The Gamechanger: 122-мм пушка А-19. Часть 6
Интересный текст из жж Андрея Фирсова.
Текст Анатолия Сорокина
Краткое содержание предыдущих частей ([1], [2], [3], [4], [5]): для наиболее успешного использования принятых на вооружение РККА 122-мм пушек А-19 при дальней стрельбе наряду с топографическим обеспечением и точным определением координат целей требовалась возможность визуального наблюдения результатов огневого удара каким-либо способом или использование звукометрии. Но возможность применения этих методов ограничивались целым рядом условий, далеко не всегда реализующихся на практике. Что же делать советским артиллеристам, если координаты цели известны, но ни наземным, ни воздушным наблюдением, ни звукометрией невозможно проконтролировать результаты своего огня? Но в такой ситуации корректировка вообще может оказаться ненужной, если стреляющему известно, где будет находиться центр области огневого поражения и её размеры. Что для этого нужно, мы и разберём в этой «серии».
Теория движения вращающегося артиллерийского снаряда в воздушной среде в однородном гравитационном поле была в целом разработана к концу XIX века на основе всем известных физических законов. В общем случае дифференциальные уравнения, в которые преобразуется II-й закон Ньютона для описанной ситуации, аналитически в точном виде не решаются, однако уже тогда существовали и численные, и приближённые методы нахождения их решений с достаточной для практики точностью. Многое в этом плане было сделано ещё в Российской Империи генералом от артиллерии, членом-корреспондентом Петербургской академии наук, профессором и проч., и проч., и проч. Николаем Владимировичем Маиевским. Активно использовались и зарубежные научные исследования по теме, в частности закон Сиаччи, устанавливающий связь между силой сопротивления воздуха и скоростью снаряда.
Николай Владимирович Маиевский
Таким образом, зная положение орудия, начальную скорость снаряда (как вектор, по модулю и направлению) и характеристики среды, в которой он летит (параметры атмосферы и напряжённость гравитационного поля Земли – проще говоря ускорение свободного падения вблизи её поверхности), мы можем при известном рельефе точно предсказать место его падения, не будь рассеивания. С рассеиванием это место становится центром области разрывов снарядов при достаточном числе выстрелов, а размеры этой области вполне себе определяются по статистическим параметрам отклонений начальной скорости и массы снаряда, угла возвышения ствола и атмосферных параметров. Эти отклонения можно рассчитать теоретически, можно просто затабулировать во время испытаний орудия с тем или иным видом боеприпасов при известных метеоусловиях. Всё вместе это даёт блок данных, который приведён в таблицах стрельбы, где указаны как характеристики «центральной» траектории в пучке возможных из-за рассеивания при заданных условиях, так и информация о срединных отклонениях, нужная для оценки вероятности попадания в цель.
К началу 1930-х гг. составление таких таблиц стрельбы для новых артиллерийских систем было уже очень хорошо отлаженной технологией и в плане теоретических выкладок, и в плане определения ряда параметров по практическим тестовым стрельбам. 122-мм пушка А-19 исключением не была и где-то к 1937 году для неё уже были составлены даже не временные, а вполне себе постоянные таблицы стрельбы. Соответственно, если знаешь, где цель, где орудие, каковы условия ведения огня для правильного их учёта – смотри в блок данных, считай прицел, угол доворота со всеми поправками для них и гарантированно накроешь объект или группу субъектов обстрела. Всё это называется методом полной подготовки огневых данных и владение им и в наши дни считается высшим пилотажем у артиллеристов. Выехал на огневую позицию, точно отстрелялся, уехал – противник считает потери, может быть даже ищет несуществующий наблюдательный пункт и посылает снаряды в контрбатарейной борьбе впустую. А иногда и посылать их просто некому или нечем.
Но что нужно для такого метода полной подготовки? На практике он разбивается на три компоненты:
- топографическую подготовку (точное определение координат X, Y огневой позиции, цели в картографической проекции Гаусса-Крюгера и угла места цели – насколько последняя расположена выше или ниже огневой позиции);
- техническую подготовку (определение падения начальной скорости из-за износа орудия, отклонений массы снаряда от эталонного значения, отклонений температуры метательного заряда от 15 градусов по Цельсию, поправки на тип снаряда и на наличие колпачка у взрывателя);
- метеобаллистическую подготовку (определение поправок на отклонения атмосферных температуры и давления от их нормальных значений, а также на продольный и поперечный баллистический ветер).
Данные из первых два пункта либо заранее известны, либо определяются прямо на месте (по весовым знакам на снарядах и с помощью термометра в гильзе), а вот с атмосферными параметрами применительно к дальней стрельбе из 122-мм пушки А-19 дело обстоит не так просто. В приземном слое измерить температуру и давление воздуха, силу и направление ветра не так уж и сложно, все необходимые для того приборы штатно полагались соответствующему подразделению полка и бригады, а в случае их отсутствия можно было использовать текущую метеосводку общеармейского назначения. Если высота траектории не превышает величину в 200 м, то этого вполне достаточно. На полном заряде для 122-мм пушки А-19 ей соответствует максимальная дальность огня в 7200 м, а на уменьшенных – ещё ближе. При огневом поражении цели, удалённой, к примеру, на 19 км, высота траектории составляет 4660 м над горизонтом орудия. В этом случае снаряд во время своего полёта проходит через слои воздуха, где его параметры сильно отличаются от таковых в приземном слое и приемлемая модель их изменения существует лишь для спокойной атмосферы с целым рядом других условий. Для артиллерии это означает то, что для точной стрельбы методом полной подготовки надо тем или иным образом определение параметров воздушной среды на разных высотах (ожидаемо вся эта процедура называется высотным зондированием атмосферы).
У кого-то может возникнуть вопрос – а почему используются температура и давление, ведь силу сопротивления движению тела в газообразной среде обуславливает в наипервейшую очередь плотность последней? Именно от неё, казалось бы и надо считать поправки. Интересно, что в начале 1930-х гг. так и делали, например, в таблицах стрельбы 122-мм гаубицы обр. 1910/30 гг. издания 1931 года поправка на атмосферные условия даётся как раз через плотность воздуха. Но проблема в том, что измерять плотность воздуха довольно таки трудно – это не ареометр для разбавленной серной кислоты для свинцово-кислотного аккумулятора. Но вспомним школьный курс физики, а именно уравнение состояния идеального газа
pV = mRT/M
где p – давление массы газа m с молекулярной массой его молекул M, занимающего объём V при температуре T, выраженной в градусах Кельвина, R – универсальная газовая постоянная.
Разделив на V обе части уравнения, получим p = dRT/M, где d = m/V есть не что иное как плотность газа. Если у нас изменится каким-то образом p или T от их нормальных условий (750 мм рт. ст. – около 100 кПа и 288 градусов Кельвина = +15 градусов Цельсия), то можно рассчитать и изменение d, которое нужно учитывать в вычислении силы сопротивления движению снаряда и соответствующей ей поправки на дальность. Давление и температуру измерить гораздо проще, чем плотность воздуха, барометр и термометр можно оснастить самописцами и поместить на аэростат для измерения параметров атмосферы на разных высотах. А наблюдая за аэростатом с помощью теодолитов через равные промежутки времени, можно по формулам тригонометрии определить его ветровой снос и получить информацию о скорости и направлении ветра на различной высоте. Именно так и поступали во время Великой Отечественной войны, в частности при позиционных боевых действиях во время блокады Ленинграда. Дважды в сутки запускался такой аэростат-метеозонд и по его данным строилась зависимость температуры воздуха и ветра от высоты путём довольно сложных вычислений. Далее она путём цифрограммы – так называемого «бюллетеня АМП» она доводилась до сведения артиллеристов, причём не только огневиков, но и звукометристов – всем им надо было знать эту информацию. Первым это нужно было для расчёта поправок по дальности, вторым – для точного определения скорости звука и влияния на неё течений воздушных масс. Вычисления у тех и других были весьма затратными – вплоть до 5–6 знаков до запятой, чтобы обеспечить точность огня или определения координат цели.
Подготовка запуска шара-пилота, Ленинградский фронт
Заметим, что форма кодировки бюллетеня АМП практически полностью перешла на последующий бюллетень «Метеоогневой» и ныне используемый бюллетень «Метеосредний». Но вот использование закодированной в нём информации стало совершенно другим, современному вычислителю даже без ЭВМ и калькуляторов стало намного проще оперировать данными при метеобаллистической подготовке. Усовершенствовались и метеозонды – они передают информацию на землю с помощью радиосвязи, ветровой снос измеряется методами радиолокации, а теперь уже и с помощью ГЛОНАСС. Более того, активно в войсковую практику внедряются бесконтактные косвенные методы измерения параметров атмосферы, позволяющие обойтись без метеозонда. Например, различия в плотности атмосферы вызывают рассеяние узкого ультразвукового или лазерного луча, по интенсивности рассеянного сигнала с разных направлений можно сделать вывод об изменениях плотности на той или иной высоте. Но пока полностью заменить метеозонд эти методы всё ещё не могут, хотя к тому предпринимаются все усилия – его подготовка и полёт занимают много времени, как и много лет назад. Поэтому и применять высотное зондирование атмосферы можно, когда есть оборудование, место и время.
Отчет метеовзвода 3-й гв. адп РГК
Сумка метеоролога
Из отчета 24 ПАБр за январь 1945 г.:
«Огнем бригады была полностью подавлена артиллерия противника, значительная часть которой оказалась уничтоженной…»
Под Ленинградом в 1941–44 гг. во время статической фазы боевых действия это позволило достичь советской артиллерии очень высокой точности огня без корректировки, лишь бы были известны координаты цели. А вот на пути к Берлину, когда пушечные артбригады иной раз на одном месте задерживались меньше дня – надо было двигаться вперёд – метод полной подготовки при дальней стрельбе выпадал практически полностью, хотя для целей на удалении до 7 км его более чем можно было использовать, если с собой есть барометр, термометр и анемометр. Правда задействовать для такого 122-мм пушки А-19 выглядит явным перебором, но случалось всякое. А что делать, если нет возможности наблюдать наземные разрывы и сделать высотное зондирование атмосферы при известном расположении цели? Оказывается, есть способ выкрутиться и из такой ситуации, но об этом в следующий раз.
