Penetrador de energía cinética

francés antitanque redondo con su sabotaje

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 un vehículo utilizando un proyectil de alta densidad seccional similar a una flechita. 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 en el objetivo. Las municiones KEP modernas suelen ser del tipo sabot de descarte estabilizado con aletas perforantes (APFSDS).

Historia

Un corte parcial 30 × 173 mm APFSDS-T redondo

Los primeros cañones disparaban munición de energía cinética, que inicialmente consistía en pesadas bolas de piedra trabajada y más tarde en metales densos. Desde el principio, la combinación de alta energía inicial con el peso y la dureza del proyectil han sido los factores más importantes en el diseño de este tipo de armas. De manera similar, el propósito principal de tales armas ha sido generalmente derrotar los caparazones protectores de los vehículos blindados u otras estructuras defensivas, ya sean muros de piedra, maderas de veleros o blindaje de tanques modernos. La munición de energía cinética, en sus diversas formas, siempre ha sido la elección para esas 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 mediante el uso de un proyectil con una masa baja y un área de base grande en el cañón del arma. Disparar un proyectil de pequeño diámetro envuelto en una capa exterior liviana, llamada sabot, aumenta la velocidad de salida. Una vez que el caparazón 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 con el nombre "treibspiegel" ("espejo de empuje") para dar altitud adicional a sus cañones antiaéreos durante la Segunda Guerra Mundial. Antes de esto, los primitivos zuecos de madera se habían utilizado durante siglos en forma de un tapón de madera unido o cargado de nalgas antes de las balas de cañón en el cañón, colocado entre la carga propulsora y el proyectil. El nombre "sabot" (pronunciado SAB-oh en inglés) es la palabra francesa para zueco (un zapato de madera usado tradicionalmente en algunos países europeos).

La concentración de la fuerza en un área más pequeña se logró inicialmente reemplazando el perdigones de un solo metal (generalmente acero) con un perdigones compuestos usando dos metales, un núcleo pesado (basado en tungsteno) dentro de una capa exterior de metal más liviano. Estos diseños fueron conocidos como rígidos compuestos perforantes de blindaje (APCR) por los británicos, perforadores de blindaje de alta velocidad (HVAP) por los EE. UU. y hartkern (núcleo duro) por los alemanes. En el impacto, el núcleo tenía un efecto mucho más concentrado que el perdigones de metal simple del mismo peso y tamaño. La resistencia del aire y otros efectos fueron los mismos que para el caparazón de tamaño idéntico. Los proyectiles perforantes de blindaje de alta velocidad (HVAP) fueron utilizados principalmente por cazacarros en el ejército de los EE. UU. y eran relativamente poco comunes ya que el núcleo de tungsteno era costoso y priorizado para otras aplicaciones.

Entre 1941 y 1943, los británicos combinaron las dos técnicas en la ronda de perforación de armaduras descartables (APDS). El sabot reemplazó la carcasa metálica exterior del APCR. Mientras estaba en el arma, el disparo tenía un área de base grande para obtener la máxima aceleración de la carga propulsora, pero una vez afuera, el sabot cayó para revelar un disparo pesado con un área de sección transversal pequeña. Los proyectiles APDS sirvieron como el arma principal de energía cinética de la mayoría de los tanques durante el período inicial de la Guerra Fría, aunque sufrieron el principal inconveniente de la imprecisión. Esto se resolvió con la introducción del sabot de descarte estabilizado con aletas perforantes (APFSDS) durante la década de 1970, que agregó aletas estabilizadoras al penetrador, lo que aumentó considerablemente la precisión.

Diseño

El principio del penetrador de energía cinética es que utiliza su energía cinética, que es una función de su masa y velocidad, para abrirse camino a través de la armadura. Si la armadura es derrotada, el calor y el desprendimiento (spray de partículas) generados por el penetrador que atraviesa la armadura, y la onda de presión que se desarrolla, idealmente destruyen el objetivo.

El arma moderna de energía cinética maximiza el estrés (energía cinética dividida por el área de impacto) aplicada al objetivo al:

• maximizar la masa – es decir, utilizando los metales más densos prácticos, que es una de las razones por las que se utiliza uranio empobrecido o carburo de tungsteno – y la velocidad de boquilla del proyectil, como escalas de energía cinética con la masa m y el cuadrado de la velocidad v del proyectil ()mv2/2).{displaystyle (mv^{2}/2). }
• minimizando el ancho, ya que si el proyectil no se ajusta, se golpeará la cara de destino primero. Como la mayoría de los proyectiles modernos tienen zonas circulares transversales, su área de impacto escalará con la plaza del radio r (el área de impacto que está siendo π π r2{displaystyle pi r^{2})

La longitud del penetrador juega un papel importante en la determinación de la profundidad máxima de penetración. Generalmente, un penetrador es incapaz de penetrar más profundo que su propia longitud, ya que la fuerza del impacto y la perforación lo destruyen. Esto ha llevado a los diseños actuales que se asemejan a una larga flecha de metal.

Para los penetradores monobloque hechos de un solo material, una fórmula de perforación ideada por Wiki Odermatt y W. Lanz puede calcular la profundidad de penetración de un proyectil APFSDS.

En 1982, una investigación analítica basada en conceptos de dinámica de gases y experimentos sobre penetración de objetivos llevó a la conclusión sobre la eficiencia de los impactadores de que la penetración es más profunda utilizando formas tridimensionales no convencionales.

El método opuesto de los penetradores KE utiliza penetradores de energía química. Se utilizan dos tipos de proyectiles de este tipo: antitanque de alto explosivo (HEAT) y cabeza aplastada de alto explosivo (HESH). Se han utilizado ampliamente contra armaduras en el pasado y todavía tienen un papel, pero son menos efectivos contra armaduras compuestas modernas, como el Chobham que se usa en los tanques de batalla principales en la actualidad. Los tanques de batalla principales generalmente usan penetradores KE, mientras que HEAT se encuentra principalmente en sistemas de misiles que se lanzan desde el hombro o se montan en vehículos, y HESH generalmente se prefiere para la demolición de fortificaciones.