Отдача при выстреле - хорошо знакомая, но мало понятная?

Для некоторого упрощения наших рассуждений и физической модели процесса будем считать, что оружие в момент выстрела не прижато (прижато очень слабо) к плечу, и мы только поддерживаем его руками на весу. На самом деле мы мало погрешим против истины, так как даже плотно прижатое оружие вносит очень небольшой довесок в процесс восприятия нами отдачи и, главное, никак не отражается на сравнительных результатах, которые нас прежде всего интересуют при стрельбе из различного оружия различными боеприпасами.

“Сила действия равна и противоположна по направлению силе противодействия” - хорошо знакомый многим третий закон Ньютона. Или по другому - закон сохранения импульса. Пусть есть неподвижное ружье с патронами, если дробь (пуля), а также пыжи и прокладки вместе с ней, общей массой mд,п покинули ствол ружья со скоростью Vдр, затем ствол “покинули” пороховые газы массой mпор со средней скоростью Vпор, то ружье (с оставшейся гильзой и патронами) массой Мруж с неподвижным стволом (одностволка, двустволка, газоотводка и другие) приобретет в противоположном направлении скорость Vруж, которая легко определяется из формулы.

После вылета дроби (пули) и истечения пороховых газов мы “останавливаем” ружье своим плечом, прикладывая к нему какую-то силу, эту же силу ощущает и наше плечо (силу отдачи). Произведение средней силы отдачи на время, в течении которого она воздействует, уже называют импульсом силы отдачи, который в нашем случае должен погасить импульс (скорость) ружья до нуля. Соответственно увеличение массы пороха и (или) дроби в патроне приводит к увеличению импульса (и скорости) ружья и, как следствие, ощущаемой нами отдачи.

В процессе восприятия отдачи можно условно выделить два этапа. На первом, основном, этапе воздействия происходит “удар” ружья в плечо и гашение большей части импульса и скорости ружья, и сила отдачи при этом достигает максимума. За этот период плечо, отчасти с верхней частью туловища, приобретает некоторую скорость и продолжает двигаться с ружьем назад. Далее, на втором этапе, мы “тормозим” плечо с ружьем уже за счет эластичности и определенного напряжения мышц корпуса. Второй этап обычно намного продолжительнее первого по времени (тем более, если мы относительно легкой комплекции и используем достаточно мощные патроны), сила отдачи здесь будет относительно невелика, так как основная часть импульса ружья уже была погашена. При стрельбе из нарезного оружия и гладкостволок малых калибров, с небольшим импульсом отдачи, второй этап, наоборот, может быть более коротким или едва заметным.

Один и тот же импульс силы отдачи можно получить за меньший промежуток времени основного воздействия, имея большее максимальное (и среднее) значение силы отдачи, или за большее время при меньшей максимальной силе отдачи. Очевидно, что во втором случае ощущаемая нами отдача будет меньше. Таким образом, объективно отдачу в целом (как мы ее понимаем в “бытовом” смысле) характеризует суммарный импульс силы отдачи (площадь под графиком) и, главное, максимальная величина самой силы отдачи, и эти понятия надо четко разделять.

Рекомендация плотно прижимать ружье имеет тот смысл, что заметное воздействие оружия на плечо начинается несколько раньше, еще до вылета снаряда из ствола, несколько увеличивается время основного воздействия и снижается сила отдача. Но тут нужно не перестараться, излишне напрягая мышцы торса. Чем закрепощеннее будет туловище, тем труднее плечу начать “следовать” за прикладом назад, увеличивая ход и “растягивая” время воздействия, и уж никак не следует прислоняться плечом к какому-либо упору (дереву и т.п.) - отбитое плечо вам наверняка будет обеспечено. Поэтому при стрельбе лежа, когда корпус значительно закрепощены, вы быстрее отобьете себе плечо, и пристрелку гладкоствольного оружия скорее лучше производить из положения сидя за столом с опорой под цевье. Также человек большего веса (120кг по сравнению с 70кг - весьма большая разница) объективно, при прочих равных условиях, будет испытывать большую максимальную силу отдачи (тяжелое плечо и корпус “труднее отбрасывать” назад и общее время воздействия будет значительно меньше), хотя переносить ее субъективно может и легче.

Как мы видим сила отдачи, то как она реально изменяется во времени и воздействует на нас, является не только объективной характеристикой оружия и патронов, но и существенно зависит от нашей комплекции, индивидуальной манеры стрельбы (прикладки оружия, изготовки и позиции) и, даже, от толщины одежды.

Влияние системы (типа) ружья на отдачу может быть весьма заметным, а в некоторых случаях, у самозарядок с длинным ходом (откатом) ствола, просто радикальным.

Многие склонны приписывать уменьшение отдачи у самозарядных “газоотводок” эффекту отвода части пороховых газов, что является неверным. Конечно, импульс отведенных пороховых газов частично “вычитается” из импульса и силы отдачи, но этот эффект очень мал, вряд ли больше 1%. Во первых, как вы увидите ниже, полный вклад пороховых газов в импульс гладкоствольного ружья, и соответственно силу отдачи, составляет максимум 10-15%. Во вторых, отводится около 10% газов (10% от 15% составляет уже 1,5%), а эти 1,5%, хотя и вычитаются из импульса ружья вначале, но они в основном “срабатываются и переходят” в импульс затвора и добавляются позже, и только часть их “теряется” в газо-сбросных отверстиях газовой камеры и “не участвуют” в отдаче.

Особо следует остановиться на самозарядках с длинным ходом ствола (МЦ-21, Браунинг и т.п.). Нетрудно догадаться, учитывая вышеизложенное, что длинный откат ствола значительно (в разы) увеличивает время воздействия на первом, основном, этапе и примерно во столько же раз снижает максимальную силу отдачи. Можно здесь привести в пример и артиллерийские орудия (пушки), где без системы отката ствола опоры просто бы “вырывало” из земли.

Проведем упрощенный расчет. Если у ружья с неподвижным стволом длина хода амортизации на первом этапе составляет (с учетом упругости резинового затыльника ружья, мышц плеча и начала движения плеча назад) около 1,5-2,5см, то у самозарядки с откатом ствола 8-9см (ход ствола) плюс те же 1-2см. Разница в длине хода амортизации будет отличаться в 4-6раз. Так как масса ствола у самозарядки составляет примерно половину массы всего ружья, то ствол будет отброшен назад после выстрела примерно с вдвое большей скоростью чем ружье с неподвижным стволом. Соответственно разница в ходе амортизации в 4-6раз за счет большей в 2 раза скорости ствола выльется в увеличение времени воздействия уже в 2-3 раза, примерно во столько же раз уменьшится и максимальная сила отдачи.

Третий этап, означает “силу отдачи в обратном направлении” (во время удара ствола о буфер при доходе вперед). Мы воспринимаем это уже не плечом, а руками как относительно небольшой (мы можем на него даже не обратить внимание) толчок вперед, при этом также отчасти гасится “подброс” ствола вверх. Четвертым этапом следует добавить, аналогично второму и третьему (но в несколько раз меньшую по величине), отдачу от затвора, который досылает следующий патрон в патронник, но это уже малозначительный этап.

Хотя казалось бы общее время отдачи для самозарядки с длинным ходом ствола в несколько раз больше, мы этого даже особо не заметим, так как это время относительно невелико. Более того, такая самозарядка позволяет легче контролировать ружье при выстреле, фактически сразу после прекращения действия отдачи, и значительно быстрее произвести повторное прицеливание (ее значительно меньше отбрасывает назад и вверх). А при стрельбе из ружей с неподвижным стволом мы вынуждены после гашения отдачи больше отвлекаться на возвращение “ушедших под небеса” стволов в плоскость прицеливания.

Конечно, при стрельбе из двустволки, когда всего два выстрела, обычно остается достаточно времени для возврата стволов из “поднебесья” и второго прицельного выстрела, поэтому такой нюанс мы скорее не заметим. Но при стрельбе из самозарядки, например по налетевшей стае гусей, когда стрельба часто ведется “три-пятиплетом” (увы, далеко не всегда это пример для подражания), преимущество системы с длинным хода ствола в быстром повторном прицеливании весьма ощутимы.

Оценим приблизительно вклад поровых газов в общий импульс отдачи, например ружья 12 калибра. При массе пороха (вылетающих пороховых газов) “Сокол” или “Сунар” в 1,7-2,2г масса дробового снаряда с пыжами и прокладками составляет в среднем 35-39г. Скорость дроби при вылете из дула составляет около 370-400м/с, а средняя скорость истечения пороховых газов (вначале она максимальна, а потом сразу падает по мере падения давления) скорее не превысит 700-800м/с, так как максимальная их скорость даже у нарезного оружия (в самом начале истечения, когда дульное давление максимально) обычно составляет 1200-1400м/с.

Если обратится к формуле в начале статьи и перемножить массы дробового снаряда и пороха на их скорости, то увидим, что импульс пороховых газов, и их вклад в отдачу, примерно в 7-10 раз меньше импульса дроби, то есть составляют не более 10-15% в импульсе отдачи. Примерно такое же соотношение будет и для пуль (немного меньше масса , но больше начальная скорость) и для гладкостволок других калибров. Поэтому, даже если поставить “идеальный” дульный компенсатор, рассеивающий все пороховые газы вбок и “исключающий” их участие в отдаче, сама отдача снизится максимум на 10-15%, что реально достигается только отчасти, для гладкостволок эффект снижения отдачи вряд ли превышает 5-8%.

У нарезного оружия (особенно у относительно малых калибров), где отношение массы пороха к массе пули значительно, в разы, больше, установка дульного тормоза (компенсатора, который для нарезного ствола при стрельбе пулей может быть выполнен более эффективным) реально весьма значительно снижает импульс отдачи, на величину до 20-30%, несмотря на большие начальные скорости (и импульс) пули.

Вначале мы говорили о том, что определить импульс ружья (и отдачи) можно, зная скорости дробового снаряда и среднюю скорость истечения пороховых газов, не вдаваясь во внутреннюю баллистику и ее тонкости. Но тот же импульс ружья и отдачи можно определить, зная график от времени равнодействующей всех сил, действующих на ружье. Посчитав площадь под графиком (импульс этой силы), мы получим импульс, который получило ружье.

На ружье действует основная сила (действие равно противодействию), которая действует и на дробовой снаряд и на сами истекающие пороховые газы (сила давления пороховых газов в казенной части, умноженная на площадь сечения ствола). Из этой силы вычитается сила трения дроби и пороховых газов о канал ствола. Ясно, что равнодействующая сила (при прочих равных условиях) будет пропорциональна давлению в казенной части, и зная график давления от времени (и площадь под ним) в более коротком и длинном стволе можно сказать как изменится импульс и отдача.

Понятно, что в стволах, различающихся только длиной, и при одинаковых патронах график давления (и скорости дроби) вначале будет абсолютно идентичен (ведь не может же дробь и пороховые газы заранее “знать” долго ли им еще лететь по стволу или нет). Но при более коротком стволе дробь естественно покинет ствол раньше по времени, и давление начнет резко падать до нуля раньше, соответственно и меньше будет площадь под графиком и импульс отдачи. Это эффект очень незначительный даже при переходе от ствола с длиной 75см к 50см, единицы процентов, так как вклад давления на конечном участке ствола в импульс отдачи очень мал (само давление мало, и время действия мало-разогнавшаяся дробь пролетает его очень быстро)).

Отчего же так сильно убеждение в повышение отдачи при коротких стволах. Дело в психологии, значительно больший “грохот” истекающих пороховых газов заставляет нас рефлексивно думать, что и отдача возросла соответствующе. Именно поэтому также приписывается заметное снижение отдачи некоторым более современным порохам с пониженным дульным давлением и несколько отличным звуком выстрела.

Надеюсь, что для читателей отдача теперь перестала быть “загадочной незнакомкой”, хотя нам суждено воспринимать ее не только сухим языком “импульсов и энергией”, особенностями нашего сложения и манеры стрельбы, но и струнками нашей души, невольно вслушиваясь в раскатистые аккорды выстрела.

Эдуард ГЕРАЩЕНКО