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苏联早期的航空机枪由地面用轻机枪改装而成,虽然这种航空机枪作战经历很短暂,但对苏联机枪的发展有着重要意义——
“统一机枪”计划的遗产
随着苏联空军力量的不断增强,以及新型飞机的出现,苏联空军需要一种安装在新式活动炮塔上的机枪。捷格加廖夫完成了这个任务,他成功地将他之前设计的轻机枪改装,应用在飞机上。当时苏联陆军装备的新式轻机枪,战技指标格外优秀,因此也为步兵、航空兵和装甲兵轻武器统一创造了机会。当时所谓的“统一”概念,类似我们今天说的“枪族”概念:即基于一款枪械的基本设计,改进出多种适应不同需求的子型号,枪族成员之间的很多零件是通用的,方便生产和使用培训。
1926年5月17日,炮兵总局批准了统一机枪的计划,这一系列机枪包括步兵和骑兵用轻机枪,航空器上的协调器机枪和炮塔机枪。尽管想法很美好,但统一机枪实现起来难度很大,最后只有步兵机枪(DP)、坦克机枪(DT)和航空机枪中的炮塔机枪(DA),这3款捷格加廖夫设计的机枪通过测试装备部队。
将轻机枪改造为航空机枪,需要考虑航空机枪在对应情况下的运作,捷格加廖夫在测试了他的第一轮轻机枪样枪后,航空机枪的研制就与步兵机枪的改进作为平行项目一起进行。基于轻机枪设计一款航空炮塔机枪的想法,也得到了苏联红军空军代表的支持。1927年1月20日,一位空军领导向炮兵总局反映:“1925~1926年提交竞标测试的轻机枪中,捷格加廖夫的机枪最适合空军部门。”相关测试表明,在将捷格加廖夫轻机枪作出对应改进的情况下,将其作为航空机枪是可行的。1926年12月27日~1927年2月28日,经过对航空型捷格加廖夫机枪的测试,苏联工农红军空军指挥部的科学技术委员会认为捷格加廖夫航空机枪是“能够批准提交的样枪”,可以进行量产。
1927年的DA航空机枪原型枪,此时枪尾还是肩托形式
弹壳收集袋的意外 捷格加廖夫根据反馈的建议,对设计作出多项改进,大多改进针对航空机枪的使用环境:取消步兵型机枪的枪管套筒,增加一个固定面板;新设计了枪尾和保险机构;改用大容量(63发)的3排弹盘供弹等。另外,为了防止抛出的弹壳进入飞机和炮塔机构内,在机匣底部设有一个弹壳收集袋。在DA航空机枪的研发和完善阶段,弹壳收集袋造成很多问题,这对于当时世界范围内的枪械设计师来说都是比较少见的。 将机枪安装到飞机上时,机枪不应该到处抛撒弹壳。如果弹壳滚到机舱远处角落内,可能会产生致命的危险。任何一片金属出现在控制系统操作杆等处,都有可能造成卡滞,使飞行员丧失对飞机的控制。因此弹壳从机枪中抛出后,应当被立即收集起来。首次设计的弹壳收集袋出现了意外,弹壳总是卡在收集袋颈部,需要时不时摇动收集袋,这给射手带来了很大的负担。当时尝试了各种形状各种刚性框架的收集袋,但结果都不理想。对于这个问题,与捷格加廖夫合作密切的费德洛夫曾经这样回忆:“捷格加廖夫在重新设计机枪时并没有遇到太大的问题,主要的问题在弹盘的设计上,以及一个看起来很奇怪的问题,即收集弹壳的收集袋……产生了弹壳在收集袋颈部卡住的问题,而且大多数发生在收集袋装满一半时。为了协助我们的工作,苏联空军科学研究所进行了一项很有趣的研究——录制机枪的抛壳动作,而通过相当慢的速度播放抛壳动作,就可以研究抛壳的路径特点,并渐渐发现造成弹壳堵塞的原因。研究抛壳对应的轨迹后,最后针对其轨迹设计了收集袋入口的形状。” 无正式批文的列装 1928年,捷格加廖夫的炮塔航空机枪系统以“DA”的名字进入苏联空军服役,不过该枪的列装并未得到国防人民委员部的正式批文,一般一种新式武器进入苏军服役,国防人民委员部都应该发布对应的条令。新式机枪列装后得到了部队的积极评价。1930年2月2日,第3航空中队的指挥官和参谋长向第7航空旅的报告称:“由观察员执行的地面和空中射击都由捷格加廖夫机枪系统完成,这些机枪的运作并不总是无故障的(意外连发,不挂机),这是由于工厂调整气孔不正确产生的……目前捷格加廖夫机枪在空中和对空射击中都能做到无故障运作。”
DA航空机枪全貌,其采用63发弹盘、弹壳收集袋以及作为瞄准机构的环形分划与风向标式准星。注意DP轻机枪标志性的枪管套筒被机匣前端的面板取代
1929年,苏联空军装备了两款国产型号的航空机枪,与国外同类型号水平相当。其中DA机枪充当炮塔机枪,作为轰炸机和侦察机的自卫火力,而基于马克沁机枪的PV-1机枪则作为战斗机的武器,安装在机头上作为协调器机枪使用。科夫罗夫厂的枪械工程师们通过解决当时很困难的尺寸计算问题,以及其他与机枪整体可靠运作相关的参数,使得航空机枪与DP机枪(以及随后的DT机枪)实现零件互换,这也对产能的提升大有帮助。 1930年3月30日,在一次红军武器部副部长参加的会议上曾提到:“空军单位中已经有1200挺DA机枪在役,还有1000挺准备交付。” DA-2的诞生 随着航空领域技术的不断发展,低速飞机逐渐被高速战斗机和轰炸机取代,提高炮塔武器的射速也被提上日程。与射速达700~900发/分的国外航空机枪相比,DA航空机枪600发/分的射速确实略显不足。提高射速最简单的解决方法就是将多挺机枪并联在一个枪架上。1927年,捷格加廖夫航空机枪系统的第一轮测试结束后,空军科学技术委员会管理处就向机枪武器联合机构提出设计一款双联DA机枪枪架的需求。除了捷格加廖夫,别兹鲁科夫和鲁卡维什尼科夫也参与到这款枪架的研发中。
DA-2航空机枪全貌,这套机枪是1932年之前生产的,采用肩托供射手抵肩。另外注意新添加的枪口制退器
1930年,双联的DA航空机枪以DA-2的名字进入苏联空军服役,这也是苏联空军装备的第一种双联武器系统,DA-2的设计以简单有效的方式,使射速达到1200发/分。与DA航空机枪类似,DA-2列装时也未得到国防人民委员部的正式批文。 相关发展 DA航空机枪的生产一直持续到1932年(双联的DA-2一直生产到1935年),共生产12914挺DA和16040挺DA-2航空机枪。当时空军使用的Тur-5和Тur-6枪架,以及一些可收回的机枪炮塔上都曾装备过DA机枪。与经历了整个战争,一直服役到1960年代的坦克型和步兵型机枪不同,航空型捷格加廖夫机枪的战斗经历很短暂。在1930年代早期,装备DA和DA-2的机枪炮塔成为苏联全部侦察机和轰炸机的自卫武器,随着苏军高层大力推广高射速的施卡斯机枪,DA机枪开始撤装。到了二战初期,这些机枪基本从作战飞机上消失了。而一些二线作战飞机,比如部分U-2多用途双翼机和R-5侦察轰炸机,战争期间还在使用捷格加廖夫航空机枪,充当“聊胜于无”的自卫机枪。也有部分捷格加廖夫航空机枪充当高射机枪,少部分DA-2机枪则安装在海军舰艇与BT-2坦克上。
1928年,由孔达科夫设计的高射机枪枪架,这种枪架最早安装的是马克沁M1910与柯尔特-勃朗宁M1914机枪,后来很多DA-2机枪也被安装到这种枪架上充当高射机枪,并在卫国战争初期得到了有限使用
1932年以后生产的DA-2航空机枪,抵肩装置由肩托改为托胸板
1933年,科夫罗夫厂提交一款试验型航空机枪进行测试,试验机枪被称为DAS,即“捷格加廖夫航空速射型”,除保留导气式原理的自动机和长605mm、4条右旋膛线的枪管这两个DP机枪原有的特点以外,武器的其余部分在设计上都进行了重大改动。什帕金为机枪设计了新受弹器和可散弹链。为了达到1200发/分的射速,DAS机枪不同于以前的开膛待击,重新设计为闭膛待击,还设置了一个加速臂。DAS机枪在设计之初就不仅仅考虑安装在炮塔上,还考虑配合射击协调器安装在机头使用。另外,枪机框上还设有防反跳机构。
海军舰艇上安装的DA-2机枪,作高射机枪使用。注意机枪枪口装有夜间射击使用的消焰器
一名操作DA航空机枪的苏军士兵,注意他将下颚托在上握把处(红色箭头处),另外注意弯曲的摇臂(黄色箭头处),摇臂使得机枪枪身向外“伸出”炮塔,一定程度上增加机枪的射击俯角,也使得机枪位置更靠前,为射手提供了更多活动空间
然而,在DAS机枪出现之际,著名的施卡斯机枪也日渐完善,尽管质量更大,结构上也更加复杂,但其射速达到1800发/分,是捷格加廖夫和什帕金设计产品的一倍多。因此,苏联军方选择射速更高的施卡斯机枪替代DA与DA-2机枪。 DA航空机枪构造简述 DA航空机枪在原理上接近同样出自捷格加廖夫的DP轻机枪,这得益于“统一机枪”计划的开展。DA机枪采用长行程活塞导气式自动原理,鱼鳃闭锁片撑开式闭锁机构。自动机的很多零件与DP轻机枪相同,在细节上则作了很多改动,这些改动都围绕着航空机枪的使用环境进行。 首先,DA机枪去除了DP的枪管套筒,这是因为设置枪管套筒的目的在于防止手部直接与枪管接触,造成烫伤。而在空中,观测员往往只需要操作机枪,而无需携行,因此枪管套筒的存在已经毫无意义。枪管外部设有环形散热片,增大与空气的接触面积,方便散热。 DA机枪在机匣前端增设一个圆形面板,主要负责固定活塞筒,并与枪架通过固定卡环、摇臂等中间零件相连。面板通过机匣前端的螺纹螺接在机匣前端,并用一个特质螺钉固定。面板上部固定有环形分划固定座的滑座,可以在水平方向上调节环形分划组件。与步兵型的DP轻机枪不同,瞄准机构没有采用传统的准星、照门,而是采用环形分划与风向标式准星。风向标式准星可以自动补偿风向和飞机运动带来的偏差,其固定座螺接在枪口的螺纹上。 由于DA机枪在射击时后坐力通过面板作用在枪架上,射手不需要承担后坐力,为此该枪的枪尾部分也进行改动。枪尾处设有上下两个握把,上握把位于枪尾后方向上翻折,射击时射手的下颚托在上握把的翻折处,顶部还设有橡胶垫以增加托住下颚的舒适性。下握把为手枪式握把,位于扳机护圈后方,供射手操作机枪时握持。操作方式改变后保险机构的设计也有所调整,发射机座处设有拨杆式保险,用以锁住发射机构。 为了满足空中连续射击的需求,捷格加廖夫还为航空机枪新设计一种大容量弹盘。新弹盘将63发枪弹(最早为65发)排成3排,这使得弹盘直径减小,高度增大。弹盘直径的减小使得弹盘空间尺寸减小,在空间有限的机舱内这点尤为重要。而由于射手是用下颚托在上握把上进行射击的,这使得瞄准基线相应抬高,因此增加弹盘高度不会对射击产生不利影响。考虑到在空中射手往往要戴着厚重的手套操作武器,机枪弹盘的上方设有一个特质扣带,通过扣带能够方便快速地拆下弹盘,戴着手套操作也很方便。 DA航空机枪系统还设有与飞机炮塔连接的中间零件,主要包括卡圈和摇臂,卡圈包住机枪圆形面板,并和摇臂相铰接。摇臂设有与炮塔连接的耳轴,耳轴细端设有螺纹,通过螺母和转轴的配合将机枪固定在炮塔上。
在瞄准机构的设置上,DA-2也进行了更改,环形分划的安装座重新设置在连接管前连接点上(黄色箭头处),而风向标式准星的安装座则设置在左侧枪身上(红色箭头处)
DA-2航空机枪构造简述 DA-2航空机枪是一种双联装武器系统,除了两个枪身组件,还包括连接管组件以及相关的调节机构。DA-2的左右两个枪身对称布置,两边的拉机柄、保险拨片等零部件呈镜像关系,两侧枪身都设有弹壳收集袋。枪身取消了DA机枪机匣前部的圆形面板,在原先面板的位置上设置了一个套筒,套筒的作用一方面是用来插入活塞筒,另一方面与连接管等组件相连。 连接管为联装系统的主要部件,上方设有前连接点和后连接点,分别连接两侧枪身的中部和后部。连接机构上设有调节装置,左侧枪身为固定式,右侧枪身可以通过转动对应的调节螺栓使枪身在水平、垂直方向上移动,以调节两挺机枪火线的交汇中心。连接管上还设有机枪的主连接轴,连接轴与飞机上的炮塔枪架相连。 左右两挺机枪原先位于枪尾后方的上握把均被截短,失去了托住射手下颚的功能。在后连接点的连接杆上,重新设置了肩托和下颚托板。1932年以后,肩托又改为托胸板的形式。为了使两挺机枪同时开火射击,DA-2还配备了所谓的“双联扳机”装置。双联扳机由连接杆和调节杆、压杆等零件组成,使用时插在两侧枪身的发射机座上。调节杆装在连接杆上,并设有弹簧,因为经过调节后两侧枪身的水平距离有所变化,带有弹簧的调节杆便能自动补偿这个距离。
考虑到实际使用中,两挺机枪同时射击时会将后坐力叠加传递到枪架上,而如果两挺机枪射频不一致,就会导致机枪在水平方向上产生摇动的趋势,这对枪架的稳定性不利。因此DA-2航空机枪配装枪口制退器,以减小枪身作用在枪架上的力,类似形式的枪口制退器也被后来的DShK38机枪采用
结语 在苏联航空武器领域,虽然DA航空机枪在设计上并不突出,但我们可以看到苏联的“统一机枪”尝试,这是非常超前的。DA、DT,尤其DP这几款机枪,也奠定了捷格加廖夫的轻武器设计大师之路。DA航空机枪上的一些机构(比如拨片式保险)也成为捷格加廖夫设计武器的标志特征。此外,DA航空机枪的装备范围很广,这使得很多设计机构开始着手各种各样的自卫炮塔设计,为相关领域积累了大量经验。虽然DA航空机枪的战斗经历很短,但其在苏联航空武器设计领域,还是产生了很重要的影响。 (原文发表于《轻兵器》2023年第7期,文有删改) 重要通知! 2023年合订本已上架,扫码进入链接购买:
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编辑:魏开功 丁涌强
校对:魏开功
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