Ведущим конструктором Н-37 являлся В.Я.Неменов. Работа автоматики Н-37 основывалась на использовании отдачи при коротком ходе ствола, откат которого сжимал пружины ствола и буфера. После покидания снарядом канала ствола происходило его отпирание, экстракция (извлечение) стрелянной гильзы и подача очередного патрона (он же выбрасывал наружу стреляную гильзу), а пружины производили накат — возвращение ствола со ствольной коробкой вперед, досылая патрон в патронник и запирая канал ствола. Пушка оснащалась регулируемым гидротормозом, снимавшем избыток энергии отдачи, амортизируя ход ствола при откате и накате (регулировка использовалась для отладки работы автоматики в производстве и эксплуатации; его конструкция была предложена А.А.Рихтером, работавшим в инструментальном цехе Ижевского завода и затем перешедшим конструктором к А.Э.Нудельману в ОКБ-16, с чего началось сотрудничество двух талантливых инженеров). Отличительной особенностью Н-37 (как и других орудий ОКБ-16) было предохранение от случайного выстрела и заклинивания патрона — запирающий агрегат с очередным патроном при прекращении стрельбы всегда оставался в заднем положении, исключая возможность самострела — попадания патрона в разогретый при стрельбе ствол и самовоспламенение порохового заряда.
В апреле 1945 г. собрали первый опытный образец Н-37, а в августе Министр Вооружений СССР Д.Ф.Устинов приказал начать ее серийный выпуск. Влияние пороховых газов из ствола на работу двигателя самолета могло вызвать помпаж и его останов, а обшивка подвергалась коррозии (пороховые газы содержат нитраты, обладающие кислотным воздействием, разъедающим не только алюминий, но и стали); для их устранения пушка была оснащена дульным устройством — локализатором, отводящим газы в стороны и одновременно игравшим роль дульного тормоза. Такие пушки с однокамерным тормозом с двумя рядами окон получили наименование Н-37ТД и устанавливались на истребителях МиГ-15 и МиГ-17. Пушки для перехватчиков Як-25 с увеличенной длиной ствола, размещавшиеся по бокам фюзеляжа на удалении от воздухозаборников, не имели дульного тормоза и обозначались Н-37Л. За счет удлинения ствола баллистика орудия и начальная скорость снаряда достигла у Н-37Л 725 м/с против 690 м/с у Н-37Д.
Для установки на скоростной перехватчик Як-27 пушка была усовершенствована и поступила на вооружение в 1957 г. под наименованием НН-37 (Нудельмана-Неменова). Скорость самолета стала сопоставимой с начальной скоростью полета снаряда, что потребовало изменить конструкцию ствола: чтобы снаряды не теряли устойчивости в полете, нарезы в канале ствола приобрели большую крутизну. Темп стрельбы НН-37 возрос более чем в полтора раза и достиг 600–700 выст/мин за счет ускорения наката затвора с патронником, осуществлявшегося новым механизмом — пневматическим ускорителем. Резкое повышение скорострельности сказалось на живучести агрегатов, скорости соударения которых и контактные нагрузки возросли. Для сохранения ресурса кинематики пришлось переконструировать запирающий агрегат и перейти на более прочные стали.
В 1948 г. была закончена разработка 23-мм пушки НР-23 конструкторов А.Э.Нудельмана и А.А.Рихтера. Как и Н-37, эта пушка явилась дальнейшим развитием артиллерийской системы, принятой на вооружение в годы войны (пушка НС-23 образца 1944 г., на которой впервые были отработаны 23-мм патроны новой баллистики), и была сконструирована по классической схеме с приводом автоматики от короткого хода подвижного ствола при откате и накате, что и определяло ее достоинства и недостатки.
Наиболее важная особенность обычной схемы заключается в том, что в ней принципиально не могут быть совмещены между собой четыре операции, происходящие последовательно одна за другой — отпирание канала ствола, экстракция гильзы, досылание и запирание патрона. 1* Кроме того, эти операции нельзя совместить с баллистическим временем (время от начала движения снаряда до момента, когда давление в стволе упадет до величины 150–200 атм., при которой уже можно произвести отпирание без риска взрывного выброса газов наружу. Это одна из причин, ограничивающих скорострельность пушек классической схемы. Однако, кроме недостатков, у этой схемы есть ряд ценных положительных качеств. От пушек других схем они отличаются простотой конструкции, малыми габаритами и относительно небольшой массой.
Повышение скорострельности НР-23 удалось достичь сокращением цикла автоматики пушки с использованием резерва времени отдельных операций, «сжатых» по продолжительности, и внедрением новых механизмов. Избыток энергии движения ствола был использован в узле ускорителя наката и отката затвора, а подача патронов производилась прямо из звеньев ленты в лапки затвора.
Применение на НР-23 ускорителей позволило получить скорострельность 870 выст./мин (у НС-23 — 550 выст./мин). Резко возросшие скорости движения подвижных частей повысили нагрузки на агрегаты, особенно ускоритель, ударник и затвор, что потребовало повысить усталостную прочность и живучесть. Ресурс серийной пушки, первоначально установленный в 3000 выстрелов, уже через год удалось поднять вдвое. Для этого в конструкции использовали новые легированные стали, в производство внедрили кадмирование поверхностей для снижения трения, дробеструйную обработку, штамповку и ковку с учетом направления волокон металла.
Другой проблемой стала возросшая отдача, «гулявшая» от пушки к пушке и по мере выработки боекомплекта (с уменьшением числа патронов в ленте снижался расход энергии на её подачу и сильнее становился удар ствола при откате в крайнее заднее положение). Это вело к рассеиванию снарядов при стрельбе, возраставшему с удлинением очереди. В конструкцию был введен гидробуфер, снизивший усилие отдачи вдвое — до 26 кН, а в техусловиях военной приемки на заводе добавили контроль этого параметра, прежде оставшегося без внимания.
1* Термин «выстрел» здесь пропущен отнюдь не по недосмотру: при рассмотрении работы пушки более корректным является термин «производство выстрела», на осуществление которого направлено действие автоматики пушки, её кинематики и агрегатов, а его цикл и включает упомянутые операции.
Чистка пушки АМ-23 бомбардировщика типа ЗМ. Фото предоставлено А.Андреевым.
НР-23 стала одной из первых отечественных авиапушек, полностью управляющейся электроспуском и оборудованной датчикам положения ствола и ударника. Обычное прежде ручное управление огнем при достигнутых уровнях темпа стрельбы становилось неэффективным: задержка пальца на гашетке доже на полсекунды приводила к пустой трате десятка снарядов, а затянутая очередь могла привести к износу ствола и выходу пушки из строя. В системе электроспуска регулировка длины очереди обеспечивалось устройством отсечки стрельбы, с помощью зарядки конденсатора задававшая ее при разовом нажатии, по условиям живучести орудия и экономии боеприпасов.
Потребовалась также доработка системы питания пушки — подача с большой скоростью ленты, шедшей со множеством перегибов от патронного ящика, повысила требование к ее прочности, шарнирности и веерности. 2*
Так, соединение штампованных 1,5 мм стальных звеньев ленты НР-23 позволяло шарнирно сложить ее пополам практически без петли (патронами наружу) и скрутить на 90° через 12 звеньев. С целью унификации при установке на самолет НР-23 обеспечивала двухстороннее питание с правой или левой подачей ленты.
На пушку НР-23 ее создателям было выдано авторское свидетельство № 7770, приоритет от 13 сентября 1947 г. Естественно, речь не шла о защите прав советских оружейников на мировом рынке, да и само соревнование между нашими и зарубежными конструкторами шло отнюдь не в правовой сфере — в небе Кореи и Вьетнама звучали совсем другие аргументы. Свидетельства помогали регулировать отношения между работниками разных КБ, конкуренция между которыми была достаточно острой, а отстаивание своих позиций выплескивалось обращениями на самый «верх» и неоднократно проводилось «в ходе борьбы под кремлёвскими коврами».