El M61 Vulcan es un cañón rotatorio tipo Gatling de seis cañones , refrigerado por aire y disparado eléctricamente, accionado hidráulica , eléctrica o neumáticamente , que dispara proyectiles de 20 mm × 102 mm (0,787 in × 4,016 in) a una velocidad extremadamente alta (normalmente 6000 proyectiles por minuto). El M61 y sus derivados han sido el principal armamento de cañones de los aviones militares de ala fija de los Estados Unidos durante más de sesenta años. [2]
El M61 fue producido originalmente por General Electric . Después de varias fusiones y adquisiciones, es producido por General Dynamics a partir del año 2000. [actualizar][ 2]
Al final de la Segunda Guerra Mundial , las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos comenzaron a considerar nuevas direcciones para los futuros cañones de los aviones militares . Las velocidades más altas de los aviones de combate con propulsión a 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 fuego práctica de un diseño de este tipo aún estaba limitada por las preocupaciones sobre la alimentación de munición y el desgaste del cañón. El Ejército quería algo mejor, que combinara una cadencia de fuego extremadamente alta con una confiabilidad excepcional. [3]
En 1947, la Fuerza Aérea se convirtió en una rama separada del ejército. La nueva Fuerza Aérea solicitó un nuevo cañón para aviones. 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 poder alcanzarlos y dañarlos. El cañón Hispano de 20 mm (0,79 pulgadas) que llevaban los P-38 y P-61 , aunque formidable contra los aviones de hélice, tenía una cadencia de fuego relativamente baja en la era de los aviones a reacción, mientras que otros cañones eran notoriamente poco fiables.
En respuesta a esta necesidad, 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 propulsados por turborreactores ofrecía suficiente energía eléctrica para operar la ametralladora, y el funcionamiento eléctrico era más fiable que la recarga operada con gas . [4]
Con varios cañones, la cadencia de fuego por cañón podía ser menor que la de un revólver de un solo cañón, al tiempo que proporcionaba una cadencia de fuego general mayor. La idea de alimentar una ametralladora Gatling con una fuente de energía eléctrica externa no era una idea novedosa al final de la Segunda Guerra Mundial, ya que el propio Richard Jordan Gatling había hecho precisamente eso con una patente que presentó en 1893. [5]
Durante la Primera Guerra Mundial , el Imperio alemán había estado desarrollando una ametralladora rotativa Fokker-Leimberger de 12 cañones similar , impulsada por el motor del avión o por un motor eléctrico . [ cita requerida ]
En 1946, el Ejército le otorgó a General Electric un contrato para el "Proyecto Vulcan", un arma de seis cañones capaz de disparar 7200 balas por minuto (rpm). [6] Aunque los diseñadores europeos se estaban moviendo hacia armas más pesadas de 30 mm (1,181 pulgadas) para una mejor potencia de impacto, Estados Unidos se concentró inicialmente en un poderoso cartucho de 0,60 pulgadas (15 mm) diseñado para un rifle antitanque de antes de la guerra, esperando que la alta velocidad inicial del cartucho sería beneficiosa para mejorar las tasas de impacto en objetivos de alta velocidad. [3] Los primeros prototipos de GE del calibre T45 de 0,60 pulgadas (15 mm) fueron disparados desde tierra en 1949; Alcanzó 2.500 rpm, que se incrementó a 4.000 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 del objetivo y probó alternativas de 20 y 27 mm (0,787 y 1,06 pulgadas) basadas en el cartucho de calibre 0,60 pulgadas (15 mm). Estas variantes del T45 se conocieron 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 masa de proyectil/explosivo y velocidad inicial, lo que resultó en un equilibrio óptimo de alcance, precisión y energía cinética en el objetivo. [7]
El desarrollo del Lockheed F-104 Starfighter reveló que el T171 Vulcan (posteriormente rebautizado 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 descartados. Se desarrolló un sistema de alimentación de munición sin enlaces para el M61A1 mejorado , que posteriormente se convirtió en el armamento de cañón estándar de los cazas estadounidenses. [8]
En 1993, General Electric vendió su división aeroespacial, incluyendo GE Armament Systems junto con las herramientas de diseño y producción para el M61 y otros cañones rotatorios 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 produce el M61 y sus variantes a partir de 2000. [actualizar][ 2]
Cada uno de los seis cañones del cañón dispara una vez por turno durante cada revolución del conjunto de cañones. Los múltiples cañones proporcionan una cadencia de fuego 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. [9] El tiempo medio entre atascos o fallos supera los 10.000 disparos, lo que lo convierte en un arma extremadamente fiable. [10] El éxito del Proyecto Vulcan y su progenie, el cañón Gatling de altísima velocidad, ha llevado a que los cañones de la misma configuración se denominen "cañones Vulcan", lo que a veces puede generar confusión en la nomenclatura sobre el tema. [ cita requerida ]
La mayoría de las versiones para aviones del M61 se accionan hidráulicamente y se ceban eléctricamente. El rotor del cañón, el conjunto del cañón y el sistema de alimentación de munición 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 hasta el cebador a medida que cada proyectil gira hasta la posición de disparo. [11]
La versión autónoma, la GAU-4 (llamada M130 en el ejército), funciona a gas , y utiliza el gas de tres de los seis cañones para hacer funcionar el mecanismo accionado por gas del cañón. La Vulcan autónoma pesa unos 4,5 kilogramos (10 libras) más que su homóloga eléctrica, pero no requiere ninguna fuente de energía externa para funcionar, excepto un arrancador de inercia eléctrico para iniciar la rotación del cañón, lo que permite cargar y disparar los primeros cartuchos. [11]
El M61 inicial utilizaba munición enlazada, pero la expulsión de los eslabones gastados creaba problemas considerables (y en última instancia insuperables). El arma original pronto fue reemplazada por el M61A1, con un sistema de alimentación sin eslabones. Dependiendo de la aplicación, el sistema de alimentación puede ser de un solo extremo (expulsando los casquillos gastados y las balas no disparadas) o de doble extremo (devolviendo los casquillos al cargador). Una desventaja del M61 es que el volumen del arma, su sistema de alimentación y el tambor de munición hacen que sea difícil colocarlo en un fuselaje densamente poblado. [12]
El sistema de alimentación debe diseñarse a medida para cada aplicación, lo que añade entre 140 y 180 kg (300 y 400 lb) al arma completa. La mayoría de las instalaciones de las aeronaves son de doble extremo, porque la expulsión de cartuchos vacíos puede provocar un peligro de daño por objetos extraños para los motores a reacción y porque la retención de los casquillos usados ayuda a mantener el centro de gravedad de la aeronave. [13] El primer avión en llevar el M61A1 fue el modelo C del F-104 , a partir de 1959. [14]
Una versión más ligera del Vulcan desarrollada para su uso en el F-22 Raptor , denominada M61A2, es mecánicamente igual que el M61A1, pero con cañones 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 ligeros. El F/A-18E/F Super Hornet también utiliza esta versión. [15]
La cadencia de fuego del Vulcan es normalmente de 6.000 disparos por minuto, aunque algunas versiones (como la del AMX y el F-106 Delta Dart ) están limitadas a una cadencia inferior, y otras ( A-7 Corsair , F-15 Eagle ) tienen una cadencia de fuego seleccionable de 4.000 o 6.000 disparos por minuto. Los cañones más ligeros del M61A2 permiten una cadencia de fuego algo mayor, de hasta 6.600 disparos por minuto. [16]
Prácticamente ningún cañón rotatorio motorizado se suministra con munición suficiente para un minuto completo de disparo, debido a su peso (a 6.000 rpm, los proyectiles solos representarían una masa de unos 600 kg (1.300 lb) para un minuto de disparo; y al incluir el casquillo de latón, el relleno y el fulminante, el peso es ligeramente el doble, 1.225 kg (2.701 lb)). Para evitar utilizar los 600 a 1.000 proyectiles que llevan los aviones a la vez, generalmente se utiliza un controlador de ráfagas para limitar el número de proyectiles disparados en cada presión del gatillo. Se pueden seleccionar ráfagas de dos o tres hasta 40 o 50. [17] El tamaño de la estructura del avión y el espacio interno disponible limitan el tamaño del tambor de munición y, por lo tanto, limitan la capacidad de munición. Cuando se monta en un vehículo, el único factor limitante es el peso de transporte seguro del vehículo, por lo que se dispone de un almacenamiento de munición proporcionalmente mayor.
Hasta finales de los años 1980, el M61 utilizaba principalmente la serie de municiones M50 en varios tipos, que normalmente disparaban un proyectil de 99 gramos (3,5 oz) a una velocidad inicial de unos 1.030 metros por segundo (3.380 pies/s). Hay disponibles una variedad de municiones incendiarias perforantes (API), incendiarias de alto poder explosivo (HEI) y de entrenamiento.
A mediados de los años 1980 se desarrolló un nuevo proyectil PGU-28/B. Se trata de un proyectil incendiario de alto explosivo semiperforante (SAPHEI) que proporciona mejoras en alcance, precisión y potencia con respecto al proyectil HEI M56A3 anterior. [18] El PGU-28/B es un proyectil de "baja resistencia" diseñado para reducir la resistencia y la desaceleración en vuelo, y tiene una velocidad inicial ligeramente mayor de 1.050 metros por segundo (3.450 pies/s). [19] Sin embargo, el PGU-28/B no ha estado exento de problemas. Un informe de seguridad de la USAF de 2000 señaló 24 accidentes de detonación prematura (que causaron daños graves en muchos casos) en 12 años con el proyectil SAPHEI, en comparación con solo dos accidentes de este tipo en toda la historia registrada del proyectil M56. El informe estimó que el PGU-28/B tenía una tasa de fallo potencial 80 veces superior a la permitida por los estándares de la USAF. [20] Debido a cuestiones de seguridad, en 2000 se limitó a su uso en situaciones de emergencia en tiempos de guerra. [21]
Los principales tipos de proyectiles de combate y sus principales características se enumeran en la tabla:
El Vulcan fue utilizado por primera vez en combate aéreo el 4 de abril de 1965, cuando cuatro MiG-17 norvietnamitas de la Fuerza Aérea Popular de Vietnam (VPAF ) [24] atacaron una fuerza de 10 North American F-100 Super Sabres (dos de los cuales tenían asignadas tareas de reconocimiento meteorológico) que escoltaban a 48 F-105 Thunderchiefs armados con Vulcan y "cargados de bombas" , derribando dos de estos últimos. El líder de los MiG y único superviviente de los cuatro MiG, el capitán Tran Hanh, informó de 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 algún MiG durante la batalla, lo que deja abierta la posibilidad de que al menos dos de los MiG-17 pudieran haber sido derribados por su propio fuego antiaéreo . [25] [26] [27]
El primer derribo confirmado por arma Vulcan ocurrió el 29 de junio de 1966, cuando el Mayor Fred Tracy, volando su F-105 con el 421st TFS, disparó 200 proyectiles 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 MiG de la VPAF voló frente a él después de hacer su pasada, Tracy abrió fuego contra él. [28] [29]
El cañón fue instalado en la versión A-7D de la Fuerza Aérea del LTV A-7 Corsair II, donde reemplazó al cañón Colt Mk 12 del A-7 anterior de la Armada de los Estados Unidos y fue adoptado por la Armada en el A-7C y el A-7E. [30] Se integró en las variantes más nuevas del F-4E Phantom II . El F-4 fue diseñado originalmente sin cañón, ya que se creía que los misiles habían dejado obsoletos a los cañones. La experiencia de combate en Vietnam mostró que un cañón podía ser más efectivo que los misiles guiados en muchas situaciones de combate y que un pod de cañón llevado externamente era menos efectivo que un cañón interno; la primera generación de pods de cañón como el SUU-16 no estaban orientados con las miras del caza. Las cápsulas mejoradas eran autopropulsadas y estaban correctamente sincronizadas con las miras, mientras que las versiones de la USAF del F-4 fueron equipadas apresuradamente con cañones internos M61 en un carenado prominente debajo del morro, mucho antes de que terminara la guerra (los Phantom de la Marina nunca recibieron cañones, y siguieron dependiendo únicamente de misiles aire-aire). La siguiente generación de cazas construidos después de Vietnam incorporó el cañón M61 internamente. [31] [32] [33] [34]
El Vulcan fue posteriormente instalado en el compartimiento de armas de algunos modelos Convair F-106 Delta Dart y General Dynamics F-111 Aardvark . También fue adoptado como estándar en los cazas de superioridad aérea de la serie "teen": 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 Hornet . Otros aviones incluyen el AMX International AMX ítalo-brasileño (solo en aviones italianos) y el F-22 Raptor . Fue instalado en una instalación de disparo lateral en el Fairchild AC-119 y algunas marcas de los cañoneros Lockheed AC-130 , y se utilizó en las torretas de cola de los bombarderos Convair B-58 Hustler y Boeing B-52H Stratofortress . [i] El Mitsubishi F-1 de Japón llevaba un cañón Vulcan JM61A1 montado internamente con 750 balas. [30]
En la década de 1960 se desarrollaron dos versiones con cañón , el SUU-16/A (también denominado M12 por el ejército estadounidense) y el mejorado SUU-23/A (M25 del ejército estadounidense), que se utilizaban a menudo en versiones sin cañón del F-4. El SUU-16/A utiliza el M61A1 eléctrico con una turbina de aire comprimido para impulsar el motor. Esto resultó causar una grave resistencia aerodinámica a velocidades más altas, mientras que las velocidades inferiores a 640 kilómetros por hora (400 mph) no proporcionaban suficiente flujo de aire para la cadencia de fuego máxima. [41]
El SUU-23/A posterior utiliza el Vulcan autopropulsado GAU-4/A, con un arranque eléctrico de inercia para acelerarlo. Ambos pods expulsaban casquillos vacíos y balas sin disparar en lugar de retenerlos. Ambos pods contenían 1.200 balas de munición, con un peso cargado de 733 y 780 kilogramos (1.615 y 1.720 libras) respectivamente. Durante el servicio en la Guerra de Vietnam , los pods demostraron ser relativamente imprecisos: el montaje del pilón no era lo suficientemente rígido para evitar la deflexión al disparar, y el uso repetido desalineaba el pod en su pilón, empeorando las cosas. [ cita requerida ]
También se desarrolló una variante con cañones mucho más cortos, denominada M195, para su uso en el subsistema de armamento M35, como el que se utiliza en el helicóptero AH-1G Cobra . Esta variante se alimentaba de cajas de munición instaladas en el patín de aterrizaje y se desarrolló para proporcionar al helicóptero AH-1 un sistema de fuego supresor de mayor alcance antes de la adopción de la torreta universal M97 que montaba el cañón M197 . [42]
El M61 también es la base del sistema de armas de corto alcance Mk 15 Phalanx de la Armada de los EE. UU. y del sistema de defensa aérea M163 VADS Vulcan, que utiliza la variante M168. [43]
Unión Soviética/Federación Rusa/CEI
... presenta un nuevo sistema de cañón ligero, el General Dynamics M61A2, que tiene una velocidad de disparo conmutable de 4.000 o 6.000 disparos por minuto y un sistema de alimentación de munición sin enlace totalmente integrado
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