Durante la Primera Guerra Mundial, los beligerantes comenzaron a utilizar armaduras personales para los soldados de infantería en forma de cascos de acero y corazas, que a cierta distancia no podían ser penetradas por balas de armas pequeñas de baja velocidad. Por el momento, SIBZ con placas compuestas de carburo de boro con un espesor de 9 mm no puede ser penetrado por balas perforantes con un núcleo de acero de calibres 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm y 7, 62x54 mm a una distancia inferior a 100 metros …
Para superar este obstáculo, las balas perforadoras de armas pequeñas utilizan cada vez más un núcleo hecho de una aleación compuesta de carburo de tungsteno con cobalto del tipo VK8 con un tamaño de grano de menos de 1 μm, cuya resistencia máxima a la flexión es de 2 GPa, en compresión de 4 GPa a dureza HRA 85 unidades. Aún más prometedora es una aleación de metal de tungsteno tipo VNZh97 por analogía con los núcleos de los proyectiles de artillería perforantes. Sin embargo, las placas SIBZ también tienen una reserva para aumentar la resistencia tanto aumentando el porcentaje de carburo de boro en el compuesto como por el grosor de las placas (teniendo en cuenta la tendencia a cambiar al uso de exoesqueletos pasivos como parte del equipo de infantería)..
Además, la clásica bala de proyectil ojival es un portador extremadamente ineficaz de un núcleo perforador de blindaje, ya que requiere el uso de una chaqueta de plomo para atravesar el estriado del cañón sin destruirlo al entrar en contacto con la aleación dura del núcleo. Como resultado, la masa del núcleo en sí se reduce al mínimo. Por ejemplo, una bala de un cartucho 7N24M de calibre 5, 45x39 mm con una chaqueta bimetálica, una chaqueta de plomo y un núcleo perforante de aleación VK8 pesa 4,1 gramos, de los cuales el peso del núcleo es de solo 1,8 gramos. Además, al chocar con la placa SIBZ, parte de la energía cinética de la bala se gasta en aplastar el proyectil bimetálico, perforarlo con un núcleo perforador de blindaje y arrancar la chaqueta de plomo.
Un método más eficaz para aumentar la penetración del blindaje de las balas de armas pequeñas es aumentar su velocidad inicial y reducir el área de la sección transversal. La primera medida aumenta la energía cinética de la bala, la segunda aumenta la carga específica en el parche de contacto de la bala con el obstáculo. La velocidad de la bala está limitada por la presión máxima de los gases de pólvora en el cañón, que actualmente alcanza las 4500 atmósferas y está determinada por la resistencia del acero del cañón. Esta limitación se supera reduciendo la masa y el diámetro de la bala mientras se mantiene el mismo diámetro del orificio, es decir, cambiando a balas de subcalibre. Para guiar una bala de subcalibre en el orificio, se utilizan correas principales desarrolladas en la superficie del núcleo o una paleta de polímero, cuya densidad del material es 9-11 veces menor que la densidad del latón o plomo.
La primera solución constructiva en esta área es la bala del alemán Harold Gerlich, desarrollada en el primer tercio del siglo XX y equipada con dos correas cónicas punteras. La bala en vuelo se estabilizó por rotación, el cañón estriado tenía un diámetro variable, afinándose hacia el final, lo que permitió lograr una eficiencia uniforme y mayor en el uso de la energía de los gases de pólvora. Como resultado, una bala que pesaba 6,5 gramos aceleró a una velocidad de 1600 m / sy atravesó una placa de acero de 12 mm de espesor a una distancia de 60 mm. Sin embargo, un cañón estriado de diámetro variable era demasiado caro de fabricar, y la precisión de disparar balas con cinturones delanteros, arrugadas cuando se disparaban, dejaba mucho que desear.
La segunda solución de diseño en el campo de las balas de subcalibre son los desarrollos de la empresa estadounidense AAI, encabezada por su jefe Irwin Barr, que en 1952 desarrolló un cartucho de rifle calibre 12 equipado con 32 elementos de impacto en forma de flecha colocados en un contenedor. -palet de empuje de tipo. Las pruebas han demostrado que las balas en forma de flecha tienen un gran efecto dañino, pero tienen una baja precisión de disparo debido a la imposibilidad de proporcionar una determinada direccionalidad del vuelo de las balas después de su salida grupal del cañón.
El trabajo de la iniciativa continuó en el marco del programa de investigación SALVO del Ejército de los EE. UU. AAI ha desarrollado un cartucho de una sola bala XM110 calibre 5, 6x53 mm con una gran manga de alargamiento, equipado con una bala de acero de subcalibre en forma de flecha con un diámetro de 1, 8 mm y cola de calibre. Como dispositivo principal, se utilizó una bandeja de extracción hecha de aleación de magnesio, que se cortó en partes con un accesorio de bozal después de que la bala saliera del cañón. El disparo se realizó con armas pequeñas con un cañón liso, la unidad de cola proporcionó la estabilización de la bala en vuelo. Los biseles aerodinámicos en los planos de empenaje establecen una pequeña velocidad angular de rotación de la bala para promediar el efecto sobre la rectitud de vuelo de los defectos de fabricación en su fabricación.
Durante los experimentos, se desarrolló una versión mejorada del cartucho 5, 77x57V XM645, que utilizaba una bandeja de tracción compuesta de cuatro segmentos hecha de fibra de vidrio con un revestimiento de teflón, sujeta a la bala en el cañón debido a las fuerzas de fricción y se desintegró en segmentos debajo del influencia de la presión del aire después de que la bala fue expulsada del cañón. La longitud del cartucho fue de 63 mm, la longitud de la bala en forma de flecha fue de 57 mm, el peso de la bala fue de 0,74 gramos, la paleta fue de 0,6 gramos, la velocidad de salida de la bala fue de 1400 m / s
Sin embargo, en un esfuerzo por proporcionar el mayor alargamiento de la bala, AAI tuvo que apostar por alargar la caja del cartucho, lo que afectó negativamente la confiabilidad del mecanismo de recarga debido a la alta fricción en la recámara, y también llevó a un aumento en el tamaño. y peso del receptor de armas pequeñas.
Por lo tanto, en el siguiente programa del Ejército de los EE. UU., Llamado SPIW, el líder fue el cartucho 5, 6x44 XM144, desarrollado por el Frankfort Arsenal en el factor de forma del cartucho de bajo impulso 5, 56x45 mm. Una versión mejorada del cartucho XM216 SFR tenía una funda estándar, la longitud del cartucho era de 49,7 mm, la longitud de la bala en forma de flecha era de 45 mm, el peso de la bala era de 0,65 gramos, el peso de la paleta era de 0,15 gramos, la velocidad de salida de la bala fue de 1400 m / s
Los disparos experimentales realizados en el marco de los programas SALVO y SPIW utilizando balas de masa ultrabaja en forma de flecha de subcalibre revelaron los inconvenientes fatales de tales balas: aumento de la deriva lateral bajo la influencia del viento y una desviación significativa de la trayectoria especificada cuando disparando bajo la lluvia.
En la Unión Soviética, el primer cartucho de 7, 62 / 3x54 mm con una bala en forma de flecha de subcalibre se desarrolló bajo el liderazgo de Dmitry Shiryaev a principios de la década de 1960 en NII-61 (futuro TsNIITOCHMASH). La bala en forma de flecha se diferenciaba de sus homólogas americanas por su mayor masa, menor alargamiento (3x51 mm), la ausencia de estrechamiento en la zona de la cola y, lo más importante, el método de conectar el palet y la bala con la ayuda de un peine. aplicado al eje de la flecha. Esta solución permitió brindar el agarre necesario con un mayor esfuerzo de tracción desde el costado del pallet para propulsar una bala con un múltiplo de la masa que sus contrapartes estadounidenses.
El palet de dos secciones estaba hecho de aleación de aluminio, por lo que, al volar en pedazos después de dejar el cañón, representaba un cierto peligro para los tiradores vecinos. Además, el aluminio se adhirió intensamente a la superficie del orificio del cañón, lo que requirió una limpieza en seco del cañón cada 100-200 disparos. Pero la propiedad más negativa de las balas en forma de flecha resultó ser su bajo efecto letal en la mano de obra: las balas de alta velocidad perforaron perfectamente la armadura y, como agujas, atravesaron los tejidos blandos, sin causar un golpe de ariete y sin formar un canal de herida. de gran diámetro.
En relación con estas circunstancias, en 1965, bajo el liderazgo de Vladislav Dvoryaninov, se inició el desarrollo de un nuevo cartucho de calibre 10/4, 5x54 mm con una bala en forma de flecha de un diseño modificado con un peso aumentado a 4,5 gramos. Durante el desarrollo, se usó un material polimérico para hacer una paleta que no contamina el orificio del cañón durante un disparo, se usó un estrechamiento de la cola del eje (como en las contrapartes estadounidenses) para aumentar el coeficiente balístico y un corte transversal de el eje se formó en la región del peine y se aplanó en la punta de la bala con el objetivo de, en consecuencia, el debilitamiento constructivo de la bala para romperse en dos partes y volcar la bala en el proceso de penetrar los tejidos blandos
Estas soluciones técnicas permitieron aumentar el efecto letal de las balas en forma de flecha, pero al mismo tiempo redujeron el grado de penetración de la protección personal blindada para los soldados de infantería, ya que una bala que atraviesa una barrera sólida también experimenta tensiones de flexión (aumentando con un aumento en el ángulo de encuentro de una bala con un obstáculo), lo que conduce a la destrucción del eje de la bala, debilitado dos veces (con un peine y un corte) en la sección más crítica, directamente adyacente al punto. La ganancia en la acción letal y la pérdida en la acción penetrante no permitió la adopción de balas en forma de flecha de subcalibre diseñadas por Dvoryaninov et al.
El estudio del proceso de flujo alrededor de varios cuerpos en un túnel de viento con flujo de aire supersónico reveló que las balas en forma de flecha de cualquier diseño tienen una forma aerodinámica no óptima: generan cinco frentes de ondas de choque a la vez:
- frente de la cabeza;
- el frente en el punto de transición del punto al eje;
- frente en los bordes de ataque de la cola;
- frente en los bordes posteriores de la cola;
- la parte delantera en el punto de la constricción de la cola del eje.
A modo de comparación, una bala de calibre ojival a velocidad supersónica genera solo tres frentes de ondas de choque:
- frente de la cabeza;
- frontal en el punto de transición de la punta a la parte cilíndrica;
- cola delantera.
Lo más óptimo desde el punto de vista de la aerodinámica del vuelo supersónico es la forma cónica de la bala sin fractura de la superficie generadora y sin cola, que genera solo dos frentes de la onda de choque: cabeza y cola. En este caso, el ángulo de apertura del frente de la cabeza de la bala cónica es varias veces menor que el ángulo de apertura del frente de la cabeza de la bala barrida debido al menor ángulo de apertura de la punta de la primera en comparación con el ángulo de apertura de la bala. segundo cono. Además, la bala en forma de flecha, disparada desde un cañón liso y desenrollada en vuelo (para compensar los defectos de fabricación) debido a los biseles de la cola, también se distingue por un mayor frenado debido a la selección de parte de la cinética. energía para desenrollar la bala.
En relación con las deficiencias indicadas de las balas en forma de flecha, se ofrece un cartucho innovador bajo el título "Lanza" / SPEAR, equipado con una bala cónica de subcalibre con una bandeja de empuje que no requiere un peine en el cuerpo de la bala. El cartucho se fabrica en un factor de forma telescópico para minimizar el volumen de embalaje, que está determinado solo por la longitud y el diámetro más grande de su funda. El cartucho está diseñado como munición para armas pequeñas equipadas con un cañón con un taladro de tornillo ovalado, aburrido como Lancaster con el propósito de torcer la bala en el proceso de pasar por el orificio del cañón. Una bala en vuelo mantiene la estabilidad tanto por el momento giroscópico como por el desplazamiento hacia delante del centro de gravedad con respecto al centro de presión aerodinámica por la formación de una cavidad interna en la cola de la bala.
La bala cónica disparada desde el cañón de Lancaster tiene un coeficiente balístico mejorado en comparación con las balas en forma de ojiva y flecha por las siguientes razones:
- el menor número de frentes de ondas de choque generados durante el vuelo supersónico;
- no hay pérdida de energía cinética por el giro de la bala debido al flujo de aire entrante.
Una bala cónica con una cavidad interna en la sección de la cola también tiene una mayor capacidad de penetración: en el proceso de atravesar una barrera sólida, la sección de la cola se arruga hacia adentro y el diámetro de la base del cono disminuye al diámetro de la bala en el sección del comienzo de la cavidad. La carga transversal de la bala casi se duplica. En este caso, la nitidez de la superficie cónica conservada de la bala sigue siendo mayor que la de una bala en forma de ojiva o flecha de igual longitud. La ausencia de peine y cortes transversales en la superficie de la bala cónica aumenta aún más su penetración en comparación con la bala en forma de flecha diseñada por Dvoryaninov et al.
Al mismo tiempo, una bala cónica con una cavidad interna en la sección de la cola tiene un alto efecto letal, ya que:
- está al borde de la estabilidad debido al paso suave de la rosca del orificio de Lancaster;
- después de atravesar una barrera blindada, su estabilidad disminuye debido al aplastamiento de la sección de cola y al desplazamiento del centro de presión más allá del centro de gravedad.
La pérdida de energía cinética por atravesar una barrera blindada en una bala cónica con una cavidad interna está al nivel de las balas en forma de flecha y ojivales: en las primeras, la energía se gasta en aplastar el cuerpo en el área de la cavidad., en el segundo, al cortar la cola, en el tercero, al triturar y desgarrar el caparazón y la camisa del núcleo.
El cuerpo de la bala cónica se corresponde funcionalmente con el núcleo de la bala enfundada, no hay una chaqueta de plomo, en lugar de un caparazón hecho de latón pesado y costoso, se usa una paleta hecha de plástico liviano y barato. Por otro lado, una bala cónica utiliza de manera más racional las características de resistencia de su material estructural en comparación con una bala en forma de flecha, debilitada artificialmente en lugar del peine y el corte transversal. Por lo tanto, la masa de una bala cónica se puede minimizar significativamente en comparación con una bala ojival y en forma de flecha con la misma penetración. Esto permite hacer una elección económicamente justificada del material de construcción de la bala cónica a favor de la aleación de tungsteno, que tiene la densidad más alta.
Debido al volumen interno limitado del cartucho telescópico, se propone utilizar una carga propulsora en forma de comprobador de polvo prensado con la adición de gránulos cristalinos de HMX (cuyo tamaño es menor que el diámetro crítico de detonación de un explosivo) a fin de garantizar la tasa de combustión de diseño de la carga para la longitud de cañón seleccionada de armas pequeñas. Para reducir el peso total del cartucho como material estructural de su manguito, se propone utilizar una aleación compuesta de aluminio y fibra dispersa de óxido de aluminio, protegida por un recubrimiento de latón galvanizado y un recubrimiento de polímero antifricción con relleno de grafito. descrito en el artículo "Cartuchos prometedores para armas de rifles" ("Military Review" con fecha 9 de diciembre de 2017).
La siguiente tabla proporciona una evaluación comparativa de diferentes tipos de cartuchos y balas de armas pequeñas:
Como puede ver en la tabla, el cartucho "Spear" / SPEAR es el líder en términos de volumen mínimo de empaque, longitud y peso, así como en carga lateral de una bala. El momento de retroceso total de sus gases de bala, sartén y pólvora es aproximadamente 1/3 más alto que el momento de retroceso total de los gases de bala y pólvora del cartucho 5, 45x39 mm, mientras que la energía de boca del primero se excede en 1/7 comparado con el segundo.
Además, al disparar una bala en una paleta de polímero desde un cañón con una perforación de tornillo ovalado, prácticamente no hay desgaste termoplástico del orificio del cañón debido a la ausencia de ranuras. En este sentido, un aumento de más de 1,5 veces la velocidad inicial de una bala no afectará el recurso de las armas pequeñas. Además, un disparo inútil crea una reserva para aumentar la velocidad de disparo en ráfagas fijas hasta el nivel de 2000-3000 disparos por minuto, que fue recomendado por la comisión GRAU del Ministerio de Defensa de la Federación de Rusia tras los resultados del Abakan. competencia para aumentar la precisión del disparo automático desde posiciones incómodas.
Además de munición para armas pequeñas, el cartucho "Spear" / SPEAR se puede utilizar como munición para armas de caza con cañones Lancaster del tipo IZH-27 utilizando fundas de plástico estándar llenas de balas cónicas cinceladas de acero o latón en una paleta segmentada hecha de termoplástico moldeado. Mientras se mantiene el retroceso del arma al nivel de disparo de un disparo convencional de calibre 12, una bala de subcalibre que pesa 9 gramos acelerará en un cañón de 70 cm a una velocidad de 900 m / s, lo que corresponde a las características del Rifle Mosin de tres líneas.
Características geométricas de varios tipos de balas cónicas (longitud, ángulo de apertura del cono, grado de redondez / biconicidad del extremo de la cabeza, presencia de un área de contacto en la punta para aplastar una barrera blindada o una cavidad expansiva para la letalidad de disparar a un animal grande, profundidad y grosor de las paredes de la cavidad de la cola), teniendo en cuenta las velocidades de vuelo especificadas y los objetivos a alcanzar se pueden determinar sobre la base de la simulación del paso de balas en aire, gel o medios sólidos utilizando el producto de software doméstico FlowVision.
