Municiones de fusil avanzado
Actualmente, los ejércitos líderes del mundo han comenzado a implementar programas para desarrollar nuevos tipos de pequeños armas ("Warrior" en Rusia y NGSAR en los Estados Unidos). Como demuestra más de un siglo de experiencia en el desarrollo de cartuchos unitarios, y luego en el de impulso intermedio y bajo, la solución más prometedora es el desarrollo avanzado de nuevos tipos de municiones.
Según los resultados de la Segunda Guerra Mundial, se concluyó que es necesario mejorar el diseño del tipo de munición más prescindible (munición para armas pequeñas automáticas) y ampliar la base de recursos para su producción.
Cartuchos con fundas metálicas.
La saturación de unidades de infantería con armas automáticas en la industria de la defensa causó una escasez de cobre, tradicionalmente utilizado en cartuchos de latón (utilizados para la producción de cartuchos) y Tombac (utilizados para la producción de proyectiles de bala).
La solución más efectiva al problema de la escasez de recursos fue el uso de acero suave, recubierto en ambos lados con cobre para proteger contra la corrosión, o sin recubrimiento, utilizado en tiempos de guerra para producir las llamadas conchas sustitutas. En el período de posguerra, se dominó la tecnología de revestimiento de revestimientos de acero con una laca especial, protegiéndolos de la humedad y reduciendo la fricción en la cámara (hasta un cierto límite de temperatura).
A pesar de la similitud de las características técnicas del acero suave y las aleaciones de cobre, estas últimas tienen una ventaja en cuanto a ductilidad y resistencia a la corrosión. El revestimiento de laca de las fundas de acero tiene una baja resistencia al desgaste y, en el proceso de recarga, cuando está en contacto con las partes metálicas del arma, tiene la capacidad de dañarse y transferirse a los elementos de automatización, lo que las desactiva. En el caso de la extracción de cartuchos no utilizados del barril después del final de la cocción, sus revestimientos pierden su recubrimiento de laca debido a que se queman cuando entran en contacto con la superficie calentada de la cámara, después de lo cual se oxidan rápidamente y los cartuchos no son adecuados para su uso posterior.
El aumento del consumo de municiones por parte de los soldados de infantería armados con armas automáticas fue la base para aumentar las municiones ponibles al reducir el peso de las municiones. Hasta el comienzo de las 1970-s, la principal dirección para reducir el peso de las municiones portátiles fue cambiar primero a cartuchos intermedios y luego a cartuchos de bajo impulso, debido al deseo de aumentar la precisión del fuego automático desde posiciones incómodas. Después de adoptar el rifle de asalto AK-74 y el rifle automático M-16, se agotó esta reserva para reducir el peso de las municiones ponibles: un intento de usar balas con forma de flecha más ligeras reveló su mayor deriva de viento.
En la actualidad, las balas con un núcleo de acero, una camisa de plomo y una cáscara de tompak se utilizan principalmente como elementos llamativos. Con el fin de aumentar la penetración de armaduras, el Ejército de los EE. UU. Cambió a usar balas de metal M80A1 EPR y M855A1 sin una camisa de plomo que consiste en una cáscara de tompac y un núcleo con una cabeza de acero y una cola de bismuto.
Municiones bezgolovy
En las 1980-s en los países de la URSS y la OTAN, se intentó resolver radicalmente el problema del alto consumo de material de los cartuchos clásicos cambiando a municiones sin mangas. El mayor avance en esta dirección fue el de la empresa alemana Heckler und Koch, que creó el rifle automático HK G11, utilizando los cartuchos sin cartucho DM11 desarrollados por Dynamit Nobel.
Sin embargo, la operación militar de la serie 1000 de rifles HK G11 en el Servicio Federal de Fronteras de Alemania mostró su peligro para los militares debido a la combustión espontánea regular de cartuchos sin caja en la cámara, a pesar de su separación estructural del cañón del rifle. Como resultado, a los guardias fronterizos alemanes primero se les prohibió usar el modo de disparo automático, y luego generalmente se retiró el servicio de HK G11 debido a la falta de sentido de su uso como un arma de auto carga en presencia de una automatización demasiado sofisticada ("reloj de cucú").
Cartuchos con fundas de plástico.
El siguiente intento de reducir el consumo de material de municiones para armas pequeñas y aumentar las municiones portátiles se llevó a cabo en 2000 en los EE. UU. Por AAI (actualmente Textron Systems, División de Producción de Textron) bajo el programa LSAT (Lightweight Small Arms Technologies), que condujo a la creación de una ametralladora ligera. y una carabina automática, diseñada para municiones combinadas con cartuchos con funda de latón, funda de plástico y sin caja, fabricada en un factor de forma telescópica.
Se esperaba que los cartuchos sin mangas se encendieran espontáneamente en la cámara del cañón, a pesar de su diseño desmontable, por lo que la elección en el programa LSAT se hizo a favor de cartuchos con una funda de plástico. Sin embargo, el deseo de reducir el costo de las municiones condujo a la elección incorrecta del tipo de plástico: como tal se usó poliamida, que tiene todas las características necesarias, excepto una, pero la más importante: su temperatura máxima de funcionamiento no supera los 250 grados Celsius.
De vuelta en 1950-s, se determinó por los resultados de las pruebas de campo que el cañón de una ametralladora DP en condiciones de disparo continuo con ráfagas con interrupciones para cambiar tiendas se calienta hasta los siguientes valores:
Disparos 150 - 210 ° C
Disparos 200 - 360 ° C
Disparos 300 - 440 ° C
Disparos 400 - 520 ° C
En otras palabras, en condiciones de combate intenso, después de que se hayan agotado los primeros doscientos cartuchos, se garantiza que el cañón de la ametralladora ligera alcance el punto de fusión de la poliamida.
En relación con esta circunstancia, el programa LSAT en 2016 se cerró y el programa CTSAS (Cased Telescoped Small Arms Systems) se lanzó sobre su base para desarrollar cartuchos telescópicos sobre la base de un nuevo material. A juzgar por la entrevista con el administrador de EE. UU. Cory Phillips del programa, dada a la edición en línea de thefirearmblog.com en marzo, 2017, el polímero estructural más resistente al calor, la poliimida, cuya temperatura máxima de funcionamiento es 400 ° C, fue elegido como el material para las fundas de plástico.
La poliimida como material de la caja del cartucho también tiene otra propiedad valiosa: cuando se calienta por encima de este nivel, se chamisa sin fundirse para liberar sustancias volátiles que no contaminan la cámara del barril, mientras que la superficie carbonizada del manguito sirve como un excelente material antifricción cuando se extrae después de la cocción. La resistencia de la pestaña del manguito proporciona una pestaña metálica.
La temperatura en grados 400 es el límite permisible para calentar los barriles de armas pequeñas, luego de lo cual se produce su distorsión, ya que la temperatura del revenido tecnológico de los barriles varía de 415 a grados 430. Sin embargo, la resistencia a la tracción de la poliimida a una temperatura de 300 y más grados se reduce a 30 MPa, que corresponde a la presión en las atmósferas de la cámara 300, es decir. un orden de magnitud inferior al nivel máximo de presión de los gases en polvo en los modelos modernos de armas pequeñas. Cuando intente retirar la caja del cartucho de la cámara del diseño clásico, se arrancará una brida de metal con una varilla que se saca del barril.
El calentamiento del cartucho en la cámara de diseño clásico se puede controlar hasta cierto punto disparando desde un perno abierto (ametralladoras), pero en el caso de disparos intensos y disparos desde un perno cerrado (rifles automáticos y rifles automáticos), el calentamiento del cartucho sobre grados 400 es casi inevitable.
Cartuchos con fundas de aluminio.
Otra alternativa a las aleaciones de cobre son las aleaciones de aluminio utilizadas en los cartuchos de los cartuchos de pistola de serie, en el desarrollo piloto de cartuchos de rifle y en disparos en serie al cañón automático GAU-30A de 8 mm. Reemplazar el cobre por aluminio le permite eliminar el límite de la base de recursos, reducir el costo del revestimiento, en un 25, reducir el peso de la munición y, por consiguiente, aumentar la carga portátil.
En 1962, en TsNIITOCHMASH, se desarrollaron cartuchos experimentados de calibre 7,62x39 mm con una funda de aleación de aluminio (código GA). El forro tenía un revestimiento de grafito antifricción. Para prevenir la corrosión electroquímica, la copa de imprimación fue hecha de aleación de aluminio.
Sin embargo, el uso de dichas carcasas se evita por su única propiedad negativa: la autoignición del aluminio y sus aleaciones en el aire cuando se calienta a 430 ° C. El calor de combustión del aluminio es muy alto y asciende a 30,8 MJ / kg. La superficie externa de los productos está sujeta a autoinflamación cuando se calienta a la temperatura especificada y aumenta la permeabilidad de la película de óxido al aire o cuando se calienta a una temperatura más baja en caso de daño a la película de óxido. Una película de óxido de cerámica no plástica (espesor ~ 0,005 μm) se destruye por la deformación de un manguito plástico de metal bajo la acción de la presión de los gases en polvo, la permeabilidad de la película de óxido se logra calentando con fuego intenso. Los cartuchos se encienden solo en el aire después de la extracción del barril, donde se mantiene un balance de oxígeno negativo durante la combustión de la pólvora.
Por lo tanto, los manguitos de aluminio se han distribuido solo como parte de los cartuchos de pistola de los calibres 9x18 PM y 9x19 Para, cuya intensidad de disparo y la temperatura alcanzada en la cámara no coinciden con ninguno de estos indicadores: ametralladoras, rifles automáticos y ametralladoras.
El aluminio también se usó en un cartucho experimentado 6x45 SAW Long, cuya funda estaba equipada con un forro de silicona elástico, que aprieta las grietas en la película de metal y óxido. Sin embargo, esta decisión llevó a un aumento en las dimensiones lineales del cartucho, el tamaño asociado del receptor y, en consecuencia, el peso del arma.
Otra solución, pero puesta en servicio, es la pistola de artillería 30-mm 30x173 GAU con una carcasa de aleación de aluminio. Esto fue posible gracias al uso de una carga especial de propelente "frío" de bajo peso molecular. El potencial termoquímico del polvo es directamente proporcional a la temperatura de combustión e inversamente proporcional al peso molecular de los productos de combustión. Los polvos clásicos de nitrocelulosa y piroxilina tienen un peso molecular de 25 y una temperatura de combustión de 3000-3500 K, y el peso molecular del nuevo polvo es igual a 17 a una temperatura de combustión de 2000-2400 К con el mismo impulso.
Perspectiva manga cermet
La experiencia positiva del uso de disparos de artillería con una funda de aluminio permite considerar este metal como un material estructural para las carcasas de cartuchos de armas pequeñas (incluso sin una composición especial para lanzar). Para confirmar la exactitud de esta elección, es recomendable comparar las características de los revestimientos de aleación de latón y aluminio.
Latón L68 contiene en su composición 68 por ciento de cobre y 32 por ciento de zinc. Su densidad es 8,5 g / cm3, dureza - 150 MPa, resistencia a la tracción a 20 ° C - 400 MPa, alargamiento a la tracción - porcentaje de 50, coeficiente de fricción de deslizamiento sobre el acero - 0,18, punto de fusión - 938 ° C, zona de temperatura de la fragilidad - De 300 a 700 ° C.
Como reemplazo para el latón, se propone utilizar aluminio dopado con magnesio, níquel y otros elementos químicos en una fracción de volumen de no más del 3% para aumentar las propiedades elásticas, térmicas y de fundición sin afectar la resistencia de la aleación contra la corrosión y el agrietamiento bajo carga. La resistencia de la aleación se logra mediante su refuerzo con fibras dispersas de óxido de aluminio (diámetro ~ 1 μm) en una fracción de volumen de 20%. La protección contra la autoinflamación de la superficie se proporciona al reemplazar la película de óxido frágil con un recubrimiento de cobre / latón dúctil (espesor ~ 5 μm) aplicado por electrólisis.
El compuesto de cermet obtenido pertenece a la clase de cermets y se forma en el producto final mediante moldeo por inyección para orientar las fibras de refuerzo a lo largo del eje del manguito. La anisotropía de las propiedades de resistencia hace posible preservar la flexibilidad del material compuesto en la dirección radial para asegurar un contacto estrecho de las paredes del revestimiento con la superficie de la cámara bajo la acción de la presión de los gases en polvo para obturar esto.
Las propiedades antifricción y presión extrema del forro se aseguran aplicando un recubrimiento de poliimida-grafito (espesor ~ 10 μm) en su superficie exterior con fracciones de volumen igual de aglomerante y relleno que pueden soportar la carga de contacto del GPa 1 y la temperatura de funcionamiento de los pistones ICE.
La densidad del cermet es 3,2 g / cm3, resistencia a la tracción en la dirección axial: a 20 ° C - 1250 MPa, a 400 ° C - 410 MPa, y resistencia a la tracción en la dirección radial: a 20 ° C - 210 MPa, a 400 ° C - 70 MPa, elongación relativa bajo tensión en la dirección axial: a 20 ° C - 1,5%, a 400 ° C - 3%, elongación relativa a la tensión en la dirección radial: a 20 ° C - 25%, con 400 ° C - 60 % de punto de fusión - 1100 ° C.
El coeficiente de fricción de deslizamiento del revestimiento antifricción en acero es 0,05 con una carga de contacto de 30 MPa y superior.
El proceso tecnológico de producción de mangas de cermet consiste en un número menor de operaciones (mezcla de metal con fibra, mangas de fundición, laminado en caliente de collar y dulce, latón, recubrimiento antifricción) en comparación con el número de operaciones en el proceso de fabricación de mangas de latón (palanquillas de colada, estirado en frío en seis partes). Pasillos, moleteado en frío y dulz).
El peso del manguito de latón del cartucho 5,56х45 mm es igual a 5 gramos, el peso del manguito cermet es 2 gramo. El costo de un gramo de cobre es 0,7 US cent, aluminio - 0,2 US cent, el costo de las fibras de óxido de aluminio dispersas - 1,6 US cent, su peso en el forro no excede 0,4 gramo.
Bala prospectiva
En relación con la adopción de chalecos antibalas militares de la clase 6B45-1 y ESAPI, no perforadas con balas de pistola con un núcleo de acero a una distancia de 10 o más metros, se planea cambiar al uso de balas con un núcleo de aleación sinterizada de polvos de carburo de tungsteno (95%) y (5%) con una gravedad específica de 15 g / cc, sin necesidad de ser pesado con plomo o bismuto.
El material principal de la cáscara de las balas es tompac que consiste en 90% de cobre y 10% de zinc, cuya densidad es 8,8 g / cc, punto de fusión - 950 ° C, resistencia a la tracción - 440 MPa, resistencia a la compresión - 520 MPa, dureza - 145 MPa, alargamiento - 3% y el coeficiente de fricción de deslizamiento sobre el acero - 0,44.
Debido al aumento en la velocidad inicial de las balas a 1000 y más metros por segundo y al aumento en la velocidad de disparo a 2000 y más disparos por minuto (AH-94 y HK G-11), el tompac dejó de cumplir los requisitos para los depósitos de balas debido al gran desgaste termoplástico. Diámetro debido al alto coeficiente de fricción de deslizamiento de la aleación de cobre sobre el acero. Por otro lado, se conocen conchas de artillería, en cuya construcción las correas de plomo de cobre se reemplazan por plástico (poliéster), cuyo coeficiente de fricción está en el nivel de 0,1. Sin embargo, la temperatura de operación de las correas de plástico no excede 200 ° C, que es la mitad de la temperatura máxima de los troncos de los brazos pequeños antes de que comiencen a deformarse.
Por lo tanto, se propone utilizar un compuesto de polímero (grosor ~ 0,5 mm) como envoltura para una bala prometedora con un núcleo totalmente metálico, que contenga en igual volumen fracciones del tipo PM-69 poliimida y grafito coloidal con una densidad total de 1,5 g / cc, resistencia a la tensión 90 MPa, fuerza de Compresión de 230 MPa, dureza de 330 MPa, carga de contacto de 350 MPa, temperatura de funcionamiento máxima de 400 ° C y coeficiente de fricción de deslizamiento en el acero 0,05.
La cáscara se forma mezclando el oligómero de poliimida y las partículas de grafito, extruyendo la mezcla en un molde con partes incrustadas: el núcleo de la bala y la polimerización por temperatura de la mezcla. La adherencia de la cubierta y el núcleo de la bala se garantiza mediante la penetración de la poliimida en la superficie porosa del núcleo bajo la acción de la presión y la temperatura.
Perspectiva del cartucho telescópico.
Actualmente, el factor de forma más progresivo de un cartucho de armas pequeñas se considera telescópico con la colocación de una bala dentro de una carga de proyectil presionado. El uso de fichas densas en lugar de la carga granular clásica con una densidad aparente más baja permite una vez y media reducir la longitud del cartucho y la envoltura asociada del receptor del arma.
Debido a las características de diseño del mecanismo de recarga (cámara de cañón desmontable) de los modelos de brazos pequeños (G11 y LSAT) que usan cartuchos telescópicos, sus balas se hunden en los empujes de la carga propulsora debajo de los bordes del manguito. El extremo abierto de la carga secundaria del propelente de la suciedad y la humedad protege la tapa de plástico, que también desempeña el papel del obturador delantero cuando se dispara (al bloquear la unión de la cámara desmontable y el cañón después de que la bala se abre paso). Como ha demostrado la práctica de la explotación de tropas de los cartuchos telescópicos DM11, este método de configuración de cartuchos, que no garantiza que la bala se detenga en la entrada de la bala del cañón, provoca distorsiones de la bala cuando se dispara y, en consecuencia, la pérdida de precisión.
Para asegurar la secuencia especificada de operación del cartucho telescópico, su carga de propulsión se divide en dos partes: la carga primaria de densidad relativamente baja (con una tasa de combustión más alta), ubicada directamente entre la cápsula y la parte inferior de la bala, y la carga secundaria de una densidad relativamente más alta (con una tasa de combustión más baja), ubicada de manera concéntrica alrededor de la bala. Después de pinchar la cápsula, la carga primaria se dispara primero, introduciendo una bala en el orificio del barril y creando una presión de refuerzo para la carga secundaria que mueve la bala en el orificio del barril.
Para mantener los comprobadores de carga secundarios dentro del cartucho, los bordes del extremo abierto del revestimiento están parcialmente enrollados. La bala se mantiene en el cartucho presionándolo en el comprobador de carga secundario. La colocación de la bala a lo largo de toda la longitud en las dimensiones del manguito reduce la longitud del cartucho, pero al mismo tiempo crea un volumen sin relleno del manguito alrededor de la parte ojival de la bala, lo que conduce a un aumento en el diámetro del cartucho.
Con el fin de eliminar estos inconvenientes, un nuevo diseño del cartucho telescópico, diseñado para su uso en brazos pequeños con una cámara de barril clásica no desmontable con cualquier tipo de mecanismo de recarga (manual, motor de gasolina, barril móvil, perno semi-libre, etc.) y método de disparo (con fruncido delantero o trasero).
El cartucho propuesto está equipado con una bala que se extiende más allá del forro con su parte viva y, por lo tanto, se apoya contra la entrada del cañón de la bala. En lugar de una tapa de plástico, el extremo abierto del propelente está protegido por un barniz resistente a la humedad que se quema cuando se dispara. Un cierto aumento en la longitud del cartucho propuesto en comparación con los cartuchos telescópicos conocidos se compensa con una disminución en su diámetro debido a la eliminación de volúmenes sin llenar dentro del forro.
En general, el cartucho telescópico propuesto aumentará en un cuarto la cantidad de cartuchos en las municiones de infantería, y también reducirá el consumo de materiales, la mano de obra y el costo de producción de los cartuchos.
Según los resultados de la Segunda Guerra Mundial, se concluyó que es necesario mejorar el diseño del tipo de munición más prescindible (munición para armas pequeñas automáticas) y ampliar la base de recursos para su producción.
Cartuchos con fundas metálicas.
La saturación de unidades de infantería con armas automáticas en la industria de la defensa causó una escasez de cobre, tradicionalmente utilizado en cartuchos de latón (utilizados para la producción de cartuchos) y Tombac (utilizados para la producción de proyectiles de bala).
La solución más efectiva al problema de la escasez de recursos fue el uso de acero suave, recubierto en ambos lados con cobre para proteger contra la corrosión, o sin recubrimiento, utilizado en tiempos de guerra para producir las llamadas conchas sustitutas. En el período de posguerra, se dominó la tecnología de revestimiento de revestimientos de acero con una laca especial, protegiéndolos de la humedad y reduciendo la fricción en la cámara (hasta un cierto límite de temperatura).
A pesar de la similitud de las características técnicas del acero suave y las aleaciones de cobre, estas últimas tienen una ventaja en cuanto a ductilidad y resistencia a la corrosión. El revestimiento de laca de las fundas de acero tiene una baja resistencia al desgaste y, en el proceso de recarga, cuando está en contacto con las partes metálicas del arma, tiene la capacidad de dañarse y transferirse a los elementos de automatización, lo que las desactiva. En el caso de la extracción de cartuchos no utilizados del barril después del final de la cocción, sus revestimientos pierden su recubrimiento de laca debido a que se queman cuando entran en contacto con la superficie calentada de la cámara, después de lo cual se oxidan rápidamente y los cartuchos no son adecuados para su uso posterior.
El aumento del consumo de municiones por parte de los soldados de infantería armados con armas automáticas fue la base para aumentar las municiones ponibles al reducir el peso de las municiones. Hasta el comienzo de las 1970-s, la principal dirección para reducir el peso de las municiones portátiles fue cambiar primero a cartuchos intermedios y luego a cartuchos de bajo impulso, debido al deseo de aumentar la precisión del fuego automático desde posiciones incómodas. Después de adoptar el rifle de asalto AK-74 y el rifle automático M-16, se agotó esta reserva para reducir el peso de las municiones ponibles: un intento de usar balas con forma de flecha más ligeras reveló su mayor deriva de viento.
En la actualidad, las balas con un núcleo de acero, una camisa de plomo y una cáscara de tompak se utilizan principalmente como elementos llamativos. Con el fin de aumentar la penetración de armaduras, el Ejército de los EE. UU. Cambió a usar balas de metal M80A1 EPR y M855A1 sin una camisa de plomo que consiste en una cáscara de tompac y un núcleo con una cabeza de acero y una cola de bismuto.
Municiones bezgolovy
En las 1980-s en los países de la URSS y la OTAN, se intentó resolver radicalmente el problema del alto consumo de material de los cartuchos clásicos cambiando a municiones sin mangas. El mayor avance en esta dirección fue el de la empresa alemana Heckler und Koch, que creó el rifle automático HK G11, utilizando los cartuchos sin cartucho DM11 desarrollados por Dynamit Nobel.
Sin embargo, la operación militar de la serie 1000 de rifles HK G11 en el Servicio Federal de Fronteras de Alemania mostró su peligro para los militares debido a la combustión espontánea regular de cartuchos sin caja en la cámara, a pesar de su separación estructural del cañón del rifle. Como resultado, a los guardias fronterizos alemanes primero se les prohibió usar el modo de disparo automático, y luego generalmente se retiró el servicio de HK G11 debido a la falta de sentido de su uso como un arma de auto carga en presencia de una automatización demasiado sofisticada ("reloj de cucú").
Cartuchos con fundas de plástico.
El siguiente intento de reducir el consumo de material de municiones para armas pequeñas y aumentar las municiones portátiles se llevó a cabo en 2000 en los EE. UU. Por AAI (actualmente Textron Systems, División de Producción de Textron) bajo el programa LSAT (Lightweight Small Arms Technologies), que condujo a la creación de una ametralladora ligera. y una carabina automática, diseñada para municiones combinadas con cartuchos con funda de latón, funda de plástico y sin caja, fabricada en un factor de forma telescópica.
Se esperaba que los cartuchos sin mangas se encendieran espontáneamente en la cámara del cañón, a pesar de su diseño desmontable, por lo que la elección en el programa LSAT se hizo a favor de cartuchos con una funda de plástico. Sin embargo, el deseo de reducir el costo de las municiones condujo a la elección incorrecta del tipo de plástico: como tal se usó poliamida, que tiene todas las características necesarias, excepto una, pero la más importante: su temperatura máxima de funcionamiento no supera los 250 grados Celsius.
De vuelta en 1950-s, se determinó por los resultados de las pruebas de campo que el cañón de una ametralladora DP en condiciones de disparo continuo con ráfagas con interrupciones para cambiar tiendas se calienta hasta los siguientes valores:
Disparos 150 - 210 ° C
Disparos 200 - 360 ° C
Disparos 300 - 440 ° C
Disparos 400 - 520 ° C
En otras palabras, en condiciones de combate intenso, después de que se hayan agotado los primeros doscientos cartuchos, se garantiza que el cañón de la ametralladora ligera alcance el punto de fusión de la poliamida.
En relación con esta circunstancia, el programa LSAT en 2016 se cerró y el programa CTSAS (Cased Telescoped Small Arms Systems) se lanzó sobre su base para desarrollar cartuchos telescópicos sobre la base de un nuevo material. A juzgar por la entrevista con el administrador de EE. UU. Cory Phillips del programa, dada a la edición en línea de thefirearmblog.com en marzo, 2017, el polímero estructural más resistente al calor, la poliimida, cuya temperatura máxima de funcionamiento es 400 ° C, fue elegido como el material para las fundas de plástico.
La poliimida como material de la caja del cartucho también tiene otra propiedad valiosa: cuando se calienta por encima de este nivel, se chamisa sin fundirse para liberar sustancias volátiles que no contaminan la cámara del barril, mientras que la superficie carbonizada del manguito sirve como un excelente material antifricción cuando se extrae después de la cocción. La resistencia de la pestaña del manguito proporciona una pestaña metálica.
La temperatura en grados 400 es el límite permisible para calentar los barriles de armas pequeñas, luego de lo cual se produce su distorsión, ya que la temperatura del revenido tecnológico de los barriles varía de 415 a grados 430. Sin embargo, la resistencia a la tracción de la poliimida a una temperatura de 300 y más grados se reduce a 30 MPa, que corresponde a la presión en las atmósferas de la cámara 300, es decir. un orden de magnitud inferior al nivel máximo de presión de los gases en polvo en los modelos modernos de armas pequeñas. Cuando intente retirar la caja del cartucho de la cámara del diseño clásico, se arrancará una brida de metal con una varilla que se saca del barril.
El calentamiento del cartucho en la cámara de diseño clásico se puede controlar hasta cierto punto disparando desde un perno abierto (ametralladoras), pero en el caso de disparos intensos y disparos desde un perno cerrado (rifles automáticos y rifles automáticos), el calentamiento del cartucho sobre grados 400 es casi inevitable.
Cartuchos con fundas de aluminio.
Otra alternativa a las aleaciones de cobre son las aleaciones de aluminio utilizadas en los cartuchos de los cartuchos de pistola de serie, en el desarrollo piloto de cartuchos de rifle y en disparos en serie al cañón automático GAU-30A de 8 mm. Reemplazar el cobre por aluminio le permite eliminar el límite de la base de recursos, reducir el costo del revestimiento, en un 25, reducir el peso de la munición y, por consiguiente, aumentar la carga portátil.
En 1962, en TsNIITOCHMASH, se desarrollaron cartuchos experimentados de calibre 7,62x39 mm con una funda de aleación de aluminio (código GA). El forro tenía un revestimiento de grafito antifricción. Para prevenir la corrosión electroquímica, la copa de imprimación fue hecha de aleación de aluminio.
Sin embargo, el uso de dichas carcasas se evita por su única propiedad negativa: la autoignición del aluminio y sus aleaciones en el aire cuando se calienta a 430 ° C. El calor de combustión del aluminio es muy alto y asciende a 30,8 MJ / kg. La superficie externa de los productos está sujeta a autoinflamación cuando se calienta a la temperatura especificada y aumenta la permeabilidad de la película de óxido al aire o cuando se calienta a una temperatura más baja en caso de daño a la película de óxido. Una película de óxido de cerámica no plástica (espesor ~ 0,005 μm) se destruye por la deformación de un manguito plástico de metal bajo la acción de la presión de los gases en polvo, la permeabilidad de la película de óxido se logra calentando con fuego intenso. Los cartuchos se encienden solo en el aire después de la extracción del barril, donde se mantiene un balance de oxígeno negativo durante la combustión de la pólvora.
Por lo tanto, los manguitos de aluminio se han distribuido solo como parte de los cartuchos de pistola de los calibres 9x18 PM y 9x19 Para, cuya intensidad de disparo y la temperatura alcanzada en la cámara no coinciden con ninguno de estos indicadores: ametralladoras, rifles automáticos y ametralladoras.
El aluminio también se usó en un cartucho experimentado 6x45 SAW Long, cuya funda estaba equipada con un forro de silicona elástico, que aprieta las grietas en la película de metal y óxido. Sin embargo, esta decisión llevó a un aumento en las dimensiones lineales del cartucho, el tamaño asociado del receptor y, en consecuencia, el peso del arma.
Otra solución, pero puesta en servicio, es la pistola de artillería 30-mm 30x173 GAU con una carcasa de aleación de aluminio. Esto fue posible gracias al uso de una carga especial de propelente "frío" de bajo peso molecular. El potencial termoquímico del polvo es directamente proporcional a la temperatura de combustión e inversamente proporcional al peso molecular de los productos de combustión. Los polvos clásicos de nitrocelulosa y piroxilina tienen un peso molecular de 25 y una temperatura de combustión de 3000-3500 K, y el peso molecular del nuevo polvo es igual a 17 a una temperatura de combustión de 2000-2400 К con el mismo impulso.
Perspectiva manga cermet
La experiencia positiva del uso de disparos de artillería con una funda de aluminio permite considerar este metal como un material estructural para las carcasas de cartuchos de armas pequeñas (incluso sin una composición especial para lanzar). Para confirmar la exactitud de esta elección, es recomendable comparar las características de los revestimientos de aleación de latón y aluminio.
Latón L68 contiene en su composición 68 por ciento de cobre y 32 por ciento de zinc. Su densidad es 8,5 g / cm3, dureza - 150 MPa, resistencia a la tracción a 20 ° C - 400 MPa, alargamiento a la tracción - porcentaje de 50, coeficiente de fricción de deslizamiento sobre el acero - 0,18, punto de fusión - 938 ° C, zona de temperatura de la fragilidad - De 300 a 700 ° C.
Como reemplazo para el latón, se propone utilizar aluminio dopado con magnesio, níquel y otros elementos químicos en una fracción de volumen de no más del 3% para aumentar las propiedades elásticas, térmicas y de fundición sin afectar la resistencia de la aleación contra la corrosión y el agrietamiento bajo carga. La resistencia de la aleación se logra mediante su refuerzo con fibras dispersas de óxido de aluminio (diámetro ~ 1 μm) en una fracción de volumen de 20%. La protección contra la autoinflamación de la superficie se proporciona al reemplazar la película de óxido frágil con un recubrimiento de cobre / latón dúctil (espesor ~ 5 μm) aplicado por electrólisis.
El compuesto de cermet obtenido pertenece a la clase de cermets y se forma en el producto final mediante moldeo por inyección para orientar las fibras de refuerzo a lo largo del eje del manguito. La anisotropía de las propiedades de resistencia hace posible preservar la flexibilidad del material compuesto en la dirección radial para asegurar un contacto estrecho de las paredes del revestimiento con la superficie de la cámara bajo la acción de la presión de los gases en polvo para obturar esto.
Las propiedades antifricción y presión extrema del forro se aseguran aplicando un recubrimiento de poliimida-grafito (espesor ~ 10 μm) en su superficie exterior con fracciones de volumen igual de aglomerante y relleno que pueden soportar la carga de contacto del GPa 1 y la temperatura de funcionamiento de los pistones ICE.
La densidad del cermet es 3,2 g / cm3, resistencia a la tracción en la dirección axial: a 20 ° C - 1250 MPa, a 400 ° C - 410 MPa, y resistencia a la tracción en la dirección radial: a 20 ° C - 210 MPa, a 400 ° C - 70 MPa, elongación relativa bajo tensión en la dirección axial: a 20 ° C - 1,5%, a 400 ° C - 3%, elongación relativa a la tensión en la dirección radial: a 20 ° C - 25%, con 400 ° C - 60 % de punto de fusión - 1100 ° C.
El coeficiente de fricción de deslizamiento del revestimiento antifricción en acero es 0,05 con una carga de contacto de 30 MPa y superior.
El proceso tecnológico de producción de mangas de cermet consiste en un número menor de operaciones (mezcla de metal con fibra, mangas de fundición, laminado en caliente de collar y dulce, latón, recubrimiento antifricción) en comparación con el número de operaciones en el proceso de fabricación de mangas de latón (palanquillas de colada, estirado en frío en seis partes). Pasillos, moleteado en frío y dulz).
El peso del manguito de latón del cartucho 5,56х45 mm es igual a 5 gramos, el peso del manguito cermet es 2 gramo. El costo de un gramo de cobre es 0,7 US cent, aluminio - 0,2 US cent, el costo de las fibras de óxido de aluminio dispersas - 1,6 US cent, su peso en el forro no excede 0,4 gramo.
Bala prospectiva
En relación con la adopción de chalecos antibalas militares de la clase 6B45-1 y ESAPI, no perforadas con balas de pistola con un núcleo de acero a una distancia de 10 o más metros, se planea cambiar al uso de balas con un núcleo de aleación sinterizada de polvos de carburo de tungsteno (95%) y (5%) con una gravedad específica de 15 g / cc, sin necesidad de ser pesado con plomo o bismuto.
El material principal de la cáscara de las balas es tompac que consiste en 90% de cobre y 10% de zinc, cuya densidad es 8,8 g / cc, punto de fusión - 950 ° C, resistencia a la tracción - 440 MPa, resistencia a la compresión - 520 MPa, dureza - 145 MPa, alargamiento - 3% y el coeficiente de fricción de deslizamiento sobre el acero - 0,44.
Debido al aumento en la velocidad inicial de las balas a 1000 y más metros por segundo y al aumento en la velocidad de disparo a 2000 y más disparos por minuto (AH-94 y HK G-11), el tompac dejó de cumplir los requisitos para los depósitos de balas debido al gran desgaste termoplástico. Diámetro debido al alto coeficiente de fricción de deslizamiento de la aleación de cobre sobre el acero. Por otro lado, se conocen conchas de artillería, en cuya construcción las correas de plomo de cobre se reemplazan por plástico (poliéster), cuyo coeficiente de fricción está en el nivel de 0,1. Sin embargo, la temperatura de operación de las correas de plástico no excede 200 ° C, que es la mitad de la temperatura máxima de los troncos de los brazos pequeños antes de que comiencen a deformarse.
Por lo tanto, se propone utilizar un compuesto de polímero (grosor ~ 0,5 mm) como envoltura para una bala prometedora con un núcleo totalmente metálico, que contenga en igual volumen fracciones del tipo PM-69 poliimida y grafito coloidal con una densidad total de 1,5 g / cc, resistencia a la tensión 90 MPa, fuerza de Compresión de 230 MPa, dureza de 330 MPa, carga de contacto de 350 MPa, temperatura de funcionamiento máxima de 400 ° C y coeficiente de fricción de deslizamiento en el acero 0,05.
La cáscara se forma mezclando el oligómero de poliimida y las partículas de grafito, extruyendo la mezcla en un molde con partes incrustadas: el núcleo de la bala y la polimerización por temperatura de la mezcla. La adherencia de la cubierta y el núcleo de la bala se garantiza mediante la penetración de la poliimida en la superficie porosa del núcleo bajo la acción de la presión y la temperatura.
Perspectiva del cartucho telescópico.
Actualmente, el factor de forma más progresivo de un cartucho de armas pequeñas se considera telescópico con la colocación de una bala dentro de una carga de proyectil presionado. El uso de fichas densas en lugar de la carga granular clásica con una densidad aparente más baja permite una vez y media reducir la longitud del cartucho y la envoltura asociada del receptor del arma.
Debido a las características de diseño del mecanismo de recarga (cámara de cañón desmontable) de los modelos de brazos pequeños (G11 y LSAT) que usan cartuchos telescópicos, sus balas se hunden en los empujes de la carga propulsora debajo de los bordes del manguito. El extremo abierto de la carga secundaria del propelente de la suciedad y la humedad protege la tapa de plástico, que también desempeña el papel del obturador delantero cuando se dispara (al bloquear la unión de la cámara desmontable y el cañón después de que la bala se abre paso). Como ha demostrado la práctica de la explotación de tropas de los cartuchos telescópicos DM11, este método de configuración de cartuchos, que no garantiza que la bala se detenga en la entrada de la bala del cañón, provoca distorsiones de la bala cuando se dispara y, en consecuencia, la pérdida de precisión.
Para asegurar la secuencia especificada de operación del cartucho telescópico, su carga de propulsión se divide en dos partes: la carga primaria de densidad relativamente baja (con una tasa de combustión más alta), ubicada directamente entre la cápsula y la parte inferior de la bala, y la carga secundaria de una densidad relativamente más alta (con una tasa de combustión más baja), ubicada de manera concéntrica alrededor de la bala. Después de pinchar la cápsula, la carga primaria se dispara primero, introduciendo una bala en el orificio del barril y creando una presión de refuerzo para la carga secundaria que mueve la bala en el orificio del barril.
Para mantener los comprobadores de carga secundarios dentro del cartucho, los bordes del extremo abierto del revestimiento están parcialmente enrollados. La bala se mantiene en el cartucho presionándolo en el comprobador de carga secundario. La colocación de la bala a lo largo de toda la longitud en las dimensiones del manguito reduce la longitud del cartucho, pero al mismo tiempo crea un volumen sin relleno del manguito alrededor de la parte ojival de la bala, lo que conduce a un aumento en el diámetro del cartucho.
Con el fin de eliminar estos inconvenientes, un nuevo diseño del cartucho telescópico, diseñado para su uso en brazos pequeños con una cámara de barril clásica no desmontable con cualquier tipo de mecanismo de recarga (manual, motor de gasolina, barril móvil, perno semi-libre, etc.) y método de disparo (con fruncido delantero o trasero).
El cartucho propuesto está equipado con una bala que se extiende más allá del forro con su parte viva y, por lo tanto, se apoya contra la entrada del cañón de la bala. En lugar de una tapa de plástico, el extremo abierto del propelente está protegido por un barniz resistente a la humedad que se quema cuando se dispara. Un cierto aumento en la longitud del cartucho propuesto en comparación con los cartuchos telescópicos conocidos se compensa con una disminución en su diámetro debido a la eliminación de volúmenes sin llenar dentro del forro.
En general, el cartucho telescópico propuesto aumentará en un cuarto la cantidad de cartuchos en las municiones de infantería, y también reducirá el consumo de materiales, la mano de obra y el costo de producción de los cartuchos.
información