Zueco de descarte estabilizado con aletas perforante de armadura

APFSDS en el punto de separación del sabot

El sabot de descarte estabilizado con aletas perforadoras de blindaje ( APFSDS ), el penetrador de dardo largo o simplemente munición de dardo , es un tipo de munición penetradora de energía cinética que se utiliza para atacar el blindaje de los vehículos modernos . Como armamento para los tanques de batalla principales , reemplaza a la munición Armor-Piercing Discarding Sabot (APDS) , que todavía se usa en sistemas de armas de calibre pequeño o mediano.

Las mejoras en los poderosos sistemas de suspensión y propulsión automotriz después de la Segunda Guerra Mundial permitieron que los tanques de batalla principales modernos incorporaran sistemas de protección de blindaje cada vez más gruesos y pesados, mientras mantenían una maniobrabilidad y velocidad considerables en el campo de batalla. Como resultado, lograr una penetración profunda del blindaje con munición disparada requirió proyectiles antiblindaje aún más largos disparados a una velocidad de boca aún mayor que la que se podría lograr con proyectiles APDS más rechonchos.

Historia

El Sabot de descarte perforante de armadura (APDS) fue inicialmente el diseño principal del penetrador de energía cinética (KE). La progresión lógica era hacer el disparo más largo y delgado para concentrar la energía cinética en un área más pequeña. Sin embargo, una varilla larga y delgada es aerodinámicamente inestable; tiende a dar vueltas en vuelo y es menos precisa. Tradicionalmente, a las rondas se les daba estabilidad en vuelo debido al estriado del cañón de la pistola, que imparte un giro a la ronda. Hasta cierto límite, esto es efectivo, pero una vez que la longitud del proyectil es más de seis o siete veces su diámetro, el estriado se vuelve menos efectivo. ^[1] Agregar aletas como el emplumado de una flecha a la base le da estabilidad a la ronda. ^[2]

El giro del estriado estándar disminuye el rendimiento de estas rondas (el estriado desvía parte de la energía cinética lineal a energía cinética de rotación, lo que disminuye la velocidad de la ronda y la energía de impacto), y una rotación muy alta en un proyectil estabilizado con aletas puede aumentar drásticamente la resistencia aerodinámica. , reduciendo aún más la velocidad del impacto. Por estas razones, los proyectiles Sabot de descarte estabilizados con aletas perforadoras de blindaje (APFSDS) generalmente se disparan con cañones de ánima lisa , una práctica que ha sido adoptada para los cañones de tanques por China, India, Israel, Italia, Japón, Francia, Alemania, Pakistán, Turquía, Rusia y Estados Unidos. Sin embargo, en el desarrollo temprano de la munición APFSDS, se utilizaron cañones de cañón estriados existentes (y todavía están en uso), como el 105 mmCañón M68 montado en el tanque de batalla principal M60A3 o en el Royal Ordnance L30 británico de 120 mm del tanque Challenger 2 . Para reducir la velocidad de giro cuando se utiliza un cañón estriado, un "obturador de deslizamiento" ( obturación de deslizamientoanillo), está incorporado que permite que los gases propulsores de alta presión sellen, pero no transfieran la velocidad de giro total del estriado al proyectil. El proyectil aún sale del cañón con algo de giro residual, pero a una velocidad aceptablemente baja. Además, una cierta velocidad de giro es beneficiosa para un proyectil estabilizado con aletas, promediando los desequilibrios aerodinámicos y mejorando la precisión. Incluso los proyectiles APFSDS de ánima lisa incorporan aletas que están ligeramente inclinadas para proporcionar cierta velocidad de giro durante el vuelo; y también se han desarrollado cañones estriados de muy baja torsión con el propósito expreso de disparar munición APFSDS.

Otra razón para el uso de cañones de ánima lisa y de muy baja velocidad de giro es que los diseños de carga con forma de precisión más efectivos , las municiones antitanque altamente explosivas (HEAT) , pierden rendimiento de penetración de blindaje cuando giran demasiado rápido. Estas cargas con forma de penetración profunda también requieren estabilización de aleta (aunque se pueden diseñar cargas con forma de "giro compensado" menos precisas y menos efectivas para que funcionen correctamente en un proyectil con giro estabilizado).

Diseño

Proyectiles de cañón de tanque modernos de 120 mm

Los penetradores KE para tanques modernos suelen tener entre 2 y 3 cm de diámetro y pueden acercarse a los 80 cm de largo; a medida que se desarrollan diseños de sabot penetrador más eficientes desde el punto de vista estructural, su longitud tiende a aumentar, con el fin de vencer una profundidad de blindaje de línea de visión aún mayor. El concepto de derrota de blindaje utilizando un penetrador de varilla larga es una aplicación práctica del fenómeno de la penetración hidrodinámica (ver hidrodinámica ). ^[3]

Penetración de fluidos

A pesar de que los materiales de penetración y objetivo prácticos no son fluidos antes del impacto, a una velocidad de impacto suficientemente alta, incluso los materiales cristalinos comienzan a comportarse de una manera fluida altamente plástica, por lo que se aplican muchos aspectos de la penetración hidrodinámica. ^[4]

Los proyectiles de varilla larga penetran un fluido en el sentido literal, basándose simplemente en la densidad de la armadura objetivo y la densidad y longitud del penetrador. El penetrador continuará desplazando el objetivo a una profundidad de la longitud del penetrador multiplicada por la raíz cuadrada del penetrador a las densidades del objetivo. Uno observa de inmediato que penetradores más largos y densos penetrarán a profundidades más profundas, y esto constituye la base para el desarrollo de proyectiles antiblindaje de varilla larga. ^[4]

Los parámetros importantes para un penetrador de varilla larga efectivo, por lo tanto, son densidad muy alta con respecto al objetivo, alta dureza para penetrar superficies duras del objetivo, tenacidad muy alta (ductilidad) para que la varilla no se rompa con el impacto y muy alta resistencia. para sobrevivir a las aceleraciones de lanzamiento de un cañón, así como a las variabilidades del impacto del objetivo, como golpear en un ángulo oblicuo y sobrevivir a contramedidas como blindaje explosivo-reactivo. ^[4]

Tungsteno y uranio

El desarrollo de formas pesadas de armadura reactiva (como la soviética, más tarde rusa, Kontakt-5 ), que están diseñadas para cortar y desviar penetradores de varilla larga, ha impulsado el desarrollo de diseños de penetradores de energía cinética más complejos, particularmente en los Estados Unidos más nuevos. -Rondas antitanque construidas. Sin embargo, aunque la geometría del penetrador puede adaptarse a las contramedidas de la armadura reactiva, los materiales de elección para los proyectiles de energía cinética de varilla larga de penetración profunda siguen siendo la aleación pesada de tungsteno (WA) y el uranio empobrecido (DU).Aleación. Ambos materiales son muy densos, duros, tenaces, dúctiles y muy fuertes; todas cualidades excepcionales adecuadas para una penetración profunda de la armadura. Sin embargo, cada material exhibe sus propias cualidades de penetración únicas que pueden, o no, ser la mejor opción para cualquier aplicación anti-blindaje.

Por ejemplo, la aleación de uranio empobrecido es pirofórica ; los fragmentos calientes del penetrador se encienden después del impacto en contacto con el aire, prendiendo fuego al combustible y / o municiones en el vehículo objetivo, lo que contribuye significativamente a la letalidad detrás del blindaje. Además, los penetradores de uranio empobrecido exhiben una banda de cizallamiento adiabática significativaformación. Un error común es que, durante el impacto, las fracturas a lo largo de estas bandas hacen que la punta del penetrador arroje material continuamente, manteniendo la forma cónica de la punta, mientras que otros materiales como el tungsteno sin cubierta tienden a deformarse en un perfil redondeado menos efectivo, un efecto llamado "proliferación". En realidad, la formación de bandas de cizallamiento adiabáticas significa que los lados del "hongo" tienden a romperse antes, lo que lleva a una cabeza más pequeña en el impacto, aunque todavía se "expandirá" significativamente.

Las pruebas han demostrado que el agujero perforado por un proyectil de uranio empobrecido es de un diámetro más estrecho que el de un proyectil de tungsteno similar; y aunque ambos materiales tienen casi la misma densidad, dureza, tenacidad y resistencia, debido a estas diferencias en su proceso de deformación, el uranio empobrecido tiende a atravesar una longitud equivalente de aleación de tungsteno contra los objetivos de acero. ^[5] Sin embargo, el uso de uranio empobrecido, a pesar de algunas características superiores de rendimiento, no está exento de controversias políticas y humanitarias, pero sigue siendo el material de elección para algunos países debido a consideraciones de costos y disponibilidad estratégica en comparación con el tungsteno.

Diseño Sabot

Para complicar las cosas, cuando se considera el despliegue extranjero de fuerzas militares o los mercados de ventas de exportación, un sabot diseñado específicamente para lanzar un penetrador DU no puede usarse simplemente para lanzar un penetrador WA sustituto, incluso de exactamente la misma geometría fabricada. Los dos materiales se comportan significativamente diferentes bajo alta presión, altas fuerzas de aceleración de lanzamiento, de modo que se requieren geometrías de material de zapata completamente diferentes (más gruesas o más delgadas en algunos lugares, si es posible), para mantener la integridad estructural en el agujero. ^{[ cita requerida ]}

Las velocidades típicas de las rondas APFSDS varían entre los fabricantes y la longitud / tipo de boca de cañón. Como ejemplo típico, el American General Dynamics KEW-A1 tiene una velocidad de salida de 1.740 m / s (5.700 pies / s). ^[6] Esto se compara con 914 m / s (3000 pies / s) para una ronda de rifle (armas pequeñas) típica. Las rondas APFSDS generalmente operan en el rango de 1400 a 1800 m / s. Por encima de una cierta velocidad de impacto mínima necesaria para superar los parámetros de resistencia del material objetivo de manera significativa, la longitud del penetrador es más importante que la velocidad de impacto; ejemplificado por el hecho de que el modelo base M829vuela casi 200 metros / seg más rápido que el modelo más nuevo M829A3, pero tiene solo la mitad de la longitud, totalmente inadecuado para derrotar a las armaduras de última generación. ^{[ cita requerida ]}

A menudo, el mayor desafío de ingeniería es diseñar un sabot eficiente para lanzar con éxito penetradores extremadamente largos, que ahora se acercan a los 800 mm (2 pies 7 pulgadas) de longitud. El zueco, necesario para llenar el orificio del cañón cuando se dispara un proyectil de vuelo largo y delgado, es un peso parásito que se resta de la velocidad de salida potencial de todo el proyectil. Mantener la integridad estructural en el interior del orificio de un proyectil de vuelo tan largo bajo aceleraciones de decenas de miles de g.no es una empresa trivial, y ha llevado el diseño de los zuecos del empleo a principios de la década de 1980 de aluminios de grado aeroespacial de alta resistencia y bajo costo fácilmente disponibles, como 6061 y 6066-T6, a aluminio 7075-T6 de alta resistencia y más caro, acero maraging y aluminio experimental 7090-T6 de resistencia ultra alta, a los plásticos reforzados con fibra de grafito de última generación e increíblemente caros, para reducir aún más la masa de sabot parasitaria, que podría ser casi la mitad de la masa de lanzamiento de todo el proyectil. ^[6]

Los pétalos del zapato descartados viajan a una velocidad de salida tan alta que, al separarse, pueden continuar durante muchos cientos de metros a velocidades que pueden ser letales para las tropas y dañinas para los vehículos ligeros. Por esta razón, incluso en combate, los artilleros de tanques deben ser conscientes del peligro que corren las tropas cercanas.

El saboted de dardos era la contrapartida de APFSDS en las municiones de rifle. Un rifle para disparar flechas, el Arma Individual de Propósito Especial , estaba en desarrollo para el Ejército de los Estados Unidos, pero el proyecto fue abandonado.

Ver también

• Misil compacto de energía cinética
• Profundidad de impacto
• Bombardeo cinético
• MGM-166 LOSAT

Referencias

1. "Diseño para el control de las características de vuelo de proyectiles, AMCP 706-242, comando de material del ejército de Estados Unidos, 1966" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 24 de febrero de 2017 . Consultado el 22 de marzo de 2017 .
2. "MIL-HDBK-762, diseño de cohetes libres aerodinámicamente estabilizados, 1990" . Archivado desde el original el 23 de marzo de 2017 . Consultado el 22 de marzo de 2017 .
3. Anderson, Orphal, Franzen, Walker (1998). Sobre la aproximación hidrodinámica para la penetración de varilla larga (informe). Instituto de Investigaciones del Suroeste. Archivado desde el original el 1 de febrero de 2021 . Consultado el 23 de marzo de 2017 .
4. Anderson, Charles E. Jr. (2016). "Mecánica de penetración: modelado analítico" (PDF) . ^{[ enlace muerto ]}
5. JB Stevens y RC Batra. "Bandas de cizallamiento adiabáticas en problemas de impacto y penetración axisimétricos" . Archivado desde el original el 7 de octubre de 2008.
6. "Munición KE de cañón de tanque de 120 mm" . Actualización de defensa. 22 de noviembre de 2006. Archivado desde el original el 5 de agosto de 2007 . Consultado el 3 de septiembre de 2007 .

Lectura adicional

• Cai WD; Li Y .; Dowding RJ; Mohamed FA; Lavernia EJ (1995). "Una revisión de las aleaciones a base de tungsteno como materiales penetradores de energía cinética". Revisiones en materiales particulados . 3 : 71-131.