La armadura inclinada es una armadura que no está orientada ni vertical ni horizontalmente . Este tipo de blindaje en ángulo suele montarse en tanques y otros vehículos blindados de combate (AFV), así como en buques de guerra como acorazados y cruceros . La inclinación de una placa de blindaje dificulta la penetración de armas antitanques, como proyectiles perforantes , penetradores de energía cinética y cohetes , si siguen una trayectoria más o menos horizontal hacia su objetivo, como suele ser el caso. La protección mejorada se debe a tres efectos principales.
En primer lugar, un proyectil que impacta una placa en un ángulo distinto de 90° tiene que atravesar un espesor de armadura mayor, en comparación con impactar la misma placa en ángulo recto. En este último caso sólo se debe perforar el espesor de la placa (el normal a la superficie de la armadura). El aumento de la pendiente del blindaje mejora, para un espesor de placa determinado, el nivel de protección en el punto de impacto al aumentar el espesor medido en el plano horizontal , el ángulo de ataque del proyectil. La protección de un área, en lugar de un solo punto, se indica mediante el espesor horizontal promedio, que es idéntico a la densidad del área (en este caso relativa a la horizontal): la masa relativa de armadura utilizada para proteger esa área.
Si se aumenta el espesor horizontal aumentando la pendiente manteniendo constante el espesor de la placa, se requiere una placa de blindaje más larga y, por lo tanto, más pesada para proteger un área determinada. Esta mejora en la protección es simplemente equivalente al aumento de la densidad del área y, por tanto, de la masa, y no puede ofrecer ningún beneficio de peso. Por lo tanto, en el diseño de vehículos blindados, los otros dos efectos principales de la pendiente han sido el motivo para aplicar un blindaje inclinado.
Uno de ellos es el envolvimiento más eficiente de un determinado volumen de vehículo mediante un blindaje. En general, las formas más redondeadas tienen una superficie menor en relación con su volumen. En un vehículo blindado, esa superficie debe estar cubierta por un blindaje pesado, por lo que una forma más eficiente conduce a una reducción sustancial de peso o a un blindaje más grueso para el mismo peso. Inclinar la armadura conduce a una mejor aproximación a la forma redondeada ideal.
El efecto final es el de desviación, deformación y rebote de un proyectil. Cuando golpea una placa en un ángulo pronunciado, su trayectoria puede ser curva, lo que hace que se mueva a través de más armadura, o puede rebotar por completo. También se puede doblar, reduciendo su penetración. Las ojivas de carga con forma pueden no penetrar o incluso detonar cuando golpean un blindaje en un ángulo muy oblicuo . Sin embargo, estos efectos deseados dependen críticamente de los materiales precisos del blindaje utilizados en relación con las características del proyectil que lo impacta: la pendiente podría incluso conducir a una mejor penetración.
Los ángulos más agudos suelen diseñarse en la placa del glacis frontal , porque es la dirección del casco con mayor probabilidad de ser golpeada al enfrentar un ataque, y también porque hay más espacio para inclinarse en la dirección longitudinal del vehículo.
La causa del aumento de la protección de un cierto punto con un espesor normal determinado es el aumento del espesor de la línea de visión ( LOS ) de la armadura, que es el espesor a lo largo del plano horizontal, a lo largo de una línea que describe la dirección general del proyectil que se aproxima. viajar. Para un espesor dado de placa de blindaje, un proyectil debe atravesar un espesor de blindaje mayor para penetrar en el vehículo cuando está inclinado.
Sin embargo, el mero hecho de que el espesor de LOS aumente al inclinar la placa no es el motivo para aplicar un blindaje inclinado en el diseño de vehículos blindados. La razón de esto es que este aumento no ofrece ningún beneficio de peso. Para mantener una masa determinada de un vehículo, la densidad del área tendría que permanecer igual y esto implica que el espesor de LOS también tendría que permanecer constante mientras la pendiente aumenta, lo que nuevamente implica que el espesor normal disminuye. En otras palabras: para evitar aumentar el peso del vehículo, las placas tienen que adelgazarse proporcionalmente a medida que aumenta su pendiente, proceso equivalente a cizallar la masa.
El blindaje inclinado proporciona una mayor protección a los vehículos blindados de combate a través de dos mecanismos principales. La más importante se basa en el hecho de que para alcanzar un cierto nivel de protección un cierto volumen tiene que estar encerrado por una cierta masa de armadura y que la pendiente puede reducir la relación superficie-volumen y así permitir una masa relativa menor para un determinado nivel Volumen o más protección para un peso determinado. Si el ataque fuera igualmente probable desde todas direcciones, la forma ideal sería una esfera ; debido a que de hecho es de esperar un ataque horizontal, el ideal se convierte en un esferoide achatado . Angular placas planas o armaduras fundidas curvas permite a los diseñadores acercarse a estos ideales. Por razones prácticas, este mecanismo se aplica con mayor frecuencia en la parte delantera del vehículo, donde hay suficiente espacio para inclinarse y gran parte del blindaje está concentrado, suponiendo que lo más probable es un ataque frontal unidireccional. Una cuña simple, como la que se puede ver en el diseño del casco del M1 Abrams , ya es una buena aproximación que se aplica con frecuencia.
El segundo mecanismo es que los disparos que impactan en un blindaje inclinado tienen más probabilidades de ser desviados, rebotar o romperse al impactar. La tecnología moderna de armas y blindajes ha reducido significativamente este segundo beneficio, que inicialmente fue el motivo principal por el que se incorporó el blindaje inclinado al diseño de vehículos en la Segunda Guerra Mundial.
Aunque la protección aumentada hasta cierto punto, proporcionada al inclinar una determinada placa de blindaje con un espesor normal dado que causa un mayor espesor de la línea de visión ( LOS ), no es de consideración en el diseño de vehículos blindados, es de gran importancia al determinar el nivel de protección de un vehículo diseñado. El espesor LOS para un vehículo en posición horizontal se puede calcular mediante una fórmula simple, aplicando la regla del coseno: es igual al espesor normal del blindaje dividido por el coseno de la inclinación del blindaje desde la perpendicularidad al recorrido del proyectil (que se supone es en el plano horizontal) o:
dónde
Por ejemplo, una armadura inclinada sesenta grados hacia atrás desde la vertical presenta un proyectil que viaja horizontalmente con un espesor de línea de visión dos veces el espesor normal de la armadura, ya que el coseno de 60° es ½. Cuando los valores de espesor de blindaje o equivalencia de blindaje homogéneo laminado (RHAe) para AFV se proporcionan sin la pendiente del blindaje, la cifra proporcionada generalmente tiene en cuenta este efecto de la pendiente, mientras que cuando el valor está en el formato de "x unidades en y grados", no se tienen en cuenta los efectos de la pendiente.
La armadura inclinada puede aumentar la protección mediante un mecanismo como la rotura de un penetrador de energía cinética frágil (KEP) o una desviación de ese penetrador lejos de la superficie normal, aunque la densidad del área permanezca constante. Estos efectos son más fuertes cuando el proyectil tiene un peso absoluto bajo y es corto en relación con su ancho. Los proyectiles perforantes de la Segunda Guerra Mundial, ciertamente los de los primeros años, tenían estas cualidades y, por lo tanto, el blindaje inclinado era bastante eficiente en ese período. Sin embargo, en los años sesenta se introdujeron los penetradores de varilla larga, como los proyectiles de sabot descartables estabilizados con aletas , que son a la vez muy alargados y de masa muy densa. Al golpear placas homogéneas gruesas inclinadas, como un penetrador de varilla larga, después de la penetración inicial en el espesor LOS de la armadura, se doblará hacia el espesor normal de la armadura y tomará un camino con una longitud entre la LOS de la armadura y los espesores normales. Además, el penetrador deformado tiende a actuar como un proyectil de un diámetro muy grande y esto estira la armadura restante, haciendo que falle más fácilmente. Si estos últimos efectos se producen con fuerza (en el caso de los penetradores modernos, este suele ser el caso en una pendiente de entre 55° y 65°), se proporcionaría una mejor protección mediante un blindaje montado verticalmente con la misma densidad de área. Otro avance que disminuyó la importancia del principio del blindaje inclinado fue la introducción del blindaje cerámico en los años setenta. En cualquier densidad de área dada, la armadura cerámica también es mejor cuando se monta más verticalmente, ya que mantener la misma densidad de área requiere que la armadura se adelgace a medida que está inclinada y la cerámica se fractura antes debido a su espesor normal reducido. [1]
Los blindajes inclinados también pueden hacer que los proyectiles reboten , pero este fenómeno es mucho más complicado y todavía no es totalmente predecible. La alta densidad de la varilla, la velocidad de impacto y la relación longitud-diámetro son factores que contribuyen a un ángulo de rebote crítico alto (el ángulo en el que se espera que comience el rebote) para un proyectil de varilla larga, [2] pero diferentes fórmulas pueden predecir diferentes Ángulos de rebote críticos para la misma situación.
El comportamiento de un proyectil en el mundo real, y la placa de armadura que impacta, depende de muchos efectos y mecanismos, que involucran su estructura material y una mecánica continua que son muy difíciles de predecir. Por lo tanto, utilizar sólo unos pocos principios básicos no dará como resultado un modelo que sea una buena descripción de toda la gama de resultados posibles. Sin embargo, en muchas condiciones la mayoría de estos factores tienen sólo un efecto insignificante mientras que unos pocos dominan la ecuación. Por lo tanto, se puede crear un modelo muy simplificado que proporcione una idea general y una comprensión de los principios físicos básicos detrás de estos aspectos del diseño de blindaje inclinado.
Si el proyectil viaja muy rápido y, por lo tanto, está en un estado de hipervelocidad , la resistencia del material del blindaje se vuelve insignificante, porque la energía del impacto hace que tanto el proyectil como el blindaje se fundan y se comporten como fluidos , y sólo su densidad de área es un factor importante. factor. En este caso límite, después del impacto, el proyectil continúa penetrando hasta que deja de transferir su impulso a la materia objetivo. En este caso ideal, sólo son relevantes el impulso, la sección transversal del área, la densidad y el espesor de LOS. La situación del chorro metálico penetrante provocado por la explosión de la carga moldeada de munición antitanque altamente explosiva (HEAT) constituye una buena aproximación a este ideal. Por lo tanto, si el ángulo no es demasiado extremo y el proyectil es muy denso y rápido, la inclinación tiene poco efecto y no se produce ninguna desviación relevante.
En el otro extremo, cuanto más ligero y lento es un proyectil, más relevante se vuelve la pendiente. Los proyectiles perforantes típicos de la Segunda Guerra Mundial tenían forma de bala y tenían una velocidad mucho menor que un chorro de carga con forma. Un impacto no provocaría una fusión completa del proyectil y la armadura. En esta condición la resistencia del material de la armadura se convierte en un factor relevante. Si el proyectil fuera muy ligero y lento, la fuerza del blindaje podría incluso hacer que el impacto produjera sólo una deformación elástica , siendo derrotado el proyectil sin dañar al objetivo. La inclinación significará que el proyectil tendrá que alcanzar una mayor velocidad para derrotar el blindaje, porque al impactar contra un blindaje inclinado no toda la energía cinética se transfiere al objetivo, y la proporción depende del ángulo de inclinación. El proyectil en el proceso de colisión elástica se desvía en un ángulo de 2 (donde denota el ángulo entre la superficie de la placa de blindaje y la dirección inicial del proyectil), sin embargo el cambio de dirección podría prácticamente dividirse en una parte de desaceleración , cuando el proyectil se detiene. cuando se mueve en una dirección perpendicular a la placa (y se moverá a lo largo de la placa después de haber sido desviado en un ángulo de aproximadamente ), y un proceso de aceleración elástica, cuando el proyectil acelera fuera de la placa (la velocidad a lo largo de la placa se considera como invariante debido a la fricción insignificante). De este modo, la energía máxima acumulada por la placa se puede calcular a partir de la fase de desaceleración del evento de colisión.
Bajo el supuesto de que sólo se produce deformación elástica y que un objetivo es sólido, sin tener en cuenta la fricción , es fácil calcular la proporción de energía absorbida por un objetivo si es alcanzado por un proyectil, lo cual, si también se ignoran los efectos de desviación más complejos, después del impacto rebota (caso elástico) o se desliza a lo largo (caso inelástico idealizado) de la placa de armadura.
En este modelo muy simple, la porción de la energía proyectada al objetivo depende del ángulo de pendiente:
dónde
Sin embargo, en la práctica, los proyectiles AP eran lo suficientemente potentes como para que las fuerzas implicadas alcanzaran el límite de deformación plástica y la elasticidad de la placa sólo pudiera acumular una pequeña parte de la energía. En ese caso, la placa de armadura cedería y gran parte de la energía y fuerza se gastaría en la deformación. Como tal, esto significa que se puede asumir aproximadamente la mitad de la desviación (solo en lugar de 2 ) y el proyectil se ranurará en la placa antes de deslizarse, en lugar de rebotar. La fricción superficial de plasticidad también es muy baja en comparación con la energía de deformación plástica y puede despreciarse. Esto implica que la fórmula anterior es válida también para el caso de deformación plástica, pero debido al calibre ranurado en la placa se debe tener en cuenta un ángulo superficial mayor.
Esto no sólo implicaría que la energía transferida al objetivo se utilizaría para dañarlo; También significaría que esta energía sería mayor porque el ángulo efectivo en la fórmula ahora es mayor que el ángulo de la pendiente del blindaje. El valor del real apropiado ' que debe sustituirse no puede derivarse de este simple principio y sólo puede determinarse mediante un modelo o simulación más sofisticado.
Por otro lado, esa misma deformación también provocará, en combinación con la pendiente de la placa de blindaje, un efecto que disminuye la penetración del blindaje. Aunque la desviación es menor en condiciones de deformación plástica, cambiará el curso del proyectil ranurado, lo que a su vez dará como resultado un aumento del ángulo entre la nueva superficie del blindaje y la dirección inicial del proyectil. Por lo tanto, el proyectil tiene que atravesar más blindaje y, aunque en términos absolutos el objetivo podría absorber más energía, es más fácil derrotarlo, y el proceso idealmente termina en un rebote completo.
Uno de los primeros ejemplos documentados del concepto de blindaje inclinado se encuentra en el dibujo del vehículo de combate de Leonardo da Vinci . El blindaje inclinado se utilizó en realidad en los acorazados confederados de principios del siglo XIX , como el CSS Virginia , y se implementó parcialmente en el primer tanque francés, el Schneider CA1 en la Primera Guerra Mundial, pero los primeros tanques que estuvieron completamente equipados con blindaje inclinado fueron los franceses SOMUA. S35 y otros tanques franceses contemporáneos como el Renault R35 , que tenía cascos y torretas totalmente fundidos. También fue utilizado con mayor efecto en el famoso tanque de batalla soviético T-34 por el equipo de diseño de tanques soviético de la Fábrica de Locomotoras de Jarkov , dirigido por Mikhail Koshkin . Fue una respuesta tecnológica a los cañones antitanques más eficaces que se estaban poniendo en servicio en ese momento.
El T-34 tuvo un profundo impacto en el diseño de los tanques alemanes de la Segunda Guerra Mundial. Los diseños anteriores o iniciales de la guerra, como el Panzer IV y el Tiger I, difieren claramente de los vehículos posteriores a 1941, como por ejemplo el Panther , el Tiger II , el Hetzer , el Jagdpanzer IV , el Jagdpanther y el Jagdtiger , que tenían todos ellos un blindaje inclinado. Esto es especialmente evidente porque el blindaje de los tanques alemanes generalmente no estaba fundido sino que consistía en placas soldadas.
La armadura inclinada se puso muy de moda después de la Segunda Guerra Mundial , siendo quizás su expresión más pura el Chieftain británico . [ cita necesaria ] Sin embargo, los últimos tanques de batalla principales utilizan armadura perforada y compuesta , que intenta deformar y desgastar un penetrador en lugar de desviarlo, ya que desviar un penetrador de varilla larga es difícil. Estos tanques tienen una apariencia más cuadrada. Los ejemplos incluyen el Leopard 2 y el M1 Abrams . Una excepción es la Merkava israelí .
