Balas de subcalibre y un cañón cónico de carburo de tungsteno: ¿el futuro de las armas pequeñas?
Cartucho telescópico (en el centro): un proyectil para un cañón automático de 40 mm 40 CTAS (Sistema de armamento telescópico revestido) en una escala reducida
El artículo "Olvidó el cartucho soviético 6x49 mm contra el cartucho 6,8 mm NGSW" Examinamos una de las formas posibles de responder al programa NGSW estadounidense si se implementa con éxito. Posibles caminos evolutivos de las armas pequeñas. armas en la Federación de Rusia en caso de un claro fracaso del programa NGSW, lo consideramos anteriormente en el artículo "La evolución de un autómata en la URSS y en Rusia en el contexto del programa estadounidense NGSW".
Una de las tareas prioritarias para las armas pequeñas prometedoras, que se indica como la razón de la aparición del programa NGSW, es la aparición en las fuerzas armadas de Rusia y China Medios existentes y prospectivos de protección de armadura individual (NIB).
A pesar de su aparente simplicidad, las armas pequeñas son increíblemente efectivas en la destrucción de los soldados enemigos, lo que demuestra Estadísticas médicas de los mayores conflictos militares del siglo XX.al mismo tiempo El costo de reequipar a las fuerzas armadas con armas pequeñas, incluso complejas y costosas, es solo una pequeña fracción del costo de los gastos financieros para otros tipos de armas..
Como ya hemos considerado más temprano, hay dos formas principales de aumentar la penetración de la armadura de la munición: aumentar su energía cinética y optimizar la forma y el material del núcleo de munición / munición (por supuesto, no estamos hablando de municiones explosivas, acumulativas o envenenadas). Una bala o núcleo para ella está hecha de aleaciones cerámicas de alta dureza y densidad suficientemente alta (para aumentar la masa), pueden hacerse más duras y fuertes, más densas, apenas. Aumentar la masa de una bala aumentando sus dimensiones también es casi imposible en las dimensiones aceptables de las pistolas. Sigue habiendo un aumento en la velocidad de la bala, por ejemplo, al hipersónico, pero incluso en este caso, los desarrolladores se enfrentan a enormes dificultades en la forma de la falta de pólvora necesaria, el desgaste extremadamente rápido del cañón y el alto retroceso que actúa sobre el tirador.
Sin embargo, hay varias formas de aumentar la penetración de la armadura de una bala: el uso de balas de bajo calibre y troncos cónicos.
Balas de calibre
La investigación activa sobre la posibilidad de usar balas de subcalibre (balas emplumadas de subcalibre, OPP) en armas pequeñas se ha llevado a cabo desde mediados del siglo XX. Antes de esto, la creación de proyectiles de subcalibre emplumado perforador de armadura (BOPS) se consideraba una dirección más popular y prometedora, que, de hecho, fue confirmada por su creación y operación exitosa hasta la fecha.
El trabajo sobre BOPS en la URSS comenzó en 1946, y desde 1960 en NII-61 se estudió la posibilidad de usar BOPS en armas automáticas de disparo rápido bajo la guía de A. G. Shipunov. Al mismo tiempo, se estaba trabajando para crear una nueva arma automática de calibre 5,45 mm, en relación con la cual se le pidió a A.G. Shipunov que desarrollara un cartucho con un arma de fuego para armas pequeñas.
El diseño preliminar fue desarrollado por D. I. Shiryaev lo antes posible. Sin embargo, los estudios teóricos no han sido confirmados experimentalmente. El coeficiente balístico real de las balas barridas resultó ser dos veces peor que el calculado, la paleta prensada se arrancó de la bala, la producción de cartuchos con AKI requirió un trabajo laborioso, fresado, cerrajería y posterior montaje manual.
En 1962, se llevaron a cabo pruebas para la acción letal de las balas en forma de flecha, que resultó ser inferior no solo a los requisitos de los militares para municiones prometedoras, sino también a las municiones regulares existentes.
Un boceto de un cartucho con una bala emplumada de subcalibre desarrollada por D. I. Shiryaev. Foto de la primera versión de la bala barrida y maquetas de los cartuchos de 7,62 / 3 mm prototipo procesados de 1963–64
En 1964, el trabajo de balas barridas fue reanudado por I.P. Kasyanov y V.A. Petrov, quienes llevaron a cabo un diseño preliminar de un cartucho de ametralladora rifle de calibre 10 / 4,5 mm con una velocidad inicial de RPM de 1300 m / s. Desde 1965, los jóvenes diseñadores Vladislav Dvoryaninov fueron nombrados artistas ejecutivos para un prometedor cartucho.
En el proceso de diseño de un nuevo cartucho, se implementaron soluciones que aumentan el efecto letal: un plano en la parte frontal del OPP para proporcionar un momento de inclinación cuando se introduce en telas densas y una ranura transversal a lo largo de la cual la flecha se dobló bajo la influencia del momento de inclinación emergente.
Cartucho y bala de subcalibre emplumado V.V.Dvoryaninova calibre 10 / 4,5 mm
La tarea más difícil fue aumentar la precisión de los disparos con balas emplumadas de subcalibre al nivel de precisión de las balas disparadas desde barriles estriados. Era necesario eliminar la influencia de los sectores de paletas en la pista en el momento de su separación después de la salida del maletero. En 1981, las pruebas de cartuchos experimentales de 10 / 4,5 mm con un OPP en el OTK TSNIITOCHMASH mostraron una precisión de 88-89 mm con requisitos que no exceden los 90 mm.
Debe enfatizarse que la laboriosidad de fabricar un cartucho experimental con un OPP fue solo 1,8 veces mayor que la laboriosidad de fabricar un cartucho de rifle estándar de 7,62 mm, y el recurso de los cañones de ametralladora de paredes lisas al disparar este cartucho excedió las 32 mil rondas. A modo de comparación: el recurso del cañón del rifle de asalto AK-74 de calibre 5,45x39 mm es de 10000 balas, la ametralladora PKM del calibre 7,62x54R de 25000 balas.
Simultáneamente con el desarrollo de la variante principal de 10 / 4,5 mm, se desarrolló un cartucho de una bala de 10 / 3,5 mm con una velocidad OPP inicial de 1360 m / sy un cartucho de tres balas de 10 / 2,5 mm, que podría usarse como un cartucho único para la ametralladora. y una ametralladora ligera.
Características comparativas de cartuchos experimentales con OPP, así como cartuchos seriales y experimentales para troncos estriados
Un cartucho de una sola bala de 10/3,5 mm podría usarse a largas distancias, mientras que el uso de un cartucho de tres balas proporcionaría una mayor potencia letal y de frenado a corta distancia. Como dijimos en el artículo. “Stop no puede ser asesinado. ¿Dónde poner una coma?, si consideramos el efecto de detención como una dependencia de la probabilidad de muerte a tiempo, desde el momento en que una bala alcanza el objetivo, entonces al mismo tiempo varias municiones con alta probabilidad proporcionarán una mayor probabilidad de daño a órganos vitales y, en consecuencia, la velocidad de la muerte.
La munición con el OPP nunca se puso en servicio. Formalmente, se dio prioridad al cartucho más clásico de 6x49 mm para armas rifladas, del que hablamos en el artículo "Olvidó el cartucho soviético 6x49 mm contra el cartucho 6,8 mm NGSW". En ese momento, las características del cartucho de 6x49 mm cumplían completamente con los requisitos de los militares, mientras que su desarrollo en la producción sería un orden de magnitud más simple que los cartuchos con AKI. Además, algunas pruebas apuntaban a una posible escasez de municiones con un AKP, una expansión demasiado amplia de paletas que podrían golpear a sus propios soldados ubicados frente al artillero. Por otro lado, se sugirió que estas pruebas se usaran como una razón formal para dar prioridad al cartucho de 6x49 mm, ya que las pruebas anteriores no mostraron problemas significativos con la expansión de las paletas.
Las zonas de expansión de los sectores de la paleta de cartuchos con OPP en pruebas realizadas en 1973 y 1981
Sin embargo, el colapso de la URSS trazó una línea tanto en el tema de los cartuchos OPP como en el tema del cartucho de 6x49 mm.
Más detalles historia La creación de municiones de bajo calibre para armas pequeñas se describe en el artículo "Balas barridas: ¿el camino de las falsas esperanzas o la historia de las oportunidades perdidas?"Parte 1 и Parte 2).
Tronco cónico
El artículo “Calibre 9 mm y acción de parada. ¿Por qué se reemplazó 7,62x25 TT por 9x18 mm PM? La "bala Gerlich" fue mencionada como un ejemplo de creación de un cartucho de pequeño calibre con parámetros extremadamente dañinos.
Inicialmente, la idea de usar un cañón cónico pertenecía al profesor alemán Karl Puff, quien en 1903-1907 desarrolló un rifle para una bala con un cinturón para armas de fuego rifadas, con un ligero estrechamiento del cañón. En las décadas de 1920 y 1930, esta idea fue finalizada por el ingeniero alemán Gerlich, quien logró crear armas con características sobresalientes.
En una de las muestras experimentales del sistema alemán de Gerlich, el diámetro de la bala era de 6,35 mm, la masa de la bala era de 6,35 g, mientras que la velocidad inicial de la bala alcanzaba 1740-1760 m / s, la energía del hocico - 9840 J. A una distancia de 50 m, la bala de Gerlich se abrió paso placa de armadura de acero con un espesor de 12 mm, un agujero con un diámetro de 15 mm, y en una armadura más gruesa hizo un embudo de 15 mm de profundidad y 25 mm de diámetro. La habitual bala de fusil Mauser de 7,92 mm dejó solo una pequeña depresión de 2-3 mm en dicha armadura.
La precisión del sistema Gerlich también fue significativamente superior a los rifles del ejército convencionales: a una distancia de 100 metros, 5 balas de 6,6 g encajan en un círculo con un diámetro de 1,7 cm, y cuando se dispara a 1000 metros, 5 balas de 11,7 g se colocan en un círculo con un diámetro de 26,6 Ver. Debido a la alta velocidad de la bala, prácticamente no se vio afectada por el viento, la humedad, la temperatura del aire. Una trayectoria de vuelo plana con el objetivo simplificado.
Imágenes y fotos de municiones 28 / 20x188 mm con balas de Gerlich (proyectiles) para el rifle antitanque alemán sPzB 41, a continuación se muestra un diagrama general del trabajo de las balas de Gerlich
Las armas del sistema Hermann Gerlich no recibieron distribución principalmente debido al bajo recurso del cañón, que es de aproximadamente 400-500 disparos. Otra posible razón, muy probablemente, es la complejidad y el alto costo de fabricación tanto de las balas como de las armas.
Tecnología prometedora rifle automático (ametralladora)
¿Por qué en armas pequeñas prometedoras podemos necesitar balas emplumadas de subcalibre y un cañón cónico?
Varios factores clave son importantes aquí:
1. Las balas emplumadas de subcalibre se pueden acelerar a velocidades significativamente más altas que las balas de armas estriadas sin aumentar el desgaste del cañón.
2. Las armas del sistema Gerlich pueden aumentar significativamente la velocidad de la bala, de hecho, a velocidades hipersónicas, y se puede suponer que la razón principal del desgaste de las armas del sistema Gerlich fue anteriormente la presencia de rifling en él.
En base a esto, se puede suponer que en un prometedor arma pequeña se puede combinar una bala de subcalibre emplumado y un cañón cónico. El papel de los anillos obturadores, que se deforman de manera programable durante el disparo, será desempeñado por la paleta de la bala emplumada de subcalibre de una determinada configuración. En este caso, se puede obtener la capacidad de supervivencia del cañón correspondiente o superior a las armas pequeñas modernas existentes.
Lo más probable es que el formato más óptimo para un cartucho prometedor sea una munición telescópica, en la cual el proyectil está completamente hundido en una carga de polvo. De hecho, hay dos cargos en él. La carga de eliminación es la primera en disparar, empujando la bala / proyectil fuera de la manga hacia el barril y llenando el espacio liberado con los productos de combustión de la carga de eliminación, después de lo cual se enciende la carga principal de alta densidad.
Munición telescópica con una bala de subcalibre emplumada
Un cartucho telescópico con una bala totalmente empotrada brindará a los desarrolladores un amplio campo para experimentos, brindará oportunidades para crear automatización de armas pequeñas, diferentes de las implementadas para armas con municiones clásicas.
Prototipo de rifle automático, con recámara móvil verticalmente, creado por Textron como parte del programa NGSW para un cartucho telescópico
Esquema para suministrar munición telescópica a un cañón automático de 40 mm 40 CTAS [/ tamaño
]Para optimizar la densidad de municiones en la tienda de armas, se pueden fabricar cartuchos avanzados no solo redondos, sino también cuadrados o triangulares en sección transversal.
Munición telescópica sin estuche para el rifle experimental alemán G-11 de Heckler & Koch
Munición triangular para el diseñador estadounidense David Dardic con patrón de alimentación giratorio
Es probable que la carcasa esté hecha de polímero, esto reducirá la masa del cartucho, manteniéndolo al nivel de los cartuchos de bajo pulso de 5,45x39 mm, por lo tanto, evitará que se reduzca la munición de los combatientes.
La difusión y la mejora de las computadoras, así como el software especializado, pueden dar lugar a la aparición de municiones de bajo calibre, significativamente diferentes en diseño de las que se desarrollaron en el período soviético.
Concepto de bala gestionada. Probablemente, puede considerarse como una base para crear un OPP prometedor no administrado
El concepto de un cartucho telescópico SPEAR con un elemento cónico llamativo, propuesto por Alexander Vasiliev
Al variar la masa del OPP en el rango de 2,5-4,5 gramos y la velocidad del OPP en el rango de 1250-1750 m / s, puede obtener la energía inicial en la región de 3000-7000 J. Para los cartuchos de tres balas, la energía inicial, respectivamente, será de 1500-2000 J por golpe elemento, con una masa de un elemento de 1,5 gramos. Según la tabla anterior que compara la energía y la fuerza de retroceso de varias municiones, podemos esperar retornos en el rango del nivel del cartucho 7,62x39 mm al cartucho 7,62x54R. Al mismo tiempo, se puede liberar una línea de municiones con varios tipos de equipos diseñados para el combate en diversas situaciones tácticas.
Por ejemplo, si la batalla se lleva a cabo en un área abierta, con la derrota primaria de los objetivos a larga distancia, entonces se utilizan cartuchos de bala única con una energía de aproximadamente 6000-7000 J, que son más efectivos cuando se dispara con un solo disparo. En el caso de que haya una batalla en un edificio de la ciudad donde se requiere la penetración de una gran cantidad de obstáculos (duvalls, paredes relativamente delgadas de edificios, matorrales de vegetación), luego se utilizan cartuchos de una sola bala con una energía de 3000-4500 J, que son más efectivos al disparar en ráfagas. Si no se requiere la penetración de obstáculos, pero es necesario asegurar la máxima densidad de fuego a corta distancia, entonces se usa munición de tres balas.
Esto proporcionará una ventaja sobre las armas desarrolladas bajo el programa NGSW, en todo el rango de rangos de armas, en diversas situaciones tácticas.
Vladislav Dvoryaninov, durante la era soviética, obtuvo velocidades OPP de hasta 1360 m / s en la etapa de desarrollo de este tema. Esto significa que una combinación de pólvora nueva y un barril en forma de cono puede alcanzar velocidades de POO del orden de 2000 m / s. Con tal velocidad inicial del AKP, transcurrirán aproximadamente 500 segundos entre disparos y alcanzar el objetivo a una distancia de 0,3 metros, lo que simplificará enormemente el disparo y reducirá el impacto de los factores externos en el AKP.
La fabricación del núcleo del OPP a partir de una aleación basada en carburo de tungsteno en combinación con alta velocidad y un diámetro pequeño del OPP asegurará la penetración de todos NIB existente y prometedor.
Para reducir la fricción y el desgaste del cañón, la paleta OPP puede estar hecha de modernos materiales poliméricos, por ejemplo, los que se utilizan para fabricar la correa principal en nuevos proyectiles rusos para pistolas automáticas de 30 mm.
Carcasa rusa de 30 mm con una correa principal de material polimérico
A pesar de la falta de estrías y el uso de paletas OPP hechas de materiales poliméricos, la alta velocidad de la bala y la presión en el cañón, combinadas con el cono del cañón, pueden requerir medidas para aumentar la fuerza del cañón de un prometedor rifle automático. Y aquí un barril liso es una ventaja significativa, ya que simplifica las operaciones tecnológicas para su fabricación. Por ejemplo, se puede realizar una combinación de un barril de acero o incluso de titanio (en adelante, aleaciones de titanio) con un inserto hecho de una aleación basada en carburo de tungsteno.
La preparación previa al billete se puede formar mediante impresión 3D, seguida de procesamiento mecánico en máquinas de alta precisión.
Los científicos de la Universidad Técnica de Renania-Westfalia de Aquisgrán y el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser de la Comunidad (Alemania) han comenzado la investigación sobre la impresión 3D de polvo láser con carburo de tungsteno y carburos de cobalto. Para hacer esto, se utiliza una versión mejorada de una impresora láser 3D, complementada por emisores en el espectro infrarrojo cercano con una potencia de hasta 12 kW, instalada sobre el área de trabajo y calentando las capas sinterizadas. Los emisores aumentan la temperatura de la capa superior del material consumible por encima de 800 ° C, después de lo cual entran en juego los láseres de sinterización.
Uno de los escenarios propuestos para el uso de tales equipos es la integración de canales de enfriamiento directamente en las herramientas y piezas fabricadas. La producción de tales estructuras mediante sinterización convencional es muy costosa o técnicamente imposible. La fabricación de estos productos utilizando tecnología de impresión 3D mediante sinterización selectiva por láser le permite equiparlos con cavidades internas de forma compleja.
La impresión 3D se puede utilizar para fabricar productos con una estructura interna compleja.
El uso de la impresión 3D con carburo de tungsteno y acero / titanio permitirá la formación de cavidades internas a lo largo de todo el barril, lo que a su vez asegurará su enfriamiento efectivo, por ejemplo, soplando aire a lo largo de toda la longitud, o incluso un análogo de los tubos de calor utilizados en la electrónica moderna.
Una tubería de calor es una tubería cerrada de pared lisa o porosa hecha de metal conductor de calor (por ejemplo, cobre) con un líquido de bajo punto de ebullición en el interior (desde helio líquido para temperaturas ultrabajas hasta mercurio o indio para aplicaciones de alta temperatura, en la mayoría de los casos, se usa amoníaco, agua, metanol y etanol). La transferencia de calor ocurre debido al hecho de que el líquido se evapora en el extremo caliente del tubo, absorbiendo el calor de la vaporización, y se condensa en el frío, desde donde se mueve de regreso al extremo caliente. Las tuberías de calor con relleno (mechas, cerámica) pueden funcionar en cualquier posición, ya que el líquido regresa a la zona de evaporación a lo largo de los poros de relleno bajo la acción de fuerzas capilares.
La impresión 3D también se puede utilizar para la fabricación de las partes principales de las armas, tanto de plástico como de metal. Los elementos del receptor se pueden hacer con cavidades ocultas para enfriar el arma y reducir su peso. Los elementos de polímero se pueden hacer en forma de una estructura de panal, nuevamente, para reducir el peso del arma, y / o con el objetivo de absorber adicionalmente el impulso de retroceso.
Un aumento en el impulso de retroceso en comparación con las armas pequeñas que usan cartuchos de bajo pulso de calibre 5,45x39 mm o 5,56x45 mm requerirá la implementación integral de sistemas de compensación de retroceso a un nivel aceptable.
En primer lugar, puede ser un silenciador: un compensador de freno de boca (DTC) de tipo cerrado, similar a lo que se supone que debe usarse en armas desarrolladas bajo el programa NGSW.
Silenciadores 3D Delta P Design fabricados por impresión XNUMXD de aleación de titanio o aleación Insonel
Los circuitos de automatización también se pueden implementar con una acumulación (compensación) de impulso de retroceso que proporciona un disparo preciso en ráfagas cortas a alta velocidad u otros sistemas avanzados de amortiguación / absorción de retroceso.
Armas con un impulso de retroceso sesgado: máquina automática AN-94, máquina automática TKB-0146, rifle G11
Interesante para considerar es propuesto por Alexei Tarasenko, circuito de absorción de vibraciones de retroceso.
El concepto de un autómata Tarasenko con un sistema de absorción de absorción vibracional.
Un problema no menos difícil que el desarrollo del arma en sí y el cartucho es la organización de la producción a gran escala de municiones prometedoras. La producción de cartuchos avanzados se puede basar tanto en las clásicas líneas rotativas automáticas mejoradas, como en las nuevas soluciones tecnológicas, utilizando impresoras 3D capaces de imprimir con metal y polímeros, delta-robots, sistemas de escaneo óptico de alta precisión que le permiten analizar las municiones recibidas sobre la marcha y clasificarlas por clase de precisión.
Dibujo de una línea de producción para la fabricación de balas emplumadas de subcalibre.
Producción de balas de plástico en una impresora 3D.
Se puede suponer que la producción a gran escala de cartuchos telescópicos prometedores no es una tarea sin solución, al menos debido al hecho de que la producción de BOP de calibre 30 mm para pistolas automáticas, que también están lejos de venderse en copias individuales, se ha depurado durante mucho tiempo. Al mismo tiempo, el consorcio franco-británico CTA International ya está produciendo municiones telescópicas producidas en masa para el cañón automático CTAS de 40 mm, incluida una variante con BPS, y en Estados Unidos, Textron se está preparando para producir cartuchos telescópicos para armas pequeñas bajo el programa NGSW.
Además, no se preocupe por la escasez de tungsteno para estos fines: sus reservas son bastante grandes en Rusia y más que grandes en la vecina China, con la que todavía tenemos asociaciones bastante suaves.
Distribución de reservas y volúmenes de producción de tungsteno en Rusia y en otros países del mundo.
En cuanto al alto costo de las armas y municiones prometedoras, esto es bastante normal para los equipos nuevos. Al final, todo depende del criterio de rentabilidad, que muestra cuán prometedor es que un complejo de cartucho de arma supera los modelos existentes. En la etapa inicial, las unidades especiales están equipadas con armas prometedoras, luego las unidades más beligerantes, en paralelo, se refina el diseño y los procesos tecnológicos para la fabricación de armas y municiones para reducir su costo.
Sin esto, es casi imposible crear un complejo de armas y cartuchos innovador. Recordemos cómo reaccionaron ante la creación de los primeros rifles de asalto: dicen que es imposible producir tantos cartuchos para proporcionarles un ejército armado con rifles de asalto, y a qué condujo esto en el futuro.
La historia se hace en espiral. Muchos diseños y tecnologías que antes se descartaban como irrealizables se pueden volver a examinar, teniendo en cuenta la aparición de nuevos materiales y procesos tecnológicos. Es posible que repensar la viabilidad del uso de balas emplumadas de subcalibre en armas prometedoras en combinación con el cañón cónico del sistema Gerlich a un nuevo nivel tecnológico nos permitirá crear armas pequeñas que sean significativamente superiores a los modelos existentes hechos de acuerdo con esquemas tradicionales establecidos y procesos tecnológicos..
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