Скорострельная пушка ШВАК

В годы первой пятилетки наша авиационная промышленность освоила производство новых самолетов и двигателей, что обеспечило дальнейшее развитие Военно-Воздушных Сил. Для новых боевых машин потребовалось более совершенное вооружение. И советские конструкторы его создали .

В 1934 году на истребителе И-16 наряду с пулеметами ШКАС были установлены две крыльевые автоматические двадцатимиллиметровые пушки ШВАК (Шпитального, Владимирова, авиационная, крупнокалиберная). Самолет испытывал В. Чкалов. Боевые качества этих машин были проверены в небе над Испанией. В боях за Мадрид отважные летчики на истребителях И-16 сбили в воздушных боях немало итальянских и немецких самолетов.

Пушка ШВАК имела темп стрельбы 820 выстрелов в минуту. К окончанию Великой Отечественной войны ее скорострельность возросла до 1200 выст./мин. благодаря специальной полировке деталей. Начальная скорость снаряда авиапушки 815 м/сек. С дистанции 600 метров бронебойный снаряд пробивал стальную плиту толщиной 20 мм. Это была самая первая в мире пушка, устанавливаемая на самолетах, обладавшая очень высокими боевыми качествами. Она была установлена на многие наши самолеты. На вооружение приняли четыре вида пушки: крыльевая КП-20, турельная ТП-20, мотор-пушка МП-20 для стрельбы через втулку редуктора двигателя и синхронная СП-20 для стрельбы через воздушный винт.

О пушке ШВАК и о том, какие проблемы приходилось решать при вооружении ею новых истребителей, созданных авиаконструкторами в годы войны, вспоминал Герой Социалистического Труда профессор, доктор технических наук Борис Гавриилович Шпитальный.

Вспоминается интересный эпизод.

Осенью 1941-го в нашу страну Англия начала поставлять истребители «заррикейн». Их вооружение состояло из двенадцати пулеметов Браунинга калибром 7,63 мм. В самых первых воздушных боях обнаружилось, что пули «браунингов» не пробивали броню немецких самолетов и попросту отскакивали от нее. «Мессершмитты», например, при столкновении с «Харрикейнами» подставляли нижнюю бронированную частью фюзеляжа и не обращали внимания на ведение огня противником.

Ставка Верховного Главнокомандования (СВГК) поручила нашему конструкторскому бюро срочно заменить вооружение «харрикейнов» на две авиапушки ШВАК и два крупнокалиберных пулемета (калибра 12,7 мм). Задача оказалась нелегкой. Предстояло серьезно усовершенствовать конструкцию крыла в том месте, где следовало установить пушки. Иначе большие вырезы ослабили бы крыло.

Разработчики сняли пулеметы, а свободные полости расширили, убрав в каждой консоли крыла по нервюре. Также пришлось вырезать и часть несущей обшивки. Чтобы воссоздать цельность конструкции и восполнить потерю ее силовых звеньев, конструкторы заключили авиапушку в прочный замкнутый стальной короб. Боковые стенки этого короба взяли на себя функцию нервюры, а верхняя и нижняя — обшивки крыла. Короб крепили торцом к лонжерону крыла.

При испытаниях «харрикейна» с новым вооружением проводились на одном из подмосковных аэродромов, находившимся недалеко от фронта. Однажды самолет встретился с барражировавшим истребителем противника. Немецкий летчик, увидев «харрикейн», применил тактику, испытанную в боях: сделав боевой разворот, подставил свой «мессершмитт» желтым бронированным брюхом к нашему летчику. И тут заговорили пушки ШВАК. Все кончилось необычно быстро — «мессершмитт» развалился буквально на куски.

Этот эпизод с модернизацией вооружения «харрикейна» был наглядной иллюстрацией к тому, насколько правильно у нас была выбрана система вооружения самолетов. Ставка на крупнокалиберные пушки со значительным темпом стрельбы себя оправдала. Увеличение калибра авиационного оружия вызывалось повышением общей живучести воздушных целей и улучшением их бронирования. За счет увеличения калибра оружия возросла мощность артиллерийского огня самолетов.

Несколько слов о принципе работы пушки ШВАК. Как и у пулемета ШКАС, для автоматической работы пушки используется энергия пороховых газов, отводимых через специальное отверстие в канале ствола. Они действуют на поршень и заставляют его вместе со стержнем штока, штоком и ползуном двигаться назад. В результате отпирается и отводится затвор, экстрактируется гильза, взводится ударник, отражается гильза, подается очередной патрон к приемному окну, сжимается возвратная пружина и производятся все остальные операции.

Вооружение немецких самолетов было слабее нашего (особенно в начале войны). Так, например, на истребителях устанавливались либо синхронные пулеметы, либо маломощная 20-мм пушка «Эрликон». Начальная скорость эрликоновского снаряда на 200 м/сек меньше, чем у ШВАК (при том же весе снаряда), а скорострельность пушки ниже на 280 выстрелов в минуту.

Теперь о проблемах, которые нам приходилось решать при вооружении пушкой ШВАК новых боевых самолетов, которые были созданы советскими авиаконструкторами.

Как известно, новые скоростные истребители имели крылья небольшой толщины, которые были не приспособлены для установки в них пушек. Напрашивалось наиболее простое решение — «подвесить» пушки под крылом. Но авиаконструкторы с неохотой шли на такой вариант, так как получавшиеся «наросты» снижали скорость самолета. Так, например, увеличение миделя истребителя Як-1 всего лишь на десятую долю кв.м. было равносильно снижению мощности двигателя на 40—45 лошадиных сил. Это была весомая потеря. Генеральный авиаконструктор А. С. Яковлев принял следующее решение: использовать для установки пушки свободное пространство между блоками цилиндров V-образного двигателя с жидкостным охлаждением М-105. Ствол МП-20 вывели наружу через втулки редуктора, связывающего между собой коленчатый вал двигателя с валом воздушного винта. Правда, появились небольшие проблемы. Потребовалось так распределить силу отдачи при производстве выстрела, чтобы картер двигателя выдерживал дополнительную нагрузку. Совместно с двигателистами разработчики создали единый агрегат — мотор-пушку, где каждый из элементов был разработан с учетом совместной работы вооружения и двигателя. Так получилась наиболее совершенная схема вооружения семейства «яков» (от Як-1 до Як-9).

Должен сказать, что Александр Сергеевич Яковлев принадлежит к числу творцов авиационной техники, обладающих удивительным конструкторским чутьем. Его «яки» были лучшими истребителями периода Второй мировой войны. Компоновочная схема этого истребителя была безупречной.

Вскоре нам пришлось решать вопрос об артиллерийском вооружении самолета Ле-5, который оснащался двигателем воздушного охлаждения. Стрелять через втулку воздушного винта невозможно — такова особенность конструкции «звезды». В отличие от М-105 у АШ-82 совпадают оси вращения винта с коленчатым валом. Под руководством главного инженера завода К. Бортновского были исследованы различные варианты установки пушек. Эта работа позволила сделать вывод о том, что пушки следует монтировать в фюзеляже самолета, сделав их синхронными. Установку синхронизирующего механизма спуска в головной части короба пушки теоретически обосновал А. Ротенберг. Но тут мы столкнулись с одной трудностью. Синхронизатор двигателя имел трехкулачковую шайбу. При такой системе пушка не успевала производить выстрелы через все промежутки между тремя лопастями винта. Так при скорости вращения воздушного винта 1500 об/мин ее скорострельность должна бы быть 1500 • 3 = 4500 выстрелов в минуту, а не 1200, как у ШВАК. Два кулачка в этом случае подавали сигналы в тот момент, когда авиапушка еще не была подготовлена к следующему выстрелу. Пришлось заменить трехкулачковую шайбу на однокулачковую, и тогда синхронизирующий механизм заработал более спокойно.

Сначала синхронные пушки прошли испытания на самолете И-16. ЦАГИ дал положительный отзыв. Но некоторые специалисты высказали опасение, что при отказе синхронизации разорвавшийся снаряд перебьет винт машины. Было проведено следующее ответственное испытание в воздухе: летчик пробьет снарядами лопасти винта, а затем, выполнив положенные фигуры высшего пилотажа, совершит посадку и снова повторит полет.

По просьбе летчика Е. Уляхина синхронные пушки установили на истребителе И-153 «Чайка». После короткого разбега самолет быстро набрал высоту, летчик выполнил намеченную программу и благополучно сел. Повторный полет с пробитым винтом также прошел успешно. Теперь уже все были уверены, что синхронные пушки безопасны для летчика и самолета.

Вскоре их установили на самолетах-истребителях Ла-5ФН. Их секундный залп достигал 1,76 кг. Эти истребители в большом количестве использовались летом 1943-го в боевых действиях на Курской дуге. Здесь начал свой славный путь известный летчик- истребитель трижды Герой Советского Союза И. Н. Кожедуб. Прославленный летчик поддерживал с конструкторами самый плотный контакт. Вместе с И. Н. Кожедубом они обсуждали различные варианты авиационного вооружения боевых машин.

В 1944 году в войска начали поступать самолеты Ла-7 с тремя синхронными пушками ШВАК. Их секундный залп достигал 3,36 кг (и почти в два раза превосходил Ла-5ФН).

Так коллектив решал сложные инженерные и технические задачи в годы войны.