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楼主: 万磁王

二战航空枪炮大盘点——德苏篇

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:42:14 | 显示全部楼层
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Berezin UB 12.7mm航空机枪
UB.jpg
从上到下:UBT、UBK、UBS
  贝雷金UB(Berezin UB)系列机枪是二战时期苏联空军的主力大口径机枪,实际上也算是唯一的量产型大口径机枪。跟ShKAS一样,型号的统一对生产和后勤的好处是显而易见的。UB是“贝雷金通用型”的缩写(Universalni Berezina,俄语:УБ - Универсальный Березина),就像名字所表示的那样,这种机枪分为活动枪架安装的UBT,固定安装的UBK和带射击协调器的UBS,适合各种用途。其中UBT使用手动上膛,而UBK和UBS上膛则使用压缩空气驱动。
  UB系列使用与DShK等步兵机枪相同的12.7x108mm弹,弹道性能十分出色,基本上与美国的12.7x99mm相当。在结构上,UB有明显的受到芬兰Lathi 20mm反坦克枪(炮?)的影响,但进行了不少改进,以获得适合作为航空武器使用的高射速。这种机枪于1941年4月22日正式列装,比苏德战争爆发仅仅早了两个月。
UBT%20section%20draw.jpg
UBT机枪剖面图,结构相当的紧凑
  性能方面,UB系列也是好到令人吃惊。理论射速高达1050rpm,而即使是因射击协调器而减速的UBS也能达到800rpm,与美国AN/M2机枪相当,而重量还要轻一点。可靠性方面,至少笔者没见过关于UB系列故障的抱怨,应该是很不错。所以说UB机枪是二战大口径航空机枪里性能最好的也不为过。那么,UB系列的缺点在哪里呢?
  1952年解密的一份美国战时情报中对UB机枪的寿命有着很有趣的描述。“ShKAS是一种相当复杂而且加工精良的枪,为此增加的成本是为了保证可以通过维修和更换零件而使全枪保持可用状态。相比ShKAS,贝雷金机枪被故意设计成可消耗的,苏联人的计划是在经过一段较短时间的使用后,当零部件出现损坏时就将整支枪报废。”笔者在另外的资料源里也看到过这样的记载,就是UB系列的零部件故意使用未经热处理硬化的较软的钢材制作,使得各活动部件在高速发射的剧烈摩擦和碰撞之下能缓慢的变形而不破损,直到变形量超过容许值报废为止。所以,可以说UB系列好的异常的性能是用很糟糕的使用寿命为代价换来的。
  那么,这么做好么?在UB机枪设计的时候,二战已经爆发,大规模战争波及苏联的可能性很高。而之后的苏德战争也确实是战争史上少见的毁灭性的消耗战。笔者记得二战期间苏联战机的平均寿命只有大约100飞行小时,也就是说不管把飞机和上面的武器造的多么精良耐用都是没意义的,因为这些武器远达不到使用寿命就会毁于战火。这样一来,武器的使用寿命就成了一项无关紧要、可以拿来牺牲的性能指标。所以在笔者看来,苏联人的做法是一种近乎冷酷的实用主义。简单、粗糙、短寿命的武器要比精密、昂贵、耐用的武器更适合苏联人面对的消耗战。从铸造装甲坑洼不平的T-34坦克,到几片薄钢板冲压成的PPS-43冲锋枪,再到战后以简单皮实著称的AK步枪,都是这种实用主义思想下的产物。
  说完了枪,再来看看弹药。12.7x108mm弹的初速看起来比接近900m/s的12.7x99mm差一点,但这主要是由于苏联人的弹头普遍比较重造成的,实际性能相差无几。弹头类型方面,除了普通的B-30穿甲弹、B-32穿甲燃烧弹、BZT-44穿甲燃烧曳光弹、BZ-41钨芯穿甲弹这类常规弹种外,值得一提的是MD高爆弹和MDZ高爆燃烧弹。
MDZ-3.jpg
12.7x108mm MDZ-3和MDZ-48高爆燃烧弹
  笔者在写《Big Fifty——一棵不断发新枝的老树》一文时提到美国人认为.50口径的弹头太小而不适合设计成高爆弹,以及有那么几个国家不信邪的非要设计这个级别的HE弹。在文中笔者就忘了还有苏联的这么个奇葩。MD和MDZ弹头的结构几乎相同,差别主要在于前者装填的全是PETN炸药,而后者混装了炸药和燃烧剂。苏联人也很清楚在机枪弹头上使用针刺发火的引信太不安全,要做的比较复杂才行,不符合苏联人简单有效的风格,所以他们采用的是称为“空气压缩引信”(air-compression fuze)的设计。在这种引信里没有击针,火帽装在一根空心管的底部。当弹头击中硬物变形时,管内空气被急剧压缩,从而击发火帽起爆弹头内的装药。由于没有击针,而且需要高速撞击才能发火,这种引信的储运安全性比较有保证。同时由于引信本身很轻,同等重量的弹头里就可以多装一些装药,对提高毁伤效果有利。同样41g的弹头,MD弹装了2.4g PETN,而MDZ则装了1.5g PETN + 1.2g燃烧剂,装填系数达到5.9%~6.6%,比德意日等国的同类弹头还要高出一截。而缺点,大概就只有空气压缩引信发火可靠性不是很好,对弹头击中目标的角度、速度和目标材质要求较高这一项了吧。
Il-2%20back%20seat.jpg
从Il-2M起的双座型后座机枪都是一挺UBT。别看照片上后座的哥们儿笑的挺灿烂,这可是个伤亡率极高的倒霉位置
  总之,UB机枪是典型的充满了苏联风格的武器,而它也确实在战争中证明了自身的价值。只是大口径机枪的毁伤能力依然不够让人满意,于是更新一代的机载武器就朝着小口径机炮的方向发展了。
基本参数:
  空重:21.5~25kg
  全长:1350mm
  枪管长:1010mm
  弹药:12.7x108mm
  初速:814~850m/s
  理论射速:1050rpm(UBT和UBK)/800rpm(UBS)
  自动方式:活塞长行程导气式
  闭锁方式:卡铁起落式
  供弹方式:可散弹链

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:42:51 | 显示全部楼层
ShVAK 12.7mm航空机枪
12.7%20mm%20ShVAK%20on%20turret%2020mm%20ShVAK%20on%20pedestal.jpg
不知是哪个博物馆露天展览的ShVAK,地上的是12.7mm版,旁边双联装的是20mm版
  在进入机炮部分之前,还有一种大口径的机枪值得一提,就是12.7mm ShVAK机枪(什皮塔尼-弗拉迪米洛夫速射航空型,Shpitalnyi-Vladimirov Aviatsionnyi Krupnokalibernyi,俄语:ШВАК - Шпитальный-Владимиров Авиационный Крупнокалиберный)。虽然口径与UB相同,但是12.7mm ShVAK发射的却是特殊的12.7x108mmR凸缘弹。原因说起来也很简单,ShVAK大致上是ShKAS机枪的放大版,而后者那套独特的供弹机构只能搭配凸缘弹使用,所以才设计了与12.7x108mm性能相同的凸缘版本。第一挺原型枪与1932年5月28日完成,并于1934年采用。
12.7x108mmR%20ShVAK.jpg
短命的12.7x108mmR
  不过理论上是采用了,实际生产和装备的数量却低的有点可怜。比如1935年计划生产410挺机载的12.7mm ShVAK,实际完成的只有区区86挺。等到UB机枪服役,12.7mm ShVAK在性能上几乎是全面的完败,加上所用的凸缘弹需要额外的生产线,不如UB系列的弹药通用性好,所以这种型号的ShVAK和对应的弹药都早早的停产了,在战争中几乎没起什么作用。
基本参数:
  空重:40~42kg
  全长:1726mm
  枪管长:1246mm
  弹药:12.7x108mmR
  初速:810m/s
  理论射速:800rpm
  自动方式:活塞长行程导气式
  闭锁方式:枪机偏移式
  供弹方式:可散弹链

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:43:16 | 显示全部楼层
ShVAK 20mm机炮
20x99mm%20ShVAK%20TP.jpg
20mm ShVAK TP
  由于12.7mm的ShVAK机枪表现不佳,所以研制工作在这个型号完成以后就迅速的转向开发更大口径的型号上去了,时间上大约是在1935~1936年间。而这个“更大口径”实际上就是把12.7x108mmR的弹壳扩口,装上一枚20mm口径的弹头,同时把弹壳长度截短以保持弹药全长不变。这样一来,新的20mm ShVAK机炮在结构上与之前的12.7mm ShVAK极为相似,而弹药也可以很大程度上沿用停产的12.7x108mmR弹的生产线,在设计和转产上都很方便。
  由于结构上大致还是沿用从ShKAS开始的鸟笼式供弹机,所以ShVAK机炮的结构和工作原理都与ShKAS非常接近,不再赘述了。主要的改进之处在于将供弹机的旋转部分从10格改为11格,使机构动作变得更加平滑。另外导气管也从枪管上方移到了枪管下方,整体结构变得比ShKAS更加紧凑。还有一点,就是ShVAK机炮的零部件采用和UB相似的未经热处理硬化的钢材制成,虽然结构依然复杂,但成本上还是有所降低。同时在以高射速发射炮弹时较软的零件也比较不容易突然断裂,而是逐步变形,安全性较好,当然使用寿命上就只能随它去了。
20x99mm%20ShVAK%20KP.jpg
20mm ShVAK KP
  ShVAK机炮同样分为适合坦克等地面载具使用的MP型,适合机翼固定安装的KP型,适合活动枪架的TP型和带射击协调器的SP型。其中固定安装的KP型也能作为桨毂炮使用,在Yak-9等机型上可以见到此种安装方式。
20x99mm%20ShVAK%20engine%20mounted.jpg
桨毂炮安装的ShVAK KP,炮管看起来特别长
  说起来,笔者看到一些资料上说ShVAK的桨毂炮型安装了特别长的身管,实际上这是一种误解。所有型号的ShVAK机炮身管长度都是1245mm,炮口部分刻有螺纹,可以安装不同长度的Blast tube以适合不同的安装位置。Blast tube本身只是一根内表面光滑的钢管,内径比弹头直径略大以避免接触,主要作用是将机炮发射时的燃气全部导出到机身之外,保护机身内部零件免受炮口爆风的损伤。各国战机要在机身内安装短管枪炮时都需要加装这样的装置,比如德国的MK108作为桨毂炮时就需要一根很长的Blast tube来穿过引擎段。所以,ShVAK作为桨毂炮安装时只是接上去的这根管子比较长而已。
20x99mmR.jpg
各种20x99mmR炮弹,钢制弹体由于防锈的发蓝处理而接近黑色,靠近弹壳口部的是铜制弹带
  作为一种20mm口径的机炮,ShVAK配用的自然有很常见的BZ穿甲燃烧弹(弹头重96g,弹尖装2.5g燃烧剂),BZT穿甲燃烧曳光弹(同BZ,尾部增加曳光管),OZ高爆燃烧弹(弹头重96g,装2.8g炸药和3.3g燃烧剂)和OZT高爆燃烧曳光弹(弹头重96.5g,装2.8g炸药和3.3g燃烧剂,尾部增加曳光管)。而苏联人的特色弹种是OF高爆破片弹和OFZ高爆破片燃烧弹。这两个弹种之所以称为破片弹,是因为弹体内表面刻有破片槽,爆炸时产生的破片数量和均匀程度均明显高于普通的高爆弹。同时即使是OF高爆破片弹91g的弹头内也只装填了6.7g炸药,装填系数仅7.4%,在同级别弹头里相当低,相对的弹体厚度就比较大,可以认为是极端追求破片毁伤效果的弹种。
  说到这里,可以把德国空军的特色弹种M-Shell拿来做个比较。M-Shell是将弹头的壁厚降低到极限以最大限度增加弹头装药量的设计,在重95g的弹头里塞了18.4g炸药,装填系数高达19.4%,而破片效果由于弹体壁厚太低以及钢材韧性较好而变得很差(传统的小口径炮的钢制弹体是脆性相对较大的铸钢,而M-Shell为了引伸加工而使用了韧性较好的优质钢),所以可以说是极端追求爆轰效果的做法,跟苏联人的OF弹正好相反。
  那么,哪一边的效果比较好呢?就笔者看到的资料来说,半斤八两。德国空军的统计数字显示M-Shell平均命中4发可以击落一架单引擎战机,而苏联一方的统计数据是击落一架单引擎战机平均消耗147发20mm炮弹,按实战中空对空射击的平均命中率2~3%计算,正好也是差不多4发一架。
  为什么会出现这样的结果呢?笔者是这么认为的。M-Shell通过在战机的机身内产生的强力爆轰波破坏战机的机身结构,对当时的单引擎战机常见的承力蒙皮机身来说会造成大范围的结构损伤,自然是能造成重创。而苏联的破片弹则是产生大量的高速破片,可以对机身内的管路、电线、操纵系统钢缆以及油箱等造成损伤,击中引擎部分的话还可能由于油路和电路被切断或者机件被破片卡住而造成严重损坏,也是很有效率的。所以对单引擎战机来说,这两种弹头设计毁伤效率没有明显差别。
  而德国空军偏好M-Shell的原因大概是依靠爆轰波的弹头在击中大体型的轰炸机时也能造成比较实质性的结构损伤,而破片弹则只能打出很多小孔,对大型飞机的坚固机体来说损伤不如爆轰波来的严重。而苏联人一侧可以说几乎没有对付大型轰炸机的需求(谁叫德国空军几乎没有重轰),加上炸药装填量较小的破片弹成本相对比较低,所以走了与德国人完全相反的路线吧。
La-5FN.jpg
二战名机La-5系列的主要武装就是两门安装在机头的ShVAK机炮。图中这架画满了红星再加上苏联英雄标志的La-5FN的主人是谁不用介绍了吧?
  不管怎么说,ShVAK机炮的性能在二战时期的20mm机炮里都是不错的。而其最大的优势在于结构极为紧凑,可以安装在通常只能安装中口径或者大口径机枪的机头内部,比其它只能安装在机翼内瞄准不易的机炮有一定的优势。
基本参数:
  空重:44.5kg(MP)/40kg(KP)/42kg(TP)
  全长:2122mm(MP)/1679mm(KP)/1726mm(TP)
  身管长:1246mm
  弹药:20x99mmR
  初速:770m/s(OZ、OZT)/790m/s(OF、OFZ)/750m/s(BZ、BZT)
  理论射速:700~800rpm
  自动方式:活塞长行程导气式
  闭锁方式:枪机偏移式
  供弹方式:可散弹链

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:43:29 | 显示全部楼层
Berezin B-20 20mm机炮
  ShVAK机炮虽然性能不错,但苏联人并没有放弃设计更好的机炮。而它的后继者就是由UB机枪的设计者米克哈尔•贝雷金设计的Berezin B-20(俄语Березин Б-20)。
Berezin%20B-20.jpg
Berezin B-20,这机匣和导气管看着是不是很眼熟?
  既然是出自同一设计者之手,B-20机炮在结构上也就直接由UB机枪发展而来,只是加大了口径以发射ShVAK机炮的20x99mmR弹。这种机炮单论性能表现的话跟ShVAK几乎完全一样,而优势在于超级轻的重量——作为一种20mm口径的机炮仅有25kg重绝对是轻到吓一跳。
  1944年,苏联人经过在少量La-5上安装B-20进行试验以后,原本计划在La-7的机头上直接安装3门这种机炮,提供比原本的20mm ShVAK x2强一半的火力。可新完成的机炮在可靠性上还有问题,量产推迟了一点,所以只能先装两门ShVAK,直到1945年1月才开始有按照原计划装备3门B-20的La-7出厂。
  虽然B-20由于出现时间太晚而没能在战争中有多少表现的机会,但单论性能它无疑是非常非常的出色。
基本参数:
  空重:25kg
  全长:1480mm(普通型)/2070mm(桨毂炮型)
  身管长:970mm(普通型)/1570mm(桨毂炮型)
  弹药:20x99mmR
  初速:750~770m/s
  理论射速:800rpm
  自动方式:活塞长行程导气式
  闭锁方式:卡铁起落式
  供弹方式:可散弹链

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:44:16 | 显示全部楼层
VYa-23 23mm机炮
  30年代末,苏联人开始设计重装甲的专用对地攻击机伊留申Il-2。这种重装甲重火力的飞机的其中一个主要的作战用途是摧毁敌方坦克,因此需要一种有足够穿甲性能的新型大威力机炮。于是,1940年,A.A. Volkov和S.A.Yartsev设计出了一种使用全新的23mm炮弹的新型机炮,设计代号为TKB-201。有点尴尬的是此时预定配套的Il-2还在试飞阶段,没有飞机可用,所以首次飞行发射试验使用的平台是一架德国的Me 110。直到1941年,安装在Il-2上的试飞才算完成,勉勉强强的算是赶上了苏德战争爆发。这种新机炮也随之被定型为Volkov-Yartsev VYa-23(俄语Волков-Ярцев ВЯ-23),在战争期间制造了64655门。
VYa-23.jpg
VYa-23的外形是不是还是有点似曾相识?
  虽然原本只是打算作为Il-2的配套武器,但后来苏联人把VYa-23作为桨毂炮安装在了Yak-9战斗机上,同时用于空战和对地攻击任务。而不管做哪一样,VYa-23强劲的毁伤能力都表现得很好。
  在结构上,VYa-23是由UB机枪放大而来。由于还是沿用成熟设计,自然在设计过程中遇到的问题就少很多。相比同时代20~30mm口径的其它机炮,VYa-23的特点在于同时拥有高射速、高初速和高弹头重。别看口径只加大了3mm,23x152mmB炮弹的弹头重足有20x99mmR的两倍之多,初速也高达900m/s级别,使得它发射的BZ穿甲燃烧弹可以在400m距离垂直击穿25mm装甲。OZ高爆燃烧弹内装15g RDX和铝粉的混合物,OZT高爆燃烧曳光弹则装填有12g同样的装药,不管是爆轰还是破片(外加铝粉附带的纵火效果)都比一般的20mm弹头强一截。而以仅68kg的重量拥有550~650rpm的射速也是很漂亮的结果。可以说以重量、射速、弹道性能和毁伤能力综合来看,唯一有机会胜过VYa-23的二战机载枪炮大概只有苏联人自家的B-20一种。
23x152mmB%20OZT%20BZ.jpg
23x152mmB,从左到右:OZT高爆燃烧曳光弹,OZT弹头,BZ穿甲燃烧弹
  缺点方面,除了苏联机炮一贯的低寿命,过强的后坐力也是大问题。正是这一点制约了这种强力机炮的普及,只有少数几种战机装备过。另外,在投入使用以后,苏联人还发现坦克装甲厚度的增长速度超出了原本的预期,即便是轻型坦克也只能从侧后方向攻击才可能击穿,而中型坦克就只能用超过40°的大角度俯冲攻击炮塔顶盖和发动机舱顶部才可能击穿,难度实在太大。所以按照苏联人的风格,如果打不动装甲,那么就上更大口径的炮!于是,苏联人开始开始造出了37mm级别的怪物……
基本参数:
  空重:68kg
  全长:2150mm
  身管长:1660mm
  弹药:23x152mmB
  初速:905m/s
  理论射速:550~650rpm
  自动方式:活塞长行程导气式
  闭锁方式:卡铁起落式
  供弹方式:可散弹链

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:44:30 | 显示全部楼层
NS-23 23mm机炮
  要说起来,苏联还有一种23mm机炮在二战期间服役,虽然是在1944~1945年这么个尾巴稍上,但好歹也算是赶上二战期间了,而且确实是名炮,所以也说一下。这个就是NS-23机炮。
NS-23.jpg
NS-23由于是管退式设计,身管外套有大型的复进簧
  由于VYa-23后座力太强,实在不适合一般的战斗机使用,以A. E. Nudelman和A. Suranov为首的设计师就开始设计一种较弱但是也较轻的23mm机炮。显然,如果使用VYa-23那种强力炮弹,尺寸和重量肯定下不来,所以必须设计降低威力的新弹种。由于有之前12.7x108mmR改20x99mmR的成功例子,新炮弹也就很拿来主义的把给PTRS和PTRD反坦克枪设计的14.5x114mm弹的弹壳扩了一下口,然后安上一枚23mm的弹头,全新的23x115mm炮弹就这么完成了!(真懒省事啊……)
  相比VYa-23,NS-23的性能就没有那么令人印象深刻了。175g重的OZT高爆燃烧曳光弹初速只有690m/s,而200g的BZ穿甲燃烧弹更是只有610m/s的初速,比VYa-23下降了近1/3。相对的,机炮的自重减了近一半,仅37kg,跟二战主流的20mm机炮差不多水准。从这个角度看,NS-23到算是各种20mm机炮的一个不错的升级型号。
23x115mm.jpg
各种型号的23x115mm炮弹,弹壳比23x152mmB小了不是一点半点
  NS-23在二战期间没啥表现,大出风头是在5年后的朝鲜战争中,作为米格-15的武装之一与源自同门的美国F-86殊死搏杀。而即便是比二战时期的活塞螺旋桨战机更大更坚固的喷气式战机在23mm炮弹的攻击下也撑不了多久,所以可以说俄国人乃们又成功地造出了一个够给力的玩意儿。
基本参数:
  空重:37kg
  全长:1985mm
  身管长:1450mm
  弹药:23x115mm
  初速:610m/s(BZ,200g)/690m/s(OZT,175g)
  理论射速:550rpm
  自动方式:身管短后座式
  闭锁方式:闭锁片撑开式
  供弹方式:可散弹链

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:45:10 | 显示全部楼层
Sh-37 37mm机炮
  1940年苏联红军装备了61-K型37mm防空炮,实际上是25mm博福斯防空炮的苏联放大版,跟著名的40mm博福斯炮算是同源。由于对这种火炮的性能十分满意,苏军决定开发一种同口径的机载自动炮用于反坦克用途,并希望这种机炮能够发射与61-K相同的弹药。
  苏联人虽然喜欢搞点性能很夸张的武器,但设计师并不傻。给61-K用的37x250mmR弹尺寸实在太大了,并不适合需要紧凑的机载武器,所以还是需要设计新弹药。而既然上头有令,新机炮的性能要与61-K相当,那么新设计的炮弹自然也不能弱于37x250mmR的水平,于是最后拿出来的成品就是相当硕大的37x198mm炮弹。而配用这种炮弹的机炮,则是由ShKAS和ShVAK的设计者波利斯•什皮塔尼设计的Sh-37。
Sh-37%20Motor%20Cannon.jpg
作为桨毂炮安装的Sh-37,这个头根本不需要加装blast tube了,直接就伸出去了啊喂!
  不过这种机炮拿给军方一试,问题可真不少。首先就是后坐力大的丧心病狂。原本打算把这种炮给Il-2这种专业攻击机使用,装在翼下的吊舱里。可装上去一试,发现只要这两门大炮一开火,能把这架好几吨重的飞机震的乱晃,瞄不准不说,连机炮的挂架都震坏了,需要补强。而装在Yak-7-37上的测试显示,只有第一发炮弹是瞄准的,第二发就会由于巨大的后坐力而打偏,之后越偏越狠,结果也是很惨。
  另外,这种机炮本身也不太争气,各种五花八门的毛病频发,而对Il-2来说一旦有一侧机炮卡壳,另一侧的也不能安全使用了,否则飞机有由于过大的后坐力而偏航失控的危险。而且这种机炮的安装重量高达305kg,射速却仅有可怜兮兮的170rpm,不管对空还是对地都太慢了,实在有点扶不上墙的感觉,所以在少量生产和测试以后就废弃在那了。
基本参数:
  空重:300kg
  全长:不详
  身管长:不详
  弹药:37x198mm
  初速:900m/s(OFZ,735g)/880m/s(BT,760g)
  理论射速:170rpm
  自动方式:导气式
  闭锁方式:不详

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:45:24 | 显示全部楼层
NS-37 37mm机炮
  虽然Sh-37被视为失败品,但在测试中也发现37mm炮弹的毁伤效果相当让人满意。这种大口径的高爆弹对飞机能炸出一个面积约1平方米的巨大窟窿,单引擎战斗机挨上一下几乎可以肯定会解体,对体型较大的轰炸机至少也是重创。而37mm穿甲弹可以在200m距离垂直击穿50mm装甲钢,对45°倾斜的装甲也能击穿40mm,毁伤能力十足。所以,继续开发更好的37mm炮的工作还在继续进行。
  1941年,OKB-16的A. E. Nudelman和A. Suranov(就是前面说的设计NS-23航炮的那两位)向苏军提交了新型37mm航炮设计,发射和Sh-37相同的37x198mm炮弹,初速也与之相当。经过两年的实验和改进,这种机炮最终于1943年完成了实战测试,定型为Nudelman-Suranov NS-37(俄语:Нудельман - Суранов НС-37)并开始投产,装在LaGG-3和Yak-9T型单引擎战机上作为桨毂炮,或装在Il-2攻击机的翼下吊舱内。
NS-37%20draw.JPG
NS-37的线图,笔者愣是没找着这东西的照片
  与失败的Sh-37相比,NS-37采用管退式设计,多少有助于缓冲后坐力。同时火炮的射速提高到240~260rpm,要说还是不高,但多少好一点。火炮重量则有所减轻,作为桨毂炮使用的型号重170kg,而机翼挂载的型号只有140kg,虽然还是很重但相比Sh-37还是轻了很多。所以,这种机炮的产量达到了6833门,不算少了。
  由于NS-37的后坐力依然算是“巨大”(后坐力峰值约5.5吨),在Yak-9T这种轻型战机上使用时依然是第二发就开始偏,第三发就不知偏到哪的状况。而且由于射速很低,备弹也很少(32发),需要驾驶员有很高的射击技术才行,凡是驾驶这种飞机的驾驶员都会训练打1~2发的点射以免浪费弹药。按苏军自己的统计结果,Yak-9T在空战中平均消耗31发37mm炮弹即可击落一架敌机。前面说过37mm炮弹对单引擎飞机可以说是“中招就死”,所以可以认为Yak-9T驾驶员的实战命中率是1/31或者说3.2%,明显高于2~3%的一般水平,也就是说当时确实是挑选了水平较高的人去使用这种威力巨大的武器。
  正由于Yak-9T的NS-37机炮一击必杀的可怕火力,以及相当平直的弹道和很远的有效射程(对单引擎战机400m,对轰炸机600m),以往习惯于利用自身强大的前射火力和较为坚固的机体进行迎头攻击的德军Fw 190飞行员不得不放弃了这种战术——跟这种怪物机炮迎面对射真的是一件很作死的事情。
NS-37.jpg
NS-37的结构图
  而在Il-2上用于对地攻击时,NS-37却和前辈Sh-37一样不太受欢迎。虽然可靠性好很多,但由于两侧机炮的击发时机经常有些许的差异,射速也不一定能保持一致,所以在射击时机身会由于不对称的后坐力而左右摆动,命中率堪忧。加上安装两门重型火炮以后机身变得很笨重,对于躲避敌机的攻击也很不利。不过能从侧后击毁中型坦克和全向击毁轻型坦克的侵彻力倒是获得了不错的评价。
基本参数:
  空重:170kg(桨毂炮)/140kg(翼下挂载)
  全长:3410mm
  身管长:2300mm
  弹药:37x198mm
  初速:900m/s(OFZ,735g)/880m/s(BT,760g)
  理论射速:240~260rpm
  自动方式:身管短后座式
  闭锁方式:闭锁片撑开式

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:45:45 | 显示全部楼层
NS-45 45mm机炮
  即使是NS-37这种已经是空前强悍的火力依然不能阻止苏联人继续研制更大的机炮。1943年7月,苏联国防委员会决定要给自家的战机装备45mm口径的机炮以进一步提升火力。对45mm机炮来说,设计难点其实不是机炮本身的自动机构,而是要穿过的发动机部分预留的间隙大小。由于预定要同NS-37一样作为桨毂炮使用,而发动机减速器空心轴的间隙直径只有55mm,意味着45mm炮管的壁厚只能有4mm左右,只有NS-37炮管厚度7.1mm的不到六成。
NS-45.jpg
NS-45大概是二战期间还算实用的机炮里口径最大的了
  但不管怎么说,研制新机炮的任务既然已经下来了,设计局就得拿出符合要求的东西来。于是OKB-15和OKB-16两家设计局各自拿出了不同的设计方案,前者基于自家的Sh-37机炮放大口径,而后者自然就是NS-37机炮的加粗版。由于Sh-37的底子实在是不好,其放大型也同样在竞争中败北了,剩下的放大型NS-37被定型为NS-45,然后开始小批量生产进行试验。在实战测试阶段有44架雅可夫列夫战斗机装上了这种口径大的吓人的机炮,型号为Yak-9K。
  既然机炮是基于NS-37设计的,炮弹自然也就是拿NS-37的37x198mm炮弹为基础。而设计的方式自然还是扩口,截短,装大个弹头这样的老路子。这么整出来的45x185mm炮弹使用的是21-K 45mm防空炮的高爆曳光弹头,重达1065g,就算是轰炸机挨一下至少也得半残吧。另外传说还有开发过同重量的45mm穿甲弹头,初速高达850m/s,可以击穿58mm装甲钢,但不能确定是不是谣传。
  在地面测试中发现,NS-45的后坐力峰值高达7吨,比NS-37还要高出几成。这么巨大的后坐力使得设计师不得不在炮口加装了大型制退器来缓冲,这在苏联的机载武器里也算是头一回。可即便如此,对于一种自重只有3吨左右的战机来说后坐力还是太大了。即使以接近最大速度飞行,用NS-45打一个三发点射还是足以造成明显的减速和稳定性下降,燃油和冷却水管路还可能由于剧烈的震动而出现泄露。而如果开炮时速度低于350km/s,发射时的剧烈减速甚至会让驾驶员觉得自己好像是坐在一辆连续猛踩刹车的汽车里一样前后甩来甩去。
  所以,虽然参与测试的精英飞行员们报告说平均仅需消耗10发45mm炮弹就能击毁一架敌机(这帮人准头真好……),但NS-45和Yak-9K还是被认定为不适合批量生产。何况战争打到这个时间点,苏军在东线战场上遇到的德军“轰炸机”已经主要是Fw 190了,而拿45mm炮弹打这种单引擎战机实在有点杀鸡用牛刀的感觉。所以,Yak-9K总共生产了52架就停止了。
基本参数:
  空重:152kg
  全长:3410mm
  身管长:2300mm
  弹药:45x185mm
  初速:780m/s(HE-T,1065g)
  理论射速:240~260rpm
  自动方式:身管短后座式
  闭锁方式:闭锁片撑开式

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 楼主| 发表于 2015-3-9 09:46:09 | 显示全部楼层
  嗯,苏联篇写到这就算是告一段落了。各位看完这么多,估计也会跟笔者一样觉得苏联人的航空枪炮性能看起来好的都有点不正常吧?在一定的技术水平下,武器的性能就是在各方面性能中做出取舍,追求某一方面的优越表现,就要在另外一些方面做出妥协和牺牲。苏联人选择牺牲武器寿命,保证主要性能的路线,也是与德国航空枪炮精工细作、稳定可靠、成本偏高的路线截然相反的。如果是小规模冲突,那么精良的德制武器可以让使用者获得优势。但如果是像二战东线那种绞肉机般的可怕消耗战,苏制武器的低成本低工时带来的数量优势就能极大的抵消对方的质量优势。而当双方有经验的老兵消耗的差不多了,新补充上来的菜鸟使用武器的效率变差的时候,精良武器的优势也就越来越不明显。所以苏联人的选择跟德军的精兵路线一样是适合自身特点的,也就是正确的。
  笔者有时也会想,如果不列颠之战时英国佬的喷火上装的是8挺.303口径的ShKAS,那合计14400rpm的射速会不会让德国人很头痛呢?如果把美军战机上的.50全换成UBK,然后发射MDZ弹的话,打IJA和IJN的“脆皮鸡”是不是会更好使呢?如果把P-38的主武器换成两三门VYa-23……如果给F4U装6门B-20……历史的好玩之处就是乃可以做各种假设,然后可以感叹一下当年没有实现的机会,不是么?
最后上一张苏联几种航空枪炮弹药的合影作为结尾吧。Have Fun!
USSR_Cartridge.jpg
从左到右:7.62x54mmR,12.7x108mm,20x99mmR,23x152mm,37x198mm,45x185mm

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