А пули свистят

Оружие тесно связано с нашей жизнью. Им пользуются полицейские, военные, охотники, оружие показывают в боевиках и новостных сюжетах. При этом у зрителей таких фильмов или сюжетов иногда возникаю вопросы о том, как работают те или иные системы. Почему выстрел из рельсотрона сопровождается дымом и грохотом? Как работает глушитель? Мы решили ответить на пять вопросов об оружии, которые показались нам наиболее интересными.

Слышит ли человек выстрел, если стреляют по нему?

Все зависит от того, из какого именно оружия и какими именно боеприпасами ведется стрельба. В целом, боеприпасы для огнестрельного оружия делятся на два вида: дозвуковые и сверхзвуковые. В первом случае скорость пули или снаряда на выходе из ствола не превышает скорости звука, а во втором — превышает. Соответственно, если по цели ведется стрельба дозвуковыми патронами, то цель сначала услышит выстрел. Если же стреляют сверхзвуковыми патронами, то к цели сначала прилетит пуля, а потом уже придет звук выстрела. Все просто.

Большинство современного огнестрельного оружия использует для стрельбы сверхзвуковые патроны. Например, начальная скорость пули снайперской винтовки СВД составляет 810 — 830 метров в секунду, автомата АК-74М — 900 метров в секунду, снаряда шестиствольной авиационной пушки GAU-8/A Avenger штурмового самолета A-10 Thunderbolt II — 1010 метров в секунду, орудия 2А46М-2 основного боевого танка Т-90 — 905 — 950 метров в секунду при ведении огня бронебойными кумулятивными снарядами и 1715 — 1800 метров в секунду при стрельбе подкалиберными снарядами, пистолета Glock 17 — 375 метров в секунду, ТТ — 420.

Скорость звука в воздухе в нормальных условиях составляет 330 метров в секунду, но этот параметр изменяется вместе с изменением атмосферного давления, температуры воздуха и высоты.

В 2015 году американец, ведущий на YouTube канал Lone Star Boars, сделал несколько записей звуков, которые издают пули разного калибра, попадая в цель и пролетая мимо нее. Стрельба велась из оружия с установленными на него приборами бесшумной беспламенной стрельбы, чтобы сделать звук самого выстрела как можно более тихим. При стрельбе сверхзвуковыми патронами сначала было слышно, как пуля попадает в цель, а затем уже до нее доходит ударная волна от пули и подавленный звук выстрела. При промахе цель «слышала» ударную волну от пули уже после того, как она пролетела.

С дозвуковыми патронами наблюдалась обратная картина: сперва цель «слышала» свист летящей к ней пули, затем звук выстрела и после этого уже в нее попадал сам снаряд.

Как работает глушитель?

Прежде, чем ответить на этот вопрос, нужно разобраться из чего формируется звук выстрела. Если говорить упрощенно, то при стрельбе боек накалывает капсюль в донце гильзы (маленький обычно латунный стакан, заполненный чувствительным к удару взрывчатым веществом). После этого заряд в капсюле воспламеняется и поджигает пороховой заряд в гильзе, в результате горения которого образуются пороховые газы. Они выталкивают пулю из дульца гильзы и проталкивают ее по каналу ствола. Накопленной во время движения по стволу кинетической энергии пули хватает, чтобы пролететь некоторое расстояние.

Так вот, звук выстрела складывается из нескольких звуков, но наибольший вклад вносят два из них. Первый — свист или шипение пороховых газов, прорывающихся в зазор между пулей и стенкой канала ствола при выстреле. Второй — хлопок, создаваемый расширяющимися пороховыми газами в момент, когда пуля выходит из ствола. Этот хлопок иначе называется дульной волной. Если стрельба ведется сверхзвуковыми патронами, то к звуку выстрела примешивается еще и ударная волна от пули, летящей быстрее скорости звука. Эта ударная волна называется баллистической.

Все существующие сегодня глушители, которые правильнее называть приборами бесшумной беспламенной стрельбы, рассчитаны на снижение громкости выстрела при ведении огня дозвуковыми патронами. При стрельбе сверхзвуковыми патронами глушитель, конечно, уменьшит громкость самого выстрела, но хлопок от летящей быстрее скорости звука пули все равно будет хорошо слышен на дистанции пары-тройки сотен метров.

Глушитель представляет собой устройство, закрепляемое на стволе стрелкового оружия (иногда оно является частью конструкции этого оружия), которое должно существенно ослаблять звук выстрела и скрывать пламя пороховых газов. Большинство глушителей собирается из цилиндрического корпуса с креплением к стволу и внутренней вставки, образующей камеры. Но конструкция может и отличаться. Например, существуют глушители со сложной формы газодинамическими перегородками, перенаправляющих и сталкивающих между собой потоки пороховых газов.

При выстреле пороховые газы толкают пулю по каналу ствола, после чего она попадает в центральный канал глушителя, а затем покидает его. Пороховые же газы, следуя за пулей, в глушителе расширяются и заполняют камеры. Там они остывают, немного уменьшаются в объеме и теряют энергию. Затем вслед за пулей остывшие пороховые газы с существенно меньшей скоростью покидают глушитель. Благодаря глушителю остывшие газы, выходящие из него, расширяются несколько медленнее, благодаря чему и достигается значительное уменьшение громкости выстрела.

При этом в некоторых моделях глушителей встречается явление первого хлопка. Дело в том, что при первом выстреле камеры прибора бесшумной беспламенной стрельбы заполнены воздухом. При выстреле пороховой заряд в гильзе не успевает полностью сгореть, и часть пороха вместе с пороховыми газами вслед за пулей попадает в глушитель. В его камерах не сгоревший порох догорает, повышая давление в приборе. После выхода пули из глушителя эти газы вырываются наружу и производят громкий хлопок, нередко по громкости не уступающий выстрелу без глушителя.

После первого выстрела все камеры в глушителе уже оказываются полностью заполненными пороховыми газами, а содержание кислорода в них крайне мало и недостаточно для догорания не сгоревшего пороха. По этой причине после первого выстрела с использованием глушителя хлопков уже не происходит.

Следует отметить, что в подавляющем большинстве случаев глушитель, несмотря на свое название, не убирает звук выстрела полностью. Громкость выстрела современного стрелкового оружия в зависимости от конструкции составляет от 130 до 180 децибел. Для сравнения, громкость полицейской сирены составляет около 140 децибел. Современные глушители способны уменьшать громкость выстрела самое большее на 40 децибел. Но бывают и исключения.

Технически возможно добиться существенного уменьшения громкости выстрела, если оружие, глушитель для него и патроны разрабатываются единым комплексом. Типичным примером является снайперский комплекс ВСС, прозванный «Винторезом». Это оружие использует для стрельбы дозвуковые патроны калибра 9 миллиметров с начальной скоростью пули 280 — 295 метров в секунду. Ствол снайперской винтовки выполнен укороченным по сравнению с другими винтовками — всего 200 миллиметров — и имеет множество отверстий по всей длине.

Глушитель «Винтореза» надевается на ствол винтовки и становится как бы его продолжением. При выстреле часть пороховых газов, толкающих пулю, частично выходят из ствола через отверстия и попадают в расширительные камеры глушителя. Оставшиеся газы на выходе из ствола также попадают в глушитель и натыкаются на кольцевые вставки-переотражатели. В результате внутри глушителя пороховые газы расширяются и остывают, а их потоки перенаправляются таким образом, чтобы они сталкивались друг с другом и гасили энергию друг друга.

В результате громкость выстрела специальной снайперской винтовки ВСС составляет 120-130 децибел. Конструкторам удалось так хорошо снизить громкость выстрела винтовки, что при выстреле стала слышна работа ее автоматики. Собственно, именно по лязгу автоматики винтовки ее и можно узнать по звуку. Кстати, послушать звуки стрельбы из ВСС и вообще определить, способны ли вы узнать оружие и военную технику по звуку, вы можно с помощью нашего теста «Это что за автомат?».

Правда ли, что оружие с коротким стволом стреляет громче оружия с длинным стволом?

Да, но с массой оговорок. При использовании одних и тех же боеприпасов одного и того же калибра в оружии с разной длиной ствола, выстрел будет более громким у того, чей ствол короче. Правда, разницу на слух определить будет крайне сложно, но измерительные приборы ее покажут. Дело в том, что громкость выстрела зависит от множества факторов, главными из которых являются температура толкающих пулю пороховых газов их давление. Чем длиннее ствол, тем меньше температура и давление газов, тем тише выстрел.

Для сравнения. Громкость выстрела из пистолета Glock 17 Gen. 4, использующего патроны калибра 9×19 Parabellum, составляет 160 — 165 децибел. Длина ствола пистолета составляет 114 миллиметров. У пистолета CZ 75 такого же калибра при длине ствола 120 миллиметров громкость выстрела составляет около 160 децибел.

Почему выстрел из рельсотрона сопровождается дымом, грохотом, а иногда и пламенем?

Наиболее известные разработки рельсотронов до 2018 года велись в интересах ВМС США. Такое оружие разрабатывали американская компания General Atomics и британская BAE Systems. Его планировалось ставить на перспективные корабли (например, эсминцы типа «Зумвалт») вместо традиционных артиллерийских установок. Предполагалось, что выстрелы из рельсотронов будут дешевле, точнее и разрушительнее выстрелов из обычных артиллерийских орудий. Впрочем, проекты были закрыты из-за технической сложности и дороговизны разработки.

Рельсотрон представляет собой орудие, использующее для разгона снаряда электромагнитные силы. В нем снаряд на первом этапе выстрела является частью электрической цепи, двигаясь между двумя контактными рельсами (отсюда и название орудия). Для выстрела орудие нуждается в кратковременной подаче высоких напряжения и тока, которые не может обеспечить простое подключение к электрической сети. Для решения этой задачи разработчики использовали ионисторные сборки.

На видеозаписях испытаний рельсотронов видно, что при выстреле из ствола орудия вырывается дым (а иногда и пламя), а сам выстрел сопровождается громким взрывом. Из-за этого некоторые любители оружия даже предполагали, что в рельсотроне для начального разгона кинетического снаряда — металлической болванки без взрывчатого вещества — используется пороховой заряд. Мол, сначала снаряд толкается по стволу пороховыми газами, после чего ускорение ему уже придается электромагнитными силами. Эта теория объясняла и дым, и пламя и грохот выстрела.

На самом деле все немного проще. Энергия выстрела прототипа рельсотрона, разработанного General Atomics, составляла 32 мегаджоуля. В момент выстрела заряд, накопленный ионисторными сборками, практически мгновенно разряжался на рельсы орудия, в результате чего по ним через металлическую болванку-снаряд проходил электрический ток колоссальных напряжения и силы. Параметры тока разработчики не раскрывают. В результате разряда часть металла на рельсах сгорала. Кроме того, сама болванка частично покрывалась пластиком и смазкой, которые также сгорали при выстреле. Этим и объясняются дым и пламя.

При выстреле начальная скорость болванки составляет чуть больше 5 Махов, то есть снаряд вылетает из ствола рельсотрона на гиперзвуковой скорости. Громкий звук выстрела рельсотрона складывается из двух звуков: ударной волны от болванки, летящей на гиперзвуковой скорости, и расширяющегося воздуха, сжатого в стволе движущимся снарядом и выталкиваемого этим самым снарядом.

Почему, когда штурмовой самолет A-10 Thunderbolt II ведет огонь из пушки, мы слышим два звука выстрелов?

Американцы очень гордятся своими штурмовыми самолетами A-10 Thunderbolt II. Эти летательные аппараты вошли в историю как самолеты, построенные вокруг пушки — семиствольной GAU-8/A Avenger с вращающимся блоком стволов. Это орудие отличается высокой скорострельностью, которая в среднем составляет 3,9 тысячи выстрелов в минуту. При стрельбе она издает особый звук, который американские военные прозвали brrrt. На многих видеозаписях отчетливо слышно, что при стрельбе A-10 издает двазвука brrrt — один громкий, а другой потише.

Это явление имеет два разных объяснения, которые зависят от того, где именно находится наблюдатель. Если наблюдатель находится рядом с целью, по которой A-10 ведет огонь, то он слышит как бы два звука выстрелов. Начальная скорость снаряда при стрельбе из GAU-8/A составляет 1010 метров в секунду, это почти втрое быстрее скорости звука. Снаряды прилетают к цели первыми, бьют по ней и эти удары сначала и слышит наблюдатель. Затем до него долетают уже непосредственно звуки выстрелов из Avenger.

Это отлично видно и слышно, например, на этой записи с совместного тактического учения ВВС и Армии США, проведенного в Неваде весной 2019 года:

Вот не менее яркий пример двух brrrt — попадания снарядов по земле и непосредственно звук выстрела. На этом видео A-10 оказывает американским военным огневую поддержку с воздуха, вероятно, в Сирии:

Второй случай двойного brrrt встречается, когда наблюдатель находится сбоку от траектории полета A-10 к цели. Тогда первый звук, который он слышит, — это звук выстрелов из авиационной пушки. А второй — эхо этого звука. Оно возникает, когда дульная волна достигает земли, отражается от нее, а затем доходит до наблюдателя. Такое явление встречается чаще всего в гористой местности. Такое явление хорошо видно и слышно на этом видео:

Василий Сычёв