Moderní letecké kanóny

Důležitou součástí letecké výzbroje zůstávají rychlopalné kanóny. A to i přesto, že špičkové řízené střely mohou přesně zasáhnout cíl na desítky i stovky kilometrů. Co je příčinou toho, že i ty nejmodernější letouny a vrtulníky stále spoléhají na zbraně, jejichž principy se v zásadě nezměnily téměř osmdesát let? To částečně zodpoví tento článek.

Jako letecký kanón je označována plně automatická zbraň ráže alespoň 20 mm, která je primárně určena pro vyzbrojení letadla s pevným křídlem nebo vrtulníku. Zbraně menších ráží označujeme jako kulomety. V arzenálu vojenských vrtulníků najdeme také automatické granátomety ráže 30 až 40 mm.

Kanóny se do výzbroje letounů dostaly už za první světové války, ačkoli tehdy šlo většinou o jednoranné zbraně s ručním nabíjením. V meziválečném období se konstruktéři soustředili na zdokonalení kulometů a kanóny byly poněkud zanedbány. Během občanské války ve Španělsku však německý Messerschmitt Bf-109 s 20mm kanónem prokázal jasnou převahu nad sovětskými stíhačkami, které nesly pouze kulomety.

Velký rozvoj leteckých kanónů přinesla druhá světová válka. Jestliže na jejím počátku byl převládající zbraní stále ještě kulomet, v roce 1945 už bylo běžnou výzbrojí několik 20mm kanónů. Vzácností nebyly ani větší ráže (30, 37 nebo 45 mm) a objevily se i zbraně vysloveně dělostřeleckého charakteru (americké 75mm nebo německé 55mm kanóny), které sice měly devastující účinek, ale kvůli velkému zpětnému rázu se příliš nerozšířily.

Letecké automatické zbraně sehrály klíčovou roli v korejské válce, ale od poloviny 50. let se hlavní výzbrojí letounů staly řízené střely, zatímco kanóny převzaly záložní funkci. V USA došla tato „raketizace“ tak daleko, že mnohé stíhačky nesly pouze rakety (např. první verze F‑4 Phantom II). Během války ve Vietnamu se ovšem prokázala mylnost tohoto kroku, když hbité MiGy způsobily těžším americkým letounům nečekané potíže právě svými výkonnými kanóny.

Poučení z Vietnamu bylo jasné. Řízené střely sice mohou cíl pronásledovat a jediný zásah obvykle znamená zničení, ale pilot za to musí platit daň v podobě času, nutného k zaměření a přípravě odpálení střely. Navíc jsou jasně rozděleny na protiletadlové a protizemní a letoun jich obvykle nese velice omezený počet (obvykle ne více než deset). Naproti tomu kanón lze okamžitě použít téměř proti všem druhům cílů a k dispozici bývá větší množství munice (řádově stovky nábojů).

Není tedy divu, že hlavňovou výzbroj nese naprostá většina současných bojových letadel a počítá se s ní i pro projekty budoucích letounů. Vietnamská válka navíc přivedla na scénu jednu z nejúčinnějších zbraní moderního bojiště, a to bitevní vrtulník, který si lze bez výkonného automatického kanónu představit jen těžko.

Důležitost vysoké kadence

Letecké kanóny lze členit různě, např. podle pohonu funkčního mechanismu. Rozlišujeme zbraně s pohonem vnitřním (poháněné silami vzniklými při výstřelu) a vnějším (s externím motorem). Nejčastější je dělení na zbraně klasické a vysokokadenční. U klasických odpovídá jednomu výstřelu celý funkční cyklus, tj. nabití náboje, uzavření závěru, výstřel, otevření závěru a odstranění nábojnice (lze také říci, že klasická zbraň má jednu hlaveň, jednu nábojovou komoru a jeden závěr). U vysokokadenčních dojde během jednoho cyklu k více výstřelům. Ve světě jsou rozšířeny tři takové systémy, a to revolverový (Clarke), rotační (Gatling) a se sdruženými hlavněmi a závěry (Gast).

Nástup reaktivních letounů v polovině 40. let znamenal zásadní zvýšení rychlostí, při nichž se odehrávají letecké souboje. Pilot má na střelbu zpravidla jen velmi krátký čas, takže je nutné, aby byl cíl během této doby zasažen co nejúčinněji. Další zvětšování ráže se kvůli zpětnému účinku na letoun ukázalo jako nepraktické, takže konstruktéři se dali cestou zvýšení kadence. Od šedesátých let tvoří (s jednou výjimkou) výzbroj stíhacích letounů výhradně zbraně vysokokadenční.

Onou výjimkou je ruský 30mm kanón GŠ‑301, který nesou všechny letouny řady MiG‑29 (29, 33, 35) a Su‑27 (27, 30, 33, 34, 35). Přestože je řešen jako klasický, díky vhodně upravené konstrukci dosahuje kadence až 1800 ran/min, což je hodnota příslušející revolverovým kanónům. Oproti nim je však podstatně lehčí a jednodušší. Nevýhodou je značné namáhání zbraně, jehož důsledkem je velice malá životnost (1000 ran).

Ještě je třeba upozornit na jeden důležitý fakt. Při posuzování kvalit leteckých zbraní vždy s velkou převahou vítězily rotační kanóny. Maximální kadence je u nich skutečně extrémně vysoká, ale autoři oněch srovnání se dopouštěli závažného omylu, když hodnotili právě jen maximální hodnotu. Opomíjeli fakt, že rotační zbraně jí dosáhnou až za určitou dobu (řádově v desetinách sekundy), zatímco ostatní tak střílejí prakticky okamžitě. Lepší představu proto poskytuje údaj o počtu střel, které opustí zbraň během tzv. průměrné dávky, což je první půl sekundy od zahájení palby.

U vrtulníků je to jinak - klasika má přednost

U vrtulníků je situace výrazně odlišná. Střílejí především na pomalé, ale mnohem odolnější pozemní cíle (ačkoli v poslední době se často vyžaduje možnost střelby proti nepřátelským vrtulníkům). Navíc je jejich kanónová výzbroj zpravidla pohyblivá a zpětný účinek střelby je třeba minimalizovat, takže vysoká kadence není vhodná. Z těchto důvodů nese většina vrtulníků zbraně na klasickém principu.

Pokud jde o ráži, převažuje 30 mm, protože nižší ráže už nepostačují k probití pancíře moderních bojových vozidel.

Typickým bitevním vrtulníkem je americký AH‑64 Apache s kanónem M230, nazývaným také Chain Gun (řetězový kanón). Toto označení souvisí s neobvykle pojatým externím pohonem zbraně, který se uskutečňuje pomocí převodovky a řetězu od motoru. Díky převodovce lze kadenci měnit od jednotlivých výstřelů až do 1000 ran/min (v praxi se užívá 625 ran/min).

                                                                      M230

                                                  (foto: Jonathan Mallard / CC BY)

Dalším typem s vnějším pohonem je francouzský GIAT M781, určený pro doprovodnou verzi vrtulníku Eurocopter Tigre (HAP, dříve Gerfaut). Zbraně poháněné impulsem plynů z hlavně zastupuje ruský 2A42. Původně byl vyvinut pro bojové vozidlo pěchoty BMP‑2, ale setkáme se s ním u vrtulníků Mi‑28, Ka‑50, Ka-52 a Ka‑29TB. Vyniká možností použití střeliva ze dvou oddělených zásobníků (v jednom bývá průbojná a v druhém tříštivotrhavá munice).

                                                                    M781

                                            (foto: David Monniaux / GNU FDL)

Evropa věří revolverům

První zbraň, kterou lze označit za moderní letecký kanón, se zrodila v roce 1942 v Německu při hledání výzbroje pro proudový letoun Me 262. Anton Politzer z firmy Mauser doplnil princip bubínkového revolveru automatikou a vytvořil 20mm kanón MG 213C/20 a později i 30mm typ MK 213C/30, které střílely rychlostí 1500, resp. 1200 ran/min. Do služby nakonec zařazeny nebyly, ale staly se základem pro poválečný vývoj hlavňových zbraní. Mnozí členové konstrukčního týmu totiž odešli do Anglie, Francie, Švýcarska a USA.

Američané sice od roku 1946 rozvíjeli princip Gatling, ale korejská válka je donutila změnit priority. Sovětské MiGy‑15 byly vyzbrojeny 23mm a 37mm kanóny, kdežto americké F‑86 Sabre nesly jen 12,7mm kulomety. Proto byl urychleně vyvinut 20mm revolverový kanón M39, který byl od roku 1952 montován do části F‑86 odesílaných do Asie.

                                                kanón M39 v přídi letounu F-5E

                                                      (foto: Kobel / PD)

Později se objevil např. ve výzbroji stíhaček F‑5, F‑100 a F‑101. Námořní letoun F‑8 Crusader byl vybaven unikátním kanonem Mk.11 Mod.5 se dvěma hlavněmi (dva výstřely na jednu otáčku osmikomorového bubnu). Od poloviny 50. let však v USA dominují zbraně systému Gatling.

Evropa zůstává dodnes věrná revolverovým kanónům. K nejvýznamnějším výrobcům patří Francie, kde byly pro tři generace letounů Mirage vyvinuty tři 30mm kanóny řady DEFA s pětikomorovým bubnem, a to DEFA 552 (Mirage III), DEFA 553 (Mirage F.1) a DEFA 554 (Mirage 2000).

                                                                     DEFA 554

                                                   (Foto: David Monniaux / GNU FDL)

                                                                 GIAT M791

                                                (foto: David Monniaux / GNU FDL)

Letoun Rafale je vybaven kanónem GIAT M791 se sedmi komorami. S výjimkou dvouhlavňového Mk.11 se jedná o nejrychleji pálící revolverový kanón (2500 ran/min).

Ve Velké Británii byl vyroben 30mm kanón Aden Mk.4, známý např. z letounů Harrier a Lightning, případně švédského J35 Draken. Jeho vylepšením vznikl typ  MK 5 Straden. Od Stradenu je odvozen 25mm Aden 25, což je snad první zbraň na světě, jejíž úsťová brzda obrací proud plynů o 180°. V 90. letech jí byly přezbrojeny britské Harriery II.

Švýcarská firma Oerlikon se po válce přeorientovala na protivzdušnou obranu. Jediným poválečným letounem s její zbraní je švédský JA 37 Viggen s 30mm kanónem KCA. Ten se účastnil i výběrového řízení na výzbroj letounu Tornado, ale neuspěl. Vítězem se stal německý kanón Mauser BK 27 nové ráže 27 mm. Má pět nábojových komor a kromě Tornada jej najdeme také u letounů Eurofighter Typhoon a JAS‑39 Gripen.

                                                            Mauser BK-27

                                                   (foto: P.Kadlec / GNU FDL)

Modelová řada amerických kanónů

Princip Gatling je pojmenován podle svého vynálezce Richarda J. Gatlinga, který si jej nechal patentovat v roce 1861. Jeho výrobky byly poháněny ručním otáčením klikou a osvědčily se během indiánských a koloniálních válek. V roce 1946 připojili inženýři ze společnosti General Electric ke Gatlingově zbrani z roku 1903 elektromotor, s nímž dosáhla tehdy fantastické kadence 5000 ran/min. Prvním sériovým typem se stal 20mm šestihlavňový kanón M61 Vulcan s kadencí 6000 ran/min, poprvé použitý v letounu F‑104 Starfighter. Nejvíce se rozšířila verze M61A1 (6600 ran/min), kterou je vybavena většina bojových letounů USA. Další typy 20mm zbraní brzy následovaly.

                                                              M61A1

                                               (foto: Dammit / CC BY-SA)

Zkrácením M61 vznikl M195, určený pro podvěsný zbraňový systém bitevního vrtulníku AH‑1 Cobra. Ve věži tohoto vrtulníku (a také italského A.129) najdeme tříhlavňový kanón M197, což je vlastně odlehčený Vulcan. Pokud není v letounu k dispozici zdroj elektrické energie pro pohon M61, lze použít typ GAU‑4/A, poháněný plyny odebranými z hlavně. Nejnovějšími členy řady jsou zdokonalený M61A2 Vulcan pro letoun F/A‑22 Raptor a tříhlavňový Vulcan II původně připravovaný pro vrtulník RAH‑66 Comanche.

                              M61                                                               M197

                (foto: M.Wolf / GNU FDL)                                   (foto: Kglavin / PD)

                                                           GAU-8/A

                                                    (foto: USAF / PD)

V roce 1973 byl představen monstrózní 30mm sedmihlavňový kanón GAU‑8/A Avenger, jímž je vyzbrojen bitevní letoun A‑10. Tato zbraň střílí ony kontroverzní náboje s jádrem z ochuzeného uranu rychlostí 2100 nebo 4200 ran/min. Pro bitevní verzi F-16 (nazývanou A‑16 nebo F/A‑16) byl od GAU‑8/A odvozen čtyřhlavňový GAU‑13/A. Teplo vznikající při střelbě však poškozovalo drak letounu, takže zbraň byla přemístěna do podvěsného pouzdra.

Za nejefektivnější výrobek General Electric se považuje 25mm kanón GAU‑12/U Equalizer s pěti hlavněmi, který se nachází v americké verzi Harrieru II nebo v podpůrném letounu AC‑130U Spectre. Při téměř stejných rozměrech a hmotnostech dosahuje oproti M61A1 více než dvojnásobného ničivého účinku.

Gatling byl vyvíjen i u nás

Konstruktéři v bývalém SSSR se začali hlouběji zabývat vysokokadenčními principy později než jejich kolegové na "Západě". Prvním ruským letounem s Gatlingovou zbraní se v roce 1970 stal taktický bombardér Su‑24 s šestihlavňovým kanónem GŠ‑6‑23 (9A620) ráže 23 mm. Pozdější verze Su‑24 a také přepadové stíhací letouny MiG‑31 obdržely verzi známou jako GŠ‑6‑23M (9A768). Dosahuje rychlosti palby přes 10 000 ran/min, což ji staví na první místo mezi sériově vyráběnými typy. Pro frontový podpůrný letoun MiG‑27 byl vyvinut 30mm šestihlavňový kanón GŠ‑6‑30 (9A621).

Zbraně s rotujícím svazkem hlavní se vyrábějí i v dalších zemích, mj. v Číně. Málo známou kapitolou historie československého zbrojního průmyslu je 30mm čtyřhlavňový Gatling, jehož design byl rozpracován v 80. letech. Uvažovalo se o něm v souvislosti s vývojem lehkého letounu L‑39MS (L‑59) Albatros. Nakonec bylo rozhodnuto ponechat zbraň z původního L‑39ZA, tedy sovětský kanón GŠ‑23.

Na základě systému Gatling vzniklo také několik nekonvenčních principů, které zatím zůstávají ve stádiu experimentů. Především je to tzv. nerotační (inverzní) Gatling, u něhož je svazek hlavní pevný a naopak se otáčí pouzdro zbraně. Některé americké zbrojovky zveřejnily informace o svých projektech inverzních Gatlingů, které namísto střelného prachu využívají kapalné pohonné hmoty. Vlastním palivem je běžný letecký petrolej JP‑4, okysličovadlem může být např. kyselina dusičná nebo kapalný kyslík. Realizaci těchto zbraní zatím brání právě komplikace s přívodem kapalin do spalovacího prostoru.

Společnost General Electric připravila kanón na tzv. teleskopickou munici (CTG, Cased Telescoped Gun). Základem konstrukce je střela, která je celá skryta v nábojnici, což přináší redukci délky náboje, a tedy i celé zbraně. Za nejexotičtější lze označit zbraň s otevřenými nábojovými komorami (princip Dardick). Náboje mají v průřezu tvar zaobleného trojúhelníku a do nábojových komor jsou zasouvány ze strany. Tím je nabíjecí proces značně zjednodušen a urychlen, což dokládá osmihlavňová zbraň s kadencí 30 000 ran/min.

ZPL-20 Plamen

Specialitou ruských letounů jsou kanóny s dvojicí sdružených hlavní a závěrů, jejichž princip teoreticky vyřešil německý inženýr Carl Gast během první světové války. Sověti je znovuobjevili v 60. letech, kdy zahájili práce na 23mm dvouhlavňovém kanónu GŠ‑23. Existuje v několika odlišných provedeních, jejichž kadence se pohybuje od 3200 do 4500 ran/min. Kromě sovětských letounů se vyskytuje např. v našem L‑39 Albatros, jugoslávsko‑rumunském J‑22 Orao nebo indickém LCA a je pohyblivě lafetován ve střelecké věži některých verzí vrtulníku Mi‑24.

Druhým zástupcem tohoto principu je 30mm kanón GŠ‑30, který dosahuje rychlosti palby 3000 ran/min. Je umístěn v trupu bitevního letounu Su‑25. Model GŠ‑30K je připojen k pravé straně přídě Mi‑24P a je tak vůbec nejvýkonnější hlavňovou zbraní použitou na vrtulníku.

Na principu Gast funguje i český 20mm kanón ZPL‑20 Plamen s kadencí 2600 ran/min. Zbrojovka Vsetín INDET jej vyvinula pro lehký bitevní letoun L‑159 ALCA, ale vzhledem ke kompatibilitě se systémy NATO jej mohou používat i jiné stroje.

Jeden typ zbraně se sdruženými hlavněmi a závěry vznikl i v USA. Jeho tvůrcem je firma General Electric, což je důkazem toho, že i přes velké úspěchy svých zbraní systému Gatling neustrnula na místě a hledá nové směry vývoje. Její kanón GE 225 ráže 25 mm může mít pohon jak interní (750 ran/min), tak externí (až 2000 ran/min). Vývoj zbraně byl úspěšně ukončen, ale sériová výroba neprobíhá.

Tři principy vysokokadenčních zbraní

Revolverové kanóny (princip Clarke): Mají zpravidla jednu pevnou hlaveň a otáčející se buben s několika nábojovými komorami. Využívají vlastně princip bubínkových revolverů, avšak doplněný samočinným nabíjením bubnu.

Rotační kanóny (princip Gatling): Odpovídají umístěni několika klasických zbraní na otočný válec, k němuž je připojeno pevné pouzdro. K výstřelu dojde při kontaktu závěru s drážkou na pouzdru, takže během jedné otáčky válce vypálí každá hlaveň jednou.

Kanóny se sdruženými hlavněmi a závěry (princip Gast): Jsou založeny na součinnosti dvou hlavní, které jsou propojeny pomocí dvojramenné páky. Při střelbě se závěry vůči sobě pohybují „boxerským způsobem“, kdy jde první vpřed (výstřel) a druhý vzad (nabíjení).

Zapomenutý kanón

Je obecně známo, že americký stíhací letoun F‑15 Eagle nese 20mm kanon M61A1. Už podstatně méně známý je fakt, že jeho výzbroj měla původně tvořit zbraň zcela jiná. Firma Philco‑Ford vyvíjela 25mm pětihlavňový kanón GAU‑7/A, který měl dosahovat kadence 6000 ran/min a úsťové rychlosti 1219 m/s, což je jedna z nejvyšších známých hodnot.

Jeho zvláštností byla beznábojnicová munice. Pohonné látky byly slisovány do válcového tvaru a proti případnému žáru je chránil povlak ze speciálního materiálu od NASA. Před zasunutím do závěru měl být tento obal svléknut, což se nepodařilo technicky zvládnout a projekt byl zastaven.

Kanónové kontejnery

Podvěsné kontejnery s hlavňovou výzbrojí slouží ke zvýšení mohutnosti palebné síly letounu. V USA jsou k dispozici systémy GPU‑2/A (20mm M197), GPU‑5/A (30mm GAU‑13/A), SUU‑16/A (20mm M61A1) a SUU‑23/A (20mm GAU‑4/A). Mezi evropskými typy patří k nejrozšířenějším pouzdra s francouzskými kanóny série DEFA.

Z výzbroje ruské výroby jsou známé čtyři typy kanónových kontejnerů: UPK‑23‑250 (23mm GŠ‑23), SPPU‑22 (23mm GŠ‑23), SPPU‑6 (23mm GŠ‑6‑23) a SPPU‑687 (30mm GŠ‑301).

                                                                                               Autor článku:  Lukáš Visingr

                                                                                Pro Militarybox upravil :  ing. Zbyněk Novotný

Poslední revize článku: 11.8.2012                                                        

Prohlášení:

Uvedené textové dílo je chráněno zákonem č. 121/2000 Sb. (Autorský zákon). Autor textového díla umožňuje jeho další využití za předpokladu dodržení principu copyleft, a to za těchto podmínek: 1. vždy uveďte jméno autora,  2. nevyužívejte ke komerčním účelům,  3. neměňte smysl uvedených informací.

Původní text:  L.Visingr 

Přiložené fotografie nejsou součástí díla a platí pro ně uvedená separátní pravidla užití.

Autor textových úprav a doplňků neuplatňuje žádná práva.