苏联航空机枪基石

作者: Zeke

新需求的产生

俄国内战结束后,年轻的苏联空军在航空机枪方面大多采用沙皇俄国留下的旧型号,这些机枪多为英国制造的刘易斯和维克斯机枪,均是一战期间采购的。到1920年代中后期,随着苏联国内各型号的军用飞机陆续完成设计并装备部队,为这些飞机装备足够的航空机枪成为一件迫在眉睫的事情。鉴于当时的国际形势,苏联显然不可能再从昔日“盟国”方面进口大量航空机枪,因此这个任务便交给苏联国内成长中的国防工业企业。

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R-1侦察机上的维克斯航空机枪。为了解决英制7.7mm枪弹的短缺问题,一些维克斯机枪的枪管更换成7.62×54mm R的规格,方便使用俄制枪弹
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苏联早期战斗机上的维克斯机枪。在没有自产航空机枪之前,战斗机所使用的武器都是外国产品

早在1918年, 科夫罗夫工厂的费德洛夫就根据费德洛夫自动步枪改进设计一种航空机枪,但费德洛夫自动步枪先天存在射速提升幅度有限的问题,而且此枪后来未得到广泛采用,所以改进生产航空机枪的工作并没有完成。到了1928年,师从费德洛夫的捷格加廖夫设计的DA航空机枪正式装备苏联空军。

从莫斯科到图拉

DA航空机枪改进自捷格加廖夫之前设计的DP轻机枪,当时DP轻机枪投产不久,科夫罗夫工厂还未熟练掌握新式机枪的生产工艺,而且DA 航空机枪的定位是炮塔机枪,安装在飞机射击协调器上的机枪仍存在供给缺口。此时除了科夫罗夫工厂,苏联国防工业的其他部门也在着手新式航空机枪的研发。

1923年,在图拉兵工厂的托卡列夫着手设计马克沁轻机枪的同时,莫斯科的“航空工业人”飞机工厂也在进行将马克沁机枪改造成更先进航空机枪的计划。马克沁机枪在沙俄时代便大量装备军队,图拉兵工厂(苏联马克沁机枪的主要生产厂)早已熟练掌握马克沁机枪的生产工艺,因此无论是新式轻机枪还是新式航空机枪,如果基本设计基于先前的马克沁机枪,不仅会对新式机枪的快速投产带来很大帮助,在机枪下发部队后,先前已对马克沁机枪足够了解的单位也能快速掌握新式机枪的使用技巧,快速形成战斗力。

“航空工业人”工厂的机枪设计是厂内的飞行员兼飞机设计师亚历山大·瓦西里耶维奇·纳达什克维奇提出的,他的工作重点是提高机枪的射速。到了1924年,他前往条件更好的图拉兵工厂完善设计。

1926年5月26日,纳达什克维奇的样枪进入靶场测试阶段,样枪的测试结果非常令人满意,组织测试的委员会也对纳达什克维奇提高机枪射速的思路加以肯定。1927年1月31日,红军供给部长P.E. 德边科和红军炮兵指挥部司令G.I. 库利克向苏联革命军事委员会提出申请,希望将纳达什克维奇的新式机枪列装部队。而革命军事委员会希望在新式机枪装备部队前,先组织一场与维克斯机枪的对比测试。对比测试于当年3月16日进行,纳达什克维奇的机枪综合表现优于维克斯机枪,尤其是在适当调试后,在飞机射击协调器上的表现令人满意。

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PV-1机枪全貌,整体结构源自马克沁机枪
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PV-1机枪设计师亚历山大·瓦西里耶维奇·纳达什克维奇(1897~1967年)。因为在武器设计上作出杰出贡献,他获得一次列宁奖金、两次斯大林奖金、列宁勋章、四次劳动红旗勋章、卫国战争勋章和红星勋章

1928年5月8日,新式航空机枪完成部队测试,测试单位为驻扎在北高加索军区的第26 航空兵大队。测试报告中将新式航空机枪称为PV-1,PV为俄语“ПулемётВоздушный”(航空机枪)的缩写,即“航空机枪第一型”,这也是该机枪定型后的正式命名。在经过一系列成功的测试后,革命军事委员会在1928年决定为苏联空军装备PV-1机枪。当时,苏联的第一代军用飞机,如I-3 与I-4 战斗机、TB-3 轰炸机都装备了PV-1 机枪。

正式装备部队后,PV-1机枪在生产期间曾进行过两次重大改进:第一次是I-4 战斗机研发过程中,军方提出在机头两侧布置机枪的需求,这就需要两挺机枪从左右两侧分别供弹,而当时图拉生产的PV-1机枪只能从右侧供弹。1929 年工厂制造了第一批左侧供弹的10挺机枪。1929年12月,在经过测试后,左侧供弹的机枪开始装备部队,并于1930 年正式投产。第二次改进是在1930年,先前的PV-1机枪为了减重,相较马克沁机枪缩短了枪管长度,但到了1930年8月24日,炮兵总局主席G.I. 邦达里提议标准化机枪的枪管长度,标准化从1931 年开始,随后生产的PV-1机枪枪管与马克沁机枪通用。

PV-1机枪于1926年投产,1940年停产。至1929年10月1日,空军有2480挺PV-1机枪。后来一直在生产,1932年生产了3019挺,1933年1284挺,1934年3645挺,1935年1915挺,1937年1603挺,1938年3867挺。到了1940年,虽然并未直接下达将PV-1机枪撤出生产的决定,但当年工厂的生产计划中并没有出现PV-1机枪,实际上生产已经停止。1932年,高射速航空机枪施卡斯(ShKAS)开始装备苏联空军,自此,PV-1 逐渐被施卡斯取代。

PV-1机枪构造简述

PV-1全枪的基本设计基于马克沁机枪,因此也沿用了马克沁机枪的枪管短后坐自动方式,以及肘节式闭锁原理。设计上,相较于马克沁机枪,PV-1机枪主要在减重和提高射速方面进行了多项优化。此外,针对在飞机上机枪的特殊操作条件,还额外设计了装弹手柄组件。

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PV-1机枪的枪管助退器构造图。螺帽衬套(2a)螺接在枪管套(2)上,射击时枪口的火药燃气作用在螺帽衬套上,进而推动枪管向后加速运动,提高自动机的运动速度
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为了减重,PV-1机枪取消了原先马克沁机枪机匣左侧设置的复进簧盖,只保留前方一小部分用以固定复进簧的调节螺丝
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PV-1 机枪包含缓冲机构的底盖组件结构图。缓冲簧杆(10)外围设有两个圆柱形螺旋弹簧,在自动机后坐到位时,枪管延伸部与弹簧座(11)发生撞击,两个弹簧压缩吸收部分后坐能量。而在自动机复进时,两个缓冲簧舒张,将能量传递给自动机,进而加快自动机的运动速度。此外,缓冲簧杆(10)尾部还螺接有两个螺母(14),通过调节这两个螺母可以改变缓冲簧的预压缩量

从外观上看,PV-1 机枪去掉了马克沁机枪笨重的水冷套筒,将水冷套筒替换成圆筒形散热套筒,前期型号中散热孔为椭圆形,后续为了方便生产改为圆孔。散热套筒前方设有一个螺帽衬套,起到枪口助退器的作用。PV-1 机枪的螺帽衬套相较于标准型马克沁机枪减小了直径,这样可以增加枪口处火药燃气的压力,加快自动机的循环速度。螺帽衬套分为两种,一种开孔直径14mm,用以正常射速的射击,另一种开孔直径10mm,用以高射速射击。

PV-1 机枪的机匣与标准的马克沁机枪相比略有改动,主要是在机匣下方和后方添加了枪架和机枪的固定栓孔,机匣盖上方原先的弧形座表尺也被取消,这是因为很多情况下机枪在飞机上的固定位置离飞行员很远,航空机枪的瞄具大多设置在飞机上,因此不需要在机枪上设置瞄准机构。此外,机匣下部前方还起到安装射击协调器联动机构的作用。

在标准的马克沁机枪上,机匣左侧设有复进簧盖,起到防止异物干扰复进簧的作用。但作为航空机枪的PV-1工作条件要好于地面的步兵机枪,因此取消了这个装置,只保留了复进簧盖前端用以固定复进簧的调节螺丝。

不同于标准马克沁机枪的尾盖组件,PV-1机枪的尾盖上还增加了缓冲器,这也是苏联机枪设计上第一次创新地引入缓冲机构。缓冲器设有两个并联的圆柱形螺旋弹簧,可以在自动机后坐到位时吸收一部分后坐能量,并在自动机复进时伸张,将吸收的一部分后坐能量传递给自动机,起到提高射速的作用。缓冲器上还设有螺母调节机构,方便调节缓冲簧的预压缩量。

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PV-1机枪的金属可散弹链为冲压件,在1920年代中后期采用这种设计是很大胆且具有开创性的,之后很多苏联航空武器也沿用了金属可散弹链。除了图中展示的弹链,弹链还有一种链节上带加强筋的形制
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空军研究所系统装弹手柄构造示意图。机枪拉机柄上添加了一个齿式离合器(35),与滑块(34)上的齿条相配合,使得滑块在运动时带动拉机柄转动。此外,空军研究所系统的滑块槽为直槽,应当是更早的设计
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弗拉基米洛夫- 雅尔采夫系统装弹手柄构造示意图。在拉动杠杆(26)后,滑块(29)也随之运动,滑块上的滚轮(红色箭头处)抬起拉机柄尾部,实现机构开锁。滑块(29)进一步运动,其上的钩状突起(黄色箭头处)拉动拉机柄,进而使自动机作后坐运动。松开杠杆后,复位簧(30)将这个机构带回初始位置。弗拉基米洛夫- 雅尔采夫系统装弹手柄的特点在于使用了滚柱(32)和滑块曲线槽,这使得整个机构运动更加平缓,受力也更加均匀

考虑到PV-1机枪提高的射速,以及在空中飞机作复杂机动产生的过载,原马克沁机枪所使用的帆布弹带很可能会撕裂,导致枪弹固定不到位甚至脱出等问题,PV-1机枪采用了新设计的金属可散弹链,这在苏联航空武器上也是第一次。枪弹在被取弹器从弹链内抽出后,弹链链节也从受弹器处抛出,而不是像步兵机枪那样“拖出”一条长长的空弹链,这大大节省了机枪布置的空间。后续苏联的航空机枪/ 航炮也大多沿用可散弹链设计。

在战斗机上布置机枪时,往往需要在机头左右两侧布置两挺或多挺机枪,这便要求机枪在左右两侧均可供弹。最早的PV-1 机枪与步兵型马克沁机枪采用相同的供弹机构,均为右侧供弹,受弹器上设有一个曲拐,枪管延伸部在往复运动时通过左侧的缺口将能量传递给曲拐,曲拐带动拨弹滑板左右运动,从而拨动弹链。

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