Eksponat kwietnia 2023 r.

Działko lotnicze Nudelman-Suranow NS-23KM

Oznaczenie fabryczne, seria, numer seryjny oraz punca producenta i data produkcji , umieszczone u dołu korpusu działka.

NS-23KM to automatyczne działko lotnicze skonstruowane w zespole kierowanym przez Aleksandra E. Nudelmana i Aleksandra Suranowa. Stało się ono następcą działka WJa, którego dużą wadą, na którą wskazywali piloci, był zbyt silny odrzut, czego efektem była mała celność oraz wpływ na konstrukcję samolotu. NS-23 zostało skonstruowane dla nowego naboju 115x23mm. Powstał on z dostosowania w Biurze Konstrukcyjnym OKB-16 naboju kalibru 14,5 mm do większego a poprzez to bardziej skutecznego i efektywnego naboju, o kalibrze 23 mm. Próby naziemne działka odbyły się 4 maja 1944 roku zaś w powietrzu badania prowadzono od 7 czerwca 1944, na samolocie myśliwskim Jak-9.
W dniu10 października 1944 roku zostało ono wraz z nowym nabojem, oficjalnie zatwierdzone do eksploatacji, po czym rozpoczęła się jego pełnoskalowa produkcja.

Działko NS-23 było zasilane z taśmy amunicyjnej i swoją pracę realizowało na zasadzie krótkiego odrzutu lufy. Aby osiągnąć założoną szybkostrzelność, wyposażono je w przyspieszacz odrzutu. Zamek był ryglowany przez obrót. Działko przystosowano do montażu w stanowiskach strzeleckich za pomocą specjalnej obudowy nie będącej składową, integralną jej częścią. NS-23 było w zasadzie zmniejszonym i dostosowanym do naboju 115x23mm działkiem typu NS-37. Podstawową jego zaletą, poza uznawanymi ówcześnie za dobre danymi balistycznymi, była niska waga zamykająca się w masie całkowitej 37 kg. Za wadę uznawano jednak stosunkowo niska szybkostrzelność, wynosząca około 550 strz./min. Do procesu produkcji wprowadzono dwie jego odmiany, a mianowicie NS-23KM, do zabudowy w skrzydłach i między cylindrami silników rzędowych (strzelające przez piastę śmigła). Druga była odmiana oznaczona jako NS-23S, przeznaczona do umieszczania na silnikach, wyposażoną w synchronizator, poprzez co mogące strzelać przez tarczę śmigła.

W działko NS-23 (w odmianach zależnych od miejsca montażu na płatowcu) uzbrojono samoloty z napędem tłokowym, mysliwskie Ławoczkin Ła-7, Ła-9 , Ła-11, szturmowy Ił-10  i Tu-4 oraz odrzutowe myśliwce Ła-15, MiG-9 i MiG-15, Jak-15, Jak-23 (wewczesne wersje okreslane150P) i bombowce Ił-28 (dwa strzelające do przodu i zamontowane na stałe oraz dwa w wieżyczce ogonowej Ił-K4)). Używane w Wojsku Polskim jako uzbrojenie śmigłowca Mi-2UPR Salamandra oraz Mi-2URN oraz na wszystkich odmianach samolotu TS-11 Iskra (w wersji NS-23KM).

Dane taktyczno-techniczne
- Długość całkowita broni: 1985 mm
- Wysokość: 256 mm
- Szerokość: 165 mm
- Długość lufy: 1450 mm
- Masa broni: 37 kg
- Prędkość początkowa wystrzelonego pocisku: 690 m/s
- Masa pocisku: 200 g
- Szybkostrzelność teoretyczna konstrukcji: 550 strz./min.

Analiza skuteczności broni lufowej

Broń lufowa w postaci działek lotniczych (rzadziej karabinów maszynowych) pozostaje do dziś ważnym elementem uzbrojenia samolotów i śmigłowców. Podstawowym rodzajem broni lufowej są działka automatyczne kalibru 20-30 mm o dużej szybkostrzelności , około 1000-6000 strz./min i prędkości początkowej pocisku rzędu 800-1100 m/s. Stosowane są działka jednolufowe w układzie klasycznym (z jedną komorą nabojową), wielolufowe oraz rewolwerowe (z kilkoma komorami nabojowymi w jednym obrotowym bębnie). Do napędu działek wykorzystywana może być energia odrzutu, energia gazów prochowych oraz energia z zewnętrznego źródła (elektryczna, hydrauliczna, pneumatyczna).

W działkach lotniczych stosuje się naboje typu zespolonego, które są systematycznie doskonalone, m.in. poprzez stosowanie spłonek elektrycznych, częściowo spalających się łusek, wykonanych z materiału o małym ciężarze właściwym, np. ze stali borowej. W celu zwiększenia skuteczności pocisków przeciwpancernych, w niektórych typach, ich rdzeń wykonywany jest ze zubożonego uranu (o dużej gęstości i masie właściwej).
Z reguły, strzelanie prowadzi się seriami: krótkimi - po 5-15 naboi, średnimi - po 80-150 naboi  zaś rzadko długimi - po 200 - 300 nabojów. Dla każdego konkretnego typu broni określona jest graniczna dopuszczalna długość serii – związana z trwałością lufy i materiałem, z którego została wykonania a poprzez to właściwościami nagrzewania i chłodzenia – czyli możliwościami wykonania ponownego skutecznego strzału.

Zasadniczym manewrem wykorzystywanym podczas strzelania do celów naziemnych jest strzelanie z lotu nurkowego. Natomiast w walce powietrznej wykorzystuje się możliwości manewrowe samolotu i wytrzymałościowe człowieka do maksimum. To najbardziej wyczerpujący fizycznie i psychiczne rodzaj walki w lotnictwie. Strzelanie powietrzne odbywa się z bliskich odległości, często nie przekraczającymi 600 metrów. Odległość skutecznego strzelania jest zależna od typu statku powietrznego, zabudowanej na nim broni i jej parametrów oraz właściwości pocisków zastosowanych w nabojach. Na ogół przyjmuje się, że odległość skutecznego strzelania do celów naziemnych mieści się w przedziale od 400 do 1200 metrów, a w walce powietrznej do 1000 metrów. W samolotach bojowych stosuje się amunicję o działaniu przeciwpancernym, zapalającym i odłamkowym w różnych kombinacjach i o łączonych właściwościach.

PRAWDOPODOBIEŃSTWO TRAFIENIA W CEL

Zamierzonym efektem strzelania jest takie działanie na cel, w wyniku którego wykluczeniu podlegają jego zdolności do wykonywania założonych zadań bojowych oraz na braku możliwości odbudowania tych możliwości. Obiekty będące celami ataku dzieli się na trzy główne kategorie: cele pojedyncze

(np. samolot, czołg), grupowe (np. klucz samolotów, bateria dział, batalion czołgów), powierzchniowe (np. pas startowy, węzeł kolejowy). W odniesieniu do różnych rodzajów celów rozróżnia się trzy stopnie porażenia: zniszczenie, obezwładnienie i dezorganizację. Dla celów grupowych stopień porażenia podawany jest w liczbie zasadniczych elementów obezwładnienia obiektu i obejmuje:
– zniszczenie - nie mniej niż 60% celu,
– obezwładnienie - nie mniej niż 40% celu,
– dezorganizacja - nie mniej niż 20 % celu.

Ocena skuteczności strzelania wykorzystuje prawdopodobieństwo porażenia celu. Parametr  ten uwzględnia rozrzut broni, jakość celowania, siłę rażenia posiadanego typu nabojów i wrażliwość celu na zniszczenie. Liczbę wymaganych trafień do zniszczenia celu ustala się doświadczalnie. Wraz ze wzrostem kalibru, zmniejsza się liczba pocisków konieczna do jego zniszczenia. Do wyeliminowania z walki samolotu myśliwskiego kalibrem pocisku 23 mm, średnia ilość trafień wynosi od 3 do 5 natomiast dla samolotu bombowego, ilość ta sięga nawet 8 pocisków. W wyniku strzelania, miejsca  rzeczywistych trafień odbiegają od punktu obliczonego, zobrazowanego na celowniku, w który były skierowane. Teoretyczny obszar rozrzutu obejmuje elipsa, w której znajdują się wszystkie ślady przestrzelin. Na rozrzut pocisków wpływa wiele czynników, m.in.:
– niejednakowa masa pocisków i ładunku miotającego, stopień jego wilgotności,
– nierównomierne wpalanie prochu, brak możliwości wykonania idealnie jednorodnego prochu
– niedokładne przystrzelanie broni,
– stopień nagrzania lufy, przegrzanie lufy
– błędy podczas celowania.

Broń lotnicza zabudowana na samolocie, z oczywistych względów, jest ograniczona wymiarami i ciężarem. W procesie projektowania lufowej broni lotniczej przyjmuje się możliwie najmniejsze dopuszczalne współczynniki wytrzymałości materiałów. Te zaś wpływają na żywotność broni, która jest zdecydowanie mniejsza niż żywotność naziemnej broni lufowej. Głównym przeznaczeniem lotniczego uzbrojenia artyleryjskiego (w samolocie myśliwskim) jest walka powietrzna, dlatego priorytetem lotniczej broni lufowej jest jej duża niezawodność w każdych warunkach atmosferycznych.

Przykładem sposobu oceny efektywności i skuteczności działek lotniczych jest metoda polegająca na ocenie energii pocisku podczas uderzenia w cel. Jest to suma energii kinetycznej i energii powstałej w momencie eksplozji materiału wybuchowego pocisku podczas trafienia.

Nie ma możliwości oceny skuteczności broni lufowej i amunicji w niej stosowanej tylko na podstawie szybkostrzelności. Prędkość początkowa pocisków również jednoznacznie nie wyłania najskuteczniejszego działka. Niezwykle istotny wpływ na otrzymane rezultaty ma masa salwy sekundowej pocisków oraz konstrukcja i rodzaj materiału z jakiego jest wykonany sam pocisk.

Istotnym problemem podczas wyznaczania energii powstałej z eksplozji pocisku są dane dotyczące zastosowanego materiału wybuchowego. Uproszczeniem przyjętym w bieżącej analizie jest wykorzystanie tego samego materiału do każdego rodzaju amunicji. Trzeba pamiętać jednak o parametrze proporcji masy materiału wybuchowego (kruszącego) do masy pocisków stosowanych w NATO i Rosji, jako dwóch głównych grup producentów, niejako w sposób naturalny, narzucających określone normy i wymagania.

NATO:
– dla kalibru 20 mm wynosi 10%
– dla kalibru 25 mm wynosi 14%
– dla kalibru 27 mm wynosi 16%
– dla kalibru 30 mm wynosi 18%

ZSRR/Rosja:
– dla kalibru 23 mm wynosi 10%
– dla kalibru 30 mm wynosi 15%

Dostrzec można również zależność pomiędzy udziałem procentowym energii kinetycznej i wybuchu w założeniach konstruktorów broni:

– radzieckich/rosyjskich ok. Ek-33%, Ex-67%;
– europejskich ok. Ek-40%, Ex-60%;
– amerykańskich ok. Ek-50%, Ex-50%.

Ek - energia kinetyczna [J];   Ex - energia wybuchu pocisku [J].

Rozpatrując różne parametry techniczne broni i amunicji w niej stosowanej oraz pamiętając o uproszczeniach, jakie zostały uwzględnione podczas analizy, można stwierdzić, że pod względem energii całkowitej, najefektywniejszym działkiem lotniczym jest radzieckie GSz-30-1, kalibru 30mm, zabudowane na samolocie MiG-29 i Su-27. Wysoki wskaźnik energii został uzyskany dzięki dużej masie wystrzelonych pocisków i materiale kruszącym w nich zawartym. Bardzo popularne wielolufowe M61A1 „Vulcan”, kalibru 20 mm, nieznacznie wyprzedza w tej klasyfikacji jednolufowe działko Mauser BK-27, kalibru 27 mm, zabudowane m.in. na samolocie Eurofighter „Typhoon”. Głównie zawdzięcza to swojej szybkostrzelności. Działko M61A1 ma jednak niski wskaźnik energii wybuchu ze względu na mały kaliber i niewielką ilość materiału wybuchowego w pociskach. Zgodnie z obecnie dostępną wiedzą, ze względu na niski współczynnik ilości prochu w łusce do masy pocisku, ma także stosunkowo niewielki zasięg skuteczny, powyżej którego pociski szybko tracą swoją energię kinetyczną. Działka radzieckie NR-23 i NS-23 KM, kalibru 23 mm, wyraźnie odstają od wyżej opisanych konstrukcji, dzieje się tak dlatego, że cechują się małą szybkostrzelnością i mniejszą prędkością początkową pocisków.

Foto i kompilacja tekstu: Jarosław Sobociński

Tekst na podstawie opracowania:
Mirosław ADAMSKI, Wojciech LORENC, Agata NYKAZA
„ANALIZA SKUTECZNOŚCI LOTNICZEJ BRONI LUFOWEJ”

Autorzy oryginalnego tekstu:

dr hab. inż. Mirosław Adamski prof. ndzw. – Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych; 08-521 Dęblin; ul Dywizjonu 303/36
mgr inż. pil. Wojciech Lorenc – Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych; 01-494 Warszawa; ul. Księcia Bolesława 6
mgr inż. pil. Agata Nykaza – Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu; 61-965 Poznań; ul. Piotrowo 3

 ***