El zueco de descarte estabilizado con aletas perforador de blindaje ( APFSDS ), el penetrador de dardos largos o simplemente la munición de dardos es un tipo de munición penetradora de energía cinética que se utiliza para atacar el blindaje de los vehículos modernos . Como armamento para los principales carros de combate , sucede a la munición Armor-Piercing Discarding Sabot (APDS) , que todavía se utiliza en sistemas de armas de pequeño y mediano calibre.
Las mejoras en los potentes sistemas de propulsión y suspensión de los automóviles después de la Segunda Guerra Mundial permitieron que los tanques de batalla principales modernos incorporaran un blindaje progresivamente más grueso y pesado, manteniendo al mismo tiempo 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 salida aún mayor que la que se podría lograr con proyectiles APDS más rechonchos.
El zueco de descarte perforador de armaduras (APDS) fue inicialmente el diseño principal del penetrador de energía cinética (KE). La progresión lógica era hacer el disparo más largo y delgado para aumentar su densidad seccional , concentrando así 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 preciso. Tradicionalmente, a las balas se les daba estabilidad giroscópica en vuelo gracias al estriado del cañón del arma, lo que imparte un giro a la bala. Hasta cierto límite, esto es efectivo, pero una vez que la longitud del proyectil es más de seis o siete veces su diámetro, el efecto giroscópico impartido por el estriado del cañón se vuelve menos efectivo. [1] Agregar aletas a la base de la bala, como si fuera el emplumado de una flecha, le da a la bala su estabilidad en vuelo. [2]
El giro del estriado estándar disminuye el rendimiento de estas rondas (el estriado agrega fricción y convierte parte de la energía cinética lineal en energía cinética rotacional, disminuyendo así la velocidad, el alcance y la energía de impacto de la ronda). Una rotación muy alta en un proyectil estabilizado con aletas también puede aumentar la resistencia aerodinámica, reduciendo aún más la velocidad del impacto. Por estas razones, los proyectiles APFSDS generalmente se disparan con cañones de ánima lisa , una práctica que han adoptado para los cañones de tanques China, India, Israel, Italia, Japón, Francia, Alemania, Pakistán, Turquía, Rusia y Estados Unidos. Sin embargo, en el desarrollo inicial de la munición APFSDS, se utilizaron cañones de cañón estriado existentes (y todavía se utilizan), como el cañón M68/M68E1 de 105 mm montado en el tanque de batalla principal M60/A1/A3 o el cañón británico de 120 mm. Royal Ordnance L30 del tanque Challenger 2 . Para reducir la velocidad de giro cuando se utiliza un cañón estriado, se incorpora un "obturador deslizante" ( anillo de obturación deslizante ) que permite que los gases propulsores de alta presión sellen, pero no transfieran la velocidad de giro total del estriado al proyectil. El proyectil todavía sale del cañón con algo de giro residual, pero a un ritmo aceptablemente bajo. Además, cierta velocidad de giro es beneficiosa para un proyectil estabilizado con aletas, ya que promedia los desequilibrios aerodinámicos y mejora la precisión. Incluso los proyectiles APFSDS disparados con ánima lisa incorporan aletas 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.
Los penetradores KE para tanques modernos suelen tener entre 2 y 3 cm (0,787 a 1,18 pulgadas) de diámetro y pueden acercarse a los 80 cm (31,5 pulgadas) de largo. A medida que se desarrollan diseños de penetrador-sabot estructuralmente más eficientes, su longitud tiende a aumentar, para anular una profundidad de blindaje aún mayor en la línea de visión. El concepto de derrota del blindaje mediante un penetrador de varilla larga es una aplicación práctica del fenómeno de la penetración hidrodinámica . [3]
A pesar de que los materiales prácticos del penetrador y del objetivo no son fluidos antes del impacto, a una velocidad de impacto suficientemente alta incluso los materiales cristalinos comienzan a comportarse de una manera altamente plástica similar a un fluido, por lo que se aplican muchos aspectos de la penetración hidrodinámica. [4] [5]
Los proyectiles de varilla larga penetran un fluido en el sentido literal, basándose simplemente en la densidad del blindaje del 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 para alcanzar las densidades del objetivo. Se observa inmediatamente que los penetradores más largos y densos penetran a mayores profundidades, y esto constituye la base para el desarrollo de proyectiles antiblindaje de varilla larga. [4]
Por lo tanto, los parámetros importantes para un penetrador de varilla larga eficaz son una densidad muy alta con respecto al objetivo, una alta dureza para penetrar superficies duras del objetivo, una tenacidad (ductilidad) muy alta para que la varilla no se rompa con el impacto y una resistencia muy alta. para sobrevivir a las aceleraciones del lanzamiento de armas, así como a las variabilidades del impacto del objetivo, como golpear en un ángulo oblicuo y sobrevivir a contramedidas como una armadura reactiva explosiva. [4]
Si bien la geometría del penetrador se ha adaptado a las contramedidas del blindaje reactivo , la aleación pesada de tungsteno (WHA) y la aleación de uranio empobrecido (DU) siguen siendo los materiales preferidos. Ambos son densos, duros, tenaces, dúctiles y fuertes; todas cualidades excepcionales adecuadas para una penetración profunda de armaduras. Cada material exhibe cualidades de penetración únicas que pueden convertirlo en la mejor opción para una aplicación antiblindaje particular.
La aleación de uranio empobrecido, por ejemplo, es pirofórica ; Los fragmentos calentados del penetrador se encienden después del impacto en contacto con el aire, incendiando el combustible y/o las municiones en el vehículo objetivo, contribuyendo significativamente a la letalidad detrás del blindaje. Además, los penetradores de DU exhiben una importante formación de bandas de corte adiabáticas . Un error común es creer que, durante el impacto, las fracturas a lo largo de estas bandas hacen que la punta del penetrador pierda material continuamente, manteniendo la forma cónica de la punta, mientras que otros materiales, como el tungsteno sin camisa, tienden a deformarse en un perfil redondeado menos efectivo, un efecto llamado "hongos". La formación de bandas de corte adiabáticas en realidad significa que los lados del "hongo" tienden a romperse antes, lo que lleva a una cabeza más pequeña en el impacto, aunque todavía estará significativamente "en forma de hongo".
Las pruebas han demostrado que el agujero perforado por un proyectil de uranio empobrecido tiene un diámetro más estrecho que el de un proyectil de tungsteno similar. Aunque ambos materiales tienen casi la misma densidad, dureza, tenacidad y resistencia, debido a estas diferencias en su deformación, el uranio empobrecido tiende a penetrar más que una longitud equivalente de aleación de tungsteno contra objetivos de acero. [6] El uso de uranio empobrecido, a pesar de algunas características de rendimiento superiores, provoca controversia política y humanitaria, pero sigue siendo el material preferido por algunos países debido a su menor costo y mayor disponibilidad que el tungsteno. Se ha descubierto que el propio tungsteno es biológicamente peligroso y crea riesgos de exposición sólo algo más leves que el uranio empobrecido.
Las velocidades típicas de las rondas APFSDS varían según el fabricante y la longitud/tipo de boca. Como ejemplo típico, el American General Dynamics KEW-A1 tiene una velocidad de salida de 1.740 m/s (5.700 pies/s). [7] Esto se compara con ~914 m/s (3000 pies/s) para una bala de 5,56 mm disparada con un rifle M16. Las rondas APFSDS generalmente operan en el rango de 1.400 a 1.800 m/s (4.593 a 5.906 pies/s). Por encima de una velocidad de impacto mínima necesaria para superar significativamente los parámetros de resistencia del material objetivo, la longitud del penetrador es más importante que la velocidad de impacto; como lo demuestra el hecho de que el modelo base M829 vuela casi 200 m/s (656 pies/s) más rápido que el modelo más nuevo M829A3, pero tiene sólo aproximadamente la mitad de longitud, lo que es totalmente inadecuado para derrotar a los blindados de última generación. matrices. [ cita necesaria ]
Para complicar las cosas, cuando se considera el despliegue extranjero de fuerzas militares o los mercados de ventas de exportación, un zueco diseñado específicamente para lanzar un penetrador de DU no puede usarse simplemente para lanzar un penetrador WHA sustituto, incluso si tiene exactamente la misma geometría fabricada. Los dos materiales se comportan de manera diferente bajo alta presión y altas fuerzas de aceleración de lanzamiento, de modo que se requieren geometrías de material de zueco completamente diferentes (más gruesas o más delgadas en algunos lugares, si es posible) para mantener la integridad estructural dentro del orificio. [ cita necesaria ]
A menudo, el mayor desafío de ingeniería es diseñar un zueco eficiente para lanzar con éxito penetradores extremadamente largos, que ahora se acercan a los 80 cm (31 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 resta a la velocidad potencial de salida de todo el proyectil. Mantener la integridad estructural interna de un proyectil de vuelo tan largo bajo aceleraciones de decenas de miles de g no es una tarea trivial, y ha hecho que el diseño de zuecos de principios de la década de 1980 empleara materiales de grado aeroespacial fácilmente disponibles, de bajo costo y alta resistencia. desde aluminio, como 6061 y 6066-T6, hasta aluminio 7075-T6 de alta resistencia y más caro, acero martensítico y aluminio 7090-T6 experimental de resistencia ultraalta, hasta el actual y costoso aluminio reforzado con fibra de grafito. plásticos, para reducir aún más la masa parásita del sabot, que podría ser casi la mitad de la masa de lanzamiento de todo el proyectil. [7]
Los pétalos de zueco que se desprenden viajan a una velocidad inicial tan alta que, al separarse, pueden continuar durante muchos cientos de pies a velocidades que pueden ser letales para las tropas y dañinas para los vehículos ligeros. Por esta razón, los artilleros de tanques deben ser conscientes del peligro para las tropas cercanas.
La flechette saboteada era la contraparte del APFSDS en munición de rifle. Se estaba desarrollando para el ejército estadounidense un rifle para disparar flechas, el arma individual de propósito especial , pero el proyecto fue abandonado.