Warum verwenden moderne Kampfjets 20-mm-Kanonen?

Warum verwenden moderne Kampfjets 20-mm-Kanonen? Ist die Panzerung eines modernen Jets so dick? Fehlt beispielsweise .50 (12,7 mm) Munition die Geschwindigkeit, um effektiv zu sein?

Ich bin nur neugierig, warum 20 mm in Luft-Luft-Kanonen so weit verbreitet sind.

Willkommen bei SX! Bitte versuchen Sie, sich etwas mehr Mühe bei der Recherche und Formatierung der Fragen zu geben. Sie sind beständig und sollten vorzugsweise für ein breiteres Publikum anwendbar sein. Halten Sie den Titel einfach und fügen Sie Ihre Recherche in den Post-Body ein. Deine dritte Frage konnte ich leider überhaupt nicht verstehen.
Denken Sie daran, dass 20-mm-Kanonen schon bald im Zweiten Weltkrieg fast notwendig waren. Nur eine Minderheit der Kämpfer behielt nur .5-Maschinengewehre und nur .3-Maschinengewehre Spitfire I war von Anfang an zu schwach. Das liegt zum Teil an Panzerungen, die vielleicht nicht mehr verwendet werden, aber eine Kugel ohne Sprengladung richtet einfach nicht genug Schaden an, wenn sie ein Flugzeug trifft.
FWIW Um hier nicht Äpfel mit Birnen zu vergleichen, hat ein Lauf vom Kaliber .5 einen Innendurchmesser von 12,7 mm, und eine 20-mm-Kanone würde das Kaliber .78 ergeben. Kaliber ist in diesem Zusammenhang gleichbedeutend mit Zoll.
Als ich das letzte Mal mit einem Jet geflogen bin, gab es überhaupt keine Kanonen – war die 737 defekt, oder hat die Fluggesellschaft die Optionen einfach billiger gemacht?

Antworten (3)

20 mm ist das kleinste Kaliber, das praktisch mit einer Sprengladung geladen werden kann. Einige Kampfjets verwenden 23-mm-, 27-mm- oder 30-mm-Kanonen.

Der Grund, warum 20 mm zu einem der gängigsten Flugzeugkanonenkaliber geworden ist, ist, dass es die leichteste Waffe produziert, die die Mindestanforderungen erfüllt, um im Luftkampf nützlich zu sein: genug Feuerrate, um einen manövrierenden Jet zu treffen, gut genug Ballistik für eine sinnvolle Reichweite, genug Berstladungskapazität für bedeutenden Schaden.

Die meisten modernen Kampfjets tragen keine Panzerung, sind aber mit beträchtlicher Redundanz und interner Unterteilung gebaut. Eine Sprengladung (explosive Nutzlast) wird benötigt, um einem modernen Kampfflugzeug erheblichen Schaden zuzufügen.

Kleinere Kaliber können einige Schäden verursachen, die repariert werden müssen, aber nicht genug, um sich darauf zu verlassen, um einen Jet im Kampf zum Absturz zu bringen. Da Raketen Vorrang haben, wollen die meisten Luftstreitkräfte die leichteste Waffe, die noch effektiv ist.

Größere Kaliber haben Designkosten. Eine großkalibrige Schnellfeuerkanone ist viel schwerer, ihre Treibgase (Mündungsauspuff) können Flammenausbrüche im Triebwerk verursachen, und das Schießen wird das Ziel des Flugzeugs aus der Mitte werfen. Ein langsamer schießendes kann angemessen leicht sein, hat aber immer noch die gleiche Rückstoßkraft. Ein weiteres Problem bei großen Kalibern sind Kollateralschäden - 30-mm-Patronen und mehr schicken Fragmente ein paar hundert Meter weit, weit genug, um verbündete Flugzeuge bei Luftkampfmanövern zu beschädigen.

Die von Kampfflugzeugen verwendeten 20-mm-Patronen haben ohnehin eine begrenzte Fähigkeit zum Durchschlagen von Panzerungen (vergleichbar mit .50 BMG). Gepanzerte Flugzeuge sind selten, und einige Ausnahmen sind CAS-Flugzeuge wie die A10 und in geringerem Maße die Su-25 und die Su-34. Diese Panzerung ist hauptsächlich darauf ausgelegt, sie vor Bodenbeschuss zu schützen, nicht vor feindlichen Jägern.

Es gibt tatsächlich Panzerung auf mehreren modernen Jets; ein einfaches Beispiel ist die A-10. Ich nehme an, Sie wollten diese Aussage auf Kämpfer beschränken, aber ich denke, die Antwort kann in diese Richtung verbessert werden.
Man könnte auch sagen, dass das 20-mm-Vulcan einen idealen Punkt für viele Bereiche auf einmal trifft; Feuerrate und damit Trefferwahrscheinlichkeit, Munitionsladung und damit verfügbare Feuerdauer und so weiter, alles maximiert durch die Verwendung des kleinsten Kalibers mit anständiger Tödlichkeit. Vergleichen Sie es mit der 37-mm-Einzelrohrkanone, die in sowjetischen Flugzeugen verwendet wurde, wo die Trefferwahrscheinlichkeit aufgrund der niedrigen Feuerrate so gering war, dass sie die meisten ihrer Vorteile zunichte machte. Feuerrate ist alles in Luft zu Luft. Das deutsche 30-mm-Mk108 war so effektiv, weil es eine ungewöhnlich hohe Feuerrate (600 U/min IIRC) für ein so großes einläufiges Geschütz hat.
@AEhere True, ich habe nur das stereotypste Szenario des Luftkampfs angesprochen. Bearbeitet, um zu erweitern.
Therac: Dachte so viel +1 an @JohnK, wurde das 37 mm nicht in Verbindung mit 20 mm verwendet, wie es im 2. Weltkrieg und in frühen Jets üblich war? Heutzutage verwendet die Su-27 30-mm-Munition mit über 1500 U / min, immer noch langsam im Vergleich zu den 6000 U / min der Vulcan.
Wann wurde es zum Mainstream?
@ JohnK, Ihr Standpunkt ist richtig, aber vergleichen Sie 37-mm-Kanonen aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs mit Vulcan? 37 mm wurde seit den frühen Düsenjägern (Ende der 40er Jahre) nicht mehr wirklich verwendet; Zeitgenössische Flugzeugnutzung(d) 20, 23 oder 30 mm.
Nein, eigentlich habe ich den Vulcan mit den Rivalen verglichen, als der Vulcan herauskam, wie die schwere Einzelrohrkanone, die in sowjetischen Nachkriegs-Klimaanlagen verwendet wurde. US-Piloten in Vietnam waren besorgt über die 37 mm auf Migs, stellten jedoch schnell fest, dass ihre Feuerrate so langsam war, dass die Trefferwahrscheinlichkeit gering war.
Könnten Sie auch etwas über den Rückwärtsschub von Patronen größeren Kalibers hinzufügen? Zum Beispiel hat die GAU-8 der A-10 genug Schub, dass zwei das Flugzeug rückwärts schieben würden . Eine größere Runde bedeutet mehr Rückstoß beim Zurückdrücken.
@Anoplexian Recoil ist ein Faktor, aber das Zurückschieben des Flugzeugs ist kein ernsthaftes Problem beim Flugzeugdesign. Das Entladen der gesamten Nutzlast der GAU-8 auf einmal wird nur dazu führen, dass die A-10 50-70 Knoten an Geschwindigkeit verliert - eine Verlangsamung, aber nicht vom Herumlungern zum Stillstand, geschweige denn zum Rückwärtsfahren. Das Entladen in 3-4 sehr langen Stößen reduziert den Geschwindigkeitsverlust auf nur 20 Knoten.
@Therac Im Gegenteil, das Flugzeug wurde speziell um die Waffe herum entwickelt , und der Schub ist ein großes Problem bei dieser Waffe und insbesondere bei der A-10. Es ist auch nicht nur auf das Warzenschwein beschränkt, die Rückstoßkraft der GSh-6-30 der MiG-27 ist mit 60 kN sogar noch größer als die 45 kN der GAU-8, wo die Triebwerke der A-10 40 kN erzeugen. Auch Kanonenrauch für die Lufteinlässe am Motor ist auch ein Problem für die A-10.
@Anoplexian Die Kraft und die Vibration des Rückstoßes sowie der außermittige Effekt des Kippens des Flugzeugs, das das Ziel der Waffe abwirft, und die Aufnahme von Treibgas sind einfach viel größere Konstruktionsbedenken als der direkte Schubverlust durch den Rückstoß. Wenn die A-10 beispielsweise 10-kN- oder 100-kN-Motoren hätte, würde dies ihre nutzbare Geschützgröße nicht direkt beeinflussen. Ein größeres, robusteres oder kleineres, leichter gebautes Flugzeug zu sein. Wie auch immer, ich habe dies in der Antwort näher erläutert.

Wenn Sie wissen wollen, warum Sie bei einem Kampfflugzeug normalerweise ein Kaliber zwischen 20 und 30 mm verwenden (wenn Sie überhaupt eines tun), müssen Sie einige Dinge beachten.

  1. Moderne Kampfflugzeuge können Geschwindigkeiten von über 600 m/s erreichen. Selbst im Manövrierkampf - der heute eher nicht mehr existiert - bewegen sie sich immer noch mit 200 m/s.
  2. Eingriffsentfernungen sind daher (Wendekreise etc. eingeschlossen) mindestens 500m bis 1000m oder weitaus mehr.
  3. Das Gewicht in einem Flugzeug ist aufgrund von Strukturkomponenten, Treibstoff und Missionsnutzlast (einschließlich Bomben und Lenkflugkörpern) sehr begrenzt.

Denken Sie in diesem Sinne darüber nach, was eine Waffe leisten kann:

Das typische Gewicht für ein Waffensystem der Kaliber 30 mm und höher liegt im Bereich von mehreren Tonnen. Die GAU-8/A Avenger (die A-10-Kanone) hat ein (Trocken-)Gewicht von 1800 kg. Das ist ohne Munition, die auch erheblich an Gewicht hinzufügt. Somit begrenzt es die Nutzlast für andere verfügbare Kampfmittel. Etwas Größeres ist aus Gewichtsgründen ziemlich unpraktisch.

Du kämpfst mit hohen Geschwindigkeiten und auf große Entfernungen. Sie brauchen eine Waffe, die eine große Reichweite und eine hohe Projektilgeschwindigkeit hat. Daher hat alles unter einem Kaliber .50 Probleme, wenn man die Reichweiten berücksichtigt (Projektile verlangsamen sich erheblich, wenn sie auf größere Entfernungen abgefeuert werden, und müssen in einem höheren Bogen abgefeuert werden).

Selbst bei einer hohen Feuerrate (sagen wir 6000 Schuss pro Minute) ergibt sich bei den entsprechenden Mündungsgeschwindigkeiten (~ 1100 m/s) zwischen jedem Schuss ein Abstand von 10 Metern. Ihr Ziel bewegt sich auch mit beträchtlicher Geschwindigkeit. Selbst wenn Sie also einen langen Feuerstoß auf ein vorbeifliegendes Flugzeug abfeuern, ist es unwahrscheinlich, dass es mit mehr als einer Handvoll Schuss trifft – wenn Sie überhaupt treffen.

Sie möchten also die Wirkung maximieren, die Sie haben, was bedeutet, dass Sie ein Projektil mit einer Sprengladung benötigen. Andernfalls könnte es einfach durch das feindliche Flugzeug fliegen, ohne echten Schaden zu verursachen. Ruder, Tanks etc. sind mit nur einem kleinen Loch drin alles kein Problem mehr. Dies bedeutet, dass Sie eine Sprengladung benötigen - die ein größeres Projektil benötigt, daher ist alles unter 20 mm fast unpraktisch, da die Ladung zu klein wäre.

Dies lässt uns Waffen im (normalerweise) Bereich von 20 mm bis 30 mm übrig.

Fast alle Geschütze von Kampfflugzeugen und Jagdbombern liegen in diesem Bereich. Ein paar Beispiele:

  • M61A1 Vulcan (US) - 20-mm-Rotationskanone mit 6000 Schuss pro Minute (die hohe Feuerrate sorgt für mehr Treffer)
  • Mauser BK-27 (DE) - 27-mm-Revolverkanone mit 1700 Schuss pro Minute (größeres Projektil, daher größere Sprengladung)
  • GSh-30-1 (RU) - 30-mm-Kanone bei 1500-1800 Schuss pro Minute (wieder größeres Projektil, aber weniger Schuss)
  • GIAT30 (FR) - 30-mm-Revolverkanone mit 2500 Schuss pro Minute
  • GAU-8/A (US) - 30-mm-Rotationskanone mit 3900 Schuss pro Minute (wirklich hohes Gewicht für Waffensystem und Munition, aber ohnehin nicht für Luft-Luft-Kämpfe gedacht)
Technische Korrektur: Die GSh-30-1 ist eine rückstoßbetriebene Schnellfeuer-Einkammer-Autokanone, kein Revolver. Das GSh-Design ist außergewöhnlich, da es die Feuerrate von Kanonen doppelt so schwer hat, zahlt sich aber dafür aus, dass es hitzebegrenzt ist. Ein wichtiger Faktor bei Gatlings ist auch, dass die angegebene Feuerrate maximal und nicht durchschnittlich ist – viel niedriger während der Hochlaufzeit. Die GAU-8 steht allein darin, dass sie eine echte Waffe für wiederholtes, langes Feuern ist und keine Kampfwaffe, die nur ein paar Schüsse abfeuern soll.
Sie haben wahrscheinlich an GSh-6-30 gedacht (was immer erwähnenswert ist; wie GAU-8 ist es in vielerlei Hinsicht eine Spitzenkanone). Das ist ein 6-Lauf-Revolver (mit über 5000 U / min!). Aber dann siehe @Theracs Kommentar. Seine Gesamtlebensdauer ist geringer als MTBF (Marmeladen) des Vulcan.
@Zeus Sie haben beide etwas Recht. Ich habe die Kanonen irgendwie verwechselt, da GSh leider viel mehr 30mm Kanonen gebaut hat.

Man sollte sich auch an den "ballistischen Fall" erinnern, da dies das Schießen auf ein sich bewegendes Ziel auf Distanz erheblich erschwert. Und Kampfjets bewegen sich bereits schnell. Das Eingrenzen der "3D-ness", wo die Runde enden sollte, macht es einfacher, viel genauer zu sein, stellt man sich vor, und gibt einem Piloten mehr Zeit für andere Überlegungen ...

Geht man einfach davon aus, dass eine Patrone gleich lang ist, ob 20 mm oder 30 mm, was nicht so zu sein scheint, führt dazu, dass NUR der vergrößerte Durchmesser von vielleicht ähnlich gewichteten Materialien wichtig ist, was nicht so zu sein scheint (aber beides "nicht so" scheint konservativ zu sein), eine 30-mm-Patrone würde das 2,25-fache wiegen, was eine 20-mm-Patrone wiegt. Das würde bedeuten, wenn die Energien beim Schießen gleich sein könnten, es sei denn, man beschließt, sie anders zu machen, dass der Ausdruck "Geschwindigkeit im Quadrat" 2,25-mal größer wäre, oder mit anderen Worten, diese Geschwindigkeit wäre 1,5-mal größer. Ignoriert man dann, dass eine kleinere Patrone einem geringeren Windwiderstand ausgesetzt sein sollte und daher ihre Geschwindigkeit (zeitlich) länger beibehalten sollte als eine größere Patrone,

In Erinnerung an Galileo, beide fallen aufgrund der Schwerkraft mit der gleichen Geschwindigkeit, führt die kürzere Flugzeit zu weniger Tropfen, was durch die Tatsache betont wird, dass sich der Tropfen mit zunehmender Zeit beschleunigt. Tatsächlich zeigt eine kleine (kleine) Menge an Forschung, dass es etwa 4/7 sein könnte, nennen wir es 55% des Drops der größeren Runde.

Angesichts des Konservatismus und des Ignorierens, wie unabhängige Entscheidungen einen Teil davon ohnehin in Frage stellen könnten, kann ich mit der Idee fortfahren, dass der Rückgang 1/2 beträgt. Ihre Runde könnte also beispielsweise 200 Fuß unter das andere Flugzeug fallen, anstatt 400 Fuß. Beides kann geplant werden und eine Waffe kann so montiert werden, dass es wie ein Laserschuss für einen Piloten aussieht (in einer einzelnen, ausgewählten Entfernung), aber es scheint, dass das Zielen auf ein Ziel VIEL einfacher zu sein scheint, wenn man dies zulässt viel kleiner Tropfen. Je größer der Abfall, desto höher muss man über dem Ziel zielen und desto länger muss die Parabelbahn sein, was den Geschwindigkeitsverlust gegenüber der kleineren Runde erhöht, und so weiter und weiter ...

Einfacher bei jeder gegebenen Genauigkeit bedeutet schneller, weniger Zeitaufwand für die Mechanik und damit die zusätzliche Sekunde hier und da. Es scheint, als könnten diese Sekunden für sich allein schon eine Menge ausmachen.

Die Durchschlagskraft würde stark vom Energiegehalt beim Aufprall für jedes gegebene Material/Geometrie abhängen. Die Runde, die etwa 2/3 der Zeit benötigt, um "dort anzukommen", scheint bei der gleichen kleinen (kleinen) Forschungsmenge 4/3 der Energie beim Aufprall zu haben, was es wahrscheinlicher macht, dass sie eindringen würde, so dass das Platzen wäre intern, wo es eine weitaus größere Wirkung hätte: mehr Zerreißen von Fleisch, Elektronik, Fleisch, Kraftstoff, Fleisch, Hydraulik, Fleisch, Radarprofil, Fleisch ... und weniger nur das Durcheinander der Farbe.

Wenn ich das kurze Beispiel in einer anderen Antwort verwende, erhalte ich einen Abstand von 36 Fuß zwischen den Runden. Es scheint mir, dass es einfacher wäre, den Feind zu verfolgen, um ihn mit mehr als einer Runde zu treffen, wenn man einen radikal kleineren Abfall berücksichtigen würde. Aber ich werde sagen, dass es unwahrscheinlich erscheint, dass die Designer mehr als eine Runde geplant haben, um so sicher zu treffen 2-3 Kanonen, die gleichzeitig feuern, vielleicht ein oder zwei Fuß voneinander entfernt, wären wunderbar, wenn sie der Meinung wären, dass mehr als eine Runde unglaublich lohnenswert ist und die Jäger einfach nicht so gebaut sind ... Trotzdem fehlen ein paar und die Verfolgung Mit dem kleineren Drop-Envelope scheint es auch einfacher zu sein, den Feind zu treffen.

Schließlich hätte die kürzere Zeit vom Schießen bis zum Aufprall einige kleinere Auswirkungen, wie z. B. weniger Zeit für den Feind, um aus dem Schuss herauszumanövrieren ("ausweichen") (realistisch gesehen, mehr Zeit für das, was er sofort getan hat, um zu funktionieren, wenn es jemals so ist könnte ... weniger dieser zusätzlichen Sekunden, die ich oben erwähnt habe), wie die Möglichkeit, eine sinnvolle Aufnahme in kürzerer Zeit im Bild zu machen (also eine Aufnahme zu machen vs. "Verdammt, zu spät, um überhaupt eine Aufnahme zu machen"), wie in der Lage zu sein, einem Teammitglied zu helfen, anstatt sich Sorgen zu machen, dass es ihn treffen könnte, und andere Dinge, die noch weniger quantifizierbar sind.

Alle Ihre Berechnungen scheinen auf der Idee zu beruhen, dass eine 20-mm-Patrone und eine 30-mm-Patrone beim Start die gleiche kinetische Energie haben würden. Aber ist das eine vernünftige Annahme? Eine größere Patrone wäre sicherlich mit einer größeren Ladung ausgestattet, was zu mehr KE beim Start führen würde. Vermutlich könnte man im Prinzip dafür sorgen, dass die Mündungsgeschwindigkeit der beiden Patronen gleich ist, an diesem Punkt verschwinden alle Ihre Berechnungen, da der einzige Unterschied darin besteht, dass die größere Patrone mehr Luftwiderstand hat, den Sie erwähnen, aber nicht einbeziehen in deinen Berechnungen.
@DavidRicherby Die auf ein Projektil durch einen Lauf ausgeübte Kraft nahm mit dem Quadrat des Durchmessers zu, die Masse mit dem Würfel. Um also die gleiche Mündungsgeschwindigkeit zu erreichen, muss der Druck auf das größere Projektil höher oder der Lauf länger sein. Höherer Druck bedeutet dickerer Lauf mit mehr Masse. Längerer Lauf bedeutet auch mehr Masse. Beide Dinge sind hinsichtlich der Montierbarkeit auf einer Plattform, die bereits für die Gesamtmasse festgeschnallt ist, nachteilig. Aber ja, eine Erhöhung der Treibladung und der Lauflänge kann zu einer höheren Mündungsgeschwindigkeit führen. Vergleichen Sie ein 120-mm-Panzergehäuse mit 1700 m/s+ bei neueren Modellen.
@Adwaenyth Außer dass diese Antwort nichts davon berücksichtigt. Außerdem wird vereinfachend davon ausgegangen, dass die 30-mm-Patrone die gleiche Länge wie die 20-mm-Patrone hat, was bedeutet, dass die Masse auch nur mit dem Quadrat des Durchmessers zunimmt, sodass es unter dieser Annahme so aussieht, als ob die 30-mm-Patrone genau dasselbe hätte Mündungsgeschwindigkeit wie die 20-mm-Patrone. Die Berechnungen hier scheinen also überhaupt nicht realistisch zu sein.
Während diese Antwort ihre Hypothesen vor der Berechnung angibt, finde ich diese zu stark vereinfacht und, um ehrlich zu sein, sinnlos ... die Mündungsgeschwindigkeit und Granatengeometrie der gängigsten 20-mm- und 30-mm-A / C-Kanonengeschosse sind entweder öffentlich verfügbar oder leicht anzunähern , ohne auf kugelförmige Kühe auf unendlichen Ebenen zurückgreifen zu müssen.
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