Система Афанасьева

Второй путь состоял в создании нового 23-мм патрона уменьшенной мощности, за счёт чего можно было сократить габариты и массу как пушки, так и патрона к ней со звеном ленты (а значит и массу боекомплекта), уменьшить влияние выстрела на динамику полёта летательного аппарата. За счёт сэкономленной массы оружия и меньших продольных габаритов патрона можно было обеспечить повышение темпа стрельбы оружия или, например, в качестве временной меры, пока такое оружие не разработано, установить на самолете дополнительные пушки, и всё это вместе – без увеличения негативного влияния отдачи на динамику полёта самолёта при увеличившемся боекомплекте. При этом, конечно, уменьшается начальная скорость снаряда, а значит его действие по защищённым целям, снижается вероятность поражения цели очередью из одной пушки, но повышение скорострельности комплексной установки в значительной степени компенсирует эти недостатки. По такому пути пошли конструкторы ОКБ-16, в 1943 году создав и поставив на вооружение в октябре 1944 года новый малогабаритный 23-мм патрон (длина патрона 200 мм) с уменьшенной начальной скоростью к пушке НС-23 (ил. 14). Применение этого патрона пониженной баллистики позволило на 44% снизить массу пушки по отношению к пушке ВЯ при практически одинаковой с последней огневой производительности. Появление лёгкой пушки НС-23 позволило установить на истребитель Ла-9 четыре такие синхронные пушки!

Ил. 13. 23-мм патрон к пушке ВЯ

Ил. 14. 23-мм патрон к пушке АМ-23

Однако вопрос создания скорострельных авиационных пушек под мощный патрон ВЯ не был снят. Дело в том, что патрон НС с уменьшенной скоростью снаряда явился в значительной степени плодом далеко неоднозначного компромисса между часто взаимоисключающими запросами авиаторов и разработчиками авиационного вооружения. И не все тогда в Наркомате вооружения положительно восприняли идею применения патрона уменьшенной мощности. Дальнейшее развитие событий подтвердило ряд опасений. Авиации, в первую очередь оборонительным установкам бомбардировщиков, нужны были пушки, которые могли бы встречать огнём скоростные реактивные истребители на дальностях, превышающих дальность эффективной стрельбы их пушечных установок. В противном случае поражение бомбардировщика было практически неизбежным. Поэтому Д. Ф. Устинов настаивал, чтобы для подвижных установок бомбардировщиков была создана скорострельная пушка именно под 23-мм патрон автоматической пушки ВЯ.

В процессе доработок 23-мм пушек (ТКБ-494 и ТКБ- 495) был выявлен новый эффект. Оказалось, что при высоких скоростях прихода массивных подвижных частей в крайнее заднее положение, традиционный пружинный буфер перестал оправдывать себя из-за больших потерь энергии в пружине, а также вследствие недостаточной живучести последней. Удовлетворительное решение проблемы предложил Николай Федорович Макаров, известный конструктор 9-мм пистолета ПМ. Взамен традиционного пружинного он сконструировал в затыльнике газовый буфер пушки с высокими энергетическими характеристиками. Газ для его функционирования отводился из газовой каморы оружия по специальному газопроводу, что не сказывалось на внутренней баллистике выстрела (ил. 16). Эта конструкция обеспечила необходимую живучесть буферного узла при высоких скоростях отката подвижных частей. Однако коэффициент восстановления газового буфера обусловил недостаточно энергичный накат подвижных частей. Поэтому Н. Ф. Макаровым была предложена и отработана конструкция реверсивного узла пневмоперезарядки пушек, позволяющая использовать данное устройство и для ускорения наката подвижных частей.

Ил. 16. Схема устройства газового буфера пушки ТКБ-494

Обе пушки были оснащены пружинными амортизаторами отката, уменьшавшими воздействие отдачи на устаовку (ил. 17). Характеристики амортизаторов были согласованы с параметрами движения изделия в откате и накате. Эта работа была проведена ЦКБ-14 на высоком научном и техническом уровне, что позволило без дополнительного «разгона» самой пушки, только за счёт оптимизации параметров амортизаторов, повысить темп стрельбы у пушки ТКБ-495 почти на 100 выстр./мин.

Ил. 17. Схема устройства амортизатора отката пушки ТКБ-494

Характерной особенностью обеих пушек является размещение газоотводного двигателя автоматики вблизи от снарядного входа ствола. Такое решение продиктовано стремлением убрать внутрь башни газоотводную систему, имеющую значительный поперечный габарит, с целью уменьшения сопротивления набегающему потоку воздуха при стрельбе поперек курса самолета. Кроме того, концентрация масс частей пушки вблизи её центра тяжести уменьшает момент инерции изделия, что, в свою очередь, позволяет увеличить скорости переброса установки и уменьшить требующуюся для этого мощность привода. Последнее является одинаково ценным и для наземных зенитных установок.

В 1951 году обе пушки – ТКБ-494 и ТКБ-495 успешно прошли государственные наземные испытания, а пушка ТКБ-495 прошла и лётные государственные испытания. 20 пушек ТКБ-495 были установлены на различных самолетах. В условиях полёта из этих пушек произвели около 150 тыс. выстрелов, при этом задержек по вине пушки отмечено не было. В процессе испытаний пушки ТКБ-494 под патрон ВЯ выяснилось, что она осуществляет настолько мощное силовое воздействие на установку, что конструкция самолета не выдерживает и деформируется (срываются заклепки). Стало очевидным, что пушку под патрон ВЯ нельзя использовать в существующих подвижных установках.

Одновременно с отработкой пушки ТКБ-495 был усовершенствован патрон НС-23 к ней в части повышения эффективности поражающего действия и введения флегматизированного малоэррозионного прогрессивного пороха для повышения живучести ствола. Усовершенствованный патрон стал называться АМ-23. Этот патрон взаимозаменяем с патроном НС-23, но последний давно не производится.

В мае 1954 года авиационная пушка ТКБ-495 конструкции Н. М. Афанасьева и Н. Ф. Макарова под патрон АМ-23 с длиной ствола 1100 мм и темпом стрельбы 1250-1350 выстр./мин. была принята на вооружение авиации под наименованием АМ-23 (ил. 18)

Ил. 18. 23-мм авиационная пушка АМ-23

Автоматическая пушка АМ-23 производилась на Тульском машиностроительном заводе им. Рябикова с 1954 года по 1972 год, т. е. на протяжении 18 лет с выпуском в отдельные годы до 10000 шт. в год. Она являлась основным образцом пушечного оборонительного вооружения отечественной авиации. Ей в разные годы вооружались самолёты Ту-16, Ту-95, М-3, Бе-8, Бе-10, Ан-8, Ан-10. В 1967 году за разработку этой пушки Н. М. Афанасьев и Н. Ф. Макаров были удостоены Государственной премии СССР.

Работы по пушке ТКБ-494 под патрон ВЯ не пропали. Имея более высокую начальную скорость снаряда, эта пушка наиболее полно подходила на роль зенитного средства. В 1953 году в ЦКБ-14 были начаты работы по созданию двух зенитных автоматических пушек (зенитных автоматов) ТКБ-507 и ТКБ-507Ж – для лёгкой буксируемой спаренной зенитной установки (ЗУ) и для зенитной самоходной установки (ЗСУ).

Автоматы предназначались для борьбы с самолётами противника на высотах до 1500 м при наклонных дальностях до 2500 м, а также для поражения легкобронированных целей и живой силы, и здесь патрон ВЯ подходил лучше всего.

Разработка зенитных автоматов ТКБ-507 и ТКБ-507Ж производилась под техническим руководством Н. М. Афанасьева. Ведущим по их отработке был Петр Герасимович Якушев. Отличительной особенностью автомата ТКБ-507 было наличие двух быстросъёмных взаимозаменяемых стволов с пламегасителями, механического спускового механизма со специальным блокирующим устройством, благодаря чему на последнем боевом патроне в ленте, досланном в патронник, выстрел не происходил, что позволяло производить открытие огня без предварительной перезарядки. Отличительной особенностью автомата ТКБ-507Ж являлось наличие ствола с жидкостным охлаждением для обеспечения интенсивного режима стрельбы; наличие электроспуска с датчиками пироперезарядки для дистанционного управления огнём.