Geschichte1947 schrieb die frisch gegründete USAF einen Auftrag für eine neue Flugzeugkanone aus. Das Fazit aus dem Zweiten Weltkrieg war, dass die deutschen, italienischen und japanischen Jäger die amerikanischen mit ihren Kanonen erreichen konnten, währenddessen die Amerikaner mit ihren .50 cal Maschinengewehren näher heran mussten. Und die 20 mm Hispano-Kanone, die von der P-38 getragen wurde, war eine Waffe mit recht niedriger Feuergeschwindigkeit. Die Idee aus dem 19. Jahrhundert eine elektrisch betriebene Gatling-Kanone zu bauen, wurde von der US Navy für deren Torpedo- und Kanonenboote untersucht. Das Resultat war eine hohe Feuerrate und ein schneller Verschleiß des Laufes. Die Idee an sich war zwar gut, aber zu dieser Zeit existierten noch nicht die nötigen metallurgischen Möglichkeiten, die man gebraucht hätte.Im Jahre 1950 begann die US General Electric Company basierend auf dem Konzept der Mehrläufigkeit von Richard J. Gatling aus dem 19. Jahrhundert unter dem Namen "Vulcan-Project" eine Kanone für USAF-Jäger zu entwickeln. Die Vulcan-Kanone wurde als Vorserienmodell zum ersten Mal 1953 abgefeuert und machte ihren "Jungfernflug" in einer F-104. Anfängliche Probleme mit Gasaustritten führten zu einer zeitweiligen Einstellung der Feuertests, bis eine bessere Einbaumöglichkeit in der Zelle der F-104 konstruiert war. Nachdem man zu Anfang des Vietnamkrieges daran dachte Kanonen komplett durch Raketen ersetzen zu können, ist die M61 heutzutage die Standardwaffe in allen modernen US-Flugzeugen.
Konstruktion Die General Electric M61A1 ist eine sechsläufige 20 mm Gatling-Kanone
mit einer Schussfrequenz von 6.000 Schuss je Minute, die bei einigen Installationen
aber auch einstellbar ist. Mehrläufige Kanonen bieten zwei große
Vorteile, nämlich zum einen eine hohe Feuerrate und zum anderen eine
längere Lauflebensdauer. Während sich die sechs Läufe drehen,
passieren sie die verschiedenen Stationen des Feuerablaufs. Jeder Lauf
wird in der oberen Position abgefeuert, danach wird die Hülse ausgestoßen
und der Lauf wieder geladen. Daraus resultiert, dass sich die Feuerrate
mit der Anzahl der Läuft multipliziert, somit ist die Feuerrate sechsmal
höher, als wenn 6 Läufe parallel geladen würden. Durch die
hohe Feuerrate erhöht sich aber nicht der Verschleiß, da jeder
Lauf nur 1/6 der totalen Feuerrate abgibt. Der größte Nachteil
ist der, dass der Munitionsverbrauch enorm ist, so dass große Magazine
notwendig sind. Die Kanone wird durch lange Munitionsgurte versorgt und
erwies sich schon in der frühen Entwicklung als sehr zuverlässig,
obwohl die beispiellose Feuerrate schwere Probleme mit den Gurten hervorrief.
Die Verbindungen der Projektile waren oft verbogen, gebrochen oder verzogen,
was ein Klemmen der Kanone verursachte. Aus diesem Grunde sind Entwicklungen
unternommen worden um die Verbindungselemente loszuwerden und letztendlich
wurde ein gurtloses System eingeführt. Innerhalb der Trommel sind
die Projektile mit den Spitzen zur Mitte hin in einer riesigen archimedischen
Schraube angeordnet, die sie zum Fördergurt und schließlich
zur Kanone bewegt. In der F-16 und einigen anderen Einbauten (M61A1-Einbauten
sind maßgeschneidert für jeden Flugzeugtyp) werden die leeren
Hülsen über einen zweiten Fördergurt zurück in die
Trommel befördert. Beide Zuführungsgurte sind in starken, elastischen
Rohren angebracht und werden von der Kanone angetrieben. Auch die Schraube
und die Trommel, welche über eine hochflexible Kupplung angesprochen
wird, werden von der Kanone betrieben.
Einsatz der Kanone Die Kanone braucht etwa 0,3 Sekunden um die volle Feuerrate zu erreichen
und weitere 0,5 Sekunden um wieder abzubremsen. Einige Kritiker, besonders
der Verteidigungsanalyst Pierre Spray in seinem Papier "First Rounds
Count", vertreten die Ansicht, dass ein Treffer am wahrscheinlichsten
ist, wenn die Kanone im selben Moment anfängt zu feuern, indem der
Pilot den Knopf drückt. Wegen der 0,3 Sekunden Verzögerung fängt
die Kanone aber erst nach der besten Positionierung der Zielmarkierung
an mit maximaler Feuerrate zu schießen. Eine Revolverkanone wie die
Mauser BK 27, die im Tornado eingebaut ist, hat dieses Problem nicht, da
sie die maximale Feuerrate sofort erreicht. Eine einfache Rechnung zeigt
jedoch, dass die M61 Vulcan 70 Schuss (100 Schuss pro Sekunde minus den
30, die durch das Beschleunigen wegfallen) schon in der ersten Sekunde
feuert. Die BK 27 schießt mit 1.800 s/min aber nur 28 pro Sekunde.
Um also die gleiche Feuerrate in der ersten Sekunde zu erreichen bräuchte
man immerhin 3 BK 27 oder eben nur eine Vulcan. Die Feuerrate von 6.000
Schuss je Minute oder 100 pro Sekunde ergibt einen Schussfolge von 0,01
Sekunden. Eine MiG-29 mit einer Länge von 17,2 m und 90° Vorbeiflugwinkel
legt mit einer Geschwindigkeit von 1.000 km/h (283 m/sec) 2,78 m in 0,01
Sekunden zurück. Daraus resultiert, dass sie mindestens 5 bis 6 mal
getroffen wird (17,2/2,78 = 6,187).
MunitionDie Einzelteile, aus denen eine komplette Patrone besteht, sind eine Messinghülse, eine elektrischer Zünder, Pulver und das Projektil selbst. Das Projektil wird gefeuert, wenn der Zünder einen elektrischen Impuls erhält. Die entstehende Flamme wird durch ein Loch zur Treibstoffkammer geführt und entzündet diesen. Durch die Verbrennung des Treibstoffes entsteht ein Gasdruck, welcher das Projektil durch den Lauf bewegt. Der einzige wesentliche Unterschied zwischen den fünf Patronentypen ist das Projektil. Am Hinterteil aller Projektile befindet sich ein weicher Metallstreifen, der den Zügen des Laufes folgt. Somit erhält das Projektil während der Bewegung im Lauf einen Drall, der die Flugstabilität des Projektils erheblich erhöht.
Munitionstypen
Die Farbkodierung der Prüfmunition ist entweder Bronze, verschiedene Grau- oder Braunschattierungen. Die Hülle besteht aus Stahl oder Plastik. Die Prüfmunition wird zum Testen der Kanonenfunktion benutzt. Ü M55A1/A2 Zielübungsmunition
(M220 TP Leuchtspurgeschoss)
Ü M53 Panzerdurchschlagende Brandmunition
Ü M56 Hochexplosiv/Brandmunition
(XM242 HEI)
Ü PGU-28
M61A1 im USAF Museum
Source: Lieven Dewitte & Stefaan Vanhastel (www.f-16.net). Translated by Jetpilot. |
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Die M55A1 und
M55A2 Zieltrainingspatronen (TP - Targeting Practice) sind Kugelmunitionen
mit einem Körper aus Stahl. Das Projektil selbst ist hohl und enthält
keinerlei Füllmasse.
Der Körper
der M53 API (Armor Piercing Indendiary) besteht aus Stahl. Die Nase des
Projektils ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt, mit einer brennbaren
Mischung gefüllt und durch eine Versiegelungsplatte geschlossen. Das
Projektil benötigt keinen Zünder, da es sich beim Aufprall selbst
entzündet.
Die M56 Hochexplosivmunition
enthält ein HEI-Projektil. Sie wird gegen Flugzeuge und leichte Ziele
verwendet. Das Projektil explodiert mit einer brandfördernden Wirkung
unmittelbar nach dem Durchdringen der Außenhaut des Ziels. HEI-Projektile
brauchen einen Zünder, der eine Verzögerung von 20 bis 35 Fuß
zur Kanonenmündung hat. Zentrifugalkräfte, die durch die Drehung
das Projektils entstehen, ermöglichen es der Zündkapsel sich
mit dem Zünder und dem Verstärker linear anzuordnen, was die
Entsicherung der Patrone zur folge hat. Beim Einschlag presst sich das
Projektil ins Ziel und die Zündkapsel wird auf den Zünder gepresst,
der Verstärker, der nun vom Zünder aktiviert wurde, löst
die Explosion aus.
