Cáscaras cinéticas y cohetes.
La base de las fuerzas terrestres modernas son los vehículos blindados, presentados por tanques y vehículos de combate de infantería, cuyo peso ya ha excedido las 70 toneladas, respectivamente (Abrams M1A2 SEP v2, Challenger-2, Merkava-Mk.4) y 40 toneladas (Puma, Namer). En este sentido, superar la protección de la armadura de estos vehículos es un problema grave para la munición antitanque, que incluye proyectiles perforantes y acumulativos, misiles y granadas propulsadas por cohetes con ojivas cinéticas y acumulativas, así como elementos de ataque con un núcleo de ataque.
Entre ellos, los más efectivos son los proyectiles y cohetes de bajo calibre que perforan armaduras con una ojiva cinética. Al poseer una alta penetración de armadura, se diferencian de otras municiones antitanques por su alta velocidad de aproximación, baja sensibilidad a los efectos de la protección dinámica, independencia relativa del sistema de guía. armas De ruido natural / artificial y bajo costo. Además, se puede garantizar que estos tipos de municiones antitanques superarán el sistema de protección activa de los vehículos blindados, que se están volviendo cada vez más comunes como una línea avanzada de intercepción de elementos en huelga.
En la actualidad, solo se adoptan conchas de sabot perforantes. Se disparan principalmente desde cañones de ánima lisa de calibres pequeños (30-57 mm), medianos (76-125 mm) y grandes (140-152 mm). El proyectil consiste en un maestro de dos cojinetes, cuyo diámetro coincide con el diámetro del orificio del cañón que consiste en secciones separadas después de la salida del cañón, y el elemento llamativo: una varilla perforadora de armadura, en la punta de la cual se instala una punta balística, en el extremo de la cola: un estabilizador aerodinámico y una carga de trazador.
Cerámica basada en carburo de tungsteno (densidad 15,77 g / cc) y aleaciones metálicas basadas en uranio (densidad 19,04 g / cc) o tungsteno (densidad 19,1 g / cc) se utiliza como material de la varilla perforadora de blindaje. El diámetro de la varilla perforadora de armaduras varía de mm 30 (modelos obsoletos) a mm 20 (modelos modernos). Cuanto mayor sea la densidad del material de la varilla y menor el diámetro, mayor será la presión específica que el proyectil ejerce sobre la armadura en su punto de contacto con el extremo delantero de la varilla.
Las varillas metálicas tienen una resistencia a la flexión mucho mayor que la cerámica, lo cual es muy importante cuando el proyectil interactúa con los elementos de metralla de protección activa o lanza placas de protección dinámica. Al mismo tiempo, la aleación de uranio, a pesar de su densidad algo menor, tiene una ventaja sobre el tungsteno: la tasa de penetración de la armadura de la primera es mayor en 15-20 por ciento debido al autoafilado ablativo de la varilla en el proceso de penetración de armadura, comenzando con la velocidad del impacto de m / s provisto por los modernos disparos de cañón.
La aleación de tungsteno comienza a mostrar el autoafilado de la ablación, comenzando a una velocidad de 2000 m / s, lo que requiere nuevas formas de acelerar los proyectiles. A una velocidad menor, el extremo delantero de la varilla se aplana, aumentando el canal de penetración y reduciendo la profundidad de penetración de la varilla en la armadura.
Junto con esta ventaja, la aleación de uranio tiene un inconveniente: en caso de un conflicto nuclear, la radiación de neutrones que penetra en el tanque induce radiación secundaria en el uranio que afecta a la tripulación. Por lo tanto, en el arsenal de proyectiles que perforan armaduras, es necesario tener modelos con varillas hechas de uranio y aleaciones de tungsteno, diseñadas para dos tipos de operaciones militares.
El uranio y las aleaciones de tungsteno también tienen piróforos: la ignición de partículas de polvo de metal calentadas en el aire después de la penetración de la armadura, que es un factor de daño adicional. Esta propiedad se manifiesta en ellos, comenzando con las mismas velocidades que el autoafilado ablativo. Otro factor perjudicial es el polvo de metales pesados, que tiene un efecto biológico negativo en la tripulación de los tanques enemigos.
El dispositivo principal está hecho de aleación de aluminio o fibra de carbono, la punta balística y el estabilizador aerodinámico están hechos de acero. El dispositivo maestro sirve para acelerar el proyectil en el orificio del cañón, después de lo cual se desecha, por lo que su peso debe minimizarse utilizando materiales compuestos en lugar de aleación de aluminio. El estabilizador aerodinámico está expuesto al calor de los gases en polvo formados durante la combustión de la carga de polvo, lo que puede afectar la precisión del fuego y, por lo tanto, está hecho de acero resistente al calor.
La penetración de armadura de proyectiles y cohetes cinéticos se define como el espesor de una placa de acero homogéneo, instalada perpendicular al eje de vuelo del elemento de ataque, o en un cierto ángulo. En este último caso, la penetrabilidad reducida del grosor equivalente de la placa está por delante de la penetrabilidad de la placa, instalada normalmente, debido a grandes cargas específicas en la entrada y salida de la barra perforadora del blindaje hacia / desde la armadura inclinada.
Al entrar en una armadura inclinada, el proyectil forma un rodillo característico sobre el canal de penetración. Las cuchillas del estabilizador aerodinámico, cuando se destruyen, dejan una "estrella" característica en la armadura, por el número de rayos de los cuales es posible determinar la pertenencia del proyectil (Rusia tiene cinco rayos). En el proceso de penetración de la armadura, la varilla se muele intensamente hacia abajo y reduce significativamente su longitud. Al salir de la armadura, se dobla elásticamente y cambia su dirección de movimiento.
Un ejemplo típico de la penúltima generación de munición de artillería perforante es el ruso 125-mm 3BM19 carga redondo separado, que incluye un manguito 4ZH63 la carga principal de propulsión y la 3BM44M manguito que comprende una carga propulsora adicional y el proyectil en sí subcalibre 3BM42M "Leca". Diseñado para su uso en la pistola 2А46М1 y versiones más recientes. Las dimensiones de disparo le permiten colocarlo solo en las versiones modificadas de la carga automática de tanques T-90.
El núcleo de cerámica del proyectil está hecho de carburo de tungsteno, colocado en una caja protectora de acero. El dispositivo maestro está hecho de fibra de carbono. Como el material de los manguitos (a excepción de la paleta de acero de la carga del propelente principal) se utilizó cartón impregnado con trinitrotolueno. La longitud del manguito con el proyectil es 740 mm, la longitud del proyectil 730 mm, la longitud de la barra de perforación de armadura 570 mm, diámetro 22 mm. El peso del disparo es igual a 20,3 kg, mangas con un proyectil 10,7 kg, barra de perforación de armadura 4,75 kg. La velocidad inicial del proyectil es 1750 m / s, penetración de armadura a una distancia de 2000 metros a lo largo del 650 mm normal de acero homogéneo.
La última generación de artillería rusa. La carga del propelente principal está instalada en la funda "Ozone-T" de 125IX3.
Las dimensiones de los nuevos depósitos coinciden con las dimensiones del proyectil Lekalo. Su peso se incrementa a 5 kg debido a la mayor densidad del material de la varilla. Para la aceleración de los proyectiles pesados en el cañón, se utiliza una carga de propulsión principal a granel, que limita el uso de disparos, incluidos los proyectiles Lead-1 y Lead-2, solo con el nuevo cañón 2А82, que tiene una cámara de carga aumentada. La penetración de armaduras a una distancia de 2000 metros a lo largo de lo normal se puede estimar respectivamente como 700 y 800 mm de acero homogéneo.
Desafortunadamente, los proyectiles Lekalo, Lead-1 y Lead-2 tienen una desventaja estructural significativa en forma de tornillos de centrado ubicados a lo largo del perímetro de las superficies de apoyo de los dispositivos de conducción (visibles en la figura son las proyecciones en la superficie de apoyo frontal y los puntos en la superficie del manguito ). Los tornillos de centrado se utilizan para proyectar de forma estable en el cañón, pero sus cabezas tienen un efecto destructivo en la superficie del canal. En diseños foráneos de la última generación, se usan anillos de precisión en lugar de tornillos, lo que reduce cinco veces el desgaste del cañón cuando se dispara con un proyectil de sabot que perfora armaduras.
La generación anterior de proyectiles perforantes foráneos perforados por armadura está representada por el DM63 alemán, que forma parte del disparo unitario al arma estándar de la OTAN 120-mm de ánima lisa. La barra de perforación de la armadura está hecha de aleación de tungsteno. El peso del disparo es igual a 21,4 kg, el peso del proyectil 8,35 kg, el peso de la barra perforadora de blindaje 5 kg. La longitud del disparo es 982 mm, la longitud del proyectil 745 mm, la longitud del núcleo 570 mm, el diámetro 22 mm. Al disparar una pistola con una longitud de cañón en calibres 55, la velocidad inicial es 1730 m / s, la caída de velocidad en la trayectoria de vuelo se establece al nivel de 55 m / s para cada medidor 1000. La penetración de la armadura a una distancia de los medidores 2000 normalmente se estima en 700 mm de acero homogéneo.
La última generación de proyectiles perforantes foráneos que perforan armaduras se refieren al M829-X3 estadounidense, que también forma parte del disparo unitario para el arma estándar NATO de diámetro suave de 120-mm. A diferencia del proyectil D63, la barra perforadora de proyectiles M829А3 está hecha de aleación de uranio. El peso del disparo es igual a 22,3 kg, el peso del proyectil 10 kg, el peso de la barra perforadora de blindaje 6 kg. La longitud del disparo es 982 mm, la longitud del proyectil 924 mm, la longitud del núcleo 800 mm. Al disparar un cañón con un calibre 55 de longitud de cañón, la velocidad inicial es 1640 m / s, la caída de velocidad se declara al nivel de 59,5 m / s para cada medidor de 1000. La penetración de la armadura a una distancia de los medidores 2000 se estima en 850 mm de acero homogéneo.
Al comparar la última generación de proyectiles de subcalibre de Rusia y Estados Unidos, equipados con núcleos perforadores de blindaje de aleación de uranio, se puede ver una diferencia en el nivel de penetración de blindaje, en gran parte debido al grado de alargamiento de sus elementos de ataque: 26 múltiple en el núcleo del proyectil Lead-2 y 37 múltiple en la barra Proyectil M829A3. En este último caso, un cuarto cuenta con una gran unidad de carga en el punto de contacto entre la barra y la armadura. En general, la dependencia del valor de los proyectiles que perforan la armadura de la velocidad, el peso y el alargamiento de sus elementos llamativos se presenta en el siguiente diagrama.
Un obstáculo para el aumento del grado de alargamiento del elemento de golpe y, en consecuencia, la penetración de armaduras de proyectiles rusos es el dispositivo de carga automática, implementado por primera vez en 1964 en el tanque soviético T-64 y repetido en todos los modelos subsiguientes de tanques domésticos, que prevén proyectiles horizontales. Puede superar el ancho interno de la concha, igual a dos metros. Teniendo en cuenta el diámetro del revestimiento de los proyectiles rusos, su longitud se limita al valor de 740 mm, que es 182 mm menos que la longitud de los proyectiles estadounidenses.
Para lograr la paridad con el armamento de cañones de un enemigo potencial para la construcción de nuestro tanque, la tarea prioritaria para el futuro es la transición a disparos unitarios ubicados verticalmente en el cargador automático, cuyas carcasas tienen una longitud de al menos 924 mm.
Otras formas de aumentar la efectividad de los proyectiles tradicionales que perforan armaduras sin aumentar el calibre de las pistolas prácticamente se han agotado debido a las restricciones en la presión en la cámara de carga del cañón desarrollada durante la combustión de la carga de polvo, debido a la resistencia del acero del arma. Durante la transición a un calibre más grande, las dimensiones de los disparos se vuelven comparables al ancho del casco del tanque, lo que obliga a los proyectiles a colocarse en el nicho de popa de la torre de mayores dimensiones y un bajo grado de protección. A modo de comparación, la fotografía muestra una foto de calibre 140 mm y una longitud de 1485 mm junto al diseño del calibre de toma 120 mm y una longitud de 982 mm.
En este sentido, en los EE. UU., Los proyectiles de cohetes activos MRM-KE con ojiva cinética y la ojiva acumulada MRM-KE se han desarrollado en los EE. UU. Como parte del programa MRM (Mid Range Munition). Se encajan en la funda de un cañón 120-mm estándar con una carga de propelente de pólvora. En la carcasa del calibre se ubican el cabezal de radar (GOS), el elemento de impacto (barra de perforación de armadura o carga con forma), motores de corrección de la trayectoria del impulso, motor de cohete de refuerzo y unidad de cola. El peso de un proyectil es 18 kg, el peso de la barra perforadora de blindaje 3,7 kg. La velocidad inicial en el nivel del hocico es 1100 m / s, luego de completar el trabajo del motor de refuerzo, aumenta a 1650 m / s.
Se lograron cifras aún más impresionantes en el marco de la creación del cohete cinético antitanque CKEM (misil de energía cinética compacta), cuya longitud es igual a 1500 mm, peso 45 kg. El cohete se lanza desde el contenedor de transporte y lanzamiento utilizando una carga de polvo, después de lo cual el cohete es acelerado por un motor de combustible sólido a una velocidad de casi 2000 m / s (Mach 6,5) en 0,5 segundos. El posterior vuelo balístico del cohete se lleva a cabo bajo el control de la orientación del radar y las superficies de control aerodinámico con estabilización en el aire con la ayuda de colas de cola. El rango de disparo mínimo efectivo es de medidores 400. La energía cinética del elemento de impacto: la varilla perforadora de blindaje al final de la aceleración del chorro alcanza 10 mJ.
Durante las pruebas de proyectiles MRM-KE y misiles CKEM, se reveló el principal inconveniente de su diseño: a diferencia de los proyectiles de perforación de armadura con un calibre desmontable, los elementos de vuelo de ataque de inercia de un calibre y un cohete cinético se ensamblan con una gran sección transversal y una resistencia aerodinámica aumentada. lo que provoca una caída significativa en la velocidad en la trayectoria y una disminución en el rango de disparo efectivo. Además, la orientación del radar, los motores de corrección de pulso y las superficies de control aerodinámico tienen una perfección de bajo peso, lo que hace necesario reducir el peso de la barra perforadora de blindaje, lo que afecta negativamente su penetrabilidad.
La salida de esta situación se ve en la transición a la separación en vuelo de la capa de calibre del proyectil / cohete y la barra de perforación de armadura después de completar el motor de cohete, por analogía con la separación del maestro y la barra de perforación de armadura, que son parte de los proyectiles de sabot, después de su salida del barril. La separación se puede hacer usando la carga de polvo de expulsión, que se activa al final de la etapa superior del vuelo. El GOS reducido debe ubicarse directamente en la punta balística de la vara, mientras que el control del vector de vuelo debe implementarse sobre nuevos principios.
Este problema técnico se resolvió en el marco del proyecto BLAM (Barril La Lanzada Munición Adaptativa) para crear proyectiles de artillería guiada de pequeño calibre, realizados en el Laboratorio de Aeroestructuras Adaptativas Auburn del Laboratorio de Aeroestructuras Adaptativas AAL de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. El objetivo del proyecto era crear un sistema compacto de homing, combinando en un volumen un detector objetivo, una superficie aerodinámica controlada y su variador.
Los desarrolladores decidieron cambiar la dirección de vuelo al desviar el proyectil a un ángulo pequeño. A una velocidad supersónica, las desviaciones en fracciones de un grado son suficientes para crear una fuerza capaz de ejecutar una acción de control. Se propuso que la solución técnica fuera simple: la punta balística del proyectil descansa sobre una superficie esférica, que desempeña el papel de un soporte esférico; varias varillas piezocerámicas dispuestas en un círculo en un ángulo respecto al eje longitudinal se utilizan para impulsar la punta. Al cambiar su longitud según el voltaje suministrado, las varillas desvían la punta del proyectil en el ángulo deseado y con la frecuencia deseada.
Los cálculos determinaron los requisitos de resistencia para el sistema de control:
- aceleración de la aceleración a 20 000 g;
- aceleración en la trayectoria a 5,000 g;
- velocidad de proyectil hasta 5000 m / s;
- incline el ángulo de desviación a grados 0,12;
- la frecuencia de respuesta del variador hasta 200 Hz;
- Accionar potencia 0,028 vatios.
Los avances recientes en la miniaturización de los sensores de radiación infrarroja, los acelerómetros láser, los procesadores computacionales y las fuentes de energía de iones de litio que son resistentes a altas aceleraciones (como los dispositivos electrónicos de proyectiles guiados, el estadounidense Excalibur y el Krasnopol ruso) hacen posible crear y Adopción de proyectiles y misiles cinéticos con una velocidad de vuelo inicial de más de dos kilómetros por segundo, lo que aumentará significativamente la efectividad del combate antitanque. ripasov, y eliminará el uso de uranio como parte de sus submuniciones.
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