Жидкие метательные вещества (ЖМВ) представляют собой колоссальную выгоду! Параметры пушки можно усовершенствовать. Экономия и скорострельность будут потрясающими. Уже свыше 50 лет классический порох пробуют заменить на ЖМВ, но пока результат неудовлетворительный. В чем причины этого?
Для чего заливать, когда есть возможность насыпать?
Метательные вещества в жидкой форме действительно могут стать альтернативой пороху, поскольку принцип их действия достаточно простой. Однако в реальности возникает несколько трудностей и проблем, решить которые пока не выходит.
В теории одно из основных достоинств жидких метательных веществ для артиллерийских орудий – возможность плавно настроить заряд для самых подходящих условий при каждом залпе. Вдобавок крупные объемы жидких веществ комфортнее и дешевле хранить и транспортировать в топливных емкостях (например, бочках, баках и цистернах) в сравнении с уложенными в коробки отдельными зарядами либо унитарными боеприпасами.
Жидким веществам не требуются дорогостоящие и громоздкие гильзы, которые вдобавок необходимо извлекать из ствола после каждого залпа. Кроме того, у множества современных жидких метательных веществ энергетическая емкость больше, чем у классических разновидностей пороха.
Иначе говоря, теоретически перспективы ЖМВ являются многообещающими. Между прочим, особенно привлекательными жидкие вещества смотрятся для танковых орудий и «самоходок» среднего и крупного калибра.
Бинарные системы
Идея о применении ЖМВ в артиллерии стала толчком для конструирования ракет на жидком горючем. В львиной доле ракет топливо и окислитель хранятся отдельно друг от друга и соединяются лишь в отсеке сгорания.
Вместе с тем подобные системы нуждаются как в парном наборе агрегатов подачи жидкостей, так и парном комплекте запорной арматуры, которая может выдержать давление в 10-20 раз больше по сравнению с жидкостным ракетным мотором (ЖРД).
В качестве примера можно отметить, что в отсеке сгорания очень мощного мотора РД-170 давление составляет 250 кг/см2, в то время, как в стволе пушки с калибром 152 мм давление способно достигать 2 500 кг/см2, а в орудии танка – и вовсе 5 000 кг/см2. В конце концов, надобность в поставке двух компонентов взамен одного делает логистику значительно труднее.
Одно орудие – одно жидкое метательное вещество
Системы с унитарными жидкими метательными веществами (объединяющими в себе и топливо, и окислитель как обыкновенный порох) тоже способны обладать различными видами исполнения. В частности, речь идет о вариантах воспламенения заряда.
Чтобы заряд жидкого горючего быстро прогорел, создав необходимое большое давление для запуска боеприпаса, его из жидкого агрегатного состояния требуется перевести в форму аэрозоля со строго установленными характеристиками величины капель. Размер поверхности и численность данных капель непосредственно определяют быстроту сгорания и, соответственно, динамику давления в стволе орудия.
Наружный впрыск, как на двигателях внутреннего сгорания, окажется чересчур замысловатым и дорогостоящим.
Предлагалось 2 основных решения – регенеративный впрыск либо распыление воспламеняющим зарядом. В последнем случае помещенное напрямую в камору пушки горючее в жидкой форме становится аэрозолем благодаря заряду-воспламенителю, что гарантирует относительно легкие механизмы.
Одновременно это чревато неустойчивостью параметров горения. Стабильность определяется тонкостями воспламенения, температурой ствола, углом возвышения пушки и еще множеством характеристик.
При регенеративном впрыске заряд жидких метательных веществ на один залп помещается в особом отсеке с двигающимся поршнем, соединенным с зарядной каморой ствола. Перед залпом маленькая порция жидкого метательного вещества направляется в камору ствола, где воспламеняется. Благодаря ее сгоранию образуется начальное давление, влияющее на поршень.
Последний активно подает горючее из промежуточной каморы в пространство вне снаряда.
Это опять создает множество трудностей, связанных с замысловатостью механизма, надобностью постоянно отслеживать состояние узла впрыска и его настройки для обеспечения необходимого качества превращения ЖМВ в аэрозоль.
Вдобавок запорная арматура должна быть крепкой. Страшно даже представить, что произойдет, если газы с высокой температурой под влиянием давления в несколько тонн на 1 см2 вырвутся обратно в топливопровод, связывающий пушку с баком!
Все вышеизложенные трудности соединяются с рядом недостатков, изначально присущих системам с жидким метательным веществом. Прежде всего, речь идет о сложностях с обтюрацией, т.е. препятствованием прорыва газов обратно сквозь запертый затвор. Кроме того, проблема и в самих ЖМВ. Они нередко ядовиты и почти всегда являются легковоспламеняющимися, что создает дополнительные сложности при заправке военной техники и хранении.
Первый вопрос на который не ответил автор статьи, это почему нельзя сделать “жидкий порох” однокомпонентным. Т.е. это может быть как индивидуальное вещество так и смесь нескольких веществ но храниться оно может в одной ёмкости и подаваться соответственно через один топлипровод, клапан и так далее.
Проблема в том, что если мы имеем жидкость, которая способна к химическому превращению с выделением огромного количества энергии- то эта жидкость по определению буде бризантным (дробящим) взрывчатым веществом и взрываться в режиме детонации. К тому же топлипровод будет играть роль бикфордова ли детонирующего шнура. Короче, вместо выстрела будет взрыв и скорее всего не только ствола, но и всего боекомплекта. Пострадает соответственно стрелок и пострадает сильно. Отсутствие гильз создаёт проблемы с обтюрацией. Решать надо. Пулю, то мы с казны будет подавать, как ствол запирать? В качестве окислителя использовали тетранирометан, хотя можно хоть жидкий кислород использовать. Перекись водорода использовать опасно, она прекрасно работает как однокомпонентное топливо. Опасно использовать жидкие оксиды хлора. Жидкие оксиды азота и азотную кислоту – пожалуйста. Но больно едкие вещества. Особенно с металлом, хотя клин клином вышибают, смешать азотную кислоту (98%) с серной и металл (сталь) будет пассивироваться. В общем от всего написанного уже тошно стало? Да? У меня тоже. Можно зайти с другой стороны. Пусть на жидком топливе работает обычный двигатель внутреннего сгорания и он будет приводить в действие компрессор – мы получим моторный привод для пневматики, либо пусть компрессор натягивает тетиву арбалета. Получится классное оружие для эпох метательного оружия, но оно будет в разы уступать современному огнестрельному оружию по эффективности выстрела, многократно превосходить его по массе, по стоимости и по сложности. Ну и с бедра не выстрелишь, надо сначала мотор запустить. Короче и это невыход. Может дизельный генератор с пушкой Гауса? Та же проблема.
В 60 х – 70 были попытки создать танки и САУ под ЖМВ. Для них это несколько проще чем для полевых орудий. НО! Всё достаточно быстро и заглохло. Была серия статей в Технике Молодёжи (общие слова и схемы типа как тут) В Зарубежном Военном Обозрении (уже более подробно и даже с фото) Но как я сказал всё затихло.