗ-1830-82.
Давление в стволе при выстреле определялось с помощью крешеров,
начальная скорость снаряда измерялась с помощью специальных рамок (рамы-
мишени), которые представляют собой деревянную раму с натянутой, как пра-
вило, через четверть калибра медной проволкой (рис. 4 .3).
При попадании снаряда в мишень контакты инерционного датчика на
мгновение размыкаются, разрыв электрической цепи передается блокирующим
устройством и фиксируется хронометром прибора для измерения времени (∆τ).

77
Рис. 4.3. Схема экспериментальной установки
Прибор для измерения:
∆τ=τ1–τ2
Пункт обследования
порохового заряда 4Ж40
( установка крешерого
прибора )
Пункт
боевого
обеспечения
( место выдачи ВБМ )
Выстрел
Крешер
Ствол
L
Рама-мишень
Рама-мишень
Руководитель
стрельбы
No1
No2
Рубеж открытия
огня
L=10м
12V
ОБОЗНАЧЕНИЯ:
–
Маршрут перемещения вы-
стрела
L – Расстояние до рамок.
l – Расстояние между рамками.
–
Блокирующее устройство.
τ1
τ2
Направление
стрельбы

78
Результаты испытаний приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4
Результаты баллистических испытаний
Номер
выстрела
Значение крешерного давления
порохового заряда 4Ж40, кг/см2
Значение начальной скорости
снаряда ВБМ, м/с
Фактическое
Табличное
Фактическое
Табличное
1
4726,9
4525
1773,2
1785
2
4746,89
4525
1779
1785
3
4971,4
4525
1684
1785
4
4924,9
4525
1751,5
1785
5
5114,2
4525
1627,9
1785
6
4971,5
4525
1609,5
1785
7
4787,5
4525
1615,6
1785
В результате проведенного обследования установлено неудовлетворитель-
ное состояние порохов в зарядах танковых выстрелов раздельного заряжения,
что влечет за собой повышение максимального давления в стволе и изменение
начальной скорости снаряда. Взаимосвязанность этих факторов может быть
определена только опытным путем производства стрельб при одновременном
измерении рmax и V0.
Решение обратной задачи внутренней баллистики показало, что сила поро-
ха снизилась на 13%. При этом интересен тот факт, что несмотря на повышение
рmax, согласно эксперименту, начальная скорость снаряда снизилась, что, по-
видимому, обусловлено уменьшением равномерности распределения давления
по длине канала ствола и тем, что в бронебойно-подкалиберном снаряде диа-
метр обтюрирующих поясков больше диаметра канала ствола, т.е . закон изме-
нения давления в канале ствола не соответствует закону трения.
Следует также особо отметить, что экспериментальные данные макси-
мального давления в канале ствола превышают нормативно – гарантийные дав-
ления, допустимые для ствола. Учитывая то, что давление на днище канала
ствола соотносится с максимальным как рдн = 1,12рmax, то и давление на клин
затвора также возрастает, что уменьшает его запас прочности, а, следовательно,
и живучесть.
Таким образом, можно заключить, что пороховые заряды раздельного за-
ряжания типа 4Ж40 к танковой пушке Д-81 при длительной эксплуатации – 25
... 3 0 лет – изменяют свои характеристики. В качестве дефектационного при-
знака для таких зарядов может быть использован “дефект массы”, величина ко-
торого для обследованных зарядов составила ~ 400 грамм.
При использовании таких боеприпасов необходимы дополнительные ис-
следования по живучести ствольной системы и коррекции прицеливания для
фактической траектории.
По результатам экспериментальных исследований определено:
–
изменение количества разложившихся пороховых элементов от времени;
–
изменение плотности пороха во времени;

79
–
изменение V0 и рmax от времени эксплуатации;
–
табличные значения: V0 = 1785 м/с;
рmax = 4525 кг/см2;
–
максимально допустимое давление пластических деформаций ствола, т.
е. принимаемый запас прочности для различных деталей клина и казенной ча-
сти танковой пушки:
4740
pпл
max

кг/см2; n = 2,6 ÷ 6,0.
Для получения уравнений, описывающих законы изменения массовой доли
пораженных его пороховых элементов в зависимости от сроков хранения бое-
припасов (рис. 4 .4), начальной скорости и максимального давления снаряда
(рис. 4.5) был использован метод наименьших квадратов.
Рис. 4 .4. Изменения массовой доли пораженных элементов пороха от вре-
мени эксплуатации
 - показания изменений количества разложившихся пороховых элемен-
тов от времени в %.
Уравнение и значения начальной скорости от времени хранения имеет вид:
V() = –3,3·10-2
3+2
–
8,5 + 1785;
(4.5)
По аналогии изменение давления и массовой доли пораженных элементов
пороха:
р() = 6,4 ·10-2
· 3–22+13,8+4598;
(4.6)
Мп%() = 3,1·10-3
·3 – 5,2 ·10-2
·
2
+0,3+0,02.
(4.7)
0
10
20
30
60
20
40
80
100
Мп
(% пор. эл)
τ годы







80
Рис. 4.5. Изменения начальной скорости и давления от времени эксплуата-
ции
Δ – экспериментальные данные о максимальном давлении (рmax);
 – экспериментальные данные о начальной скорости (V0 ).
Таким образом:
–
одноканальный трубчатый и семиканальный пороха четырех зарядов
4Ж40 выстрелов 3ВБМ 7 и 3ВБК 16 имеют признаки разложения;
–
массовая доля разложившихся порохов в выборках составляет ~ 7...15%;
–
прогнозируемое процентное соотношение разложившегося семиканаль-
ного пороха в зарядах 4Ж40 по отношению к нормальному составляет ~
6,5...15,4%;
–
плотность исследованных зарядов в среднем ~ на 34% меньше известной
величины (1,5...1,64 кг/дм3) для высокоазотистых пироксилиновых порохов;
–
скорость снарядов всех выстрелов снизилась по сравнению с табличной
на 0,6% - 0,34%, а крешерное давление возросло на 4,5% - 4,9%;
–
снижение скорости вылета снаряда и увеличение крешерного давления
обусловлено начальной стадией разложения одноканального трубчатого и се-
миканального порохов.
4.4. Прогнозирование условий заряжания по результатам эксперименталь-
ных исследований баллистических характеристик выстрела
Баллистические характеристики могут определяться теоретически, путем
решения задачи внутренней баллистики, и экспериментально – путем опреде-
ления начальной скорости снаряда V0 и максимального давления рmax.
1700
1600
1650
1750
1800
V0, м/с
0
20
V0 = 1785 м/с
V0(τ)
рmax(τ)
τ годы
29
Δ


-
5000
-
4900
-
4800
-
4700
-
4600
-
4500
-
4400
-
4300
-
4200
-
4100
-
4000
ркр, кг/см2
---------
рmax = 4525
Δ
25
Δ
Δ
ΔΔ
Δ
17


10
30



81
Установление таких закономерностей, дающих возможность управлять
начальной скоростью снаряда V0 путем изменения условий заряжания и кон-
структивного решения, составляет общую задачу внутренней баллистики.
К условиям заряжания относятся: размеры каморы и канала ствола, масса заря-
да, физико-химические и баллистические характеристики пороха, характеристики
расширения газов.
При расчете пиродинамического процесса, а также при баллистическом исследо-
вании образцов вооружения, обязательным условием является знание параметров, ха-
рактеризующих снаряд, пороховой заряд и канал ствола ствольной системы. Но в ря-
де случаев задачи внутренней баллистики решаются без соблюдения этого условия,
что не может не отразиться на соответствии получаемых результатов с действитель-
ными явлениями, происходящими при стрельбе из ствольной системы. Причина в
том, что наиболее распространенные методы решения задач внутренней баллистики
предназначены не для всех, а только для строго определенных значений некоторых
параметров (плотность пороха, удельная плотность пороха, коэффициент фиктивно-
сти, давление форсирования).
Поэтому, если эти методы применяются в условиях, когда действительные зна-
чения параметров отличаются от тех значений, для которых составлены расчетные
таблицы, возможны грубые ошибки.
Также необходимо отметить отсутствие в литературе по внутренней баллистике
определенности в отношении выявления физической природы некоторых параметров
и методики экспериментального определения их значений в условиях стрельбы из
ствольных систем.
Существует большое количество методов решения задач внутренней баллистики,
которые должны дать возможность рассчитать и построить зависимость давления по-
роховых газов и скорости снаряда от пути и времени его движения по каналу ствола,
т. е. решить основную прямую задачу внутренней баллистики.
Ввиду сложности явления выстрела не все его процессы можно учесть даже
приближенно. Некоторые из них приходится не вводить в математические зависимо-
сти, выражающие связь между отдельными процессами, протекающими при выстреле.
Известно, что при применении боеприпасов с длительными сроками хранения
ухудшаются баллистические характеристики оружия, а именно начальная скорость
снаряда. Однако при расчете баллистических и энергетических характеристик ору-
жия изменения в физико-химических свойствах боеприпасов не учитываются.
Здесь уместно еще раз подчеркнуть, что такой подход оправдан в случае приме-
нения для стрельбы боеприпасов, срок эксплуатации которых не превышает 10 лет.
Для танковых выстрелов, срок эксплуатации которых превышает 15 лет пренебре-
жение этим фактором может привести к большим погрешностям при стрельбе, техни-
ческим неисправностям (авариям) и даже человеческим жертвам.
Учитывая тесную взаимосвязь физико-химических свойств боеприпасов и бал-
листических характеристик оружия, можно сделать вывод, что изменение начальной
скорости снаряда невозможно без изменения зависимостей V(l) и р(l), которые, в свою
очередь, повлияют на величину максимального давления пороховых газов.
Задача определения баллистических характеристик имеющихся метательных за-
рядов и изменения свойств порохов может быть решена на основе комплексного при-

82
менения экспериментальных методов и обратной задачи внутренней баллистики.
Применяемые экспериментальные методы должны отличаться простотой и
доступностью, а также единством методической базы. Исходя из этого к ним
следует отнести экспериментальное определение начальной скорости (V0) и
крешерного давления (pкр).
На основе этих экспериментальных данных при условии, что конструктив-
ные параметры ствольной системы известны, на основе решения обратной за-
дачи внутренней баллистики (ОЗВБ) могут быть оценены сила пороха (f), его
теплотворная способность (Qv) и скорость горения (u1).
Решение прямой задачи предполагает определение на основе соотношений
p = f(l);
 lf
V1

;ρα=Ftи
t
F
V1

, наибольшего давления pmax и дульную
скорость Vд. Как известно, даже эта задача при ряде допущений и упрощений
может быть решена только полуэмпирическими методами. Обратная задача по
своей постановке является некорректной, поскольку данной паре параметров
pкр и V0 могут соответствовать бесконечное множество вариантов сочетаний
конструктивных параметров ствольной системы и условий заряжания. Тот
факт, что заряд применяется в конкретной ствольной системе, существенно об-
легчает решение обратной задачи, поскольку конструктивные параметры и ча-
стично условия заряжания известны. Однако, даже в этом случае систему урав-
нений необходимо доопределить, чтобы получить однозначное решение, по-
скольку аналитически решить обратную задачу внутренней баллистики не
представляется возможным.
Поэтому, строго говоря, речь может идти лишь о хорошем согласовании
данных, полученных расчетным путем (даже для математически строгого ре-
шения), с опытными данными.
В этой связи, решения и выражения, полученные на основе ряда допуще-
ний с применением коэффициентов согласования, дающие результаты, удовле-
творительно согласующиеся с опытными, могут быть вполне приемлемыми для
решения конкретной прикладной задачи.
Будем считать, что в результате эксперимента получены значения pкр и V0,
кроме этого задана ствольная система и оценена величина плотности пороха
(ρп) на данном этапе эксплуатации.
Дульное давление
)(П
gX
2
gV
p
0
2
0
д


,
(4.8)
где Х0 – параметр, определяемый на основе конструктивных данных;
П(η) – параметр Гейденрейха.
С учетом того, что крешеры дают значения давления на ≈ 20% ниже дости-
гаемого в канале ствола, будем считать
pmах = 1,2 pкр.
(4.9)
Кроме того, известно, что для большинства ствольных систем давление

83
воспламенения составляет величину pв = 2,0 ... 5,0 МПа.
Таким образом, функция изменения давления по длине канала ствола p(l)
проходит через три точки рд, рmах и рв (рис.4 .6), величины которых определены.
Положение сечения канала ствола, где давление максимально xmах, опреде-
лим в соответствии















2-
f
p
б
1
1
1
В
x
mах
0
max
,
(4.10)
где В – параметр заряжания;
α – коволюм.
Далее задача сводится к отысканию функции p(x), причем такой, что удо-
влетворяет условию














V
X
0
l
X
Q
dx
x
р
p
dx
x
p
S
max
ст
max
,
(4.11)
где  – масса заряда.
С другой стороны, учитывая, что площадь под кривой p(x) эквивалентна
работе пороховых газов и если построение функции p(x) не требуется, то левая
часть равенства (4.11) может быть определена через значение среднего давле-
ния (рис. 4.6), определяемого как
L
2
д
ср
2Sl
m
p
V


.
(4.12)
Полученное таким образом значение QV или  может быть основанием для
оценки значений f, α и u, которые используются в решении уже прямой задачи
внутренней баллистики для проверки правильности полученных оценок и кор-
ректируются до тех пор, пока расчетные значения с допускаемой точностью не
будут равны экспериментальным значениям V0 и pкр.
Следует отметить, что величины f, α, uu, QV являются баллистическими ха-
рактеристиками пороха, которые определяют максимальное давление порохо-
вых газов pmax и скорость нарастания давления
dl
dp
. Эти характеристики зависят
от природы пороха и связаны с его физико-химическими характеристиками, по-
этому, получив зависимость хотя бы одной из них от времени эксплуатации по-
рохового заряда, представляется возможным определить баллистические харак-
теристики выстрела, соответствующие данному этапу эксплуатации.
С целью оценки и прогнозирования изменения свойств порохов по резуль-

84
татам стрельбовых испытаний представляет интерес применение методов внут-
ренней баллистики. При этом вначале исходные данные могут быть использо-
ваны для ТП Д-81 (pmax, V0), которые получают экспериментально, методика и
результаты которых приведены в разделе 4.
На основе этих данных представляет интерес задача определения свойств
порохового заряда по заданным значениям pmax и V0.
Рис. 4.6 . Зависимость pср от х = lд
Учитывая то, что такая задача является обратной, и для ее решения необ-
ходимы разработка и применение специального метода, обеспечивающего
устойчивость получаемых решений, что представляет собой отдельную науч-
ную проблему, то представляется целесообразным решение этой задачи мето-
дом подбора величины плотности пороха при решении ЗВБ по методу профес-
сора Дроздова.
Уравнения внутренней баллистики дают лишь приближенные величины для дав-
ления пороховых газов, скорости снаряда, относительного его пути. Однако с помо-
щью данных величин можно получить результаты, которые согласуются с опытными
данными, поэтому приходится решать задачу по подбору некоторых постоянных ха-
рактеристик, чтобы они при подстановке в уравнение давали значения максимального
давления пороховых газов и начальной скорости снаряда, совпадающие с результата-
ми стрельбы.
При решении методом подбора задавались абсолютной невязкой по вели-
чине V0 с экспериментальным значением в размере 15 м/с. В результате были
получены данные, которые приведены на рис.4 .7 и в табл. 4 .5.
pср
pД
Хmax
Р0
pmax
Р
Х
Х=lД
0

85
Таблица 4.5
Энергетические характеристики выстрела ТП
Наименование
Прогноз по результатам ре-
шения ПЗВБ
Стрельбовые испы-
тания
u1
+ 57%
f1
−
13%
Vо
−
11%
−
11%
pmax
+13%
+13%
w
−
20%
ρ
−
20%
Из табл. 4.5 видно, что при увеличении срока эксплуатации боеприпасов
все рассмотренные энергетические характеристики оружия ухудшаются.
Анализируя результаты прогноза, необходимо отметить то, что все основ-
ные параметры выстрела изменяются.
Как следует из рис. 4.7, максимальное давление пороховых газов (pкр) воз-
растает, а начальная скорость при этом уменьшается. Скорость горения пороха
увеличивается из-за увеличения поверхности самих пороховых элементов,
вследствие появляющихся трещин, раковин, сколов. Сила пороха также умень-
шается потому, что уменьшается площадь, ограниченная графиком функции p =
f(lств), которая эквивалентна полезной работе, совершенной пороховыми газами.
О чем свидетельствуют сами площади (Sф, Sо), описанные соответствующей
функцией изменения давления пороховых газов (pкр,pmax).
Рис. 4 .7 . Изменения параметров давления по длине ствола для нормальных
порохов при длительном хранении и соответствующие начальные скорости
[Рmaxдоп
]

Ркр
Рm
Vo
н
Voф
Хф Х0
lд,м
4525
Ро
S
Vм/с
н
Pд
ф
Рд
p кг/см2
5114,2
Sф
Sо
1785
1609,5
Sф

86
Необходимо отметить, что разница вышеуказанных площадей (S), в
первую очередь, влияет на увеличение максимального давления пороховых га-
зов (pкр), которое гораздо выше максимально допустимого давления (pmax
доп
).
 dx
x
p
S
lд
0

(4.13)
Следствием этого являются: увеличение давления пороховых газов на дно
гильзы и клин затвора ТП; значительное увеличение напряжения на стенки
ствола и количества выбрасываемого металла внутреннего покрытия ТП за
пределы ствола (lд). Следовательно, это в определенной мере повлияет на проч-
ность и живучесть ствольной системы. Уменьшение при этом начальной скоро-
сти снаряда (V0), помимо ухудшения тактико-технических показателей ТП, мо-
жет привести к невыходу снаряда из ствола, что не безопасно для экипажа и во-
оружения.
Хранение порохов сопровождается массопереносом летучих компонентов
и азота, что приводит к уменьшению плотности пороха. Поскольку уносимые
компоненты являются составляющими горючей части заряда, то уменьшается и
теплотворная способность пороха, то есть его энергетическая ценность снижа-
ется. Это приводит к снижению полезной работы пороховых газов и, как след-
ствие, начальной V0 (или дульной Vд) скорости снаряда.
Повышение максимального давления обусловлено возрастанием скорости
горения пороха u1, что обусловлено следующим. В процессе хранения из-за
массопереноса компонентов и механического образования микротрещин по-
верхность пороховых элементов развивается. Поскольку скорость горения и га-
зообразования прямо пропорциональны площади поверхности пороха, то ее
рост приводит и к возрастанию скорости горения. А это приводит к повышению
максимального давления рmax.
Как видно из рис. 4.8, ркр превышает допустимое напряжение [рmax
доп
], это
может быть причиной повышенного износа канала ствола, деталей казенной ча-
сти и клина затвора. Очевидно, влияние превышения максимального давления
на перечисленные эксплуатационные характеристики представляет собой от-
дельную задачу, которая не предусмотрена целью настоящего исследования.
В связи с этим возникает необходимость проведения экспериментального
исследования влияния срока эксплуатации боеприпасов на начальную скорость
и максимальное давление снаряда с целью получения эмпирических зависимо-
стей V(t), p(t) для конкретных образцов вооружения.
4.5. Методика определения средней скорости снарядов на блокируемом
участке
Определение действительного значения скорости и её разброса в серии вы-
стрелов осуществляется специальными измерительными средствами – контакт-
ными электрическими блокировками. Принципом измерения скорости с помо-
щью блокировок является измерение интервала времени, за которое снаряд

87
пролетает блокируемый участок траектории (измерительную базу), с последу-
ющим вычислением средней скорости (в м/с) по формуле
T
L
Vср

,
(4.14)
где L – длина блокируемого участка по линии выстрела, м;
T – время, за которое снаряд пролетает блокируемый участок, с.
Погрешность измерения средней скорости снаряда на блокируемом участ-
ке определяется по формуле:
2
2
ср
ср
T
T
L
L
V
V












,
(4.15)
где δL – абсолютная погрешность измерения длины блокируемого участка, м;
δT – абсолютная погрешность измерения времени, за которое снаряд про-
летает блокируемый участок, с;
2
м
2
ср
L






,
(4.16)
где δср – абсолютная погрешность измерения рулетки, м; ± 1 мм;
δм – погрешность метода измерения расстояния, м; ± 50 мм.
2
бс
2
u
Т






,
(4.17)
где δu – абсолютная погрешность частотомера при измерении временного ин-
тервала, с; tизм.≈30 мс ±0,34 ∙ 10-5с;
δбс – абсолютная погрешность блока сопряжения, с. ±0,05 ∙ 10-4
мкс.
Произведя расчеты, получили:
V = 1617,46 м/с;
D(V) = 14028,13; δ(V) = 133,648;
р = 4953,7 кг/см2; D(p) = 45945,92; δ(p) = 228,068;
Тогда δT = 0,6046486 ·10ˉ
2
, δL = 0,050009999, следовательно:
–
абсолютная погрешность


ср
ср
V
+ 2,015 м/с;
–
относительная погрешность δотн = + 9,386%.

88
5. БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БОЕПРИПАСОВ
ДЛИТЕЛЬНЫХ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ К
СТРЕЛКОВОМУ ОРУЖИЮ
5.1. Экспериментальное определение начальной скорости пули при
стрельбе из 7,62 мм пулемета Калашникова ПКМС
Целью эксперимента является исследование влияния сроков хранения бое-
припасов на начальную скорость пули и получение зависимостей, связываю-
щих начальную скорость пули со старением пороховых зарядов боеприпасов.
Оборудование для измерения скорости пули.
Скорость пули – одна из основных баллистических характеристик, поэто-
му методам ее определение уделено много внимания. Все методы определения
скорости можно разбить на три группы:
–
методы определения мгновенной скорости в данной точке;
–
методы определения средней скорости;
–
методы непрерывного определения скорости.
Наиболее удобными и технологичными являются методы определения
средней скорости пули.
Эти методы основаны на принципе измерения промежутка времени , на
протяжении которого пуля проходит отрезок пути х. Скорость определяется
как отношение х к . Точность измерения скорости определяется точностью
входных величин, а также степенью приближения средней скорости к соотве т-
ствующей действительности скорости пули на середине рассмотренного интер-
вала.
Если х будет приближаться к нулю, то средняя скорость будет прибли-
жаться к соответствующей действительности скорости. Однако, при уменьше-
нии х, снижается точность определения х и , и, следовательно, точность
определения скорости пули. В каждом конкретном случае необходимо выби-
рать величину х с таким расчетом, чтобы получить максимальную точность
определения скорости.
5.1.1. Экспериментальная установка.
Существуют несколько видов блокирующих устройств, которые применя-
ются совместно с электронным хронометром, однако для измерения скоростей
пуль стрелкового оружия используют только контактные устройства. Это обу-
словлено небольшими, в сравнении с пушечными снарядами, размерами пуль.
Обычно используют рамы-мишени, которые представляют собой деревян-
ную раму с натянутой, как правило, через четверть калибра медной проволокой.
С целью предотвращения раздвигания проволоки в стороны при попадании
вершины пули между рядами, проволоку наклеивают на ватман или картон. В
некоторых случаях вместо проволоки используют фольгу.
Одним из недостатков приведенного способа блокирования есть большое

89
время для подготовки рам к очередному выстрелу.
С этой целью были использованные мишени из древесноволокнистой пли-
ты толщиной 3 мм, к которым крепились инерционные датчики.
При попадании в мишень контакты инерционного датчика на мгновение
размыкаются, после чего принимают первоначальное - замкнутое - положение.
Разрыв электрической цепи фиксируется хронометром, а блокирующие устрой-
ства, готовы к очередному использованию.
Влияние нагрева ствола на изменение начальной скорости пули при прове-
дении эксперимента не учитывалось. При стрельбе из 7,62 мм пулемета ПКМС,
падение начальной скорости пули происходит при нагреве ствола до 250оС, что
соответствует 150 выстрелам очередью. В описываемом эксперименте, стрель-
ба проводилась одиночными выстрелами с интервалом в 2 минуты.
5.1.2. Проведение эксперимента
5.1.2.1. Порядок проведения эксперимента
При проведении эксперимента оружие и измерительное оборудование бы-
ло размещено из соображений удобства работы на всех рабочих местах и обес-
печения выполнения мер безопасности при обращении с оружием (рис. 5 .1).
Рис. 5.1. Схема эксперимента
1 – оружие, 2 – хронометр, 3 – блокирующие устройства, 4 – соединитель-
ные провода, 5 – стрелок, 6 – оператор на хронометре, 7 – руководитель
эксперимента.
3
2
1
2
м
1
0
м
6
7
5
4

90
Стрельбы выполнялись из 7,62 мм пулемета Калашникова модернизиро-
ванного станкового ПКМС No ВГ 314.
В эксперименте использовались 7,62 мм винтовочные патроны 1960го
,
1971го и 1988го годов изготовления, что соответствует 44м
,33
м
и 16и годам хра-
нения.
Было проведено три серии эксперимента, в каждой из которых произведе-
но по 60 измерений начальной скорости пули для каждого срока хранения бое-
припасов.
Стрельба осуществлялась по одном выстрелу через блокирующие устрой-
ства с измерением времени прохождения пулей отрезка пути между мишенями.
Между выстрелами делался перерыв для охлаждения ствола до температу-
ры окружающего воздуха.
Последовательность проведения эксперимента:
1. Проверка наличия оружия и боеприпасов, проверка оружия на незаряже н-
ность.
2. Проведение инструктажа личного состава, привлеченного для проведения
эксперимента
3. Расположение оружия и измерительной аппаратуры согласно схемы экспе-
римента.
4. Определение начальной скорости пули боеприпасов 1960го года изготовле-
ния (180 выстрелов).
5. Замена мишеней после каждых 30 выстрелов.
6. Определение начальной скорости пули боеприпасов 1971го года изготовле-
ния (180 выстрелов).
7. Замена мишеней после каждых 30 выстрелов.
8. Определение начальной скорости пули боеприпасов 1988го года изготовле-
ния (180 выстрелов).
9. Замена мишеней после каждых 30 выстрелов.
10. Разряжание оружия, проверка его на незаряженность.
11. Свертывание оборудования, обслуживание оружия, сдача оружия на склад
вооружения.
5.1.2.2. Измерение скоростей пуль
Измерение скорости пули сводится к измерению промежутка времени, за
который она преодолевает отрезок пути между блокирующими устройствами
при условии, что это расстояние известно. Скорость пули находится по форму-
ле




x
V
,
где V (м/с) – скорость пули;
x (м) – расстояние между блокирующими устройствами;

91
 с) – время преодоления пулей расстояния между блокирующими
устройствами.
Для определения промежутка времени  был использован электронный
хронометр “Нептун” (рис. 5 .2), предназначенный для измерения промежутков
времени от 10-6 с до 1000 с при температуре окружающей среды от +1С до
+40С.
Рис. 5 .2. Электронный хронометр “Нептун”
Погрешность измерения указанных промежутков времени при температуре
окружающей среды +20С+5С составляет +(0,001%  + +2,5107 с). При тем-
пературах окружающей среды +1С – +14С и +26С –+40С погрешность со-
ставляет +(0,003 %  +2,510-7
с) [75].
Измерение времени осуществлялось у следующей последовательности:
1. Проверка работоспособности прибора.
2. Присоединение к входным клеммам прибора линии от блокирующих
устройств.
3. Проверка положения арретированных кнопок.
4. Приведение прибора в состояние готовности нажатием кнопки “сброс пока-
заний” и нажатием на рычажок сброса релейного счетчика.
5. После проведения выстрела занесение показания стрелочных индикаторов в
ведомость.
6. Приведение прибора в состояние готовности к следующему измерению в со-
ответствии с п. 3.
При проведении эксперимента расстояние между блокирующими устрой-
ствами равнялось 10 м.
Исходя из цели эксперимента, более важным считалось не само значение
скорости пули, а ее изменение в зависимости от срока хранения порохового за-
ряда. Поэтому потерей кинетической энергии пули при пробивании мишени

92
было решено пренебречь, при условии, что значение этой потери достаточно
мало и постоянно во всех экспериментах.
С целью недопущения попадания пули в пробоину от предшествующих
выстрелов стрелок наводил пулемет в еще неповрежденный участок мишени, а
руководитель эксперимента следил за появлением каждой новой пробоины в
первой мишени. После каждых тридцати попаданий мишени заменялись новы-
ми.
В ходе трех серий эксперимента были получены значения начальных ско-
ростей пуль при разных сроках хранения порохового заряда.
После обработки данных эксперимента получены средние значения
начальных скоростей пуль в зависимости от срока хранения боеприпасов, кото-
рые приведены в таблице 5.1 .
Таблица 5.1
Средние значения начальных скоростей пуль, полученные при
проведении трех серий эксперимента
Срок хранения
боеприпасов, лет
Начальная скорость пули, м/с
I серия
II серия
III серия
16
818,7
820,5
821,4
33
760,7
763,8
763,0
44
744,9
747,0
749,4
Для получения уравнения, описывающего закон изменения начальной ско-
рости пули в зависимости от сроков хранения боеприпасов, использован метод
наименьших квадратов.
В результате полученное уравнение имеет вид:
2
0
07
,
0
88
,
6
11
,
912
)(
V






.
(5.1)
720,0
740,0
760,0
780,0
800,0
820,0
840,0
16
21
26
31
36
41
, лет
V0, м/с
Рис. 5.2 . Значения начальных скоростей пуль в зависимости от срока хра-

93
нения боеприпасов, зависимость V0(τ) и границы доверительных интервалов
для V0
Уравнение (5.1) позволяет определить значения начальных скоростей пуль
в зависимости от срока хранения боеприпасов при τ = 15 – 45 лет.
В соответствии с технической документацией, начальная скорость пули
7,62 мм пулемета Калашникова ПКМ при использовании нового ствола и новых
патронов должна равняться 825 м/с.
Согласно инструкции по категорированию ракетно-артиллерийского во-
оружения, при уменьшении начальной скорости пули на более чем 5%, оружие
считается непригодным для боевого применения.
Зная характер протекания физико-химических процессов в порохах можно
спрогнозировать гарантированный временной участок по применению порохо-
вых зарядов без ухудшения баллистических характеристик оружия.
На рис. 3 .6 показано, что гарантированный срок хранения порохов без
ухудшения баллистических характеристик оружия составляет ≈ 26 лет.
740,0
760,0
780,0
800,0
820,0
840,0
0
10
20
30
40
, лет
V0, м/с
Рис. 5.3 . Зависимость начальной скорости пули от срока хранения пороха
5.2. Экспериментальное определение начальной скорости пули при
стрельбе из 7,62 мм револьвера ТОЗ-36
Эксперимент проводился в два этапа:
–
определение начальной скорости;
–
определение действия пули по цели.
Для определения начальной скорости применялась экспериментальная
V0
min
(Δ5%)
τmax = 26 лет
(новый ствол)

94
установка, описанная в п. 5 .1 .2.
Стрельба проводилась из 7,62 мм револьвера ТОЗ-36 No Р 0253.
В эксперименте использовались 7,62 мм револьверные патроны с умень-
шенным зарядом 1969-го и 1981-го годов изготовления, что соответствует 38-и
и 26-и годам хранения.
На первом этапе эксперимента проведено по 10 измерений начальной ско-
рости пули для каждого срока хранения боеприпасов. Полученные значения
приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2
Средние значения начальных скоростей пуль, полученные при
проведении эксперимента
Срок хранения,
лет
Начальная скорость пуль,
м/с
26
164
38
152,8
Начальная скорость пули 7,62 мм револьвера ТОЗ-36 при использовании
боеприпасов с уменьшенным зарядом должна быть 190 м/с.
Зная характер протекания физико-химических процессов в порохах и 5-ти
процентное снижение начальной скорости пули можно спрогнозировать гаран-
тированный временной участок по применению пороховых зарядов револьвер-
ных патронов без ухудшения баллистических характеристик оружия.
При построении модели учитывались погрешности при проведении экспе-
римента:
–
погрешности в показаниях электронного хронометра “Нептун”;
–
погрешности при определении расстояния между блокирующими
устройствами.
Погрешность в определении начальной скорости пули определялась выра-
жением:






S
V0
,
где
0
V
 – погрешность в определении начальной скорости пули;
S
 – погрешности при определении расстояния;

 – погрешности в показаниях электронного хронометра.
На рис. 5 .4 показано изменение начальной скорости пули в зависимости от
срока эксплуатации боеприпасов, участок их гарантированного применения и
максимальный срок хранения с учетом погрешностей измерений без ухудшения
баллистических характеристик оружия.

95
145,0
155,0
165,0
175,0
185,0
195,0
0
10
20
30
, років
V0, м/с
Рис. 5.4 . Зависимость начальной скорости револьверной пули от срока
хранения патрона
Всю совокупность свойств стрелкового оружия можно разделить на две
группы:
–
служебно-эксплуатационные свойства;
–
производственно-экономические свойства.
В работе рассмотрено проникающее (пробивное) действие пули как одно
из свойств действия пули по цели, входящее в служебно-эксплуатационные
свойства. Оно характеризуется глубиной проникновения пули в различного ро-
да преграды или толщиной преграды, которую она может пробить и имеет
большое самостоятельное значение, поскольку живые цели могут находиться за
легкими укрытиями.
При проведении второго этапа эксперимента стрельба проводилась из
7,62 мм револьвера ТОЗ-36 по сосновой доске толщиной 40 мм на расстояние
25 метров револьверными патронами со сроками хранения 26 и 38 лет. Данные
эксперимента приведены в таблице 5.3 и на рис. 5 .5 .
Таблица 5.3
Средние экспериментальные данные пробивного действия пуль
Срок хранения боепри-
пасов, лет
Сквозное пробитие прегра-
ды, %
26
100
38
20
V0
min
(Δ5%)
τmax = 17 лет
лет

96
Рис. 5.5 . Тыльная сторона преграды (доски)
Глубина проникновения пули в преграду может быть рассчитана прибли-
женно по следующей зависимости:








2
c
2
V
a
b
1
lg
d
b
m
151
,
0
s
,
(5.2)
где m [кг] – масса пули;
d [м] – калибр оружия;
d
h
35
,
0
91
,
1


–
коэффициент, характеризующий относительное влияние
формы пули на ее проникающее действие;
h [м]
–
длина головной (оживальной) части пули;
Vc [м/с] – скорость пули при встрече с преградой;
a, b – коэффициенты, характеризующие механические свойства преграды.
Подставляя экспериментально полученные величины начальных скоростей
пуль в формулу (5.2) получаем данные глубины проникновения пули в прегра-
ду согласуемые с экспериментальными данными (табл. 5 .4).
Таблица 5.4
Пробивное действие пуль (преграда – доска 40 мм)
No п/п
Глубина проникновения пуль (мм)
26 лет
38 лет
Расчетная
Эксперимен-
тальная
Расчетная
Эксперимен-
тальная
1
40,022
сквозное
39,49
38
2
40,023
сквозное
39,54
38
3
40,023
сквозное
39,58
39
4
40,024
сквозное
39,63
39
5
40,025
сквозное
39,74
39
6
40,026
сквозное
39,81
39
7
40,027
сквозное
39,87
39
8
40,027
сквозное
39,90
39
9
40,028
сквозное
40,02
сквозное
10
40,029
сквозное
40,03
сквозное
26 лет
38 лет

97
6. ИЗМЕНЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
БОЕПРИПАСОВ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОГО
ХРАНЕНИЯ
6.1. Модель эксплуатации бронебойно-подкалиберного выстрела
с зарядом 4Ж40
На основе результатов комплексного экспериментального и теоретическо-
го исследований разработана модель эксплуатации танковых боеприпасов на
различных этапах их хранения [20], сроком более 30 лет (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Модель эксплуатации танковых боеприпасов на различных этапах
их хранения
где:  – экспериментальные значения плотности трубчатого пороха, опреде-
ленные объемно – весовым методом;
I период – до 10 лет – гарантийный срок эксплуатации, когда баллистиче-
ские характеристики пороховых зарядов являются стабильными;
II период – 10 - 20 лет – период изменения свойств в допустимых пределах
(изменение физико-химических свойств порохов);
III период – свыше 20 лет – период деградации пороховых зарядов, в тече-
ние которого заряд подлежит регенерации, либо боеприпас в целом должен
быть утилизирован.
ρmin
ρ
O
10
20
30


τ годы
ρ(τ)

І
ІІ
14 16
ІІІ





Допустимый срок эксплуатации

98
Модель эксплуатации включает три этапа: первый – соответствует этапу,
когда за счет действия замедлителя плотность пороха, как основной его харак-
теристики, и физико-химические свойства остаются практически неизменными.
В этом периоде продукты автокаталитической реакции связываются дифенил-
амином и скорость их протекания мала, что не оказывает существенного воз-
действия на плотность пороха. На этом этапе предполагается плотность пороха
неизменной и соответствующей начальному значению. Продолжительность
этого периода определяется заводом изготовителем (согласно ОСТ ВЗ – 1830 –
82) и составляет 10 лет. К этому времени количество дифениламина истощается
и скорость разложения пороха начинает увеличиваться, причем увеличивается
она до тех пор, пока не истощаются компоненты реакции
Во втором периоде плотность пороха резко снижается и допустимое ми-
нимальное значение плотности пороха может быть определено на основе ми-
нимально допустимой скорости по характеристикам внешней баллистики. На
основе результатов экспериментальных исследований (рис. 6 .1) такой срок мо-
жет быть определен в 14 – 16 лет, что соответствует плотности пороха 1,41 –
1,42 кг/дм3.
В третьем периоде скорость изменения плотности пороха снижается за
счет истощения компонентов реакции. В этом периоде порох имеет высокие
скорости горения, которые приводят к разрушению элементов ствольной си-
стемы, причем, учитывая то, что энергетическая ценность пороха, как топлива
снизилась, то совершаемая им работа не обеспечивает минимально допустимую
скорость снаряда, а в предельном случае снаряд может остаться в стволе ору-
дия.
На основе данной модели разработан метод прогнозирования свойств по-
рохового заряда 4Ж40 к 125 мм танковым выстрелам в зависимости от срока их
эксплуатации на основе экспериментальных исследований. Данный метод при-
меняется для подготовки и проведения стрельбовых испытаний ТП, устанавли-
ваемых на модернизированных танках.
Разработанный метод оценки и прогнозирования физико -химических
свойств порохов по величине начальной скорости снаряда и максимального
давления позволяет использовать его в войсковых полигонных условиях, что
является существенным преимуществом.
Использование данных, прогнозирующих физико-химические свойства
пороха при длительном его хранении, создает предпосылки для перехода экс-
плуатации вооружения по состоянию, без разработки и применения диагности-
ческой аппаратуры.
Для обеспечения точности стрельбы необходимо введение поправок в
установку прицела по дальности, компенсирующих изменение начальной ско-
рости снаряда, обусловленное длительным хранением боеприпасов.
С целью повышения меткости стрельбы и ресурса ствола оружия предла-
гается применять разбивку боеприпасов на группы.
Для проверки стволов, эксплуатирующихся с боеприпасами длительного
хранения, предложено дополнительно применять калибр-шашку для проверки
диаметра ствола в точке, соответствующей максимальному давлению порохо-

99
вых газов (рmax), проходной со стороны зарядной каморы до координаты этой
точки. Установлено, что для боеприпасов длительного хранения снижение
начальной скорости снаряда не может быть признаком выработки ресурса ство-
ла ТП.
Обоснованы сроки хранения боеприпасов к ТП Д-81, обеспечивающие вы-
полнение тактико-технических требований к конкретному образцу вооружения.
Для решения учебных задач необходимо комплектовать боеприпасы в группы
по срокам хранения с соответствующей коррекцией прицела.
Ранее было показано, что функция изменения давления по длине канала
ствола Р(l) проходит через три точки рД; рmах и рв, при этом положение сечения
канала ствола, где давление максимально Хmах, определяли в соответствии с
(4.10), где сама координата Хmах обратно пропорциональна рmах Поэтому с
уменьшением плотности пороха уменьшается плотность заряжания (Δ), которая
будет приводить к смещению координаты Хmах и соответственно рmах в сторону
к казенной части ТП (см. рис. 4.7). В связи с этим давление пороховых газов в
зарядной каморе рдн будет увеличиваться в направлении зеркала клина затвора
ТП, что не безопасно для экипажа и самого вооружения и техники.
С учетом вышеизложенного, можно достаточно четко определить сферу
практического применения результатов исследований, приведенных в данной
работе. Также возможно наметить пути дальнейшей роботы, направленные на
необходимость инвентаризации и освидетельствования танковых и артиллерий-
ских боеприпасов к вооружению, находящихся в Украине.
В целом, теоретические результаты и данные экспериментальных исследо-
ваний, полученные в работе, могут быть положены в основу для перехода на
эксплуатацию боеприпасов к ТП, срок хранения которых более 10, 20 и 30 лет.
6.2. Изменение характеристик 7,62 мм винтовочных патронов
На основе результатов комплексного экспериментального и теоретическо-
го исследований разработана модель эксплуатации 7,62 мм винтовочных па-
тронов (рис. 6 .2).
Как видно, характер кривой изменения начальной скорости пули совпадает
с аналогичной зависимостью для боеприпаса к танковой пушке. Такой же вы-
вод можно сделать и относительно вида функции изменения плотности пороха.
Это говорит о том, что именно физико-химическая природа основного
компонента – нитроцеллюлозы – определяет основные свойства пороха и их
изменение в процессе эксплуатации. Другой важный вывод, на наш взгляд, за-
ключается в том, что герметичность порохового заряда мало влияет на измене-
ние свойств порохов в процессе их хранения.
Основным аргументом в функциях изменения баллистических характери-
стик порохов является время хранения на этапе после истощения замедлителей
химических реакций.
Практический интерес представляет задача оценки изменения ресурса
стволов при применении боеприпасов длительных сроков хранения.

100
0
10
20
30
40
, лет
V0, м/с
Рис. 6 .2 . Модель эксплуатации боеприпасов в зависимости от срока их
хранения
I период – до 10 лет – гарантийный срок эксплуатации, в пределах которо-
го баллистические характеристики являются стабильными;
II период – 10 - 26 лет – период изменения свойств в допустимых пределах;
III период – свыше 26 лет – период деградации пороховых зарядов, в тече-
ние которого заряд подлежит регенерации, либо боеприпас в целом должен
быть утилизирован.
6.3. Оценка изменения ресурса ствола при применении боеприпасов
длительных сроков хранения
Среди большого разнообразия требований, предъявляемых к современно-
му стрелковому оружию, можно выделить безотказную работу образца воору-
жения, которая достигается обеспечением необходимой живучести деталей и
механизмов оружия.
Живучесть оружия характеризуется продолжительностью нормальной ра-
боты его деталей без поломок и износа свыше допускаемых пределов.
Основной деталью стрелкового оружия является ствол, который должен
обеспечивать надлежащие баллистические характеристики оружия.
Продолжительность эксплуатации стрелкового оружия определяется,
прежде всего, баллистической живучестью его стволов. При общей живучести
стрелкового вооружения от 20 до 100 тыс. выстрелов живучесть стволов со-
ставляет всего от 4 до 25 тыс. выстрелов.
V01
V02
V03
f1
τ1
f2
τ2
τ3
f3
I
период
II
период
III
период
V0н

101
На процесс износа поверхности канала ствола влияет большое число фак-
торов: конструктивных, технологических, баллистических, эксплуатационных.
С ростом износа ухудшаются баллистические качества ствола и, как следствие
–
наблюдается снижение начальной скорости пули, увеличивается рассеивание,
что приводит к уменьшению эффективности стрельбы.
При хранении боеприпасов, в пороховых зарядах происходят физико-
химические изменения, в результате чего изменяется их масса, состав и плот-
ность пороха, что в свою очередь отражается на изменении баллистических ха-
рактеристик стрелкового оружия, а именно начальной скорости пули.
Учитывая это, были проведены экспериментальные исследования по опре-
делению начальной скорости пули при стрельбе из 7,62 мм пулемета Калашни-
кова ПКМС с использованием боеприпасов, срок хранения которых составляет
18, 35 и 46 лет. После обработки данных эксперимента получены средние зна-
чения начальных скоростей пуль в зависимости от срока хранения боеприпасов,
приведенные в таблице в виде относительных величин, которые рассчитываю т-
ся как:
норм
0
0
0
V
V
V
~


,
(6.1)
где

0
V – начальная скорость пули боеприпаса с определенным сроком хране-
ния;
норм
0
V – начальная скорость пули нового боеприпаса в соответствии с так-
тико-техническими характеристиками.
Таблица 6.1
Относительные величины начальных скоростей пуль, получен-
ные в трех сериях эксперимента
Срок хранения
боеприпасов,
лет
Относительная величина начальной скорости пули
I серия
II серия
III серия
18
0,992
0,994
0,996
35
0,922
0,925
0,925
46
0,902
0,905
0,908

102
0,9
0,92
0,94
0,96
0,98
1
15
20
25
30
35
40
45
, лет
Рис. 6 .3 . Зависимость изменения начальных скоростей пуль от срока хра-
нения боеприпасов
В диапазоне сроков хранения от 18 до 47 лет функция норм
0
0
V
V
= f(τ) имеет
вид:
3
5
2
7
норм
0
0
10
36
,
1
10
05
,
1
10
04
,
1
V
V












.
(6.2)
Как видно из графика (рис. 6.3), при увеличении срока хранения боеприпа-
сов снижается начальная скорость пули.
Используя данные эксперимента, определили изменение живучести ствола
7,62 мм пулемета Калашникова ПКМС при использовании боеприпасов раз-
личных сроков хранения согласно выражения Габо-Слухоцкого:


















































д
д
2
0
д
н
2
д
1
д
2
0
Т
n
p
n
8,2
t
n
д
2
2
0
p
2
1
g
2
V
1
1
64
,
0
V
V
V
e
е
)
1(
)
d
D
(
K
N
2
0
1
0
1
,
(6.3)
где К – коэффициент, зависящий от калибра, глубины и крутизны нарезов; D0
(м) – калибр по нарезам; d (м) – калибр по полям;
0
д
д
W
W


–
число объемов
расширения газов в канале ствола;
д
д
l
S
W

(м3) – полный объем канала
ствола; S (м2) – площадь сечения канала ствола; lд (м) – полный путь пули;
W0 (м3) – объем зарядной каморы; ω (кг) – масса заряда; V0 (м/с) – начальная
скорость пули;
1
1
1
k
n




–
коэффициент; k – коэффициент; λ1 – коэф-
фициент;
1
2k
n


–
коэффициент; р0 (кг/м2) – давление форсирования; T
(0С) – температура горения пороха; t0 (0С) – температура поверхностного
норм
0
0
V
V

103
слоя ствола до начала врезания пули в нарезы;
д
1
V
V
–
коэффициент из табли-
цы;
0
н
l
d
75
,
0
1
1





–
коэффициент; χ – коэффициент уширения; l0 (м) –
приведенная длина каморы; g (м/с2) – ускорение свободного падения; Θ –
характеристика; Pд (кг/м2) – дульное давление;
 1000
1д
д






(кг/м3) –
коэффициент; Δ (кг/м3) – плотность заряжания.
На рис. 6 .4 показано изменение живучести ствола 7,62 мм пулемета Ка-
лашникова ПКМС в зависимости от срока хранения используемых боеприпа-
сов.
24000
26000
28000
30000
32000
18
23
28
33
38
43
, лет
N, выстр.
Рис. 6.4 . Живучесть ствола как функция от срока хранения боеприпасов.
Аналитическое выражение для данной зависимости имеет вид:
N(τ) = 217,141τ + 22129.
(6.4)
Как видно из графика (рис. 6.4), живучесть ствола повышается, но это уве-
личение происходит главным образом из-за уменьшения массы заряда в резуль-
тате длительного хранения боеприпасов, и может достигнуть величины в 27800
выстрелов. Учитывая, что максимальный срок хранения боеприпасов без сни-
жения начальной скорости пули (V0) более чем на 5% от номинального значе-
ния (
норм
0
V ) составляет ≈ 26 лет, дальнейшее повышение живучести ствола за
счет применения боеприпасов свыше этого срока хранения не может быть ис-
τmax
27800
26

104
пользовано, так как при этом резко ухудшаются баллистические характеристи-
ки оружия, а именно начальная скорость пули.
Критически оценивая полученные результаты следует отметить, что выра-
жение Габо-Слухоцкого не учитывает максимальное давление пороховых газов
(рmax), которое существенным образом оказывает влияние на живучесть ствола
стрелкового оружия. При использовании данной формулы необходимо также
учитывать, что при различных сроках хранения изменяются следующие харак-
теристики:
–
начальная скорость пули;
–
масса заряда боеприпаса;
–
время достижения давления форсирования при выстреле;
–
дульное давление;
–
плотность заряжания.
Экспериментально установлено, что при длительном хранении боеприпа-
сов максимальное давление возрастает, а дульное давление падает.
Таким образом, выражение Габо-Слухоцкого непосредственно не может
применяться для прогнозирования надежности стволов при использовании бое-
припасов длительных сроков хранения.
В настоящее время нет точных аналитических методов решения задачи по
прогнозированию живучести стволов стрелкового оружия.
В связи с этим, было определено изменение живучести ствола по выраже-
нию Габо-Слухоцкого, но с учетом изменения характеристик, указанных выше.
На рис. 6.5 представлено изменение живучести ствола с учетом изменения
начальной скорости пули, массы заряда боеприпаса, времени достижения дав-
ления форсирования при выстреле, дульного давления, плотности заряжания и
ее аналитическое выражение (6.5).
10000
15000
20000
25000
30000
18
23
28
33
38
43
, лет
N, выстр.
Рис. 6.5 . Живучесть ствола как функция срока хранения боеприпасов
N(τ) = – 30,8τ2 + 1552,1τ + 6908,4.
(6.5)

105
Анализируя полученные результаты можно отметить, что выражение Габо-
Слухоцкого чувствительно к изменению баллистических характеристик поро-
хов и применимо для относительного анализа состояния и прогнозирования
живучести стволов стрелкового оружия, но оно ориентировано на новые бое-
припасы со свежими порохами. Исходя из этого, применяя метод оценки и про-
гнозирования физико-химических свойств порохов и живучести стволов по ве-
личине начальной скорости пули, позволит использовать его в войсковых поли-
гонных условиях, что является существенным преимуществом по сравнению с
применением манометрической бомбы.
Использование данного метода создает предпосылки для перехода эксплу-
атации стрелкового оружия по состоянию, без разработки и применения д иа-
гностической аппаратуры, при использовании в качестве диагностического па-
раметра начальную скорость пули.
При повышении максимального давления, вызванное увеличением скоро-
сти горения, координата точки хmax смещается к патроннику, что в свою оче-
редь приводит к неравномерному износу канала ствола. Для проверки стволов,
эксплуатирующихся с боеприпасами длительного хранения, предлагается при-
менять дополнительный калибр-шашку для проверки диаметра ствола в точке,
соответствующей максимальному давлению пороховых газов (рmaxτ), проходной
со стороны патронника до координаты этой точки и не проходной далее этой
координаты.
Таким образом, при эксплуатации стрелкового оружия необходимо учиты-
вать сроки хранения боеприпасов и, в соответствии с этим, определить допол-
нительные сроки проверки износа каналов стволов и проводить корректировку
прицельных приспособлений по дальности.

106
7. СИСТЕМЫ МЕТАНИЯ НА НЕТРАДИЦИОННЫХ ПРИНЦИПАХ
ПРИДАНИЯ НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ БОЕПРИПАСУ
7.1. Классификация систем метания на нетрадиционных принципах
Привлекательность систем метания на нетрадиционных принципах прида-
ния боеприпасу начальной скорости (НСМБП) обусловлена рядом факторов, к
которым следует отнести:
–
ограниченные, и в основном уже исчерпанные возможности порохов;
–
возможность управления величиной начальной скорости;
–
отсутствие заряда в традиционном понимании;
–
повышение начальной скорости боеприпаса до 2,4 – 10 км/с;
–
уменьшение стоимости выстрела;
–
отсутствие пламени;
–
меньший износ и меньшую усталость направляющей конструкции.
Учитывая неисчерпаемость этой темы, в рамках этого труда рассматрива-
ется классификация только реализованных проектов.
На рис. 7 .1 . представлена классификация осуществленных, хотя бы в лабо-
раторных условиях, проектов НСМБП, в основу которой положены следующие
классификационные признаки:
–
источник энергии;
–
несущая конструкция;
–
тип метательного заряда;
–
управление выделением энергии.
Рис. 7.1 . Классификация проектов НСМБП
Основным побудительным мотивом для исследования усовершенствован-
ных и новых пушечных средств метания традиционно был мотив, связанный со
НСМБП
Несущая кон-
струкция
Рельс
Ствол
С управлением вы-
делением энергии
Монолитный
Подвижный
Тип метательного
заряда
Комбинированные
Твердый мета-
тельный заряд
Электричество
Газ
ЖМВ
Источник энергии

107
значительным увеличением дульной кинетической энергии как средства повы-
шения поражающего действия орудия и эффективности всей системы. Недавно
все больше внимания стало уделяться сверхвысокой начальной скорости сна-
ряда как аспекту улучшенных тактико -технических характеристик пушки с
самой большой потенциальной выгодой, однако необходимых подтверждаю-
щих данных еще нет. Как при обычном, так и при сверхскоростном режиме для
оптимизации поражающего действия системы следует обращаться к вопросу
взаимосвязи массы и скорости. Для некоторых применений увеличенная масса
явно является основным параметром, ведущим к значительно увеличенной
дульной энергии, то есть “гиперэнергии”.
Уменьшенная уязвимость системы и повышенная живучесть стали я в-
ляются серьезным ограничением по использованию технологии пушечных
средств метания в США. Предусматривается принятие на вооружение только
тех боеприпасов, которые являются безопасными до возможно максим альной
степени. Так как улучшенные характеристики пушки и уменьшенная опа с-
ность часто несовместимы, то для удовлетворения требовани й по безопас-
ным боеприпасам необходимы новые подходы и компромиссы характер и-
стик.
Габариты и масса пушки и боеприпаса оказыва ют влияние на другие ха-
рактеристики системы. В результате максимальные характеристики в пред е-
лах дальности досягаемости орудия являются основным побудительным м о-
тивом для исследования усовершенствованных обычных и новых средств м е-
тания. Другие побудительные мотивы включают: уменьшенную нагрузку по
материально-техническому обеспечению; улучшенную тактическую, опер а-
тивную и стратегическую мобильность; улучшенные эргономические факт о-
ры; увеличенное наличие боеготовых сил и средств; улучшенную возмо ж-
ность производства; уменьшенную стоимость и уменьшенное воздействие на
окружающую среду в течение всего жизненного цикла.
7.2. Перспективные концепции твердого метательного заряда
В конечном счете, характеристики всех ствольных пусковых систем
ограничиваются каким-то максимальным давлением или ускорением, кото-
рые могут допускаться полезной нагрузкой , которую может выдерживать
ствол орудия. Первое ограничение не входит в рамки этого рассмотрения, а
второе является решающим в рассмотрении, которое приводится ниже.
Основой цикла внутренней баллистики является компромисс между ск о-
ростью газообразования (от сгорания метательного заряда) и скоростью ув е-
личения имеющегося объема (главным образом, в результате перемещения
снаряда по каналу ствола). В начале баллистического ц икла образуется
слишком много газов и превышается предел максимального давления; это
накладывает ограничение на первоначальную поверхность горения. Однако
на более поздней стадии цикла снаряд перемещается по каналу ствола и тр е-
буется значительно более высокая скорость газообразования для поддержа-
ния давления, требуемого в пушке. Так как скорости горения заряда падают

108
соответственно падению давления, на поздней стадии баллистического цикла
необходима по возможности самая большая площадь поверхности горения.
Это требование к постепенно увеличивающейся поверхности горения
привело к использованию пористой геометрии зерна пороха. Одноканальные
круговые формы зерен уступили место семи-, девятнадцати- и даже тридца-
тисемиканальным зернам. Такое количество каналов обеспечивает увеличе-
ние общей поверхности зерна в процессе горения, тогда как “пропорцио-
нально уменьшающаяся” наружная их поверхность остается относительно
неизменной. Заметим, что это обеспечивает повышение начальной скорости
снаряда без увеличения максимального давления в каморе. На ряде пушек
получено увеличение скорости на 2-3% за счет замены стандартных семика-
нальных пороховых зерен зернами девятнадцатиканальной геометрии.
Преимущества в отношении как плотности заряжания, так и прогресси в-
ности поверхности горения очевидны. Однако существуют практические
пределы этой философии конструкции зерна. Современные усилия направле-
ны на технику экстрадирования и литья, но эти технологии находятся на
ранней стадии разработки. Альтернативный и, вероятно, даже более п ривле-
кательный метод обеспечения высоко прогрессивного монолитного мет а-
тельного заряда включает использование метательных зарядов VHBR (с
очень высокой скоростью горения).
7.3. Метательные заряды с замедлителями или ингибиторами
Сферический порох с химическими замедлителями долгое время исполь-
зовался в пушках малого калибра. В выстрелах крупнокалиберных орудий,
как правило, используются флегматизаторы или ингибиторы на внешних ре-
грессивных поверхностях многоканальных пороховых зерен для уменьш ения
или даже устранения горения в этих областях, увеличивая таким образом ре-
зультирующий эффект горения на прогрессивной многоканальной повер хно-
сти. К сожалению, технология флегматизаторов остается в такой же мере ис-
кусством, как и наукой в отношении как баллистическ ого анализа, так и про-
изводства и качественного контроля. Кроме того, эта технология обычно не
применяется в имеющихся конфигурациях пушек с ограниченными объ ема-
ми камер, где потеря общей энергии, связанная с замедленными област ями,
может компенсироваться увеличенными общими массами зарядов. Инг иби-
торные покрытия как более простые, и более универсально используемые,
привлекают в настоящее время большое внимание, но внедрение пока еще
представляет труднопреодолимые производственные сложности.
7.4. Концепция программируемого выделения энергии
Классические методы достижения прогрессивного горения далеко не
обеспечивают его оптимальности, диктуемой объемом, освобождаемым при
движении снаряда по каналу ствола. В частности, подходящим было бы п о-
роховое зерно с программируемым выделением энергии, для которого можно

109
запрограммировать начало увеличения скорости образования массы в наиб о-
лее эффективный момент в процессе горения. В этом случае заряд очень в ы-
сокой плотности упаковки мог бы применяться без создания избы точного
давления на ранней стадии цикла, а программируемое увеличение выделения
энергии после максимального давления могло бы обеспечить более полное
сгорание заряда до выхода снаряда из канала ствола пушки.
Слоистые метательные заряды (цилиндрические или фигурные) должны
состоять из метательных зарядов с более низкой скоростью горения и (или)
энергией на наружных поверхностях, для которых горение будет огранич и-
ваться до определенного момента после максимального давления. Затем
должно быть запрограммировано значительное увеличение выделяемой энер-
гии при горении сердцевинного метательного заряда с более высокой скор о-
стью. При программировании желаемого закона выделения энергии может
использоваться любое количество слоев. Практически, однако, трудно изг о-
товить даже два слоя и современные усилия концентрируются на физическом
аналоге, известном как программируемый расколотый пучок порохового з а-
ряда. Этот вариант программированного горения опирается на значительное
увеличение поверхности горения после максимальног о давления, достигае-
мое, когда горение наружной боковой поверхности пучка достигает задела н-
ного множества щелей, сердечник разделяется и пламя охватывает дополн и-
тельные поверхности. Любая из этих концепций может быть разработана,
чтобы привести ко второму возвращению максимального давления, причем
увеличиваемые давления по каналу ствола сопровождают потребление ув е-
личенной массы заряда.
От этой группы концепций можно ожидать значительного улучшения
характеристик (+5-10% от начальной скорости снаряда) даже в конструкциях
пушек с ограниченным объемом, так как при этом достижима очень высокая
плотность. Больших улучшений можно ожидать в системах, ограничиваемых
в настоящее время максимальным давлением или ускорением, а не име ю-
щимся объемом каморы. Самые же большие улучшения могут быть получ е-
ны, конечно, в новых системах пушек, разработанных для использования
полного преимущества таких конструкций заряда.
7.5. Уплотненные заряды
Стоит кратко упомянуть, что применение концепции уплотненных зар я-
дов к пушкам крупного калибра продолжает вызывать определенный инт е-
рес, хотя до настоящего времени без особого успеха. Эта концепция основана
на достижении более высоких плотностей заряжания путем уплотнения
обычных зернистых метательных зарядов посредством использования со ль-
ватации и (или) нагрева. Первоначальное уменьшение имеющейся поверхн о-
сти, являющееся результатом внутренней связи между зернами, за которым
следует увеличение поверхности, когда уплотненный заряд разуплотняется
во время горения, также может быть средство м увеличения прогрессивности
всего заряда. Хотя эта концепция очень привлекательна при моделировании

110
на вычислительных машинах, она в действительности затрудняется непо л-
ным пониманием и контролем разуплотнения и распространения пламени и
проблемами производства и воспроизводимости. На данное время не извест-
но ни одного успешного показа значительных улучшений характеристик п у-
шек крупного калибра с помощью этого метода.
7.6. Монолитный метательный заряд с высокой скоростью горения
Пороховые заряды с более высокими характеристиками применяются
для более полного использования энергии в каморе пушки и надлежащего
программированного выделения энергии для сохранения давлений в канале
ствола без увеличения максимального давления на дно канала ствола. В м о-
нолитном метательном заряде с очень высокой скоростью горения примен я-
ется метательное вещество, позволяющее использовать значительно бол ь-
шую толщину сгоревшей части (стенок) без оставления несгоревшего вещ е-
ства в конце цикла внутренней баллистики.
Затем метательный заряд может быть помещен в зарядную гильзу как
одно большое одноканальное соединение (а не сотни или даже тысячи гора з-
до более мелких зерен) с наружной поверхностью, горение которой замедл я-
ется самой гильзой. Так как заряд состоит из одного целого, может быть до-
стигнута высокая плотность заряжания (фактически компоновка перфорации
может быть оптимизирована). Более того, так как он горит только на вну т-
ренней поверхности, то получается очень прогрессивная поверхность горе-
ния.
7.7. Подвижный метательный заряд
Как упоминалось выше, для достижения более высоких характеристик
требуется более полное использование энергии и надлежащее программир о-
ванное выделение энергии. Для достижения начальных скоростей, прев ыша-
ющих 2 км/с, требуются очень высокие отношения ме тательного заряда к
массе снаряда (с/м).
Альтернативой увеличению массы метательного заряда в каморе являе т-
ся присоединение части заряда к самому снаряду. В этом случае газы обра-
зуются у донной части снаряда и потерь давления из каморы пушки к донной
части снаряда не происходит. Масса самого подвижного заряда при этом
должна ускоряться вместе со снарядом. И только после этого сгорает по-
движный заряд, и снаряд разгоняется до очень высоких скоростей. К по-
движному заряду предъявляются высокие требования в меха ническом отно-
шении и в отношении сгорания. Могут использоваться простые конструкции,
которые обеспечивают соответствующую прочность для выдерживания сре-
ды пуска и передачи ускоряющих сил снаряду.

111
7.8. Средства температурной компенсации
Чрезвычайно привлекательным методом достижения улучшенных х а-
рактеристик является устранение температурной чувствительности мет а-
тельного заряда, позволяющее получить максимальное давление в каморе во
всех внешних условиях. Для большинства орудийных систем с высокими
тактико-техническими
характеристиками сопутствующие
увеличения
начальных скоростей в других внешних условиях составляют порядка 3 -7%.
Средства компенсации должны надежно и адекватно противостоять обычн о-
му увеличению в кинетике реакции (которая выражается в скоро сти горения
метательного заряда), вызванной увеличениями первоначальной температ у-
ры метательного заряда. Постоянное поддержание боеприпасов на пределе
высокой температуры в орудийной системе могло бы обеспечить легко до-
стижимый и надежный способ получения пользы из температурной неста-
бильности. Однако до настоящего времени этот метод не принят для реал и-
зации.
Химические присадки, используемые долгое время в промышленности
по производству ракетного топлива для изменения скоростей горения и во з-
действия на температурную чувствительность, не разработаны для артилле-
рийских порохов. Однако известно, что некоторые составы артиллерийских
порохов проявляют значительно бóльшую температурную чувствительность,
чем другие. Успешная разработка химического управления темпе ратурной
чувствительностью может обеспечить реализацию одного из самых легких
способов улучшения характеристик всей системы .
Обычный процесс сгорания может дополняться механизмом для факт и-
ческой скорости горения при внешних температурах, подобных температу ре,
которая обычно бывает только у предела горения. Возможные методы мех а-
низма включают использование микроволн для быстрого нагревания мет а-
тельного заряда в месте нахождения до начала горения перед или во время
стрельбы, внешней инжекции газа для повышени я скоростей горения для хо-
лодных зарядов и лазерной стимуляции для изменения скоростей реакции.
Некоторые комбинированные составы метательных зарядов, которые
легко деформируются под механическими нагрузками, обнаружили знач и-
тельные уменьшения температурной чувствительности в определенных усло-
виях воспламенения (нагружения). Теоретически обосновано, что локализо-
ванное воспламенение может привести к сильному уплотнению пороховой
каморы, деформации зерен и окклюзии некоторых из имеющихся поверхн о-
стей горения во время распространения пламени. Так как механические
свойства зерен сильно зависят от температуры, этот эффект может быть зн а-
чительно более выраженным при высоких температурах, задерживая начало
сгорания большей части заряда и значительно уменьшая увелич ение давле-
ния иным способом, чем ожидается для горячих зарядов. Успешное испол ь-
зование этого явления потребовало бы надежного управления процессом и
соответствующей оптимизации конструкции зерна.
Во время процесса прокатки в сферический порох вводятся микр отре-

112
щины. Их наличие, по-видимому, снижает температурную чувствительность,
приводя к увеличению поверхности горения при стрельбе в холодных усл о-
виях. Это в свою очередь приводит к усиленному хрупкому разрушению
микротрещин в метательном заряде во время раннего процесса горения. Сле-
довательно, для полного использования энергии горения требуется надежное
управление.
Разуплотнение уплотненного заряда может значительно воздействовать
на прогрессивность всего заряда. Температурная зависимость этого процесса
разуплотнения (результат механической упругости уплотненной матрицы)
может уменьшить или даже устранить температурную чувствительность о с-
новного метательного заряда.
Предложено множество контрольных трубчатых детонаторов. Они обе с-
печивают различные первоначальные положения и скорости снаряда, зави-
сящие от температуры, до воспламенения основного заряда – изменяя таким
образом начальное движение снаряда по каналу ствола и противодействуя
температурной чувствительности характеристик. Возможен ряд вариантов
снарядов, которые могли бы изменить начальное движение как функцию
температуры с помощью таких механизмов как изменения имеющегося об ъ-
ема и сопротивления канала ствола. Может быть разработан запирающий м е-
ханизм, который чувствует температуру метательного заряда и изменяет со-
ответственно имеющийся объем. В качестве альтернативы он может чувств о-
вать скорость или уровень повышения давления и обеспечивать быстрое и з-
менение объема. Подобное устройство может быть включено в стенку кам о-
ры, либо в пределах определенного места, либо распределенным по окруж-
ности как слой какого-то сжимающегося материала.
7.9. Пушки с жидкими метательными веществами (ЖМВ)
Основной концепцией пушки с ЖМВ является замена обычных порохов
энергетическими жидкостями. Работа в этой области была н ачата в США
сразу после второй мировой войны и поддерживалась время от времени до
середины 1970-х годов. В течение последних 13 лет в США непрерывно по д-
держивалась научно-исследовательская программа в этой области, приве д-
шая к выбору в 1991 г. армией конце пции 155-мм пушки, стреляющей бое-
припасами с регенеративным ЖМВ, в качестве орудийной движительной си-
стемы для передовой системы полевой артиллерии (АFAS). За это время
научно-исследовательские программы по пушке с ЖМВ осуществлялись и в
других странах, включая Великобританию, Германию, Францию и в послед-
нее время Японию. По этим программам был тщательно рассмотрен ряд
энергетических жидкостей, включая однокомпонентные, двухкомпонентные
и гели из этих материалов, а также суспензии. Современным метательным
веществом в США является LGP-1846 (получившее в настоящее время обо-
значение ХМ-46), однокомпонентное вещество, состоящее из стехиометрич е-
ской смеси НАN, ТЕАN и воды. В соответствии с политикой США относ и-
тельно использования нечувствительных боеприпасов в будущих орудийных

113
системах, показано, что вещество LGР-1846 показывает в отборочных испы-
таниях характеристики пониженной уязвимости.
По традиции основными моментами для рассмотрения жидкого мет а-
тельного вещества были: увеличенное содержание энергии (по массе и (или)
объему), повышенная эффективность в отношении тылового обеспечения,
повышенная безопасность и сниженная уязвимость, упрощенная автоматиз а-
ция заряжания орудия, сниженная стоимость метательного вещества, улу ч-
шенная производимость и повышение эффективности системы вооружения.
Для некоторых особых концепций существенным элементом являлись
также улучшенные в значительной степени характеристик и пушки. Кроме
обычных вопросов, которые возникают в НИОКР по энергетическому мат е-
риалу, основным фокусом прошлых и настоящих исследовательских усилий
являются вопросы, связанные с жидкостной природой этих метательных в е-
ществ, то есть потенциальной возможностью пролития и утечки метательн о-
го вещества, и вопросы совместимости материалов, а также возможные би о-
логические и экологические воздействия. Этим вопросам была посвящена
значительная часть усилий в области исследований ЖМВ в США в течение
последних десяти лет.
7.10. Пушка, стреляющая боеприпасами с ЖМВ безгильзового заряжания
Концепция пушки, стреляющей боеприпасами с ЖМВ безгильзового за-
ряжания (BLPG), является в механическом отношении самой простой из ко н-
цепций пушки с ЖМВ, которые исследованы, хотя управлять процессом
внутренней баллистики при этом труднее всего. Вначале жидкое метательное
вещество заполняет камору сгорания в месте обычного порохового заряда.
Исследовались различные концепции воспламенения, включая воспламен е-
ние в казенной части ствола, донное и распределенное воспламенение, без
значительного успеха в управлении последующим развитием процесса с го-
рания.
Основные мотивы для исследований в области пушки BLPG включают
повышенные тактико -технические характеристики пушки, являющиеся ре-
зультатом увеличенной массы метательного заряда и плотности заряжания, а
также механическая простота концепции. Следов ательно, концепция без-
гильзового заряжания лучше всего подойдет для применений к пушкам со
средними и высокими тактико -техническими характеристиками, в которых
уменьшенные габариты и масса орудия являются ключевыми факторами.
Однако основными трудностями во всех исследованиях пушки BLPG было
отсутствие управления процессом внутренней баллистики и “густота”, свя-
занная с высокой плотностью заряжания жидкостью. Первая трудность м о-
жет быть связана с неприемлемой изменчивостью давления и начальной ск о-
рости, наблюдаемой фактически во всех концепциях пушки, стреляющей бо-
еприпасами с ЖМВ безгильзового заряжания, тогда как вторая может пр иве-
сти к усилению аномалий в процессе, которые вызывают катастрофические
отказы, наблюдаемые время от времени. За последние 15 лет в США мало

114
внимания посвящалось пушке с чисто безгильзовым заряжанием. В начале
1980-х годов фирма FМС руководила программой НИОКР, включающей и с-
пытание двухкомпонентных метательных зарядов безгильзового заряжания
из перекиси водорода/углеводорода в 30-мм и 75-мм испытательных уста-
новках. Эта работа во многом подобна последующей работе фирмы FМС по
электротермическохимической пушке (ЕТС).
Баллистическая научно-исследовательская лаборатория (ВRL) начала
недавно исследования концепции безгильзового заряжания, которая включа-
ет составные каморы сгорания, разработанные для ограничения размера
внутреннего баллистического процесса. Эта особая концепция была задумана
для обращения к традиционным проблемам управления процессом внутре н-
ней баллистики пушки ВLPG и случайным катастрофическим отказам. Раз-
работка этой технологии не может рассматриваться до тех пор, пока не будет
разработано более фундаментальное понимание этих вопросов или не будет
продемонстрировано техническое решение. Таким образом, даже промеж у-
точное использование термина ВLPG кажется маловероятным в это время.
7.11. Пушка с регенеративным впрыском ЖМВ
Цикл внутренней баллистики пушки с регенеративным впрыском ЖМВ
(RLPG) управляется впрыскиванием ЖМВ в камору сгорания и, следовател ь-
но, перемещением регенеративных поршней.
Процесс внутренней баллистики инициируется внешним воспламеня ю-
щим пирозапалом, который создает давление в каморе сгорания. Это давл е-
ние газа вынуждает поршень впрыска перемещаться назад, сжимая ЖМВ в
резервуаре. Дифференциальная поверхность поршня впрыска от каморы сг о-
рания к резервуару служит для усиления давления рабочего газа, создавая
более высокое давление в резервуаре с ЖМВ и обеспечивая таким образом
давление, необходимое для разрушения уплотнения отверстия между пор ш-
нями впрыска и управления впрыскивания метательного вещества в камору
сгорания. До полного загорания впрыснутого ЖМВ поршни продолжают п е-
ремещаться назад, впрыскивая дополнительное ЖМВ, которое накапливается
в каморе сгорания. Затем это накопленное ЖМВ воспламеняется и быстро
горит, создавая в каморе рабочее давление и ускоряя поршни до их макс и-
мальной скорости. Процесс внутренней баллистики пушки RLPG может по д-
гоняться с помощью замедляющих сил на поршне управления для создания
области давления, которое интерпретирует ся как квазистабильное равнове-
сие, в котором увеличение объема в каморе сгорания и поток рабочих газов
по стволу балансируются горением свежевпрыскиваемого ЖМВ. Процесс з а-
канчивается с завершением перемещения поршня, впрыска метательного в е-
щества и обычного расширения газов после полного сгорания.
Возможен целый ряд компоновок регенеративного впрыска и значител ь-
ное количество их экспериментально испытано в США. Вообще пушка RLPG
кажется подходящей для применений с низкими, средними и высокими та к-
тико-техническими характеристиками, а выбранная концепция впрыска тесно

115
связана с предполагаемым применением. Современная концепция 155 -мм
гаубицы США является результатом 13-летней научно-исследовательской и
опытно-конструкторской работы, в которой фирма “Дженерал электрик”
осуществляла руководство разработкой и испытаниями пушки, а армия взяла
на себя ответственность за исследования внутренней баллистики и разрабо т-
ку метательного вещества. Основным поводом для рассмотрения пушки
RLPG было управление процессом внутре нней баллистики, хотя фактором
для этого была также возможность высокой пьезометрической эффективн о-
сти. Желаемое управление баллистикой достигнут о, но ценой увеличения
механической сложности пушки. Ключевой технической проблемой бли-
жайшего времени является наличие пульсаций давления высокой частоты в
рабочих газах. Основными вопросами является их воздействие на чувств и-
тельные элементы снаряда, например, воспламенители, а не воздействие на
элементы пушки или ее повреждение. На более длительный период ключ е-
вым вопросом разработки пушки RLPG является исследование возможного
воздействия механической сложности на надежность в полевых условиях.
Этот вопрос будет в центре интенсивного технического рассмотрения, а так-
же испытаний и оценок в процессе разработки.
Основным в современных усилиях по НИОКР в США является по д-
держка деятельности артиллерии по разработке системы АFAS. Однако ба л-
листическая научно-исследовательская лаборатория проводит исследования
концепции пушки с регенеративным впрыском с высокими тактико -
техническими характеристиками, которая основана на более ранней работе
фирмы “Дженерал электрик” . Хотя большая часть исследований по пушкам с
регенеративным впрыском ЖМВ приостановлена , в Европе и Японии эти ис-
следования расширены. Разработка технологии пуш ки с ЖМВ будет способ-
ствовать техническим успехам в других областях для применений в других
системах. Таким образом, кажется вероятным, что эта технология сможет
быть пригодной в промежуточный период.
7.12. Подвижный жидкий метательный заряд
Концепция подвижного жидкого метательного заряда (LРТС) аналогич-
на твердому варианту заряда. Процесс инициируется дополнительным во с-
пламенителем, что разгоняет снаряд и присоединенный контейнер с ЖМВ по
стволу до скорости примерно 500 м/с. Заряд ЖМВ, перемещаемый со снаря-
дом впрыскивается в рабочие газы у донной части снаряда, обеспечивая уве-
личенное давление на донную часть и значительно изменяя обычный град и-
ент давления. Как и в случае твердого метательного заряда, ведущим моме н-
том являются улучшенные характеристики пушки при значительно меньшем
метательном заряде, чем требуется в обычном процессе внутренней балл и-
стики для достижения сравнимой скорости. Ключевыми вопросами , связан-
ными с зарядом LРТС, являются управляемое инициирование, впрыскивание
ЖМВ и конструкция контейнерного устройства для сведения до минимума

116
ненужной массы. В середине 1980-х годов были проведены эксперименталь-
ные исследования заряда LРТС фирмой “Дженерал электрик” и СВ США.
Были сообщения о максимальных скоростях снарядов, примерно 3 км/с (пр и-
близительно 30% увеличение по сравнению со сравниваемым обычным заря-
дом), но управление концепцией не было достигнуто. В последнее время ми-
нистерство обороны Израиля выразило заинтересованность в продолжении
разработки этой концепции фирмой “Дженерал электрик” по программе ис-
следований и показа, чтобы обратиться к ключевым техническим вопросам,
которые ограничивают эту концепцию. Так как кажется возможным соед и-
нить заряд LРТС с обычным зарядом – “дополнительным воспламенителем”,
решение этих ключевых вопросов может привести к разработке этой техно-
логии за относительно короткое время. Однако осуществление этой разр а-
ботки в ближайшее время является маловероятным .
7.13. Ускорение в канале ствола скоростным напором
Химические метательные заряды с более высокими характеристиками
требуют большей общей энергии в камере пушки и надлежащего програм м-
ного выделения энергии для поддержания давлений по каналу ствола без
увеличения максимального давления на дно канала ствола. Для достижения
начальных скоростей более 2,5 к м/с требуются очень высокие отношения ме-
тательного заряда к массе снаряда (с/м), налагающие многочисленные
нагрузки на систему, не самой малой из которых является очень большое
давление на дно канала ствола. Концепция электрической движущей силы,
особенно электромагнитной, вселяет реальную надежду на обеспечение по-
чти постоянного профиля ускорения, снимая , таким образом, потребность в
очень высоких давлениях на дно канала ствола , которые в настоящее время
несут с собой другие значительные затруднения.
Альтернативным методом увеличения массы метательного заряда в к а-
мере является применение технологии прямоточного воздушно -реактивного
двигателя (ПВРД) к движущей силе в канале ствола. Ускоритель скоростного
напора состоит из снаряда, имеющего сходство с центральной частью корпу-
са прямоточного воздушно-реактивного двигателя, перемещающегося по
трубе ствола пушки, который действует как внешний обтекатель. Труба
ствола заполняется смесью газообразного топлива/окислителя , и процесс го-
рения перемещается со снарядом, создавая силу тяги, которая ускоряет сна-
ряд по трубе ствола до очень высоких скоростей. Следовательно, имеется о с-
новное преимущество подвижного заряда без времени ускорения метател ь-
ного заряда со снарядом. Скорости снаряда достигающие скорости Чапмана -
Джугета детонации смеси, теоретически связывались с дозвуковым и, с теп-
ловым подавлением режима сгорания. Испытания, проведенные университе-
том Вашингтона, при использовании этого режима в 38 -мм канале ствола да-
ли скорости снаряда массой 70 гр более 2,6 км/с.
Некоторые исследователи предсказывают скорости 9 км/с при разли ч-
ных режимах детонационного сгорания, теоретически связанных с концепц и-

117
ей ускорителя скоростным напором. Экспериментирование в этой области
начинающееся только теперь, представляет потенциальный интерес для ор-
ганизаций, занимающихся проблемами, связанными с исследованиями пр о-
бивания со сверхвысокими скоростями (NASР), и потенциальными стратег и-
ческими оборонными задачами.
В настоящее время во франко-германском научно-исследовательском
институте в Сент-Луисе во Франции и в баллистической научно -
исследовательской лаборатории в США осуществляются попытки разраб о-
тать ускорители скоростным напором большого калибра. Кроме того, NASА
финансирует экспериментальную программу по использованию режимов д е-
тонации движущей силы скоростного напора при скоростях около 4 км/с в
пусковой установке среднего калибра.
Остается решить многочисленные технические проблемы, как фунд а-
ментального, так и практического характера, прежде чем ускорение скорос т-
ным напором станет серьезным претендентом в области боевых пушечных
средств метания. Понятно, управление и оптимизация динамики жидкостей ,
кинетике реакции в этих условиях представляет трудное испытание. Вкл ю-
чение этой появляющейся технологии в реальное орудие с приемлемыми
уровнями безопасности, надежности и живучести, а также тактико -
технических характеристик вызывает еще больше неуверенности. Оценка х а-
рактеристик внутренней баллистики таких ускорителей заслуживает серье з-
ного внимания.
7.14. Концепции газовой движущей силы, увеличенной электрическим
способом
7.14 .1 . Концепции электротермической пушки .
Электрическое ускорение характеризует большой класс концепций ги-
бридных газодинамических пушечных средств метания, которые используют
источник электрической энергии в сочетании с либо энергетическим, либо
неэнергетическим газообразным (или газообразующим) материалом, расш и-
рение которого приводит в движение снаряд. Эти концепции берут свое
начало в концепциях чисто электротермических (ЕТ) средств питания, кото-
рые появились в литературе по сверхвысоким скоростям в 1960-е годы, и за-
тем в конце 1970-х и начале 1980-х годов в работе Гоулдштейна и Пидмана
из фирмы GT Devices, lnc. Концепция “чистой” электротермической движу-
щей силы включает использование электрической энергии для созда ния вы-
сокотемпературной плазмы, которая смешивается с инертной рабочей жид-
костью и выпаривает ее для образования сильно сжатого газа, необходимого
для ускорения снаряда.
Первоначальным поводом разработки концепции электротермической
движущей силы была увеличенная начальная скорость снаряда. Правда,
большая часть поддержки этой работы была обеспечена с помощью пр о-
граммы СОИ (SDI), в которой сверхвысокие скорости обычно являлись ц е-
лью. Так как единственный источник энергии для процесса продвижения я в-

118
ляется электрическим, могут использоваться материалы, которые образуют
газ с малым молекулярным весом при выпаривании. Следовательно, конце п-
цию электротермической движущей силы можно рассматривать как одност у-
пенчатую пушку с использованием легких газов с присущим таким системам
преимуществом в режиме сверхвысоких скоростей. Системные оценки а р-
мейских тактических применений электротермической концепции быстро
привели к пониманию, что требования по электрической энергии являются
такого же порядка, как требования для электромагнитных пушек, делая, та-
ким образом, энергетическую установку и технологию системы ключевым
поводом и снижая привлекательность электротермических концепций на та к-
тической арене. В настоящее время в США не проводится никаких знач и-
тельных исследований в области чисто электротермической движущей силы ,
и боевые применения таких пушек кажутся маловероятными. Однако в п о-
следние несколько лет в Европе проводились электротермические исслед о-
вания, хотя в настоящее время кажется, что интерес изменяется в стор ону
концепций, использующих энергетические материалы.
7.14 .2 . Концепции электро-термо-химической пушки .
В середине 1980-х годов фирмы GT Devices по контракту с СВ США и
FМС, используя финансирование фирмы IR&D, начали исследовать конце п-
ции гибридной электротермической движущей силы, в которых какая -то
часть энергии обеспечивалась энергетической рабочей жидкостью или мет а-
тельным веществом. Основная компоновка подобна компоновке пушки с
ЖМВ безгильзового заряжания, причем энергетическое метательное веще-
ство вначале заполняет камеру сгорания между казенной частью ствола и
донной частью снаряда. Процесс внутренней баллистики в этом случае до-
вольно сложный, включающий начальное смешивание плазмы и метательно-
го вещества до инициируемого разложения, за которым след ует реакция ос-
новной массы метательного вещества в весьма неустойчивой гидродинами-
ческой среде, питаемая впрыскиванием дополнительной плазмы. Эта среда
кажется подобной той, которая встречается в пушке с ЖМВ безгильзового
заряжания, и разумно ожидать, что феноменологические описания процессов
внутренней баллистики будут, следовательно, подобными. Исследуются так-
же другие концепции образования плазмы, кроме плазменного капилляра, но
не ясно, изменят ли существенно эти концепции общее описание процесса
внутренней баллистики. Выбор возможных рабочих жидкостей довольно
большой, включая как варианты обычного ЖМВ, так и новые химические
вещества.
Привлекательными особенностями электро -термо-химической концеп-
ции являются: потенциальное уменьшение необходимой электр ической энер-
гии по сравнению с чисто электротермическими и электромагнитными ко н-
цепциями; увеличенная плотность заряжания, возможная благодаря безгил ь-
зовому заряжанию метательного вещества; возможность использования н е-
традиционных химий метательных веществ , которые могут обеспечить уве-
личенные удельные энергии метательных зарядов и (или) сниженную уязв и-
мость метательных зарядов; возможность использовать электрическую эне р-

119
гию для управления сгоранием метательного вещества и, следовательно, да в-
лением на донную часть снаряда для улучшения характеристик пушки. С о-
временный интерес к концепции электро-термо-химической движущей силе
в США основан на этих потенциальных преимуществах и сопутствующей
потенциальной возможности значительного улучшения характеристик при
существующих конструкциях пушек.
Эти потенциальные преимущества основаны на предположении, что
электрическая энергия может использоваться для управления сгоранием м е-
тательного вещества либо путем непосредственного управления скоростью
протекания реакции метательного вещества, либо путем управления смеш и-
ванием и образованием поверхности, либо путем того и другого. Однако в
настоящее время неизвестно, до какой степени может быть осуществлено это
управление или сколько электрической энергии потребуется для его дости-
жения. В настоящее время в США основными вопросами по исследованию
электро-термо-химической движущей силы являются показ управления ба л-
листическим процессом, определение потребностей в электрической энергии
и идентификация жизнеспособных метательных зарядов.
Фирмы GT Devices и FМС остались основными новаторами США в
электро-термо-химической технологии, хотя недавно в этой области начали
работать другие фирмы, включая фирмы SAIС и “Максуэлл” . Проводимые
работы, включающие как фундаментальные исследован ия, так и исследова-
ния концепции, финансируются сухопутными войсками, ВМС США и упра в-
лением ядерным оружием министерства обороны и в меньшей степени фир-
мой IR&D. Хотя достигнут технический прогресс во многих из этих прое к-
тов, следует еще осуществить основные цели разработки возможности под-
линно предсказуемостного моделирования и показа управляемой внутренней
баллистики при приемлемом метательном веществе с достижением знач и-
тельного улучшения характеристик. Это не относится к вопросам, связанным
с источником электрической энергии, а также вопросам, к которым обращ а-
ются обычно позже в процессе разработки. Однако эти вопросы требуют ра с-
смотрения, когда начинает разрабатываться технология. При наличии успеха
в научно-исследовательских усилиях, возможно, что электро-термо-
химическая технология сможет быть готовой к применению в промежуто ч-
ный период, однако применение на данный момент маловероятно.
7.14 .3 . Концепции электро-термо-химических пушек с твердым мета-
тельным зарядом.
Разделение концепций электро-термо-химической пушки (ЕТС) и
электро-термо-химической пушки с твердым метательным зарядом (SРЕТС)
является до некоторой степени произвольным, так как обе они являются ги-
бридными, включающими электрическую энергию и энергетические мет а-
тельные вещества. Однако подобная классификация была принята в Герма-
нии, где пушка ЕТС имеет обозначение LЕТ, а пушка SРЕТС - РЕТ .
В концепции электро-термо-химической пушки с твердым метательным
зарядом основными механизмами управления процессом внутренней балл и-
стики являются геометрия порохового зерна и скорость горения как в обыч-

120
ных и усовершенствованных твердых метательных зарядах. Что касается
электро-термо-химической концепции, то ожидается, что введенная электр и-
ческая энергия может использоваться для воспламенения метательного з аря-
да, управления скоростью газообразования и нагрева газообразных проду к-
тов сгорания после полного сгорания, чтобы поддерживать давление на д он-
ную часть снаряда. В электро-термо-химической пушке с твердым метатель-
ным зарядом скорость газообразования являе тся функцией давления и тем-
пературы газообразных продуктов сгорания. Так как впрыскивание горячей
плазмы будет увеличивать температуру и давление газа, то можно ожидать
также увеличения скорости горения метательного вещества. Это должно
обеспечить механизм управления скоростью газообразования метательного
вещества в областях, подвергающихся воздействию впрыскиваемой плазмы.
Предполагалось также, что на скорость горения метательного вещества м о-
жет оказывать воздействие и непосредственное распыление плазмы, х отя это
не было экспериментально подтверждено. Ввод электрической энергии после
полного сгорания обеспечивает механизм увеличения имеющейся химич е-
ской энергии, однако потребность энергии сравнительно большая и эффе к-
тивность быстро снижается при перемещении снаряда по каналу ствола.
Возможные варианты электро-термо-химической пушки с твердым ме-
тательным зарядом включают самые обычные и перспективные концепции
твердого метательного заряда. Впрыскивание образуемой электрическим з а-
рядом плазмы, кажется, предполагает внешний механизм для программного
выделения энергии твердого метательного заряда. В обычных метательных
зарядах это может использоваться для компенсации температурного коэфф и-
циента обычных метательных зарядов. Интерес проявляется также к испол ь-
зованию метательных зарядов LОVА в концепциях SРЕТС для усиления вос-
пламенения этих материалов, особенно в компоновках низкой плотности з а-
ряжания. Модификации обычных зарядов могли бы включать использов ание
неоптимальной перемычки, впрыскивание плазмы для создания требуемого
максимального давления и последующего облегчения горения остающегося
метательного заряда. Альтернативно, возможно фактически уменьшить тве р-
дый метательный заряд, используя впрыскиваемую плазму для получения
требуемой кривой зависимости давления от времени и, таким образом, уве-
личения начальной скорости и баллистического коэффициента полезного
действия. В любом случае, требование обеспечения того, чтобы метательный
заряд оставался в пределах зоны, на которую воздействует впрыскиваемая
плазма, будем предполагать использование геометрий и зарядов метательных
веществ, которые приведут к высоким конце нтрациям несгоревшего мета-
тельного вещества около казенной части ствола во время процесса внутре н-
ней баллистики. Подобные соображения должны использова ться и в случае
усовершенствованных концепций твердого метательного заряда, обеспеч и-
вающих увеличенную плотность заряжания метательного заряда, таких как
комплектный сферический порох, уплотненные заряды и монолитные зерна.
В этих случаях также возможно ис пользование источника плазмы для лучше-
го управления процессом внутренней баллистики.

121
До настоящего времени относительно мало усилий было затрачено на
исследование концепций SРЕТС, а экспериментально испытаны только
обычные зерненые заряды. Ядерный научно-исследовательский центр Soreg в
Израиле провел испытания стрельбой с использованием 7 - и 19-канальных
метательных зарядов М-30 по программе, в которой входят баллистическая
научно-исследовательская лаборатория и фирма SDС, которая интересуется
применением этой технологии в ПРО ТВД. Фирмы GT Devices и Оlin пров е-
ли испытания стрельбой сферического пороха в самостоятельных работах,
финансируемых СВ США. В настоящее время рассматриваются дополн и-
тельные усилия в этой области.
Главным поводом разработки концепции SРЕТС являются улучшенные
характеристики пушки. Хотя потенциал характеристик концепции SРЕТС
будет в некоторой степени меньше , чем в случае концепции ЕТС. Благодаря
более низким плотностям заряжания материала и ограничениям химий обы ч-
ных твердых метательны х веществ, возможны увеличения дульной энергии
порядка на 25-35%. Кажется также, что концепция SРЕТС может обойти це н-
тральные технические проблемы, связанные с концепциями ЕТС, то есть
предсказуемые модели внутренней баллистики и управление процессом
внутренней баллистики. Если действительно окажется, что это так, то пр и-
менение концепции SРЕТС будет затягиваться технической разработкой г е-
нератора плазмы и системы электрической энергии. Если, кроме того, п о-
требности в энергии для концепции SРЕТС окажутся мал ыми, то возможно
осуществление этой технологии в промежуточный период.
7.14 .4 . Концепции электромагнитного ускорения .
Основным мотивом электромагнитных концепций была потенциальная
возможность разработки реальных пусковых установок со сверхвысокими
скоростями при исключении энергетических метательных веществ. Как о т-
мечено ранее, хотя системные преимущества сверхвысокой начальной скор о-
сти еще ясно не продемонстрированы, она в общем рассматривалась как
средство повышения бронепробиваемости, увеличения дальнос тей боевой
стрельбы и повышения эффективности систем противовоздушной обороны.
В настоящее время электромагнитный пуск, кажется, предлагает самую
большую возможность определенных технологий движущих сил для разр а-
ботки систем вооружения с начальными скорост ями снаряда, превышающи-
ми примерно 2,5 км/с. Отсутствие продуктов горения способствует сравн и-
тельно высокой термодинамической эффективности процесса электрома г-
нитного пуска при высокой скорости (эффективность относительно незав и-
сима от скорости пуска примерно до 6 км/с) и уменьшенному откату сист е-
мы. И что еще более важно, устранение энергетических метательных веществ
будет способствовать повышению безопасности и снижению уязвимости
всей военной системы. Однако выводы относительно уязвимости системы не
могут быть сделаны, пока не будут известны характеристики элементов и си-
стем импульсной энергии, которые будут использоваться.
В противоположность концепциям пушечных движущих сил, которые
основаны на движущей силе газовой динамики и используют в большей или

122
меньшей степени обычные пушечные элементы, электромагнитное ускорение
представляет полное отступление от существующей военной технологии
движущей силы. Это верно не только для технологии и элементов импуль с-
ной энергии, но и для электромагнитных стволов и сн арядов со сверхвысо-
кой начальной скоростью.
Основным вопросом для электромагнитных пусковых установок, как
считают в настоящее время, является снижение габаритов и массы элементов
и систем импульсной энергии. Однако существует целый ряд других техн и-
ческих вопросов (ка к и других концепций электромагнитных рельсовых п у-
шек), к которым обращаются в проводимых в настоящее время исследов а-
тельских работах во всем мире.
Работы, связанные с исследованиями в США по электромагнитной пу ш-
ке, вероятно, лучше всего демонстрируются недавно созданным учреждени-
ем Института передовой технологии (IАТ) при Техасском университете, к о-
торый занимается исключительно исследованиями в областях электромагн е-
тизма и физики сверхвысоких скоростей. Вся ответственность за электрома г-
нитные исследования в армии лежит на научно-исследовательском центре
вооружения СВ США. Краткое изложение программ США, планов и дост и-
жений представлено в недавнем документе АGARD. Как указано в этой
справке программы СВ США сфокусированы в настоящее время на пора же-
нии тяжелой брони системами, которые будут разработаны в отдаленный пе-
риод. Другие потенциальные варианты применения электромагнитных пу с-
ковых установок, такие как пушки малого и среднего калибра для легких
противотанковых применений, определяют значител ьное уменьшение требо-
ваний к энергии, которое возможно приведет к более раннему внедрению си-
стем, если будут разработаны соответствующие технологии, как заплан иро-
вано.
7.14.5 . Электромагнитная рельсовая пушка .
Электромагнитная рельсовая пушка (ЕМR) являетс я самой простой из
концепций электромагнитного ускорения. Она состоит из двух параллельных
рельсов, соединенных якорем и прикрепленных к источнику электрической
энергии. Когда напряжение (обычно порядка 1000-5000 В) подается на ка-
зенную часть рельсов, ток (обычно порядка 1-5 миллионов Ампер) проходит
по одному рельсу через якорь, соединяющий рельсы, и в обратном направл е-
нии по противоположному рельсу. Этот ток создает магнитное поле в районе
между рельсами и взаимодействие тока в якоре с этим магнитным поле м со-
здает силу (сила Лоренца), которая ускоряет якорь и снаряд по рельсам. Во
время баллистического процесса энергия сохраняется в магнитном поле
между рельсами и рассеивается как теплота в результате омических потерь
(пропорционально квадрату силы тока) в рельсах. Если напряжение в рельсах
держится постоянным во время процесса внутренней баллистики, сила тока
будет падать по мере перемещения снаряда по рельсам и, соответственно,
будет падать ускорение снаряда. Возможно управление применяемым
напряжением для повышения силы тока для поддержания высокого (или по-
стоянного) ускорения на большей части длины пути снаряда. Однако омиче-

123
ские потери в рельсах будут возрастать, снижая эффективность процесса
пуска.
7.14.6 . Электромагнитная пушка катушечного типа .
Ствол пусковой установки состоит из токопроводящих витков или к а-
тушек, которые независимы друг от друга. Если ток создается в одной из ка-
тушек, вокруг катушки будет создаваться соответствующее магнитное поле.
Если подобная катушка присоединяется к снаряду и в эт ой катушке возника-
ет ток противоположного направления, образуется магнитное поле с орие н-
тацией, противоположной ориентации первичной катушки. Сила этих ма г-
нитных полей будет пропорциональна величине токов и количеству витков в
катушках. Взаимодействие противоположно направленных магнитных полей
создает силу, которая стремится центрировать снарядную катушку по пр о-
дольной оси катушек и ускорять снаряд по стволу. В результате пусковая
установка может быть разработана так, что не будет соприкосновения снаря-
да с трубой ствола пушки.
Интерес к концепции пушки катушечного типа основан главным обр а-
зом на ее потенциальных возможностях как высокоэффективной электрома г-
нитной пусковой установки. Типичные токи для пушки катушечного типа с о-
ставляют порядка 100000 А, а напряжения – порядка нескольких сот тысяч
вольт, то есть более низкие токи и более высокие напряжения по сравнению
с типичными рельсовыми пушками. Более низкие токи в электромагнитных
пушках катушечного типа приводят к более низким омическим потерям и
теоретически к более высокой эффективности, чем у рельсовых пушек. Од-
нако неотъемлемая сложность пушки катушечного типа ограничивала ур о-
вень исследовательских усилий и технические успехи в этой области.
Процесс ускорения электромагнитной пушки катушечного типа за висит
от двух факторов: поддержания силы тока в снарядной катушке на требуе-
мом уровне и переключения тока на ведущие катушки в нужный момент во
время движения снаряда по стволу. Был предложен целый ряд электрома г-
нитных концепций катушечного типа , и несколько из них было эксперимен-
тально исследовано, но неспособность поддерживать точное время и пер е-
ключение токов при возрастании начальной скорости снаряда ограничивала
скорости пуска примерно до 600 м/с, что значительно ниже диапазона, пре д-
ставляющего тактический интерес. Хотя применения ускорения ЕМС в пуш-
ках, и особенно со сверхвысокой начальной скоростью снаряда, являются
сомнительными, существует интерес к этим концепциям как к пусковым
установкам большой массы с низкой начальной скоростью, например, само-
летным катапультам. На данном этапе любая возможность осуществления
концепций пуска ЕМС в пушечных системах обычно рассматривается огра-
ниченной до отдаленного периода.
Исследование усовершенствованных пушечных средств метания нес о-
мненно основывается на улучшении баллистических характеристик и согла-
суется с требованием доведения до минимума безопасности боеприпасов.
Часто говорится о других системных и частных мотивах как части исслед о-
вания пушечных средств метания, но они обычно не являются главными в о-

124
просами рассмотрения. Частично это является результатом придания особого
значения улучшению характеристик и отражает также отсутствие надежной
информации, которая требуется для рассмотрения этих мотивов.
Отсутствие данных, которые можно было бы использовать для оценки
(или планирования) преимуществ и недостатков системы, обычно является
характеристикой незрелой технологии. Однако часто оказывается, что иссл е-
дователи, технологи и потребители склонны проявлять самый большой о п-
тимизм относительно тех технологий, о к оторых известно меньше всего. По
мере увеличения базы данных для развития технологий , обычно увеличива-
ется также количество проблем и оставшихся без ответа вопросов. Это может
стать критической ступенью в разработке технологии, если энтузиазм и по д-
держка начнут снижаться. Это наблюдение относится к исследованию улу ч-
шенных пушечных средств метания, так как те технологии, которые кажутся
многообещающими для значительного улучшения характеристик, на самом
деле являются менее всего зрелыми и вызывают больше все го не получив-
ших ответа вопросов.
Краткое изложение концепций усовершенствованных пушечных средств
метания, представлено в таблице 7.1. В первой колонке сделана попытка об-
ратиться к вопросу совместимости с имеющимися системами, то есть, треб у-
ет ли осуществление данной технологии модификации основной системы.
Для концепций с указаниями “да” или “возможно” осуществление будет воз-
можно с помощью сравнительно простой модификации гильзы и (или) казе н-
ной части ствола. Однако совместимость концепции SРЕТС критичес ки зави-
сит от габаритов и сложности источника электрической энергии. Для ко н-
цепций с указаниями “нет” или “вряд ли” осуществление, вероятно, потребу-
ет модификаций основной системы, например, новой башни или разработки
полностью новой системы по этой технологии.
Таблица 7.1
Совместимость с системами, возможный период времени для осущест в-
ления и потенциал характеристик технологий усовершенствованных пуше ч-
ных средств метания
Совместима
с существу-
ющими си-
стемами
Период
времени
для осу-
щест-
вления
Возможное
увеличение
дульной
энергии
Возможный
режим
начальной
скорости
снаряда
1
2
3
4
5
С замедлителями и
ингибиторами
да
N
10-20%
обычный
Программируемое
выделение энергии
да
N
10-20%
обычный
Уплотненный за-
ряд
да
I
5-20%
обычный
Монолитный заряд
да
I
5-20%
обычный
Подвижный твер-
да
I-F
–
2,5-3 км/с

125
дый заряд
1
2
3
4
5
Температурная
компенсация
да
N-I
5-15%
обычный
Пушка с ЖМВ без-
гильзового заря-
жания
вряд ли
неизвестен
10-40%
обычный
Регенеративная
пушка с ЖМВ
нет
N-I
–
обычный
Подвижный жид-
кий заряд
возможно
I-F
–
2,5-3 км/с
ПВРД в канале
ствола
нет
неизвестен
–
до 3 км/с+
Электротермиче-
ская
нет
неизвестен
–
до 3 км/с+
ЕТС
нет
I-F
10-50%
обычный
SРЕТС
возможно
I
10-35%
обычный
Рельсовая элек-
тромагнитная
нет
F
–
до 3 км/с+
Электромагнитная
катушечного типа
нет
F
–
неизвестен
N – ближайший период; I – промежуточный период; F – отдаленный пе-
риод.
Возможные периоды времени для осуществления являются до некоторой
степени более субъективными, чем другие категории в таблице. Уровень до-
стоверности, связанный с планированием для незрелых технологий являе тся
низким. Невозможно предвидеть любые достижения, которые могли бы зна-
чительно сократить время разработки, или возможное воздействие иссл едо-
вания в связанных областях. Периоды времени, предложенные в табл. 7.1,
представляют собой лучшие предложения, основанные на современном с о-
стоянии технологии и важности вопросов, к которым следует обратиться. В
двух случаях, ПВРД в канале ствола и чисто электротермической пушки, н е-
ясно, будет ли когда -нибудь рассматриваться применение в боевой системе, а
в случае пушки с ЖМВ безгильзового заряжания планирование срока прим е-
нения в системе невозможно.
Возможное увеличение дульной энергии по сравнению с аналогичными
обычными пушками с твердым метательным зарядом. В некоторых сл учаях
нет аналогичной обычной пушки для сравнения. Компоновка регенеративной
пушки с ЖМВ, ПВРД в канале ствола и электромагнитных пушек значител ь-
но отличаются от компоновки обычной пушки, что делает невозможным
прямое сравнение. Концепции подвижного заряда , электротермические и
электромагнитные рельсовые пушки обычно предназначаются для пуска м а-

126
лой массы с высокой скоростью, так что увеличение дульной энергии не я в-
ляется обязательным. Тогда как возможные увеличения дульной энергии,
предлагаемые концепциями ЕТС и SРЕТС, значительны, возможные увел и-
чения дульной энергии некоторых усовершенствованных концепций твердых
метательных зарядов не являются незначительными.
Возможные режимы начальной скорости , в которых, можно ожидать бу-
дут действовать различные технологии, представлены в четвертой колонке
таблицы. Технологии усовершенствованных твердых метательных зарядов и
регенеративных пушек с ЖМВ наиболее подходят для обычного режима, то
есть примерно до 2,0 км/с. (Хотя пушки с твердым/ метательными зарядами
достигли начальных скоростей, превышающих 3 км/с, практический предел
для реальных систем оружия составляет, вероятно, менее 2,5 км/с. Скорост ь
пуска для принятых на вооружение систем в настоящее время приближается
к 2 км/с. Важно заметить, что лабораторные демо нстрации работ со сверхвы-
сокими скоростями доказали трудность переноса в практические, то есть
приемлемые системы вооружения.) Технологии ЕТС и SРЕТС (и при обоб-
щении BLРG) могут функционировать эффективно в режиме около сверхвы-
соких скоростей, то есть примерно до 2,5 км/с. Технология подвижного заря-
да лучше всего подходит для режима 2,5 -3,0 км/с, тогда как чисто электро-
термическая технология может быть полезной примерно до 3,0 км/с. Эле к-
тромагнитная рельсовая технология демонстрировалас ь экспериментально со
скоростями примерно до 6,0 км/с и, наряду с ПВРД в канале ствола, теорет и-
чески способна обеспечивать еще более высокие скорости. Однако режим,
представляющий тактический интерес, вероятно, простирается до скоростей,
лишь немного превышающих 3,0 км/с. И н аконец, из-за большого расхожде-
ния экспериментальных результатов и теоретических возможностей технол о-
гии ЕМС, окончательный потенциал начальной скорости этой концепции н е-
ясен.
Представлено большое количество концепций усовершенствованных
пушечных движущих сил, предлагающих солидные характеристики и в нек о-
торых случаях преимущества систем. В течение последних нескольких лет в
США была тенденция сфокусировать научно -исследовательские усилия на
технологиях, предлагающих самые высокие характеристики и преимущес тва
систем на период до 2020-2023 годов. В самом деле, эти технологии обычно
не совместимы с имеющимися системами вооружения и требуют для осу-
ществления разработки приспособленных систем. В то же время другие тех-
нологии усовершенствованных средств метания предлагают существенные
преимущества в характеристиках и могли бы быть готовы в ближайший п е-
риод, так как совместимы с имеющимися системами, но получили сравн и-
тельно мало внимания и поддержки. При недавно изменившемся планиров а-
нии военных угроз, вероятно, приоритеты и стратегии исследования пуше ч-
ных средств метания будут, в конечном счете, переоценены и изменены.

127
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дроздов Н.Ф. Решение задач внутренней баллистики для бездымного по-
роха трубчатой формы. – М.: Издание Артакадемии, 1940.– 12 2с.
2. Дроздов Н.Ф. Решение задач внутренней баллистики для зарядов простых
и составных. – М.: Издание Академии Арт. наук, 1950.– 104с.
3. Серебряков М. Е . Внутренняя баллистика. – М.: Оборонгиз, 1949. – 670с.
4. Оппоков Г. В. Основные проблемы внутренней баллистики. – М.: Госу-
дарственное издательство оборонной промышленности, 1940. – 260с.
5. Серебряков М. Е . Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых
ракет. – М.: Оборонгиз, 1962. – 703с.
6. Кириченко В. Д . Баллистика. – Л.: ЛВАИУ, 1957.–209с.
7. Чурбанов Е. В. Внутренняя баллистика артиллерийского орудия.
–
М.:
Военное издательство, 1973. – 103с.
8. Кувеко А. Е ., Миропольский Ф.П. Внутренняя баллистика ствольных си-
стем и ракетных двигателей твердого топлива. – М.: ВВИА им. проф. Н.
Е. Жуковского, 1987. – 312с.
9. Чуев Ю. В. Проектирование ствольных комплексов. – М.: Машинострое-
ние, 1976. – 216с.
10. Буллер М.Ф., Межевич Г.В. Методы испытания утилизируемых порохов.
–
К.: Изд-во ООО “ДИА”, 2005.– 95с.
11. Третьяков Г.М. Боеприпасы артиллерии. – М.: Воениздат, 1947.– 128с.
12. Артиллерийские пороха и заряды / Пер. с нем. Под ред. Снитко К.К. – М.:
Оборонгиз, 1950.
13. Баллистика ствольных систем / Вооружение и военная техника. Том 2.
Справочная библиотека разработчика-исследователя. – М.: Машиностро-
ение, 2005.
14. Ермолаев С. И., Комаров Л.Б ., Чурбанов Е.В. Поправочные формулы
внутренней баллистики. – М.: Воениздат, 1956.
15. Анипко О.Б., Борисюк М.Д ., Бусяк Ю.М. Концептуальное проектирова-
ние объектов бронетанковой техники. Х.: Изд-во НТУ “ХПИ”, 2008.
16. Баулін Д.С. Експериментальне дослідження впливу конструктивних хара-
ктеристик боєприпасів на початкову швидкість куль // Збірник наукових
праць «НАДПС України ім. Б .Хмельницького». – 2004. – No 31. Частина ІІ.
С. 5-7.
17. Баулін Д.С., Добраниця О. П. Вплив конструктивних характеристик боє-
припасів на початкову швидкість кулі // Честь і Закон. – 2004. – No2. С.
33–36.
18. Аніпко О.Б., Бірюков І.Ю., Баулін Д.С. Модель массопереноса при хране-
нии пороховых зарядов с учетом изменения температуры окружающей
среды // Збірник наукових праць. ХУПС. - 2006. –
2(8). – С.50-54.
19. Анипко О.Б ., Бирюков И.Ю. Зависимость начальной скорости снаряда от
максимального давления в канале ствола при выстреле зарядами длитель-

128
ного срока хранения // Інтегровані технології та енергозбереження.
–
2006. – No1. – С.83 –86.
20. Бирюков И.Ю. Пороховые заряды длительных сроков хранения: пробле-
мы, задачи и пути их решения // Інтегровані технології та енергозбере-
ження. – Х.: 2006. – No2. – С.50 – 55.
21. Анипко О.Б ., Баулин Д.С ., Бирюков И.Ю. Влияние длительности хране-
ния боеприпасов на баллистические характеристики стрелкового оружия
// Інтегровані технології та енергозбереження. Х .: Ізд-во НТУ “ХПІ”,
2007. – No2, С. 97-100.
22. Баулин Д.С., Бирюков И.Ю. Експлуатаційні характеристики стрілецького
озброєння при використанні боєприпасів довготривалого зберігання // Ін-
тегровані технології та енергозбереження. Х.: Ізд-во НТУ “ХПІ”, 2008. –
No2, С. 113-117.
23. Аніпко О.Б ., Бірюков І.Ю., Баулін Д.С., Воробйов В.І . Особливості харак-
теристик внутрішньої балістики порохових зарядів боєприпасів, які зна-
ходяться за межами гарантійних строків зберігання. Навчально-
методичний посібник. Рекомендовано Науковою радою внутрішніх військ
МВС України. Протокол No 2 від 20.08 .2008 р. 40с
24. Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. – М.: Машиностроение, 1972. –
208с.
25. Шагов Ю. В. Взрывчатые вещества и пороха. – М.: Военное издательство
Министерства Обороны СССР, 1976. – 120с.
26. Будников М.А., Левкович Н.А., Быстров И.В., Сиротинский В.Ф., Шех-
тер Б.И. Взрывчатые вещества и пороха. – М.: Государственное издатель-
ство оборонной промышленности, 1955. – 364с.
27. Благонравов А. А. Основания проектирования автоматического оружия. –
М.: Оборонгиз, 1940. – 487с.
28. Орлова Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. – Л .:
Химия, 1973. – 688 с.
29. Бейлинг К., Дрекопф К. Взрывчатые вещества и средства взрывания.
–
М.: Оборонгиз, 1941. – 304 с.
30. Брунсвиг Г. Бездымный порох.
–
Л.: Государственное химико-
технологическое издательство, 1933. – 368 с.
31. Тарасов А.П. Производство бездымных порохов.
–
М.: Дом техники,
1963. – 300 с.
32. Егоров Т.С. Производство бездымного пироксилинового пороха.
–
М.:
Объединенное научно-техническое издательство, 1935. – 154 с.
33. Клименко Г.К . Методы испытания порохов.
–
М.: Гос изд-во оборон.
пром-ти. 1941. – 299 с.
34. Оппоков Г. В. О точности некоторых аналитических методов решения
главной задачи внутренней баллистики для первого периода. – М.: Цен-
тральная типография НКВМ им. К. Ворошилова, 1935. – 32с.
35. Болотин Д. Н. Советское стрелковое оружие. – М.: Военное издательство,
1990. – 3 83с.
36. Чурбанов Е. В. Внутренняя баллистика артиллерийского орудия.
–
М.:

129
Военное издательство, 1973. – 103с.
37. Серебряков М. Е . К вопросу о баллистическом проектировании ствола. –
Л.: Издание Артиллерийской академии РККА, 1941. – 80с.