Yak-2 KABB

研发背景

在 20 世纪 30 年代中后期，航空兵最重要的任务之一就是反坦克，这需要高效的打击手段。机枪在此显然无能为力，而高速低空投弹的命中率又太低。因此，除了火箭弹、燃烧弹和集束炸弹（这些能覆盖大面积区域、提高杀伤概率的武器）之外，高射速机炮成为了增强强击机火力的必然选择。一轮机炮扫射甚至可以覆盖并瘫痪集群目标——如炮兵阵地、卡车车队或步兵分队。然而机炮对地也面临着诸多现实问题。

在大多数飞机上，向前射击的武器安装方式几乎与飞机的纵轴平行。配备这种机炮装置的飞机，只能在滑翔或俯冲时对地面目标进行瞄准射击。在地形崎岖、森林或居民区等环境中，通常无法通过滑翔来打击小型目标——它们会被障碍物遮挡。剩下的方法只有俯冲射击，但这也有其自身的难点。在攻击时，由改出半径和破片溅射等多方面因素影响，大多数情况下的最小开火距离都快接近20-23mm机炮的最大瞄准距离，这导致了射击时间短、命中率低。与此同时，航空武器的高射速催生了另一种打击地面目标的安装方式——以固定的向下倾斜角度安装。这样，飞机就可以在水平飞行时射击目标，从安全的破片飞散高度飞越目标。然而飞行员很难获得向前下方的良好视野来进行瞄准射击，因为在接近目标时，目标通常会被机鼻遮挡。其次，由于飞越目标时的角速度极大，飞行员往往来不及按时扣动扳机——为了不脱靶，他必须在0.04到0.06秒的精度内完成操作。一种权宜之计是在未到达计算点之前开火，然后用机炮的弹道“扫过”被攻击的目标。遗憾的是，这样造成的炮弹落点间距太大（大约10-15米），而在飞机侧倾、滑行等机动中，散布范围会进一步扩大——炮弹在目标周围“乱舞”，根本无法保证摧毁（尤其是装甲车辆）。还有一种解决方案是采用活动武器，将火力“绑定”在目标上，就像轰炸机上的炮塔和机枪塔那样。但轰炸机上的武器是为了防御敌方战斗机，并且是由机组成员（最多可达4-5人）手动瞄准的。也有人尝试将活动炮塔用于进攻。但是在攻击机上根本没有多余空间容纳操作武器的射手，炮塔本身的重量和开火需求也限制了战机的机动性。

KABB-MV 系统

武器设计师 G.M.莫扎罗夫斯基（G.M. Mozharovsky）和 V.I.维涅维多夫（V.I. Venevidov）提出了一个新设想。其核心是实现对目标的“伴随射击”，即武器枪管会随着目标的移动以一定的角速度自动旋转。由于莫扎罗夫斯基和维涅维多夫在航空武器领域拥有丰富的经验，设计过多种类型的炮塔、瞄准具和供弹系统，深谙这些系统的优缺点，他们提出这样的建议并不奇怪。他们的合作始于图波列夫领导的中央空气流体动力学研究院（TsAGI）实验飞机制造部门。1939年1月，设计团队被调往空军航空人民委员部第32飞机武器厂（NKAP），并改组为独立的实验设计局。

在1940年底的第32实验设计局工厂，诞生了这种带有自动跟踪系统、可补偿瞄准角变化的新型射击装置理念。从这种装置射击可以在水平飞行时进行，飞行员的工作被简化为“一次性”瞄准并在指定距离开火。为了应对现实中的误差，他们设计让枪管的移动速度略高于理论计算值，从而形成一条密集的弹幕“扫”过目标。实现这一革命性的想法非常困难。两位设计师最终选择了将瞄准具与由电动机驱动的武器进行简单可靠的机械联动。起初，这套庞大的装置很难塞进现有的飞机中，因此他们决定亲自设计一架载机——BSh-MV攻击机。这架飞机得到了最高层的批准和支持（斯大林很喜欢该项目，只建议加强驾驶舱装甲），但其设计非常不成熟（例如飞行员跳伞会卷入尾部的螺旋桨中）。为了完善系统，他们继续改进武器装置，并寻求在现有飞机上进行测试。

按照设计师的设想，飞机驾驶员在接近目标时，将位于座舱内活动弧形导轨上的瞄准具十字线与目标对齐。弧形导轨的位置会自动根据飞机的飞行速度和高度进行选择（不过，这些参数必须预先手动输入，并在此后保持不变）。在瞄准具十字线与目标重合的瞬间，飞行员按下并持续按住开火按钮。接着，活动机炮和机枪的枪管开始“跟踪”目标，当接近到允许的射程时，便自动开火。与此同时，自动装置（由电动机、机械偏心计算机和限位开关组成）会决定投弹的时机。类似的功能在今天只有借助机载计算机才能实现。提供了两种机炮和机枪射击目标的模式：所谓的“扫射火力”——用于以固定偏转角射击延伸目标；或“集中火力”——枪管连续跟踪点状目标的位置。

这套名为 KABB-MV（Комбинированная артиллерийско-бомбардировочной батареи конструкции Можаровского и Веневидова，由莫扎罗夫斯基和维涅维多夫设计的组合式火炮-轰炸武器组） 的组合装置配备了2门ShVAK机炮（各备弹150发）和2挺ShKAS机枪（各备弹500发）。此外，还保留了轰炸能力。1941年3月至4月，该机在空军科学研究所进行了国家级测试。测试结论指出，该装置“最成功地解决了现代强击机的武装问题”，将目标区域的火力密度提高了2-3倍，并允许在500-600米的水平飞行中同时进行有效的伴随扫射和精确轰炸。通过将武器以0度角安装，可以攻击俯冲目标和空中敌机。KABB-MV的一个缺点是其旋转框架没有变速功能，这在接近目标时至关重要。建议采用自动投弹方式。讨论了在攻击过程中，需要对武器进行空间稳定，以补偿飞机的摆动。有人提议将炮口径增加到23-37毫米，以便在轰炸前压制1000米以外的小口径防空炮。

安装在Yak-2上的KABB

Yak-2 KABB

Yak-2 KABB

如上文所说，莫扎罗夫斯基和维涅维多夫本设计了一个专门的载机BSh-MV攻击机用于搭载该系统但是由于设计缺陷未能完成。此后他们寻求在现有飞机上进行测试。在遭到伊留申拒绝后，雅科夫列夫（A.S.Yakovlev）对该项目表现出了一些兴趣，同意将其安装在他的Yak-2近程轰炸机上，并拨出了一架飞机。

在Yak-2上，安装在领航员座舱位置的KABB-MV系统的组成部分包括两门 ShVAK 机炮（各备弹150发）和两挺 ShKAS 机枪（每根枪管备弹500发），它们被安装在一个共同的活动框架上。轰炸武器包括两个 KD-1-1038 挂弹匣，最多可挂载10枚小型炸弹（从 AO-8 到 AO-20），或者一个 KD-2-438 挂弹匣，最多可挂载4枚 FAB-50 或 FAB-100 炸弹。为了改善低空飞行时对目标的观察条件，机身头部的硬铝整流罩被替换为透明的整流罩。机炮和机枪的射击可以根据目标类型分开进行。根据计算，在以150m/s的水平速度飞行并进行“扫射火力”时，ShVAK 炮弹每前进5到6m就会产生一次爆炸，而在“集中火力”的情况下，爆炸密度要大2到3倍，从而保证了对有生力量和无装甲车辆的杀伤。

攻击机座舱；可以清楚地看到瞄准装置

Yak-2 KABB部分参数如下表所示

项目分类	参数名称	技术数据
几何尺寸	翼展	14.00 米
	机长	9.34 米
	机翼面积	29.40 平方米
重量参数	空重	3800 公斤
	标准起飞重量	5130 公斤
飞行性能	最大速度	439 公里/小时（地面） / 515 公里/小时（5000米）
	实用航程	850 公里
	爬升率	7.7 min / 5000 m
	实用升限	8900 米
动力系统	发动机型号	2 台 M-103 活塞发动机
	单台功率	960 马力（2 × 960）
武器装备	乘员	1 人
	机载武器	2 × 20mm ShVAK 机炮（2×150发） / 2 × 7.62mm ShKAS 机枪（2×500发）
	炸弹挂载	20 枚 AO-8/20 小型炸弹（KD-1-1038）或 4 枚 FAB-50/100（KD-2-438）

这架实验机的测试是在1941年4月于空军科学研究所（NII VVS）进行的。当时Yak轰炸机已经停产，因此这只涉及对 KABB-MV 装置的评估，而不是对整架飞机的评估。测试报告中指出：“带有可控武器的 KABB-MV 成功地解决了攻击机型飞机的武器装备问题……该装置使其能够在轰炸前从远距离用火力瘫痪敌人，或者同时进行射击和轰炸……这种带有可控武器的射击-火炮装置可推荐用于新设计的双发和单发飞机……”

后续研究

总体而言，空军研究所对新系统的评价是积极的。然而，Yak-2/4项目被取消。随后出现了SB，它也计划配备一个武器组。BSh-MV项目则遇到了诸多困难，需要进行大量改进。随着战争的爆发，该项目被取消。

1942年，根据266号延吉巴良工厂（№ 266 Енгибарян）的总设计师的建议下，该系统被改良并重命名为AKAB（автоматическая комбинированная артбатарея，自动武器组）。它现在安装在前后两个框架上，每个框架上都装有一门双联装20毫米ShVAK机炮和一挺12.7毫米UBK机枪。框架由其自身的电动机通过螺旋桨驱动。该系统先后被安装在Pe-2和A-20G上。1944年，第32工厂生产了大约十套此类装置，用于装备远程航空兵（ADD）夜间猎兵-封锁团的A-20G飞机。

左上：安装有AKAB的Pe-2，右上：安装有AKAB的A-20-G，下：KABB、AKAB系统分别在Yak-2，Pe-2和A-20G-1上的表现

资料来源

• Уголок неба, Як-2 КАББ
• В.Б. Шавров, “История конструкций самолетов в СССР,1938-1950гг.”
• “Ближний бомбардировщик ББ-22 (Як-2/Як-4)”, Авиаколлекция, №3 2007