M61 Vulcano

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cañón giratorio tipo 20 mm

El M61 Vulcan es un cañón giratorio estilo Gatling de seis cilindros, refrigerado por aire, accionado hidráulica, eléctrica o neumáticamente que dispara 20 mm × 102 mm (0,787 in × 4,016 in) rondas a una velocidad extremadamente alta (típicamente 6,000 rondas por minuto). El M61 y sus derivados han sido el principal armamento de cañón de los aviones militares de ala fija de los Estados Unidos durante más de sesenta años.

El M61 fue producido originalmente por General Electric. Después de varias fusiones y adquisiciones, actualmente es producido por General Dynamics.

Desarrollo

Al final de la Segunda Guerra Mundial, las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos comenzaron a considerar nuevas direcciones para futuros cañones de aviones militares. Las velocidades más altas de los aviones de combate propulsados por chorro significaban que lograr un número efectivo de impactos sería extremadamente difícil sin un volumen de fuego mucho mayor. Si bien los diseños alemanes capturados (principalmente el Mauser MG 213C) mostraban el potencial del cañón revólver de un solo cañón, la cadencia de tiro práctica de dicho diseño aún estaba limitada por la alimentación de municiones y el desgaste del cañón. El ejército quería algo mejor, combinando una cadencia de fuego extremadamente alta con una confiabilidad excepcional. En 1947, la Fuerza Aérea se convirtió en una rama separada de las fuerzas armadas. La nueva Fuerza Aérea solicitó un nuevo cañón de avión. Una lección del combate aéreo de la Segunda Guerra Mundial fue que los cazas alemanes, italianos y japoneses podían atacar a los aviones estadounidenses desde larga distancia con su armamento principal de cañón. Los cazas estadounidenses con armamento principal de calibre 50 (12,7 mm), como el P-51 y el P-47, tenían que estar cerca de los aviones enemigos para golpearlos y dañarlos. El cañón Hispano de 20 mm (0,79 pulgadas) llevado por el P-38 y el P-61, aunque era formidable contra los aviones propulsados por hélice, tenía una cadencia de fuego relativamente baja en la era de los reactores, mientras que otros cañones eran notoriamente poco fiables.

En respuesta a este requisito, la División de Armamento de General Electric resucitó una vieja idea: la ametralladora Gatling de varios cañones. La ametralladora Gatling original había caído en desgracia debido a la necesidad de una fuente de energía externa para hacer girar el conjunto del cañón, pero la nueva generación de cazas turborreactores ofrecía suficiente energía eléctrica para operar la ametralladora, y la operación eléctrica era más confiable que la de gas. -recarga operada. Con múltiples cañones, la velocidad de disparo por cañón podría ser menor que la de un cañón revólver de un solo cañón, al tiempo que proporciona una mayor velocidad de disparo general. La idea de impulsar una ametralladora Gatling desde una fuente de energía eléctrica externa no era una idea novedosa al final de la Segunda Guerra Mundial, ya que el mismo Richard Jordan Gatling había hecho exactamente eso con una patente que presentó en 1893. Durante la Primera Guerra Mundial, una idea similar La ametralladora rotatoria para aviones Fokker-Leimberger de 12 cañones, impulsada por el motor del avión o por un motor eléctrico, había estado siendo desarrollada por el Imperio Alemán.

En 1946, el Ejército emitió un contrato con General Electric para el 'Proyecto Vulcan', un arma de seis cañones capaz de disparar 7200 rondas por minuto (rpm). Aunque los diseñadores europeos se estaban moviendo hacia armas más pesadas de 30 mm (1,181 pulgadas) para lograr una mejor potencia de impacto, EE. La alta velocidad de salida de 39 sería beneficiosa para mejorar las tasas de acierto en objetivos de alta velocidad. Los primeros prototipos de GE del calibre T45 de 0,60 pulgadas (15 mm) se dispararon desde tierra en 1949; alcanzó 2500 rpm, que se incrementó a 4000 rpm en 1950. A principios de la década de 1950, la USAF decidió que la alta velocidad por sí sola podría no ser suficiente para garantizar la destrucción de objetivos y probó alternativas de 20 y 27 mm (0,787 y 1,06 pulgadas) basadas en la Cartucho de calibre 0,60 pulgadas (15 mm). Estas variantes del T45 se conocían como T171 y T150 respectivamente y se probaron por primera vez en 1952. Finalmente, se determinó que el cartucho estándar de 20 × 102 mm tenía el equilibrio deseado de proyectil/masa explosiva y velocidad de salida, lo que resultó en un equilibrio óptimo. de alcance, precisión y energía cinética en el objetivo.

El desarrollo del Lockheed F-104 Starfighter reveló que el T171 Vulcan (más tarde redesignado como M61) sufría problemas con su munición enlazada, siendo propenso a fallas en la alimentación y presentando un peligro de daño por objetos extraños con enlaces desechados.. Se desarrolló un sistema de alimentación de munición sin enlace para el M61A1 mejorado, que posteriormente se convirtió en el armamento de cañón estándar de los cazas estadounidenses.

En 1993, General Electric vendió su división aeroespacial, incluidos GE Armament Systems junto con las herramientas de diseño y producción para el M61 y el otro cañón rotatorio de GE, a Martin Marietta. Después de la fusión de Martin con Lockheed, el cañón rotatorio pasó a ser responsabilidad de Lockheed Martin Armament Systems. Lockheed Martin Armament Systems fue adquirida posteriormente por General Dynamics, que actualmente produce el M61 y sus variantes.

Descripción

Un M61 Vulcan y el sistema de alimentación para un F/A-18, en un soporte

Cada uno de los seis cañones del cañón dispara una vez por turno durante cada revolución del conjunto de cañones. Los cañones múltiples proporcionan una velocidad de disparo muy alta, alrededor de 100 disparos por segundo, y contribuyen a prolongar la vida útil del arma al minimizar la erosión del cañón y la generación de calor. El tiempo promedio entre atascos o fallas supera las 10,000 rondas, lo que la convierte en un arma extremadamente confiable. El éxito del Proyecto Vulcan y su progenie, la ametralladora Gatling de muy alta velocidad, ha llevado a que las armas de la misma configuración se denominen "cañones Vulcan", lo que a veces puede confundir la nomenclatura sobre el tema.

La mayoría de las versiones de avión del M61 son accionadas hidráulicamente y cebadas eléctricamente. El rotor de la pistola, el conjunto del cañón y el sistema de alimentación de municiones giran mediante un motor de accionamiento hidráulico a través de un sistema de ejes de transmisión flexibles. El proyectil se dispara mediante un sistema de cebado eléctrico en el que una corriente eléctrica procedente de un cable de disparo pasa a través del percutor al cebador a medida que cada proyectil gira hacia la posición de disparo.

La versión autopropulsada, el GAU-4 (llamado M130 en el servicio del Ejército), funciona con gas y extrae gas de tres de los seis barriles para operar el mecanismo accionado por gas de la pistola. El Vulcan autoalimentado pesa alrededor de 4,5 kilogramos (10 lb) más que su contraparte eléctrica, pero no requiere una fuente de alimentación externa para funcionar, a excepción de un arrancador de inercia eléctrico para iniciar la rotación del arma, lo que permite que las primeras rondas se coloquen en la recámara y se disparen.

El M61 inicial usaba munición enlazada, pero la expulsión de los enlaces gastados creaba problemas considerables (y, en última instancia, insuperables). El arma original pronto fue reemplazada por la M61A1, con un sistema de alimentación sin enlaces. Según la aplicación, el sistema de alimentación puede ser de un solo extremo (expulsión de cartuchos gastados y cartuchos sin disparar) o de dos extremos (retorno de los casquillos al cargador). Una desventaja del M61 es que la mayor parte del arma, su sistema de alimentación y el tambor de municiones dificultan su instalación en un fuselaje densamente poblado.

El sistema de alimentación debe diseñarse a medida para cada aplicación, agregando de 140 a 180 kg (300 a 400 lb) al arma completa. La mayoría de las instalaciones de aeronaves tienen dos extremos, porque la expulsión de cartuchos vacíos puede causar un peligro de daño por objetos extraños para los motores a reacción y porque la retención de cartuchos gastados ayuda a mantener el centro de gravedad de la aeronave. El primer avión en llevar el M61A1 fue el modelo C del F-104, a partir de 1959.

Una versión más liviana del Vulcan desarrollada para usar en el F-22 Raptor, denominada M61A2, es mecánicamente igual que el M61A1, pero con barriles más delgados para reducir el peso total a 92 kilogramos (202 libras). El rotor y la carcasa también se han modificado para eliminar cualquier pieza de metal que no sea absolutamente necesaria para el funcionamiento y reemplaza algunos componentes metálicos con materiales más livianos. El F/A-18E/F Super Hornet también usa esta versión.

La cadencia de tiro del Vulcan suele ser de 6000 disparos por minuto, aunque algunas versiones (como la del AMX y el F-106 Delta Dart) están limitadas a una cadencia más baja, y otras (A-7 Corsair, F-15 Eagle) tienen una velocidad de disparo seleccionable de 4000 o 6000 disparos por minuto. Los cañones más ligeros del M61A2 permiten una cadencia de tiro un poco más alta, hasta 6600 disparos por minuto.

Municiones

Prácticamente, ningún cañón giratorio motorizado cuenta con suficiente munición para un minuto completo de disparo, debido a su peso (a 6000 rpm, los proyectiles por sí solos representarían una masa de unos 600 kg (1300 lb) por un minuto de disparo; y al incluir la carcasa de latón, el relleno y la imprimación, el peso es ligeramente el doble de 1225 kg (2701 lb)). Para evitar el uso de las 600 a 1000 rondas que lleva el avión a la vez, generalmente se usa un controlador de ráfaga para limitar la cantidad de rondas disparadas con cada gatillo. Se pueden seleccionar ráfagas desde dos o tres hasta 40 o 50. El tamaño de la estructura del avión y el espacio interno disponible limita el tamaño del tambor de municiones y, por lo tanto, limita la capacidad de municiones. Cuando está montado en un vehículo, el único factor limitante es el peso de transporte seguro del vehículo, por lo que hay disponible un almacenamiento de munición proporcionalmente mayor.

Hasta finales de la década de 1980, el M61 usaba principalmente la serie M50 de munición en varios tipos, normalmente disparando un proyectil de 99 gramos (3,5 oz) a una velocidad inicial de unos 1030 metros por segundo (3380 ft/s). Hay disponible una variedad de proyectiles incendiarios perforantes (API), incendiarios de alto explosivo (HEI) y de entrenamiento.

La nueva ronda PGU-28/B se desarrolló a mediados de la década de 1980. Es un proyectil incendiario de alto explosivo semiperforante (SAPHEI), que proporciona mejoras en el alcance, la precisión y la potencia con respecto al proyectil HEI M56A3 anterior. El PGU-28/B es un "bajo arrastre" ronda diseñada para reducir la resistencia y la desaceleración en vuelo, y tiene una velocidad de salida ligeramente mayor de 1050 metros por segundo (3450 pies / s). Sin embargo, el PGU-28/B no ha estado exento de problemas. Un informe de seguridad de la USAF de 2000 señaló 24 percances de detonación prematura (que causaron daños graves en muchos casos) en 12 años con la ronda SAPHEI, en comparación con solo dos percances de este tipo en toda la historia registrada de la ronda M56. El informe estimó que el PGU-28/B actual tenía una tasa de falla potencial 80 veces mayor que lo que permiten los estándares de la USAF. Debido a problemas de seguridad, se limitó al uso de emergencia en tiempos de guerra en 2000.

Los principales tipos de rondas de combate y sus principales características se enumeran en la siguiente tabla.

Designación Tipo Peso proyectil [grainas] Cargo de Bursting [grains] Velocidad de boquilla [m/s] Descripción
M53 API ? 65 gr (4,2 g; 0,15 oz) incendiario 1.030 6.4 mm (0.25 in) La penetración RHA en ángulo de impacto de 0 grados y 1.000 m (3.300 pies) rango.
M56A3/A4 HEI 1,543 gr (10,0 g; 3,5 oz) 165 gr (10,7 g; 0,38 oz) HE y 20 gr (1,3 g; 0,046 oz) incendiarios 1.030 La nariz se fundió, sin rastreador. 2 m (6,6 pies) radio eficaz para producir bajas al personal expuesto. Riesgo de fragmentación hasta 20 m (66 pies). 12,7 mm (0,50 in) La penetración de RHA en 0 grados oblicuidad a 104 m (341 pies) rango.
PGU-28A/B SAPHEI 1,580 gr (102,4 g; 3,6 oz) 150 gr; 0,35 oz (10 g) 1.050 Multi-propósito ronda sin escombros con una carga incendiaria en la nariz que desciende el HE detrás de él con un ligero retraso para maximizar la letalidad contra los aviones. Sin rastreador ni autodestrucción. Una pellets de zirconio en la parte inferior de la cavidad HE proporciona un efecto incendiario adicional.

Aplicaciones y primer uso en combate

Instalación de armas en Alemania Occidental F-104

El Vulcan se usó por primera vez en combate aéreo el 4 de abril de 1965, cuando cuatro MiG-17 (J-5) de la Fuerza Aérea de Vietnam del Norte atacaron una fuerza de 10 F-100 Super Sabres norteamericanos (dos de los cuales fueron asignados a reconocimiento meteorológico). deberes) escoltando a 48 vulcanos armados y "cargados de bombas" F-105 Thunderchiefs, derribando dos de estos últimos. El líder de MiG y único sobreviviente de los cuatro MiG, el Capitán Tran Hanh, informó que los aviones estadounidenses los habían perseguido y que los F-105 habían derribado tres de sus aviones, matando a los tenientes Pham Giay, Le Minh Huan y Tran Nguyen Nam. El capitán Donald Kilgus, que pilotaba un F-100, recibió una probable muerte oficial con sus cuatro cañones M39 de 20 mm durante el enfrentamiento; sin embargo, ningún otro piloto estadounidense informó haber destruido ningún MiG durante la batalla, lo que deja abierta la posibilidad de que al menos dos de los MiG-17 hayan sido derribados por su propio fuego antiaéreo.

La primera muerte con arma Vulcan confirmada ocurrió el 29 de junio de 1966 cuando el Mayor Fred Tracy, volando su F-105 Thunderchief con el 421st TFS, disparó 200 rondas de 20 mm contra un MiG-17 que acababa de disparar un proyectil de 23 mm que entró por un lado de su cabina y salió por el otro. Cuando el NVAF MiG voló frente a él después de pasar, Major Tracy abrió fuego contra él.

El arma se instaló en la versión A-7D de la Fuerza Aérea del LTV A-7 Corsair II, donde reemplazó al anterior cañón Colt Mk 12 A-7 de la Marina de los Estados Unidos y fue adoptada por la Marina en la A-7C y A-7E. Se integró en las variantes más nuevas del F-4E Phantom II. El F-4 se diseñó originalmente sin un cañón, ya que se creía que los misiles habían dejado obsoletas a las armas. La experiencia de combate en Vietnam mostró que un arma podría ser más efectiva que los misiles guiados en muchas situaciones de combate y que una cápsula de arma transportada externamente era menos efectiva que un arma interna; la primera generación de cápsulas de armas como el SUU-16 no estaba orientada con la mira del caza. Las cápsulas mejoradas tenían autoalimentación y estaban correctamente sincronizadas con las miras, mientras que las versiones de la USAF del F-4 se equiparon apresuradamente con cañones internos M61 en un carenado prominente debajo de la nariz, mucho antes de que terminara la guerra (los Navy Phantoms nunca recibieron cañones, seguir confiando únicamente en los misiles aire-aire). La próxima generación de cazas construidos después de Vietnam incorporó internamente el cañón M61.

Combate mata usando el M61 Vulcan en la Guerra de Vietnam 1966–72
Fecha/año Aviones M61 Vulcan variante Aviones caídos Unidades de la USAF
29 de junio de 1966 F-105D Thunderchief M61A1 MiG-17 Escuadrón de combate táctico 421
18 de agosto de 1966 F-105D M61A1 MiG-17 34a TFS
21 de septiembre de 1966 F-105D M61A1 MiG-17 333a TFS
21 de septiembre de 1966 F-105D M61A1 MiG-17 431a TFS
4 de diciembre de 1966 F-105D M61A1 MiG-17 469a TFS
1967 F-105D/F-105F M61A1 (5) MiG-17s 333a TFS
1967 F-105D M61A1 (8) MiG-17s 354a TFS
1967 F-105D/F-105F M61A1 (4) MiG-17s 357a TFS
1967 F-4C Phantom II SUU-16 gunpod 2) MiG-17s 480a TFS
13 de mayo de 1967 F-105D M61A1 MiG-17 44a TFS
3 de junio de 1967 F-105D M61A1 MiG-17 Capitán Ralph Kuster
23 de agosto de 1967 F-105D M61A1 MiG-17 34a TFS
24 de octubre de 1967 F-4D SUU-23 gunpod MiG-21 433a TFS
1967 F-4D SUU-23 (3) MiG-17s 435a TFS
3 de enero de 1968 F-4D SUU-23 MiG-17 433a TFS; piloto, mayor B J Bogoslofski, WSO, Capitán Richard L Huskey
14 de febrero de 1968 F-4D SUU-23 MiG-17 555a TFS
1972 F-4E M61A1 3) MiG-21s 35o TFS; el F4E fue el primer Phantom II para entrar en la guerra con un arma Vulcan interna.
2 de junio de 1972 F-4E M61A1 MiG-19 58a TFS; primera muerte a velocidad supersónica (Mach 1.2); Major Phil Handley/WSO 1LT J. J. Smallwood
9 de septiembre de 1972 F-4E M61A1 MiG-21 555a TFS
15 de octubre de 1972 F-4E M61A1 MiG-21 307a TFS
Total MiG-17s 32
Total MiG-19s 1
Total MiG-21s 6
Total 39

Más tarde, el Vulcan se instaló en la bahía de armas de algunos modelos Convair F-106 Delta Dart y General Dynamics F-111 Aardvark. También se adoptó como estándar en los cazas de superioridad aérea de la serie 'adolescente', el Grumman F-14 Tomcat, el McDonnell Douglas F-15 Eagle, el General Dynamics F-16 Fighting Falcon y el McDonnell Douglas F/A. -18 Avispón. Otros aviones incluyen el AMX internacional italiano / brasileño AMX (solo en aviones italianos) y el F-22 Raptor. Se instaló en una instalación de disparo lateral en el Fairchild AC-119 y algunas marcas de las cañoneras Lockheed AC-130, y se usó en las torretas de cola de los bombarderos Convair B-58 Hustler y Boeing B-52H Stratofortress. El Mitsubishi F-1 de Japón llevaba un JM61A1 Vulcan montado internamente con 750 rondas.

En la década de 1960 se desarrollaron dos versiones de cápsulas de armas, la SUU-16/A (también denominada M12 por el Ejército de los EE. UU.) y la SUU-23/A mejorada (M25 del Ejército de los EE. -4. El SUU-16/A utiliza el M61A1 eléctrico con una turbina ram-air para impulsar el motor. Esto demostró causar una resistencia aerodinámica grave a velocidades más altas, mientras que velocidades inferiores a 640 kilómetros por hora (400 mph) no proporcionaron suficiente flujo de aire para la velocidad máxima de disparo.

El SUU-23/A subsiguiente usa el Vulcan autoalimentado GAU-4/A, con un arrancador de inercia eléctrico para ponerlo al día. Ambas cápsulas expulsaron cajas vacías y rondas sin disparar en lugar de retenerlas. Ambas cápsulas contenían 1200 cartuchos de munición, con un peso cargado de 733 y 780 kilogramos (1615 y 1720 lb) respectivamente. Durante el servicio en la Guerra de Vietnam, las cápsulas demostraron ser relativamente imprecisas: el montaje del pilón no era lo suficientemente rígido para evitar la desviación al disparar, y el uso repetido desalinearía la cápsula en su pilón, lo que empeoraría las cosas.

También se desarrolló una variante con cañones mucho más cortos, designada como M195, para usar en el subsistema de armamento M35 como se usa en el helicóptero AH-1G Cobra. Esta variante se alimentaba de cajas de municiones instaladas en el patín de aterrizaje y se desarrolló para proporcionar al helicóptero AH-1 un sistema de supresión de fuego de mayor alcance antes de la adopción de la torreta universal M97 que montaba el cañón M197.

Un M61 montado en un vehículo blindado M163 del Ejército de EE.UU.

El M61 también es la base del sistema de armamento cercano Mk 15 Phalanx de la Marina de los EE. UU. y el sistema de defensa aérea M163 VADS Vulcan, que utiliza la variante M168.

Variantes