Модульные артиллерийские заряды в России


В последние годы в России ведутся работы по программе автоматизации процессов стрельбы артиллерийских систем с целью увеличения скорострельности, сокращения обслуживающего персонала и отказа от использования гильз. Отечественные разработчики собираются отказаться от традиционного гильзового заряжания на перспективных 152-мм артиллерийских системах, например таких, как «Коалиция» и модернизированная «Мста-М», и перейти на безгильзовое заряжание с использованием модульных метательных зарядов.В рамках указанной программы в ФГУП «НИИ Полимерных Материалов» (НИИПМ) (г. Пермь), ОАО ЦНИИ «Буревестник», Институте прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН г. Нижний Новгород) и других организациях ведутся работы по созданию модульных артиллерийских зарядов и системы их дистанционного воспламенения. Но, в отличие от зарубежных разработчиков, российские инженеры в качестве одного из вариантов предлагают использовать для воспламенения пороховых зарядов не лазерную, а микроволновую систему инициирования модульных метательных зарядов, что потребует введения в модульный пороховой заряд дополнительного элемента  приёмника микроволнового излучения.


Разрабатываемые российские модульные метательные заряды, в общем, будут похожи на американские и европейские аналоги . Они также выполнены в виде цилиндров из сгорающего материала, имеющего достаточную прочность, чтобы выдерживать механические нагрузки, возникающие при работе автомата заряжания артиллерийского орудия. В центральной части модуля вдоль оси расположен воспламенитель  гильза из того же сгораемого материала, внутри которой помещено небольшое количество дымного пороха для инициации воспламенения основного порохового заряда. В зависимости от требуемой дальности стрельбы, в камору орудия может быть помещено от одного до шести модульных зарядов. При небольшом количестве зарядов, в случае стрельбы на малые дальности, они занимают не весь объём каморы и могут располагаться на произвольном расстоянии от затвора. При этом для обеспечения стабильности баллистических характеристик, по мнению отечественных разработчиков, желательно одновременное воспламенение всех модулей пороховых зарядов, а не последовательное от затвора к снаряду. В случае использования микроволновой системы инициирования модульных метательных зарядов инициация будет осуществляться микроволновым излучением, вводимым в камору орудия через затвор и приниматься полуволновыми дипольными металлическими антеннами  инициаторами, размещёнными в пороховых зарядах. Тогда излучение с небольшими потерями будет практически одновременно восприниматься диполями всех зарядов, обеспечивая тем самым одновременное воспламенение.

Предлагаемая российскими разработчиками система инициирования модульных метательных зарядов состоит из следующих элементов : источника электромагнитного излучения 1 (магнетрон); металлических диполей-инициаторов 6, располагаемых в пороховых зарядах; блока передачи электромагнитного излучения от источника 1 к металлическим инициаторам 6; блока питания и управления 9.Источник электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, в качестве которого может быть использован магнетрон 1,выполнен таким образом, чтобы в каморе возникала стоячая электромагнитная волна.Металлические диполи-инициаторы 6, имеющие длину, равную половине длины волны излучения, выполнены из нитей или из резонансных кольцевых элементов с разрывом. При безгильзовом заряжании металлические диполи могут быть распределены пучками по всему объёму метательного заряда или расположены в центральной части заряда в воспламенителе.Блок передачи электромагнитного излучения от источника 1 к металлическим инициаторам 6 состоит из волновода 3 с коаксиальным трактом 8, который через согласующие узлы-волноводы 2 передаёт электромагнитное излучение СВЧ-диапазона от источника 1 к антенне 4. Часть коаксиального тракта со стороны каморы в области расположения антенны выполнена в виде конуса 7.С помощью антенны в каморной части орудия между затвором и снарядом возбуждается электромагнитная волна как в волноводе. Около металлических диполей-инициаторов происходит локальное усиление электромагнитной волны с дальнейшим поглощением электромагнитной энергии порохом метательного заряда, где и происходит либо нагрев пороха до температуры воспламенения, либо возникает микроволновой пробой. За счёт чего происходит гарантированное воспламенение метательного заряда.

Возможны различные варианты размещения источника электромагнитного излучения 1. Он может располагаться непосредственно на затворе артиллерийского орудия, как показано на, и при стрельбе во время отката-наката и открывании и закрывании затвора постоянно подвергаться инерционным нагрузкам и вибрациям, что отрицательно скажется на его сроке службы. Возможен второй вариант размещения, когда источник электромагнитного излучения 1 вместе с блоком питания неподвижно закреплён на лафете орудия. В этом случае передача электромагнитной энергии от неподвижного магнетрона 1 к подвижному коаксиальному тракту затвора можно осуществлять посредством волновода, выполненного в виде гибкого коаксиального кабеля. И в третьем варианте, при неподвижном закреплении источника электромагнитного излучения 1 на лафете орудия, вместо гибкого коаксиального кабеля можно использовать волновод в виде составного металлического короба . В этом случае волновод состоит из подвижной и неподвижной частей, расположенных перпендикулярно оси ствола. Подвижная часть присоединена к волноводу в затворе, а неподвижная  к источнику излучения  магнетрону, закреплённому на лафете. Перед выстрелом подвижная и неподвижная части состыкованы вместе. При откате подвижная часть волновода перемещается с откатными частями в поперечном направлении относительно неподвижной части, а при накате возвращается в исходное положение.Проведённые в реальных условиях испытания микроволновой системы инициации с длиной волны 12 см, установленной на самоходной артиллерийской установке калибра 152-мм, показали высокую надёжность и простоту в управлении. Предложенный способ открывает широкие перспективы в создании новых видов ствольной артиллерии с системой безгильзового заряжания. Несомненно, это будет большим шагом вперёд в развитии отечественной артиллерии, однако, несмотря на успешные демонстрационные испытания, для его реализации потребуются значительные финансовые вложения и время для решения ряда проблем, связанных с созданием и отработкой отечественных модульных метательных зарядов и системы их дистанционного воспламенения. Американские инженеры потратили на отработку лазерной системы воспламенения более 18 лет.