Penetrador de energía cinética

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Un penetrador de energía cinética ( KEP ), también conocido como penetrador de varilla larga ( LRP ), es un tipo de munición diseñada para penetrar el blindaje de los vehículos utilizando un proyectil de alta densidad seccional similar a una flecheta . Al igual que una bala o un arma de energía cinética , este tipo de munición no contiene cargas explosivas y utiliza puramente energía cinética para penetrar el objetivo. Las municiones KEP modernas son típicamente del tipo de sabot descartable estabilizado con aletas perforantes (APFSDS).

Los primeros cañones disparaban munición de energía cinética, que inicialmente consistía en pesadas bolas de piedra trabajada y más tarde de metales densos . Desde el principio, la combinación de alta energía de boca con el peso y la dureza del proyectil han sido los factores más importantes en el diseño de estas armas. De manera similar, el propósito principal de estas armas generalmente ha sido destruir los proyectiles protectores de vehículos blindados u otras estructuras defensivas , ya sean muros de piedra , vigas de veleros o blindaje de tanques modernos. La munición de energía cinética, en sus diversas formas, ha sido constantemente la opción para estas armas debido a la balística terminal altamente enfocada .

El desarrollo del penetrador KE moderno combina dos aspectos del diseño de artillería, alta velocidad inicial y fuerza concentrada. La alta velocidad inicial se logra utilizando un proyectil con una masa baja y una gran área de base en el cañón del arma. Disparar un proyectil de diámetro pequeño envuelto en una cubierta exterior liviana, llamada sabot , aumenta la velocidad inicial. Una vez que el proyectil sale del cañón, el sabot ya no es necesario y se cae en pedazos. Esto deja al proyectil viajando a alta velocidad con un área de sección transversal más pequeña y una resistencia aerodinámica reducida durante el vuelo hacia el objetivo (ver balística externa y balística terminal ). Alemania desarrolló sabots modernos bajo el nombre de " treibspiegel " ("espejo de empuje") para dar altitud adicional a sus cañones antiaéreos durante la Segunda Guerra Mundial . Antes de esto, los sabots de madera primitivos se habían utilizado durante siglos en forma de un tapón de madera unido o cargado por la recámara antes de las balas de cañón en el cañón, colocado entre la carga propulsora y el proyectil. El nombre "sabot" (pronunciado / ˈ s æ b oʊ / SAB -oh en el uso inglés) ^[1] es la palabra francesa para zueco (un zapato de madera usado tradicionalmente en algunos países europeos).

La concentración de fuerza en un área más pequeña se logró inicialmente reemplazando el perdigón de un solo metal (generalmente acero ) con un perdigón compuesto que usaba dos metales, un núcleo pesado (a base de tungsteno ) dentro de una cubierta exterior de metal más liviana. Estos diseños eran conocidos como proyectiles rígidos perforantes de blindaje (APCR) por los británicos, proyectiles perforantes de blindaje de alta velocidad (HVAP) por los estadounidenses y hartkern (núcleo duro) por los alemanes. Al impactar, el núcleo tenía un efecto mucho más concentrado que el perdigón de metal simple del mismo peso y tamaño. La resistencia del aire y otros efectos eran los mismos que para el proyectil de tamaño idéntico. Los proyectiles perforantes de blindaje de alta velocidad (HVAP) fueron utilizados principalmente por los destructores de tanques en el Ejército de los EE. UU. y eran relativamente poco comunes ya que el núcleo de tungsteno era caro y se priorizaba para otras aplicaciones.

Entre 1941 y 1943, los británicos combinaron las dos técnicas en el proyectil perforante descartable APDS ( Armor-Pircing Discharge Sabot ). El sabot reemplazó la carcasa metálica exterior del APCR. Mientras estaba en el cañón, el proyectil tenía una gran área de base para obtener la máxima aceleración de la carga propulsora, pero una vez fuera, el sabot se desprendía para revelar un proyectil pesado con una pequeña área de sección transversal. Los proyectiles APDS sirvieron como arma de energía cinética principal de la mayoría de los tanques durante el período de principios de la Guerra Fría, aunque sufrieron el principal inconveniente de la imprecisión. Esto se resolvió con la introducción del proyectil perforante descartable estabilizado con aletas ( Armor-Pircing Fin-Stabilized Discharge Sabot , APFSDS) durante la década de 1970, que agregó aletas estabilizadoras al penetrador, lo que aumentó enormemente la precisión. ^[2]

El principio del penetrador de energía cinética es que utiliza su energía cinética, que es una función de su masa y velocidad, para abrirse paso a través del blindaje. Si el blindaje es derrotado, el calor y el desprendimiento (rocío de partículas) generados por el penetrador al atravesar el blindaje, y la onda de presión que se desarrolla, destruyen idealmente el objetivo. ^[3]

Las armas de energía cinética modernas maximizan el estrés (energía cinética dividida por el área de impacto) entregado al objetivo mediante:

• maximizar la masa (es decir, usar los metales más densos posibles, que es una de las razones por las que se suele usar uranio empobrecido o carburo de tungsteno ) y la velocidad inicial del proyectil, ya que la energía cinética aumenta con la masa m y el cuadrado de la velocidad v del proyectil.${\displaystyle (mv^{2}/2).}$
• minimizando el ancho, ya que si el proyectil no gira, impactará primero en la cara del objetivo. Como la mayoría de los proyectiles modernos tienen áreas de sección transversal circulares, su área de impacto se escalará con el cuadrado del radio r (siendo el área de impacto )${\displaystyle \pi r^{2}}$

La longitud del penetrador desempeña un papel importante a la hora de determinar la profundidad de penetración final. Por lo general, un penetrador no es capaz de penetrar más allá de su propia longitud, ya que la tensión pura del impacto y la perforación lo destruye. ^[4] Esto ha dado lugar a los diseños actuales que se asemejan a una larga flecha de metal .

Para los penetradores monobloque fabricados con un solo material, una fórmula de perforación ideada por Wili Odermatt y W. Lanz puede calcular la profundidad de penetración de un proyectil APFSDS. ^[5]

En 1982, una investigación analítica basada en conceptos de dinámica de gases y experimentos sobre penetración de objetivos ^{[6] [ fuente conflictiva ]} condujo a la conclusión sobre la eficiencia de los impactadores de que la penetración es más profunda ^[7] utilizando formas tridimensionales no convencionales. ^[8]

El método opuesto de los penetradores KE utiliza penetradores de energía química. Se utilizan dos tipos de estos proyectiles : antitanque de alto explosivo (HEAT) y proyectiles de cabeza aplastante de alto explosivo (HESH). Se han utilizado ampliamente contra blindaje en el pasado y todavía tienen un papel, pero son menos efectivos contra blindajes compuestos modernos , como el Chobham que se utiliza en los tanques de batalla principales en la actualidad. Los tanques de batalla principales suelen utilizar penetradores KE, mientras que el HEAT se encuentra principalmente en sistemas de misiles que se lanzan desde el hombro o montados en vehículos, y el HESH suele ser el preferido para la demolición de fortificaciones.