Баллада о гибкой пуле

Знаменитый писатель Стивен Кинг под «гибкой пулей» понимал не начиненный электроникой кусок металла, а психическое расстройство. Но нам показалось, что название его известной повести в какой-то мере отражает суть материала. Все началось четыре года назад, когда Пентагон объявил конкурс на разработку пули, которой можно управлять в полете. Грант по слухам превышал $20 млн – и разработчики приняли вызов.

Управляемые боеприпасы давно уже не фантастика. Компактные ракеты, оснащенные соответствующими бортовыми системами, были разработаны в конце 1940-х годов в Германии. Знаменитая ПТУР X-7 Rotkаppchen («Красная шапочка»), впервые испытанная в 1944 году, вошла во все учебники как первая в истории противотанковая управляемая ракета. С тех пор наука и техника сделали колоссальный шаг вперед. Современные ракеты, например AGM-114 Hellfire, оснащаются лазерными системами наведения и обладают высочайшей степенью автоматизации – вплоть до того, что словосочетание «выстрелил и забыл» (Fire-and-forget) превратилось в официальное название класса подобных устройств. Принцип Fire-and-forget подразумевает, что никакого дополнительного наведения на цель после пуска уже не требуется: ракета выполнит свою работу без участия человека.

Данные о проекте EXACTO держатся в строгом секрете.
Лаборатория DARPA продемонстрировала общественности
только внешний вид своей пули, которая несколько
напоминает ракету, начинка же по-прежнему
остается загадкой

Для «самоуправления» ракеты используют различные устройства и методы, в том числе инерциальную навигацию, GPS, радары и оптические системы. Инерциальная навигация, в частности, подразумевает определение скорости, координат и прочих показателей без использования внешних сигналов. Ускорение и угловые скорости при таком методе измеряются с помощью совокупности приборов (акселерометров, гироскопов, компьютерной техники) и соответствующего программного обеспечения. GPS, в свою очередь, использует внешние сигналы и данные.

Но речь не об этом. Речь о том, что «начинка» управляемой ракеты достаточно сложна и занимает гораздо больше внутреннего пространства, нежели собственно боеголовка. Объем ракеты позволяет «уместить» внутрь и двигатель, и управляющие системы, и боевую часть; при этом высокая стоимость ракеты окупается ее значительным убойным эффектом. То есть боевая единица, подлежащая уничтожению одной ракетой, стоит значительно больше, чем снаряд, – по крайней мере, теоретически. Для пули большинство этих принципов не работает.

Управляемая пуля: DARPA

Пуля в полете: 1) Дополнительная внешняя оболочка пули
предназначена для защиты рулей управления от трения
о канал ствола и одновременно для
сдерживания пороховых газов.

Основная проблема, возникающая при создании управляемой пули, – это необходимость разместить управляющие устройства в очень небольшом объеме. Кроме того, ракета имеет свой собственный двигатель, на который может воздействовать автоматика. Размещение же силового агрегата внутри пули выглядит по меньшей мере несуразным: теряется сам принцип пулевого оружия, пуля превращается в маленькую ракету. Таким образом, задача приборов – обеспечить коррекцию полета в условиях изначально заданного импульса, постепенно падающей скорости и разнообразных внешних воздействий, например бокового ветра.

Есть и еще одно затруднение. Одно дело, если оружие гладкоствольное. А если нарезное? Управление вращающейся в полете пулей выглядит значительно более сложной задачей. Другой вопрос, что в случае использования систем коррекции нарезка, обеспечивающая устойчивость пули на траектории, теряет смысл: траектория меняется или, наоборот, поддерживается с помощью электроники. С другой стороны, нарезка дополнительно увеличивает дальность стрельбы – и вот тут сочетание нарезного оружия и управляемой пули имеет определенный логический смысл.

Пуля в полете: 2) Оболочка рассчитана так, что после
выстрела между ней и пулей попадает набегающий
поток воздуха и «срывает» ее с пули; это вызывает
колебания пули на первых метрах полета.

Вопрос об управляемой пуле давно будоражил умы и военных, и гражданских. В 2008 году Тимур Бекмамбетов снял в Голливуде фильм «Особо опасен», основной «фишкой» которого стала возможность стрелять из-за угла и заставлять пулю огибать препятствие. Правда, в фильме это происходило по велению разума героев. Совпадение это или нет, но в том же году министерство обороны США выделило серьезный грант на разработку именно такого оружия. Кто знает, не послужил ли фильм российского кинорежиссера «детонатором»?

Реальность, правда, выглядит несколько иначе. Спешим разочаровать: «стрелять из-за угла» – это последняя задача для разработчиков управляемой пули. Первая и основная – обеспечить минимальное отклонение от изначально заданного курса, не позволить пуле изменить траекторию полета из-за бокового ветра, воздушных завихрений, потери скорости и т. д. И за счет этого значительно, очень значительно повысить дальность стрельбы, ее точность и кучность, тем самым обеспечив серьезную экономию боеприпасов. Здесь вступает в дело уже не баллистика или электроника, а экономика: если управляемая пуля в пять раз дороже обыкновенной, значит, снайпер должен за счет ее преимуществ потратить в пять раз меньше пуль. Чтобы она хотя бы окупалась.

Пуля в полете: 3) Когда оболочка сорвана, микроконтроллеры
посредством рулей корректируют движение пули, ликвидируя
колебания и задавая верную траекторию полета.

На 2008 год наиболее перспективным казался совместный проект EXACTO (EXtreme ACcuracy Tasked Ordinance) лаборатории DARPA, а также компаний Lockheed Martin и Teledyne Scientific & Imaging. Уже в апреле 2009 года специалисты объявили о первом опытном образце винтовки 12,7-мм калибра с возможностью «включения» режима Fire-and-forget. Коррекция траектории полета обеспечивалась, судя по скудным пресс-релизам, изменяющими свою конфигурацию стабилизаторами (замаскированными под определением «внутренние и внешние методы управления»), грамотно рассчитанной формой снаряда и т. д. О полноценном управлении речи пока не шло. Основными задачами первого этапа исследований были максимальная дальность и точность стрельбы вкупе с минимальным использованием дорогостоящих технологий. Правда, никаких демонстраций для прессы DARPA не провела. Существует ли их пуля «в металле», толком неизвестно.

В 2010 году специалисты приступили ко второму этапу – разработке легендарной управляемой пули, как в фильме Бекмамбетова. Тут-то и начались трудности. Во-первых, начального бюджета в двадцать с небольшим миллионов долларов явно не хватало, «всплыли» данные о 25 млн и более. Кроме того, DARPA неожиданно объявила о том, что с подобным оружием должны работать как минимум два снайпера: один стреляет, второй корректирует полет, да и вообще пуля с винтовкой «разрослись» до стационарной системы, требующей установки на шасси или тяжелый станок (таким образом, мобильность системы была поставлена под сомнение). В-третьих, сроки выполнения заказа «оттянулись» до 2015 года, что тоже не сильно порадовало Пентагон. Впрочем, при всем при этом DARPA обещает фантастические результаты. Стрельба по объектам, движущимся с большой скоростью или скрывающимся за препятствиями, среди обещаний встречаются. Но с течением времени у конкурентов DARPA появился шанс обойти самую уважаемую военную лабораторию США. И они этим воспользовались.

Управляемая пуля: Sandia

Специалисты из Sandia National Laboratories с самого начала не обещали стрельбу из-за угла. Основной задачей они видели ту, о решении которой DARPA объявила на «первом этапе»: обеспечить минимальное отклонение пули от траектории независимо от расстояния, ветра и потери скорости. Параллельно с этим выполнялись и задачи изменения траектории, то есть наведения пули на цель уже после выстрела. Результат был объявлен приемлемым в ноябре 2011 года. Пуля продемонстрирована «в металле», патент имеется, осталось только продать ее Пентагону. Что характерно, руководители проекта Рэд Джонс и Брайан Каст – заядлые охотники, и они считают свое изобретение удачным решением, в том числе и для гражданской стрельбы.

Иллюстрация к патенту Sandia Corporation:
1) пуля; 2) сбрасываемая после выстрела
пластиковая гильза-оболочка (поддон);
3) гильза; 4) микрорули управления;
5) модуль привода рулей; 6) электронный
модуль; 7) массовый модуль-противовес;
8) оптический сенсор.

Во избежание умножения технических проблем специалисты Sandia остановились на гладкоствольном оружии. При минимальном вращении пули вокруг своей оси управлять ею можно с помощью вынесенного на поверхность микрооперения. Главное – обеспечить достаточную прочность последнего.

Сама пуля является подкалиберным боеприпасом, то есть ее диаметр значительно меньше диаметра ствола. Внутри она устроена следующим образом. Гильза имеет вполне обычную форму, пуля же, внешне напоминающая ракету, утоплена в нее примерно на 2/3 своей длины; помимо обычной гильзы пуля имеет дополнительную гильзу-оболочку (поддон), которая разлетается на части после выхода из канала ствола. Собственно, она предназначена для защиты четырех микрорулей пули от повреждения при движении внутри канала.

На носовом обтекателе пули расположен оптический сенсор, внутри– элемент питания и электромагнитные актуаторы, приводящие оперение в движение. Сенсор считывает внешнюю обстановку с частотой 30 раз в секунду, столь же часто проводится и коррекция полета. Последняя компенсирует все внешние факторы – ветер, плотность среды, естественное вращение пули вокруг своей оси и т. д.

Испытания «на местности» проводились с расстояния 1,4 км. Полет признан нормальным, хотя до серьезной прицельной стрельбы дело пока не дошло (или ее результаты не разглашаются). Но, цитируя патент, стоит заметить, что по данным компьютерной симуляции при удалении цели на 1000 м обычная пуля дает отклонение на 9 м, а управляемая – всего на 20 см. Если цель сдвигается с места уже после того, как пуля выпущена из ствола, то пуля все равно следует за лазерной точкой, которую «видит» оптический сенсор. К слову, немалая часть исследования была посвящена тому, чтобы обеспечить достаточную прочность сенсора.

С виду все достаточно симпатично: пуля есть, она функционирует, и стоимость ее, по прогнозам, будет превышать стоимость обычной пули такого же калибра не более чем в 2,5 раза. Но подводных камней предостаточно. В частности, смущает потеря убойной силы. На сегодняшний день максимальная зафиксированная разработчиками скорость управляемой пули – 732 м/с. Выглядит неплохо, особенно с учетом возможности дальнейшего повышения, но нельзя забывать, что любое изменение траектории повлечет за собой потерю скорости и ударной силы (особенно при стрельбе по быстро движущейся мишени). А управляемые пули предназначены в первую очередь для стрельбы на сверхдальние дистанции, то есть сохранение убойной силы практически на излете играет немалую роль. Что-либо предсказать по этому поводу почти невозможно за неимением подобного опыта ни у кого из оружейников: практика покажет, насколько эффективна разработка Sandia.

Специалисты Sandia, как и конкуренты из DARPA, склоняются к необходимости участия наводчика. В одиночку снайперу будет довольно трудно стрелять и контролировать полет пули. На данный момент система наведения и оружие разнесены (собственно стрельба производится из обычных серийных образцов), но при их успешном объединении в одну систему Sandia может серьезно поколебать позиции проекта EXACTO.

Каковы прогнозы?

К чему приведет появление пули с системой коррекции траектории? В первую очередь – к увеличению дистанции стрельбы на поражение. Сегодня человек, стреляющий на 1,5 км, называется снайпером и обучается этому искусству несколько лет. С управляемыми пулями такие дистанции будут подвластны рядовым солдатам: им не надо будет учитывать разнообразные поправки и пользоваться баллистическим калькулятором. Система всё выполнит за человека – он просто должен держать цель в точке пересечения (если она подвижна) или ни о чем не беспокоиться (если неподвижна). Не потребуется и пользоваться лазерными измерителями расстояний и силы ветра – тоже экономия сил, времени и денег. На сегодняшний день для стрельбы на сверхдальние дистанции используются монолитные удлиненные пули с очень низким сопротивлением. Разработку Sandia можно отнести к снарядам VLD (Very Low Drag), но в отличие от последних их не нужно закручивать для придания гироскопической стабильности.

Но настоящие снайперы, конечно, не исчезнут, как не исчезнут и специальные снайперские винтовки для обыкновенных пуль. Просто им придется «переместиться» в еще более сложную нишу. Например, стрельбу на 3–4 км. Туда, где никакая электроника не справится.

Управляемая пуля blam

Чуть раньше, в 1997 году, проект управляемой пули представила еще одна американская лаборатория – Adaptive Aerostructures Laboratory, AAL.

Эта разработка под названием BLAM (Barrel Launched Adaptive Munition) предназначалась для нарезных стволов, что изначально считается более трудной задачей, чем работа с гладкоствольным оружием. В частности, обойтись внешними стабилизаторами, как у крылатой ракеты, в таком варианте невозможно. И специалисты AAL сделали поворотным носовой обтекатель пули. При сверхзвуковых скоростях даже самое малое его отклонение от оси движения может привести к изменению траектории.

Пуля blam в разрезе. Пуля BLAM может послужить наконечником для различных управляемых снарядов. В более крупном масштабе ее принцип применим даже к ПТУР.

Это решение, хотя и лежало на поверхности, вызвало ряд новых технических вопросов. В частности, при вращении носовую часть нужно было попеременно отклонять в разные стороны относительно «тела» пули, причем с частотой вращения пули вокруг своей оси. Задача поворота решалась с помощью комплекта пьезокерамических стержней, на которые подавалось напряжение, изменявшее их длину. Стержни механическим образом были связаны с наконечником; эксперименты показали возможность отклонения носа снаряда с частотой 198 Гц на угол до 0,12°.

В принципе, конструкция была достаточно проста. Самые большие проблемы вызывала сомнительная прочность пьезокерамических стержней, но в результате разработки оригинальной технологии их изготовления с этим справились. Калибр полученной пули был достаточно велик – 20 мм, поскольку изначально она готовилась для соответствующих авиационных пушек. Себестоимость повышалась примерно в пять раз. С тех пор проект претерпел несколько метаморфоз. Последние данные о его «наследнике» – проекте SCREAM – промелькнули примерно в 2004 году.

Gyrojet

Одна из самых известных попыток создать управляемый снаряд малого размера– это ракетный пистолет Gyrojet, разработанный в 1960-х годах компанией MB Associates. Пистолет имел ряд преимуществ (низкий уровень шума и высокая скорость пули-ракеты на заданном расстоянии), но его недостатки также были значительны: низкая надежность, низкая кучность ввиду отсутствия у пуль-ракет стабилизаторов, малая емкость магазина. Начальная скорость ракеты составляла 30 м/с, максимально она разгонялась до 380 м/с примерно на 25 м. В серию оружие не пошло.

Тим Скоренко
Популярная Механика 04-2012