Med prvo svetovno vojno so se na krovu letal pojavili mitraljezi velikega kalibra in prvi topovi, potem pa so bili to le plašni poskusi povečanja ognjene moči prvega letala. Do sredine 30-ih let 20. stoletja so to orožje v letalstvu uporabljali le občasno. Pravi razcvet letalskih hitrostrelnih pušk je padel v predvojnih letih in letih druge svetovne vojne. V Sovjetski zvezi je bil eden najbolj znanih letalskih topov, ki je bil nameščen na ogromno število letal od I-16 do La-7, kot del kupole pa je bil uporabljen na bombnikih Pe-8 in Er-2. 20-milimetrski avtomatski letalski top ShVAK (letalstvo velikega kalibra Shpitalny-Vladimirov). V glavnem je bila ta pištola uporabljena za oboroževanje sovjetskih borcev.
Hkrati se nobeden od sovjetskih letalskih topov ni mogel pohvaliti s takšnimi obsegi proizvodnje, kot je ShVAK. Leta 1942, precej težko leto za vso državo, so sovjetska podjetja lahko izdelala 34.601 letalskih topov te vrste. Proizvodnja ShVAK-a se je začela v tovarni orožja Tula, orožnici Kovrov in strojih za proizvodnjo strojev v Iževsku. Skupno je bilo v ZSSR ob upoštevanju predvojne proizvodnje izdelanih več kot 100 tisoč izvodov letalskega topa 20-mm ShVAK. Njegova rahlo spremenjena različica je bila uporabljena tudi za oboroževanje lahkih tankov, na primer masovnega tanka T-60. Glede na obseg proizvodnje in uporabe tega topniškega sistema ga upravičeno imenujejo "orožje zmage".
ShVAK je prvi sovjetski avtomatski letalski top kalibra 20 mm. Leta 1936 je bil dan v uporabo in je bil izdelan do leta 1946, ko je bilo sestavljenih zadnjih 754 topov. Letalski top je bil izdelan v štirih različicah: krilo, kupola, motorna pištola in sinhrono. Motorno pištolo je odlikovala prisotnost daljše cevi in amortizerja. Po svoji strukturi je bil ShVAK popolnoma podoben 12-milimetrskemu 7-mm mitraljezu velikega kalibra z istim imenom, ki je bil sprejet leta 1934. Edina razlika je bila v premeru uporabljene cevi. Preizkusi mitraljeza velikega kalibra ShVAK so oblikovalcem pokazali, da se lahko z razpoložljivo mejo varnosti kaliber sistema poveča na 20 mm, ne da bi pri tem spremenili dimenzije gibljivega sistema, samo z zamenjavo cevi. Pištola ShVAK je imela podajalni trak, postopek polnjenja je bil izveden mehansko ali pnevmatsko.
Letalski top ShVAK
Sinhroni ShVAK na lovcu La-5
Prvič je bil novi top nameščen na lovcu IP-1, ki ga je zasnoval Dmitrij Pavlovič Grigorovič. Poleti 1936 je bil predan raziskovalnemu inštitutu letalskih sil za državne preizkuse. Hkrati so trajale približno štiri leta, da so ga natančno prilagodili. Šele leta 1940 so na sovjetske lovce začeli nameščati top ShVAK, ki sta ga zasnovala Boris Gavrilovič Shpitalny in Semjon Vladimirovič Vladimirov, tako pri razbijanju bloka cilindrov letalskega motorja M-105 (motorna pištola) kot v krilu. Bojni prvenec nove sovjetske letalske pištole je bil leta 1939. Zračni topovi ShVAK so bili na lovcih I-16, ki so bili uporabljeni v bitkah z Japonci pri Khalkhin Gol.
Strukturno je 20-milimetrski letalski top ShVAK ponovil prejšnje modele mitraljezov ShKAS in ShVAK (12, 7 mm). Avtomatika pištole je delovala na osnovi odtoka za plin. Zračna pištola je imela fiksno cev, ki je bila, ko je bila sestavljena, povezana s sestavljeno škatlo s pomočjo zaklepnega vložka. Tako kot pri prejšnjih dosežkih je bil tudi pri letalskem topu ShVAK 20-milimetrski top uporabljen vrhunec Shpitalnyjevih sistemov-10-položajni bobnski mehanizem za izločanje kartuše s traku, zahvaljujoč uporabi, visoki stopnji streljanja sistema je bilo zagotovljeno. Toda ta shema dela je zahtevala uporabo lastne kartuše z izbočeno prirobnico, ki se je držala vijačnega utora bobna pištole. Zato v orožju Spitalnyja ni bilo mogoče uporabiti nobene druge vrste kartuše.
Danes lahko varno rečemo, da je ideja o poenotenju orožja za različne kalibre precej smiselna. Številni sistemi v svetovni praksi so sledili isti poti; danes, v prvi četrtini 21. stoletja, večkalibrsko orožje doživlja pravi razcvet. Vendar pri modelih Shpitalnyja vse ni bilo tako preprosto. Stvar je v tem, da je bil njegov prvi projekt letalskega mitraljeza ShKAS zgrajen okoli že obstoječega naboja puške kalibra 7, 62x54R z obročem, kar je bilo povsem upravičeno, da je mitraljez dosegel visoko stopnjo streljanja. Toda že so ShVAK -i od sovjetske industrije zahtevali, da ustvarijo bistveno novo strelivo z oblikovanjem. V varianti z 12,7-milimetrskim mitraljezom je bila ta rešitev neuspešna. Ta kalibar je bil zasnovan kot univerzalni, načrtovan je bil za uporabo ne le v letalstvu. Z že obstoječim degtyarevskim vložkom 12,7x108 mm, ki je bil bolj primeren za shranjevanje hrane, tudi trdnost, značilna za Shpitalny, ni bila dovolj za potiskanje vzporedne proizvodnje podobne kartuše 12,7x108R. Tak vložek v ZSSR je bil kratek čas izdelan vzporedno s proizvodnjo majhne serije mitraljezov velikega kalibra ShVAK. Na koncu so ga preprosto ukinili.
Krilo ShVAK na lovcu I-16 tipa-17
Toda 20-milimetrsko različico ShVAK-a je čakala veliko uspešnejša usoda. V času razvoja te letalske pištole drugih 20-milimetrskih nabojev v Sovjetski zvezi preprosto ni bilo. Možna možnost je bila proizvodnja "Long Soloturn"-močnega švicarskega streliva kalibra 20x138R, za katerega je v KB-2 nastala univerzalna mitraljeza Atsleg AP-20, vendar je na splošno veljala za nišo 20-milimetrsko strelivo v ZSSR ni bilo napolnjeno, kar je ustvarjalcem zračnega topa ShVAK popolnoma razvezalo roke.
Drugim negativnim vidikom poenotenja 12, 7-mm in 20-mm različic ShVAK-a strokovnjaki pripisujejo dejstvo, da je bila skupina Vladimirov, ki je poskušala ohraniti enotno zasnovo vozlišč obeh letalskih sistemov, prisiljena izenači geometrijske dimenzije po dolžini obeh vrst kartuš. Dolžina obeh kartuš je bila 147 mm, kar je zagotovilo enotno zasnovo za najbolj delovno intenzivno sistemsko enoto v proizvodnji - strukturo podajanja bobna. Če pa je bila kartuša 12,7 mm dovolj močna za svoj razred, se je novi 20x99R izkazal za enega najšibkejših streliv kalibra 20 mm med tujimi kolegi.
Na koncu je motorna pištola predstavljala osnovo oborožitve sovjetskih lovcev Jak in LaGG; v krilni različici je šla tudi do prvega napadalnega letala Il-2 s kapaciteto streliva 200 nabojev na sod. Začetek velike domovinske vojne je spodbudil tako množično proizvodnjo 20-milimetrskih topov ShVAK kot tudi uvedbo sinhronih različic pištole, ki se je od leta 1942 začela pojavljati na Lavochkinovih lovcih in je bila nameščena na posamezne serije lovcev MiG-3..
Aviamotor VK-105PF z motorno pištolo ShVAK
Toda različica kupole ShVAK se ni mogla pohvaliti z uspešno usodo in se ni ukoreninila v sovjetskem letalstvu. Pretežka in okorna, ni se prilegala lahkim kupolam naših bombnikov. Njegova uporaba je bila zelo omejena. Pištola je bila nameščena na leteči čoln MTB-2 (ANT-44), pa tudi na izkušenega bombnika Myasishchev DB-102. Skoraj edino serijsko bojno letalo, na katerem je bila redno nameščena kupolasta različica ShVAK-a, je bil težki bombnik Pe-8 (TB-7), katerega proizvodnja je bila skozi vsa vojna leta praktično delna. In že na samem koncu vojne je bil na zgornji stolp bombnika Er-2 nameščen tudi top ShVAK.
Tako je bil glavni porabnik letalskih pušk ShVAK v celotnem obdobju njihove proizvodnje sovjetsko lovsko letalo. ShVAK so bili razporejeni na lovce I-153P, I-16, I-185, Yak-1, Yak-7B, LaGG-3, La-5, La-7 in Pe-3. Ko je bil lovec I-16 umaknjen iz proizvodnje in se je napadalno letalo Il-2 začelo ponovno oboroževati z novim 23-milimetrskim letalskim topom VYa, je bila proizvodnja krilne različice ShVAK-a skoraj popolnoma okrnjena. Samo leta 1943 je bilo 158 teh pištol izstreljenih za ponovno opremljanje orkanov Lend-Lease Hurricanes, kjer so jih namestili namesto 7,7-milimetrskih strojnic Browning. In ob koncu vojne je različica topa, nameščena na krilih, spet našla svojo uporabo in postala ofenzivno orožje dvomotornega hitrega bombnika Tu-2.
Hkrati je bila motorna pištola ShVAK z nekaj oblikovnimi spremembami v letih 1941-42 namesto 12,7-mm mitraljeza DShK nameščena na lahke tanke T-30 (modifikacija T-40). možno je znatno povečati moč njihovega ognjenega učinka na sovražnika in tankerjem omogočiti, da zadenejo lahko oklepna sovražnikova vozila (prodor oklepa-do 35 mm s podkalibrskim izstrelkom), protitankovske puške, mitraljeska gnezda in sovražnikovo delovno silo. Različica pištole z oznako ShVAK-tank ali TNSh-20 (tank Nudelman-Shpitalny) je bila serijsko nameščena na lahke tanke T-60.
Top TNSh-20 v lahkem tanku T-60
Maja 1942 so strokovnjaki z raziskovalnega inštituta letalskih sil prišli do zaključka, da 20-milimetrski letalski top ShVAK brezhibno deluje na I-16 (v krilu), Yak-1 in LaGG-3 (skozi menjalnik). Izstrelek tega topa je učinkovit proti sovražnim letalom, oklepnikom, lahkim tankom in vozilom ter železniškim rezervoarjem za gorivo. Za delovanje proti srednjim in težkim tankom lupina topa ShVAK ni učinkovita. Na splošno je bil izstrelek ShVAK glede na težo in s tem po učinkovitosti eksplozivne akcije slabši od izstrelka nemških letalskih pušk istega kalibra (izstrelek ShVAK je tehtal 91 gramov, nemška letalska pištola MG FF - 124 gramov). Ugotovljeno je bilo tudi, da je bil ShVAK glede na učinkovitost delovanja na cilje bistveno slabši od 23-mm letalskega topa VYa.
Če primerjate sovjetski ShVAK z nemškim letalskim topom MG FF, pridete do zaključka, da je imela nemška pištola, ki je uporabila energijo odboja prostega vijaka (na izhodu plina ShVAK), prednost le v teži in lomni trdnosti uporabljenih školjk. Hkrati je bila začetna hitrost izstrelka nemškega topa vsaj 220 m / s manjša, vendar je bila druga salva za krilne letalske topove praktično enaka. Hkrati je bil MG FF lažji za 15 kg, tudi zaradi uporabe krajše cevi. Hkrati se je ta prednost nemških topov izgubila s pojavom v ZSSR novega letalskega topa B-20.
Danes je objektivno oceniti vrednost letalskega topa ShVAK precej težko. Seveda je imel določen kup pomanjkljivosti - šibko strelivo s slabo balistiko, operativno in tehnološko zapletenost, kar je zlasti v začetni fazi proizvodnje povzročilo visoke stroške pištole. Hkrati so prvo pomanjkljivost zlahka nadomestili z ogromno hitrostjo požara ShVAK -a, ki je dosegla 800 nabojev na minuto, znižanje stroškov pa je bilo posledica vzpostavitve množične proizvodnje in prilagajanja industrije. Omeniti velja, da po hitrosti ognja ShVAK ni bil enak med serijsko izdelanimi letalskimi puškami drugih držav. Res je, da so imele sinhrone različice, ki so bile nameščene na odličnih sovjetskih lovcih La-5 in La-7, odvisno od načina delovanja motorja nižjo stopnjo ognja-550-750 nabojev na minuto.
Primerjava kartuše 20x99R z drugim strelivom
Vsekakor lahko rečemo, da je zračni top Shpitalny-Vladimirov postal eden tistih ikoničnih vzorcev orožja Rdeče armade, ki so lahko naši državi zagotovili zmago v Veliki domovinski vojni. Po mnenju lovskih pilotov tistih let je bila moč celo razmeroma šibkih 20-milimetrskih granat topa ShVAK dovolj za boj proti vsakemu letalu Luftwaffe. Seveda, če bi imela Nemčija množično težke bombnike ali pa bi moralo sovjetsko letalstvo na nebu trčiti z armado ameriških "letečih trdnjav", bi naši lovci imeli težave, a v resnici se to ni zgodilo.
Pomembno je tudi vedeti, da v Sovjetski zvezi dolgo časa ni bilo alternative ShVAK -u. Razvoj obetavnega letalskega topa B-20, ki ga je zasnoval Mihail Evgenijevič Berezin, ki ga je tudi ustvaril na podlagi mitraljeza velikega kalibra in temelji na istem principu delovanja kot ShVAK, je bil zaradi bolezni oblikovalca resno zakasnjen. Zaradi tega je letalski top ShVAK kljub svoji "šibkosti" ostal glavno orožje borcev velike domovinske vojne.
Pomembno vlogo je imelo tudi usposabljanje sovjetskih pilotov, ki je med vojno naraščalo in je omogočalo učinkovito uporabo orožja, ki je bilo na voljo. Ni skrivnost, da je imelo osebje letalskih sil Rdeče armade, ki so se vojno srečali 22. junija 1941, izjemno nizke kvalifikacije in skoraj popolno pomanjkanje izkušenj pri bojni uporabi njihovih letal. Edina izjema je bilo poveljniško osebje, ki mu je uspelo mimo Španije, Khalkhin Gol, zimske vojne s Finsko, vendar je bilo takih pilotov malo. Ti pa so v glavnem prenašali nakopičene izkušnje v skladu s tečajem usposabljanja "Potek bojne uporabe lovskih letal." To je potrdila poraba streliva za zračne cilje, ki se je med vojno spreminjala od prvih mesecev do zadnjega. Če so v začetni fazi vojne sovjetski piloti pogosto odpirali sovražnika na razdaljo 300-400 metrov, potem že leta 1942, ko so pridobili izkušnje, z razdalje 100-150 metrov, včasih pa tudi s 50 metrov. To je privedlo do povečanja natančnosti streljanja in zmanjšanja porabe streliva. Kar zadeva letalske topove ShVAK, je to povečalo učinkovitost njegovih lupin. Ko se je sovražno letalo spremenilo v cedilo, nižja eksplozivna sila sovjetskih topovskih granat ni bila več pomembna.
Krilo nemškega lovca Bf 109, potem ko so ga zadele 20 -milimetrske granate ShVAK
V predvojnem obdobju in letih druge svetovne vojne je sovjetska industrija proizvedla več kot 100 tisoč letalskih topov ShVAK, zaradi česar je eden najmočnejših topniških sistemov v zgodovini letalstva. Proizvodnja ShVAK -a je bila ustavljena šele leta 1946. Zamenjal ga je naprednejši letalski top B-20, ki je bil po podobnih bojnih lastnostih bolj zanesljiv in lahek.
Značilnosti delovanja ShVAK -a:
Dolžina / teža:
Različica krila - 1679 mm / 40 kg.
Različica kupole - 1726 mm / 42 kg.
Motorna pištola - 2122 mm / 44, 5 kg.
Dolžina hoda gibljivih delov je 185 mm.
Hitrost požara - 700-800 rds / min.
Hitrost gobca je 815 m / s.
Vložek - 20x99 mm R.
