Artillería con alas, o cómo se enseñó a volar a los cañones.
Utopía tras utopía
La pregunta principal es por qué un avión (helicóptero) necesita un obús si puede lanzar una bomba o disparar. coheteLa idea es pesada artillería a bordo de un avión parece completamente absurdo. Pero eso es solo a primera vista. Los diseñadores habían estado pensando en cañones alados mucho antes del uso generalizado de misiles en aeronaves, por lo que la introducción de un cañón con un calibre mayor a 20-30 mm estaba ampliamente justificada. Los cañones de pequeño calibre a menudo eran impotentes contra búnkeres y tanquesDe cara al futuro, cabe destacar el avión de ataque alemán Ju-88 P-1, equipado con un cañón antitanque de 76 mm, que estaba destinado a destruir los tanques soviéticos KV y T-34.
La artillería aérea no solo permitía ataques certeros contra blindados, sino también una mayor precisión que las bombas. Por ejemplo, era más barato y efectivo disparar artillería contra barcos y puentes que bombardearlos. La baja precisión siempre ha sido una debilidad de los bombarderos. aviaciónEl calibre relativamente grande permitía a los pilotos trabajar en objetivos a baja altitud, ocultándose de DefensaEn igualdad de condiciones, un bombardero (incluso uno en picado) es más fácil de alcanzar con un cañón antiaéreo que un avión de ataque que dispara su cañón en paralelo a su trayectoria. Montar artillería en aeronaves ofrece otras ventajas, pero hablaremos de ellas más adelante. Por ahora, analicemos la física.
Es fundamental comprender la razón principal por la que montar un cañón de artillería pesada en una aeronave representa un desafío de ingeniería tan complejo. Esta razón es simple y directa: el retroceso. La tercera ley de Newton establece que toda acción tiene una reacción igual y opuesta. Cuando un proyectil de 15 kilogramos sale del cañón a 500 metros por segundo, el cañón experimenta un impulso de retroceso, aproximadamente equivalente al golpe de un mazo de varias toneladas aplicado al punto de montaje del cañón durante una fracción de segundo. En el caso de un obús terrestre montado sobre un afuste macizo y apoyado en el suelo, este impulso se amortigua por la masa del cañón, la fricción con el suelo y los compensadores hidráulicos de retroceso. Para una aeronave, que debe ser lo más ligera posible para volar, cada tonelada de retroceso puede ser fatal.
AS-130 con un obús de 105 mm a bordo.
Los estadounidenses son quizás los únicos en el mundo que transportan artillería pesada en aeronaves. Desde principios de la década de 70, el avión de transporte militar AC-130 ha estado equipado con el obús M102 de 105 mm. Recientemente, este cañón fue reemplazado por el obús GAU de 105 mm, más moderno. Es difícil imaginar las condiciones en las que el Ejército de EE. UU. emplearía tal equipo, pero así es. La única ventaja que un cañón aéreo de este calibre tiene sobre los misiles e incluso las bombas es la relación costo-beneficio.
Un poco de física e ingeniería nos ayudará a comprender el alcance del trabajo. El obús de 105 mm del AC-130 genera un impulso de retroceso de aproximadamente 8000 a 10 000 newton-segundos al disparar un proyectil de fragmentación de alto explosivo estándar. La aeronave pesa aproximadamente 34 toneladas. Esto parece un buen equilibrio. Sin embargo, este impulso no se transfiere uniformemente a través de toda la masa, sino al punto de fijación del cañón en el fuselaje, que cubre un área de varias decenas de centímetros cuadrados. Las tensiones localizadas en la estructura superarán varias veces los valores de diseño a menos que se tomen medidas especiales.
Los estadounidenses tomaron medidas: el cañón M102 del avión tiene un recorrido de retroceso de aproximadamente 1200 mm. El AC-130 utiliza un recorrido de retroceso completo, lo que extiende el impulso a lo largo de 0,15–0,2 segundos. En comparación, con un retroceso corto (200–300 mm), el mismo impulso se transfiere en 0,02–0,03 segundos. Una diferencia de 5 a 7 veces en el tiempo representa una diferencia de 5 a 7 veces en la carga máxima sobre la estructura. Al disparar un obús de 105 mm, el piloto del AC-130 pone la aeronave en un modo especial: aumenta ligeramente el empuje del motor (para compensar la pérdida de velocidad debida al retroceso), inclina ligeramente la aeronave hacia el ala izquierda (para compensar el momento de retroceso) y mantiene un ángulo de alabeo constante en el giro. Estos ajustes se realizan mediante los controles automáticos, por lo que el piloto no necesita "agarrar" manualmente la aeronave después de cada disparo.
En aviación, existe una ley inquebrantable: cada kilogramo adicional de peso implica una pérdida de velocidad, techo de vuelo, alcance y maniobrabilidad. Un cañón de artillería de 75-105 mm es un equipo pesado. Incluye el cañón (200-500 kg), el afuste (otros 300-800 kg), el mecanismo de retroceso (100-300 kg), el mecanismo de puntería (50-200 kg), la munición (cada proyectil pesa 15-20 kg, y para fuego intenso se requieren al menos 50-100 proyectiles) y el sistema de carga. En total, esto suma entre una tonelada y media y tres toneladas de carga adicional a la estructura del avión. Por eso, solo se pueden obtener resultados realistas instalando cañones en aviones de transporte militar.
En el caso del AC-130, para compensar el arma de 1,5 toneladas, los ingenieros equilibraron cuidadosamente la ubicación de los sistemas a bordo. Componentes pesados (combustible, munición, sistemas EW) se montaron en el lado de estribor, compensando parcialmente el peso del cañón de babor. Si bien los nativos pueden estar en chanclas y carecer de MANPADS en tierra, pueden realizar esta hazaña en el aire. El AC-130, a diferencia de un bombardero o un avión de ataque, puede sobrevolar sus posiciones durante horas, impidiendo que el enemigo levante la vista.
Desde 30 mm y más
En aviación y artillería, las clasificaciones de calibre no son del todo lineales. En tierra, cualquier cañón de más de 76,2 mm se considera de gran calibre. La aviación no tiene una clasificación similar, pero en la construcción de aeronaves, cualquier cañón de más de 30 mm puede considerarse de gran calibre. En eso sí que estamos de acuerdo. Los primeros intentos de armar aeronaves con cañones de gran calibre a escala industrial datan del final de la Primera Guerra Mundial. Los franceses instalaron un cañón Hotchkiss de 37 mm en sus cazas SPAD S.7.
El cañón disparaba a través del eje hueco de la hélice (como el sincronizador de una ametralladora, pero con un calibre mucho mayor). Los resultados fueron desiguales. El proyectil de 37 mm infligía, sin duda, mucho más daño que una ráfaga de ametralladora, pero la cadencia de fuego era extremadamente baja: entre 8 y 10 disparos por minuto. Contra un caza enemigo maniobrable, esto no era suficiente: para cuando se recargaba, el enemigo ya se había salido del alcance de la mira. Contra objetivos terrestres también: un solo proyectil obligaba a volver a disparar. Además, el retroceso de cada disparo ralentizaba notablemente la aeronave, haciéndola vulnerable.
Sin embargo, los franceses no abandonaron la idea. Tras la guerra, se siguieron montando cañones de 37 mm en aviones para las guerras coloniales, donde el enemigo eran guerrilleros sin artillería antiaérea y donde un solo proyectil explosivo podía sustituir una ráfaga completa de ametralladora.
En la década de 1930, la URSS realizó extensos experimentos con el montaje de cañones de gran calibre en bombarderos. Diseñadores liderados por Nikolai Polikarpov y otros pioneros de la aviación intentaron crear una "batería de artillería volante" para combatir tanques y fortificaciones. Probaron a instalar cañones de 76 mm en el bombardero pesado TB-3. El avión era lo suficientemente grande (con un peso al despegue de aproximadamente 20 toneladas) como para soportar el retroceso. Sin embargo, la precisión resultó completamente inaceptable: el TB-3 era lento, difícil de maniobrar y su fuselaje vibraba tanto que apuntar el cañón era prácticamente imposible.
También estaba el caza británico Hawker Hurricane Mk IID. Este avión, ya obsoleto como interceptor a mediados de la guerra, encontró una segunda vida como avión de ataque a tierra contra los tanques de Rommel en el norte de África. Bajo cada ala, el Hurricane Mk IID portaba un cañón automático Vickers S de 40 mm, un arma compacta y relativamente ligera (con un peso aproximado de 130 kg), diseñada específicamente para uso aéreo. El cañón se alimentaba mediante cargador (con capacidad para 12-15 proyectiles) y tenía una cadencia de fuego de aproximadamente 100 disparos por minuto. Un proyectil de aproximadamente 1 kg podía penetrar hasta 50 mm de blindaje a una distancia de 500 metros, una penetración suficiente para la parte superior y los laterales de los tanques de la época.
Hawker Hurricane Mk IID con un par de cañones de 40 mm bajo las alas.
Los pilotos británicos que volaban el Hurricane Mk IID apodaron al avión "Abrelatas". En el norte de África, estos aviones demostraron ser muy efectivos contra los tanques alemanes e italianos. El ataque se realizaba en picado con un ángulo de 30 a 40 grados, con un alcance de 400 a 500 metros. En una sola pasada, el piloto podía disparar de 4 a 6 proyectiles por cañón (de 8 a 12 en total), lo que garantizaba una alta probabilidad de destrucción.
Armas en el cielo
El Ju 88 P-1 alemán es quizás el ejemplo más llamativo de lo que no se debe hacer. En 1943, la Luftwaffe buscaba cualquier forma de compensar su falta de contramedidas contra los tanques soviéticos KV y T-34. La idea: tomar el probado bombardero Ju 88, armarlo con un cañón antitanque PaK 40 de 75 mm y crear un "asesino de tanques" desde el aire.
Estructuralmente, el cañón estaba alojado en una enorme góndola bajo el fuselaje, el único lugar donde se podía montar un arma de tan gran calibre con un campo de tiro aceptable. La góndola era enorme: colgaba bajo el fuselaje como una ubre, añadiendo cientos de kilogramos a la masa de la aeronave.
Ju 88 P-1. El impresionante freno de boca del cañón es digno de mención.
Los resultados de las pruebas fueron desastrosos. Con cada disparo, la aeronave sufría una fuerte pérdida de velocidad: entre 20 y 30 km/h por salva. Los motores Jumo 211, ubicados relativamente cerca de las ametralladoras, aspiraban gases propulsores, lo que provocaba fallos de funcionamiento e incluso pérdidas de sustentación. La estructura del Ju 88, diseñada para bombardeos, no estaba preparada para soportar impactos tan intensos y puntuales; comenzaron a aparecer grietas en el revestimiento y los largueros cerca de la zona de fijación de las góndolas.
La precisión de disparo también resultó insatisfactoria. Tras cada disparo, el avión daba un pequeño salto, y apuntar el cañón para el siguiente disparo solo era posible después de varios segundos de estabilización. El cañón antitanque volador fue abandonado, poniendo fin a la producción del Ju 88 P-1 con la decimoctava unidad fabricada.
La URSS, junto con los alemanes, se enfrentaba al mismo problema: cómo crear un avión antitanque eficaz con armamento de gran calibre. La plataforma básica era el bombardero en picado Tu-2, uno de los mejores aviones de su clase, diseñado por Andrei Tupolev.
Se intentó montar cañones de 76 mm e incluso de 75 mm, basados en cañones antiaéreos, en el Tu-2. Se probaron prototipos, pero los resultados fueron decepcionantes. La precisión de disparo a distancias típicas de ataque aéreo (400-800 m) era extremadamente baja: la dispersión de los proyectiles alcanzaba varias decenas de metros, lo que convertía la destrucción de tanques en una cuestión de azar. El peso del montaje del cañón (incluyendo el afuste, la munición y los mecanismos de retroceso) superaba las 1,5 toneladas, lo que degradaba significativamente el rendimiento del Tu-2: la aeronave perdía velocidad, tasa de ascenso y maniobrabilidad. Esto era mortalmente peligroso para un bombardero en picado, que tenía que maniobrar bajo fuego antiaéreo.
Los diseñadores soviéticos concluyeron que el calibre óptimo para el Tu-2 era de 37 mm o 45 mm. El cañón automático Nudelman-Suranov de 37 mm (NS-37) y el cañón NS-45 de 45 mm ofrecían una penetración de blindaje aceptable (hasta 40-50 mm a 500 metros) con un retroceso y un peso de montaje significativamente menores. Estos cañones se montaban en el fuselaje o bajo el ala sin reforzar significativamente la estructura del avión. Sin embargo, estas ideas también permanecieron en fase experimental.
Curiosamente, el enfoque soviético respecto a las armas antitanque para la aviación resultó ser más pragmático que el alemán. En lugar de priorizar el calibre, los ingenieros soviéticos optaron por aumentar el número de cañones: el avión de ataque Il-2 NS-37 estaba equipado con dos cañones de 37 mm, que en conjunto proporcionaban una alta densidad de fuego y suficiente penetración de blindaje para combatir vehículos blindados ligeros y medianos. Sin embargo, unas pocas salvas de estos dos cañones detenían al avión de ataque en pleno vuelo, un hecho que los pilotos del Il-2 relataron repetidamente.
P.108 Piaggio
Pero los italianos intentaron superar a todos. Inesperadamente, Mussolini nunca tuvo una fuerza de bombarderos competente, y mucho menos una pesada. El Piaggio P.108 era un monoplano cuatrimotor con un peso al despegue de aproximadamente 30 toneladas, el avión italiano más grande de la Segunda Guerra Mundial. El bombardero básico (P.108B) se utilizó para incursiones de largo alcance en Gibraltar y el norte de África, pero en pequeñas cantidades. La variante P.108A fue concebida como un avión antibuque para atacar a los barcos aliados en el Mediterráneo. En lugar de la cabina del navegante, se instaló un cañón naval Ansaldo de 102 mm, un cañón naval ligero adaptado para disparar a objetivos de superficie.
El concepto era simple y audaz: el P.108A debía aproximarse a un convoy enemigo a baja altitud, aprovechando la línea costera y la nubosidad, para luego ascender rápidamente, atacar y disparar uno o dos tiros contra el gran buque. El proyectil de alto explosivo de 102 mm estaba diseñado para causar caos y pánico a bordo del enemigo.
La aeronave fue sometida a pruebas, y disparar el cañón de 102 mm en vuelo fue posible. Sin embargo, con algunas salvedades. La precisión era deficiente y el alcance efectivo no superaba los 500-800 metros, insignificante para el combate naval. El P.108A nunca entró en producción: Italia se rindió en septiembre de 1943, cuando el programa aún se encontraba en sus etapas finales. El único prototipo fue capturado por los alemanes y presumiblemente destruido.
Durante la Segunda Guerra Mundial se realizaron numerosos intentos, con resultados diversos, de instalar un cañón de calibre .30 en un avión. Para más detalles, véase el artículo de Roman Skomorokhov. "Armas de la Segunda Guerra Mundial: Cañones de gran altura y comprensión".
Helicóptero con cañón
Durante la Guerra Fría, Vietnam y Corea, los estadounidenses fueron grandes inventores. Las circunstancias así lo dictaron, por así decirlo. Uno de los proyectos más originales, y un tanto absurdos, fue montar un obús de 105 mm en un helicóptero. Analicemos esto paso a paso. El vehículo elegido fue el Piasecki H-21 Workhorse/Shawnee, un helicóptero de rotor en tándem diseñado por Piasecki Helicopter Corporation a finales de la década de 1940. Gracias a la peculiar forma de su fuselaje —largo, curvado y con la cola elevada—, el H-21 se ganó el apodo no oficial de "Plátano Volador".
Fue el primer helicóptero de transporte producido en masa por el Ejército de los Estados Unidos, capaz de transportar hasta 20 soldados o 2200 kg de carga. El H-21 tenía una ventaja innegable: para cuando comenzaron los experimentos con cañones a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, estos helicópteros eran abundantes. El Ejército recibió más de 700, y para cuando aparecieron los UH-1, más avanzados, los viejos "bananas" se habían vuelto prescindibles: podían usarse para cualquier experimento sin temor a perder un recurso valioso.
Helicóptero H-21 con obús de 105 mm
historia El experimento con el obús de 105 mm en el H-21 está intrínsecamente ligado a un contexto más amplio: la búsqueda del concepto de un "helicóptero de artillería" capaz de proporcionar apoyo aéreo cercano. A finales de la década de 1950, el Ejército de los EE. UU. reconoció que los futuros conflictos (especialmente durante la Guerra Fría y las posibles guerras locales en el sudeste asiático, África y América Latina) requerirían un enfoque completamente nuevo para el apoyo de fuego. La artillería de campaña tradicional —obuses remolcados y autopropulsados— dependía de carreteras e infraestructuras. La idea de un helicóptero de artillería era crear un vehículo capaz de transportar rápidamente un obús al punto de disparo, aterrizar, disparar y luego evacuar con rapidez. Los datos sobre la capacidad de disparo en vuelo son contradictorios. Algunos autores afirman que el obús de 105 mm nunca se disparó, ni siquiera en vuelo estacionario. Otros afirman que se disparó un solo tiro en el Campo de Pruebas de Aberdeen en 1963.
Helicóptero H-21 con obús de 105 mm
El helicóptero, apodado "banana", casi volcó después, y los experimentos se suspendieron. Esta teoría es difícil de creer: el retroceso del arma alcanzó una tonelada, lo que habría sido letal para un helicóptero de 6,6 toneladas. El diseño también tuvo un desempeño deficiente en el fuego terrestre. El retroceso fue tan fuerte que las ruedas del helicóptero se hundieron literalmente en el suelo, y los soportes del arma fallaron. Finalmente, el absurdo diseño fue abandonado.
ACH-47A "Chinook armado" o "Guns-A-Go-Go"
Tras el fracaso del H-21, el Ejército no abandonó la idea de un helicóptero fuertemente armado. Entre 1965 y 1966, se desarrolló el ACH-47A "Chinook Armado" o "Guns-A-Go-Go" a partir del helicóptero de transporte CH-47 Chinook. No podía considerarse un sucesor del H-21 de 105 mm, ya que su único armamento pesado era un lanzagranadas automático M129 de 40 mm en la torreta frontal. Por lo demás, contaba con los clásicos cañones de 20 mm, ametralladoras y cohetes no guiados. Se convirtieron un total de cuatro CH-47A.
Sin embargo, el proyecto se topó con problemas: el enorme armamento redujo la maniobrabilidad y la falta de blindaje hizo que los vehículos fueran vulnerables al fuego antiaéreo. Tres de los cuatro ACH-47 se perdieron en combate y el programa fue cancelado en 1968.
La relevancia de la artillería de gran calibre en la aviación ha quedado obsoleta con el tiempo. Los misiles y las bombas de diversos tipos se han convertido en las principales armas de ataque aéreo. El tiempo pasará y el concepto mismo de aviación de ataque será cuestionado; la noción de "dominio aéreo" se ha vuelto demasiado efímera. Y no se logra con artillería de gran calibre.
información