Una explosión de boca es una onda de choque explosiva creada en la boca de un arma de fuego durante el disparo . Antes de que un proyectil salga del cañón del arma , obtura el orificio y "tapa" los productos gaseosos presurizados de la combustión del propulsor detrás de él, conteniendo esencialmente los gases dentro de un sistema cerrado como un elemento neutral en el impulso general de la física del sistema. Sin embargo, cuando el proyectil sale del cañón, este sello funcional se elimina y los gases altamente energéticos del ánima quedan repentinamente libres para salir de la boca y expandirse rápidamente en forma de una onda de choque supersónica (que a menudo puede ser lo suficientemente rápida como para alcanzar momentáneamente al proyectil y afecta su dinámica de vuelo ), creando así la explosión del cañón.
El disparo de boca a menudo se divide en dos componentes: un componente auditivo [1] y un componente no auditivo. [2] El componente auditivo es el fuerte "¡Bang!" sonido del disparo , y es importante porque puede causar una pérdida auditiva significativa al personal que lo rodea y también revelar la posición del arma. El componente no auditivo es la onda de compresión infrasónica y puede causar daños por conmoción cerebral a los elementos cercanos.
Además de la explosión en sí, parte de la energía de los gases también se libera en forma de energía luminosa , conocida como fogonazo .
El sonido audible de la descarga de un arma, también conocido como sonido de boca o disparo , puede tener dos fuentes: el disparo de boca en sí, que se manifiesta como un "pop" o "bang" fuerte y breve, y cualquier estallido sónico producido por un transónico. o proyectil supersónico , que se manifiesta como un chasquido agudo parecido a un látigo que persiste un poco más. El disparo del cañón es, con diferencia, el componente principal de un disparo, debido a la intensidad de la energía sonora liberada y la proximidad al tirador y a los transeúntes. Las explosiones de boca pueden exceder fácilmente los niveles de presión sonora de 140 decibeles , lo que puede romper los tímpanos y causar pérdida auditiva neurosensorial permanente incluso con una exposición breve y poco frecuente. [3] Con armas grandes con una energía de boca mucho mayor , por ejemplo la artillería , ese peligro puede extenderse hacia afuera a una distancia significativa desde la boca, [4] lo que exige el uso de protecciones auditivas para todo el personal que se encuentre cerca por motivos de salud ocupacional .
Para las armas pequeñas , los supresores ayudan a reducir el disparo de las armas de fuego al proporcionar un área más grande para que el gas propulsor se expanda, desacelere y se enfríe antes de liberar energía sonora al entorno. [5] Otros dispositivos de boca, como los escudos contra explosiones, también pueden proteger la audición al desviar la onda de presión hacia adelante y lejos del tirador y los espectadores. Sin embargo, los dispositivos reductores de retroceso, como los frenos de boca, empeoran los posibles daños auditivos, ya que modulan el disparo de boca aumentando los vectores laterales más cerca del tirador.
La onda de sobrepresión del disparo de un arma de fuego es infrasónica y, por lo tanto, inaudible para los oídos humanos, pero aún así puede consumir mucha energía debido a que los gases se expanden a una velocidad extremadamente alta. Las presiones residuales en la boca del cañón pueden ser una fracción significativa de la presión máxima del orificio, especialmente cuando se utilizan cañones cortos. Esta energía también puede regularse mediante un freno de boca para reducir el retroceso del arma de fuego, o aprovecharse mediante un refuerzo de boca para proporcionar energía para ciclar la acción de las armas de fuego de carga automática . [6]
La fuerza de la explosión del cañón puede causar daños por impacto a los elementos cercanos alrededor del cañón y, con la artillería , la energía es lo suficientemente grande como para causar daños significativos a las estructuras y vehículos circundantes. [7] Por lo tanto, es importante que la tripulación del arma y cualquier tropa amiga cercana se mantengan alejados de las direcciones potenciales de los vectores de explosión, para evitar daños colaterales innecesarios .
Por lo general, la mayor parte del impulso de la explosión se dirige hacia adelante, creando un efecto de propulsión a chorro que ejerce fuerza hacia atrás sobre el cañón, lo que resulta en un impulso hacia atrás adicional además del impulso de reacción generado por el proyectil antes de salir del arma . El retroceso total aplicado al arma de fuego es, por tanto, igual y opuesto al impulso total hacia adelante no sólo del proyectil, sino también del gas expulsado. Asimismo, la energía de retroceso dada al arma de fuego se ve afectada por el gas expulsado. Por conservación de la masa , la masa del gas eyectado será igual a la masa original del propulsor (suponiendo que se queme por completo). Como aproximación aproximada, se puede considerar que el gas expulsado tiene una velocidad de salida efectiva de donde es la velocidad de salida del proyectil y es aproximadamente constante. El momento total del propulsor y del proyectil será entonces:
donde: es la masa de la carga propulsora, igual a la masa del gas expulsado.
Esta expresión debe sustituirse en la expresión del impulso del proyectil para obtener una descripción más precisa del proceso de retroceso. La velocidad efectiva también se puede utilizar en la ecuación de energía, pero como el valor de α utilizado generalmente se especifica para la ecuación de momento, los valores de energía obtenidos pueden ser menos precisos. Generalmente se considera que el valor de la constante α está entre 1,25 y 1,75. Depende principalmente del tipo de propulsor utilizado, pero puede depender ligeramente de otras cosas, como la relación entre la longitud del cañón y su radio.
Los dispositivos de boca pueden reducir el impulso de retroceso alterando el patrón de expansión del gas. Por ejemplo, los frenos de boca funcionan principalmente desviando parte del gas expulsado hacia los lados, aumentando la intensidad de la explosión lateral (por lo tanto, más fuerte y con mayor conmoción hacia los lados) pero reduciendo el empuje de la proyección hacia adelante (por lo tanto, menos retroceso), con algo de diseños que afirman una reducción de hasta un 40-60% en el retroceso percibido. De manera similar, los compensadores de retroceso desvían el gas eyectado principalmente hacia arriba para contrarrestar la elevación del cañón . Sin embargo, los supresores funcionan según un principio diferente, no vectorizando la expansión del gas lateralmente sino modulando la velocidad de avance de la expansión del gas. Al utilizar deflectores internos , se hace que el gas viaje a través de un camino complicado antes de liberarse al exterior en la parte delantera del supresor, disipando así su energía en un área más grande y durante más tiempo. Esto reduce tanto la intensidad de la explosión (por lo tanto, menor sonoridad ) como el retroceso generado (ya que para el mismo impulso , la fuerza es inversamente proporcional al tiempo).
Las explosiones de boca pueden levantar importantes nubes de polvo , especialmente en armas de gran calibre cuando se disparan bajas y planas, que pueden ser visibles desde la distancia y, por lo tanto, revelar la posición del arma, aumentando el riesgo de provocar un contrafuego . Las acciones preventivas pueden consistir en mojar el suelo circundante, hacer que el vector del freno de boca explote hacia arriba y lejos del suelo, o cubrir el área alrededor de la boca con una lona para cubrir la mayor cantidad de polvo en el aire posible.
Los localizadores de disparos detectan las explosiones con micrófonos y triangulan el lugar donde se realizaron los disparos. Estos están disponibles comercialmente y han sido instalados por agencias policiales como sensores remotos en muchas áreas de centros urbanos con altas tasas de criminalidad . Pueden proporcionar una ubicación bastante precisa de la fuente de un disparo realizado al aire libre (99% dentro de 33 pies (10 m) o mejor) y proporcionar los datos a los despachadores de la policía segundos después de un disparo. [8]
