А кулі свистять

Зброя тісно пов'язана з нашим життям. Ним користуються поліцейські, військові, мисливці, зброю показують у бойовиках і новинних сюжетах. При цьому у глядачів таких фільмів або сюжетів іноді виникаю питання про те, як працюють ті чи інші системи. Чому постріл з рельсотрона супроводжується димом і гуркотом? Як працює глушник? Ми вирішили відповісти на п'ять питань про зброю, які здалися нам найбільш цікавими.

Чи чує людина постріл, якщо стріляють по ньому?

Все залежить від того, з якої саме зброї і якими саме боєприпасами ведеться стрілянина. В цілому, боєприпаси для вогнепальної зброї діляться на два види: дозвукові та надзвукові. У першому випадку швидкість кулі або снаряда на виході зі ствола не перевищує швидкості звуку, а в другому - перевищує. Відповідно, якщо по цілі ведеться стрільба дозвуковими патронами, то мета спочатку почує постріл. Якщо ж стріляють надзвуковими патронами, то до мети спочатку прилетить куля, а потім вже прийде звук пострілу. Все просто.

Більшість сучасної вогнепальної зброї використовує для стрільби надзвукові патрони. Наприклад, початкова швидкість кулі снайперської гвинтівки СВД становить 810 - 830 метрів на секунду, автомата АК-74М - 900 метрів за секунду, снаряда шестиствольної авіаційної гармати GAU-8/A Avenger штурмового літака A-10 Thunderbolt II - 1010 метрів за секунду, знаряддя 2А46М-2 основного бойового танка Т-90 - 905 - 950 метрів в секунду при веденні вогню бронебійними кумулятивними снарядами і 1715 - 1800 метрів в секунду при стрільбі підкаліберними снарядами, пістолета Glock 17 - 375 метрів на секунду, ТТ - 420.

Швидкість звуку в повітрі в нормальних умовах становить 330 метрів на секунду, але цей параметр змінюється разом зі зміною атмосферного тиску, температури повітря і висоти.

У 2015 році американець, ведучий на YouTube канал Lone Star Boars, зробив кілька записів звуків, які видають кулі різного калібру, потрапляючи в ціль і пролітаючи повз неї. Стрілянина велася зі зброї з встановленими на неї приладами безшумної безпламінної стрілянини, щоб зробити звук самого пострілу якомога більш тихим. При стрільбі надзвуковими патронами спочатку було чутно, як куля потрапляє в ціль, а потім вже до неї доходить ударна хвиля від кулі і пригнічений звук пострілу. При промаху мета «чула» ударну хвилю від кулі вже після того, як вона пролетіла.

З дозвуковими патронами спостерігалася зворотна картина: спершу ціль «чула» свист кулі, що летить до неї, потім звук пострілу і після цього вже в неї потрапляв сам снаряд.

Як працює глушник?

Перш ніж відповісти на це питання, потрібно розібратися з чого формується звук пострілу. Якщо говорити спрощено, то при стрільбі боєк наколює капсуль у донці гільзи (маленька зазвичай латунна склянка, заповнена чутливою до удару вибуховою речовиною). Після цього заряд у капсулі займається і підпалює пороховий заряд у гільзі, в результаті горіння якого утворюються порохові гази. Вони виштовхують кулю з дульця гільзи і проштовхують її по каналу ствола. Накопиченої під час руху по стовбуру кінетичної енергії кулі вистачає, щоб пролетіти деяку відстань.

Так от, звук пострілу складається з декількох звуків, але найбільший внесок роблять два з них. Перший - свист або шипіння порохових газів, що прориваються в зазор між кулею і стінкою каналу стовбура при пострілі. Другий - бавовна, створюване пороховими газами в момент, коли куля виходить зі стовбура. Цей хлопок інакше називається дульною хвилею. Якщо стрілянина ведеться надзвуковими патронами, то до звуку пострілу домішується ще й ударна хвиля від кулі, що летить швидше швидкості звуку. Ця ударна хвиля називається балістичною.

Всі існуючі сьогодні глушники, які правильніше називати приладами безшумної безпламінної стрільби, розраховані на зниження гучності пострілу при веденні вогню дозвуковими патронами. При стрільбі надзвуковими патронами глушник, звичайно, зменшить гучність самого пострілу, але бавовна від літаючої швидкості звуку кулі все одно буде добре чутно на дистанції пари-трійки сотень метрів.

Глушник являє собою пристрій, що закріплюється на стовбурі стрілецької зброї (іноді він є частиною конструкції цієї зброї), яка повинна істотно послаблювати звук пострілу і приховувати полум'я порохових газів. Більшість глушників збирається з циліндричного корпусу з кріпленням до стовбура і внутрішньої вставки, що утворює камери. Але конструкція може і відрізнятися. Наприклад, існують глушники зі складної форми газодинамічними перегородками, що перенаправляють і стикаються між собою потоки порохових газів.

При пострілі порохові гази штовхають кулю по каналу ствола, після чого вона потрапляє в центральний канал глушника, а потім залишає його. Порохові ж гази, слідуючи за кулею, в глушнику розширюються і заповнюють камери. Там вони остигають, трохи зменшуються в обсязі і втрачають енергію. Потім слідом за кулею остиглі порохові гази з істотно меншою швидкістю покидають глушник. Завдяки глушнику гостилі гази, що виходять з нього, розширюються дещо повільніше, завдяки чому і досягається значне зменшення гучності пострілу.

При цьому в деяких моделях глушників зустрічається явище першого бавовни. Справа в тому, що при першому пострілі камери приладу безшумної безпламінної стрільби заповнені повітрям. При пострілі пороховий заряд в гільзі не встигає повністю згоріти, і частина пороху разом з пороховими газами слідом за кулею потрапляє в глушник. У його камерах не згорілий порох догорає, підвищуючи тиск у приладі. Після виходу кулі з глушника ці гази вириваються назовні і роблять гучний хлопок, який нерідко за гучністю не поступається пострілу без глушника.

Після першого пострілу всі камери в глушнику вже виявляються повністю заповненими пороховими газами, а вміст кисню в них вкрай мало і недостатньо для догорання пороху. З цієї причини після першого пострілу з використанням глушника бавовни вже не відбувається.

Слід зазначити, що в переважній більшості випадків глушник, незважаючи на свою назву, не прибирає звук пострілу повністю. Гучність пострілу сучасної стрілецької зброї залежно від конструкції становить від 130 до 180 децибелів. Для порівняння, гучність поліцейської сирени становить близько 140 децибел. Сучасні глушники здатні зменшувати гучність пострілу найбільше на 40 децибел. Але бувають і винятки.

Технічно можливо домогтися істотного зменшення гучності пострілу, якщо зброя, глушник для неї і патрони розробляються єдиним комплексом. Типовим прикладом є снайперський комплекс ВСС, прозваний «Винторезом». Ця зброя використовує для стрільби дозвукові патрони калібру 9 міліметрів з початковою швидкістю кулі 280 - 295 метрів за секунду. Стовбур снайперської гвинтівки виконаний укороченим порівняно з іншими гвинтівками - всього 200 міліметрів - і має безліч отворів по всій довжині.

Глушник «Гвинтореза» вдягається на ствол гвинтівки і стає ніби його продовженням. При пострілі частина порохових газів, які штовхають кулю, частково виходять зі стовбура через отвори і потрапляють у розширювальні камери глушника. Залишилися гази на виході зі ствола також потрапляють у глушник і натикаються на кільцеві вставки-перевідбивачі. У результаті всередині глушника порохові гази розширюються і остигають, а їхні потоки перенаправляються таким чином, щоб вони стикалися один з одним і гасили енергію один одного.

В результаті гучність пострілу спеціальної снайперської гвинтівки ВСС становить 120-130 децибел. Конструкторам вдалося так добре знизити гучність пострілу гвинтівки, що при пострілі стала чутна робота її автоматики. Власне, саме за лязгом автоматики гвинтівки її і можна дізнатися за звуком. До речі, послухати звуки стрільби з ЗСУ і взагалі визначити, чи здатні ви дізнатися зброю і військову техніку зі звуку, ви можна за допомогою нашого тесту «Це що за автомат?».

Чи правда, що зброя з коротким стволом стріляє голосніше зброї з довгим стволом?

Так, але з масою застережень. При використанні одних і тих же боєприпасів одного і того ж калібру в зброї з різною довжиною ствола, постріл буде більш гучним у того, чий ствол коротший. Правда, різницю на слух визначити буде вкрай складно, але вимірювальні прилади її покажуть. Справа в тому, що гучність пострілу залежить від безлічі факторів, головними з яких є температура порохових газів, що штовхають кулю, їх тиск. Чим довше ствол, тим менше температура і тиск газів, тим тихіше постріл.

Для порівняння. Гучність пострілу з пістолета Glock 17 Gen. 4, що використовує патрони калібру 9 ^ 19 Parabellum, становить 160 - 165 децибел. Довжина стовбура пістолета становить 114 міліметрів. Біля пістолета CZ 75 такого ж калібру при довжині стовбура 120 міліметрів гучність пострілу становить близько 160 децибел.

Чому постріл з рельсотрона супроводжується димом, гуркотом, а іноді і полум'ям?

Найбільш відомі розробки рельсотронів до 2018 року велися в інтересах ВМС США. Таку зброю розробляли американська компанія General Atomics і британська BAE Systems. Його планувалося ставити на перспективні кораблі (наприклад, есмінці типу «Зумвалт») замість традиційних артилерійських установок. Передбачалося, що постріли з рельсотронів будуть дешевшими, точніше і руйнівнішими за постріли зі звичайних артилерійських гармат. Втім, проекти були закриті через технічну складність і дорожнечу розробки.

Рельсотрон - це знаряддя, що використовує для розгону снаряда електромагнітні сили. У ньому снаряд на першому етапі пострілу є частиною електричного ланцюга, рухаючись між двома контактними рейками (звідси і назва знаряддя). Для пострілу знаряддя потребує короткочасної подачі високих напруги і струму, які не може забезпечити просте підключення до електричної мережі. Для вирішення цього завдання розробники використовували іоністорні збірки.

На відеозаписах випробувань рельсотронів видно, що при пострілі зі ствола знаряддя виривається дим (а іноді і полум'я), а сам постріл супроводжується гучним вибухом. Через це деякі любителі зброї навіть припускали, що в рельсотроні для початкового розгону кінетичного снаряда - металевої болванки без вибухової речовини - використовується пороховий заряд. Мовляв, спочатку снаряд штовхається по стовбуру пороховими газами, після чого прискорення йому вже надається електромагнітними силами. Ця теорія пояснювала і дим, і полум'я і гуркіт пострілу.

Насправді все трохи простіше. Енергія пострілу прототипу рельсотрона, розробленого General Atomics, становила 32 мегаджоулі. У момент пострілу заряд, накопичений іоністорними збірками, практично миттєво розряджався на рейки знаряддя, в результаті чого по них через металеву болванку-снаряд проходив електричний струм колосальних напруги і сили. Параметри струму розробники не розкривають. В результаті розряду частина металу на рейках згорала. Крім того, сама болванка частково покривалася пластиком і мастилем, які також згорали при пострілі. Цим і пояснюються дим і полум'я.

При пострілі початкова швидкість болванки становить трохи більше 5 Махів, тобто снаряд вилітає зі стовбура рельсотрона на гіперзвуковій швидкості. Гучний звук пострілу рельсотрона складається з двох звуків: ударної хвилі від болванки, що летить на гіперзвуковій швидкості, і повітря, що розширюється, стисненого в стовбурі рухається снарядом і виштовхується цим самим снарядом.

Чому, коли штурмовий літак A-10 Thunderbolt II веде вогонь з гармати, ми чуємо два звуки пострілів?

Американці дуже пишаються своїми штурмовими літаками A-10 Thunderbolt II. Ці літальні апарати увійшли в історію як літаки, побудовані навколо гармати - семиствольної GAU-8/A Avenger з обертовим блоком стволів. Це знаряддя відрізняється високою скорострільністю, яка в середньому становить 3,9 тисячі пострілів на хвилину. При стрільбі вона видає особливий звук, який американські військові прозвали brrrt. На багатьох відеозаписах чітко чути, що при стрільбі A-10 видає двазвука brrrt - один гучний, а інший тихіше.

Це явище має два різних пояснення, які залежать від того, де саме знаходиться спостерігач. Якщо спостерігач знаходиться поруч з метою, по якій A-10 веде вогонь, то він чує як би два звуки пострілів. Початкова швидкість снаряда при стрільбі з GAU-8/A становить 1010 метрів за секунду, це майже втричі швидше за швидкість звуку. Снаряди прилітають до цілі першими, б'ють по ній і ці удари спочатку і чує спостерігач. Потім до нього долітають вже безпосередньо звуки пострілів з Avenger.

Це відмінно видно і чутно, наприклад, на цьому записі зі спільного тактичного навчання ВПС і Армії США, проведеного в Неваді навесні 2019 року:

Ось не менш яскравий приклад двох brrrt - попадання снарядів по землі і безпосередньо звук пострілу. На цьому відео A-10 надає американським військовим вогневу підтримку з повітря, ймовірно, в Сирії:

Другий випадок подвійного brrrt зустрічається, коли спостерігач знаходиться збоку від траєкторії польоту A-10 до мети. Тоді перший звук, який він чує, - це звук пострілів з авіаційної гармати. А другий - відлуння цього звуку. Воно виникає, коли дульна хвиля досягає землі, відбивається від неї, а потім доходить до спостерігача. Таке явище зустрічається найчастіше в гористій місцевості. Таке явище добре видно і чутно на цьому відео: