El Ejército de Estados Unidos ha informado de que su nuevo sistema de artillería, desarrollado en el marco del programa Extended Range Cannon Artillery (ERCA), ha batido el récord de velocidad de disparo.
Según un comunicado de prensa emitido el jueves por el servicio, a principios de agosto el sistema de armas ERCA hizo historia al disparar a la mayor velocidad registrada con este programa en el Yuma Proving Ground (YPG).
Aunque disparar a grandes distancias es deseable y forma parte de la estrategia de modernización del Ejército, disparar a gran velocidad es también un elemento vital para eliminar las amenazas a través de la Transformación Multidominio, en este caso, aumentando el alcance, la velocidad y la convergencia de las tecnologías de vanguardia.
“Queremos que este proyectil esté en el aire y llegue a su objetivo lo más rápido posible, porque los objetivos son cada vez más rápidos”, explica Paul Henderson, ingeniero jefe de propulsión de hipervelocidad del Mando de Desarrollo de Capacidades de Combate-Centro de Armamento (DEVCOM-AC).
En general, los sistemas de artillería pueden ser más rentables en comparación con el uso de misiles y cohetes. Un proyectil de artillería puede realizar la misma misión por una fracción del coste.
Henderson dirigió el esfuerzo de diseñar y construir la carga propulsora para esta prueba de alta velocidad. El personal de la planta de municiones del YPG construyó la carga propulsora específica para este proyecto basándose en los datos históricos recogidos por el equipo del DEVCOM-AC.
Henderson dijo que el equipo determinó que necesitaba ver lo que ocurre con el propulsor en el cañón durante el encendido. Como la carga está dentro de la cámara del cañón cuando se dispara y no puede observarse visualmente, el equipo desarrolló un simulador balístico (BSIM) para ayudar al desarrollo de la propulsión y lo colocó en el YPG. El tubo del BSIM es transparente y estalla a baja presión, pero los pocos milisegundos de datos de vídeo antes de que estalle son fundamentales para el diseño de la carga propulsora.
“Ideamos diferentes configuraciones de la carga propulsora, la disparamos en el simulador balístico y estudiamos el vídeo. Vemos el fenómeno de transporte, nos hacemos una idea de la temperatura, la velocidad de ignición, la turbulencia y conceptualizamos cómo podemos controlar la combustión. Nuestro objetivo es tener una combustión uniforme para minimizar las ondas de presión que dañan el arma y el proyectil”.
Antes de las pruebas de los cañones, el equipo utilizó varias simulaciones balísticas por ordenador para proyectar el resultado en función de las distintas configuraciones. Estos modelos ayudan durante la fase de desarrollo y también proporcionan información durante los disparos de prueba.
“Pasamos por iteraciones, luego disparamos, luego nos reunimos, luego hacemos modelos matemáticos, comprobamos nuestras predicciones, hacemos el trabajo BSIM y luego disparamos en el cañón de nuevo hasta que el bucle se completa y cumplimos nuestros objetivos de misión”, dijo Henderson.
Todo este trabajo es para un diseño de carga propulsora con un perfil de presión predecible y optimizado para mejorar el rendimiento de los proyectiles, un factor clave para conseguirlo es un diseño que se acerque a la ignición uniforme. El encendedor, que forma parte del sistema de ignición, está detrás de la carga propulsora, que se sitúa detrás del proyectil. La fuerza del gas propulsor sobre el proyectil es lo que hace que el cartucho salga disparado del cañón, cuando se logran avances óptimos en la velocidad del proyectil.
Para desarrollar un proyectil para estas altas velocidades, el equipo de ingeniería de proyectiles utilizó un modelo de análisis de elementos finitos. El ingeniero de pruebas y evaluación Mike Caulfield explicó más sobre el modelo basado en la física.
“Esencialmente estamos simulando cuáles son las fuerzas detrás del proyectil, y podemos ver cuáles son las tensiones dentro de los cartuchos y ver cuánta deformación puede producirse o no”.
Durante los disparos de prueba, el equipo del YPG recoge datos como el vídeo de alta velocidad, la presión y la velocidad de la boca del cañón. El equipo de proyectiles supervisa los proyectiles y luego compara los datos recogidos en el lugar de las pruebas con los datos del modelo.
“Toda la infraestructura de recopilación de datos es realmente fundamental”, señala Henderson. Le da mucho crédito a Yuma Proving Ground por el éxito de esta prueba.
“Esto no podría hacerse sin YPG. Sin los directores de las pruebas, los constructores de cargas, los artilleros, el equipo y la creatividad y la capacidad de respuesta, no podríamos hacerlo”.