Por ingeniero Marcelo E. Martinez , senior analyst Dark Star,Miembro pleno, International Ballistic Society (IBS)

Marzo 2016

 

Introducción: La segunda parte de este trabajo pretende explicitar los conceptos básicos que definen un arma de precisión, en especial las que están relacionadas con las fuerzas terrestres.

Entre los conceptos se definirán las armas por su forma de proyectar las municiones, los conceptos de corrección de la trayectoria, guiado y navegación, además de discutir los diferentes métodos disponibles para generar la información de las correcciones de la trayectoria y los relaciones con los demás componentes del sistema como los sistemas de lanzamiento, cabeza de guerra y designación de los blancos.

Generalidades de las Armas del Combate Terrestre Modernas

Desde el principio del combate terrestre ,se diferenciaron ( y aun se hace ) , las armas en dos grupos :

• Fuego Directo
• Fuego Indirecto

Claros ejemplos de esto los tenemos en distintas eras tecnologicas

 

Fuego Directo , Fuego indirecto

 

Fuego Directo, Fuego Indirecto

Históricamente las armas de fuego directo se entendían como las que disparaban un proyectil a un blanco en una relativa trayectoria plana y por ende esta debía contar con un sistema de puntería en línea de vista no obstruida al blanco. En contraste las armas de fuego indirecto se referían a armas que lanzaban proyectiles en una trayectoria balística, tal que no era necesaria tener la línea de vista al blanco y se contaba con un observador que corregía la puntería de los fuegos.

Sin embargo aunque esta clasificación es correcta, las armas de fuego indirecto se han usado como armas de fuego directo y viceversa.

Con el advenimiento de las armas guiadas y de los sistemas de corrección de puntería basados en computadoras además de la introducción de sistemas de designación de blancos por medios avanzados, se ha modificado el paradigma de la clasificación de las armas de combate terrestre en la siguiente forma según el escenario de combate.

• LOS : LINE OF SIGHT – LINEA DE VISTA
• BLOS : BEYOND LINE OF SIGHT – MAS ALLA DE LA LINEA DE VISTA
• NLOS : NON LINE OF SIGHT – SIN LINEA DE VISTA
• DEEP : PROFUNDO (Deep Attack ) – Ataque profundo
Esta clasificación se refiere en general a las formas de localizar y apuntar al blanco, las trayectorias de las municiones y las características del terreno y de los blancos, en un modelo que incluye a todas las variables del problema.

LOS: Se refiere a las armas y sus sistemas asociados que localizan, apuntan y disparan los proyectiles en trayectorias casi planas y con la designación directa del blanco sin obstrucciones, en este caso el efecto del fuego es también evaluado en el mismo proceso dinámico. Un ejemplo típico son los cañones de los tanques de batalla que disparan municiones de energía cinética o cargas huecas. Las distancias típicas de “engagement “son entre los cientos de metros a los cuatro kilómetros.

Arma Tipica LOS- Leopard II –Cañon de anima lisa de 120 mm

LOSAT Line-Of-Sight Anti-Tank Missile (misil de hipervelocidad LOS)

BLOS: Se refiere a las armas de fuego directo o indirecto que permiten alcanzar blancos en una profundidad del campo de batalla entre los 2 a los 12 Km. con trayectorias de distintos tipos. La diferencia fundamental respecto a las tradicionales armas de fuego indirecto , es que las trayectorias posibles con armas de precisión ,no necesariamente son las típicas de los morteros y obuses disparando proyectiles en trayectorias cuasi –parabólicas sino que pueden ser de variadas formas , dependiendo del sistema de armas , como ejemplo : municiones guiadas por laser de trayectoria cuasi-rasantes , misiles anti-tanque disparados sobre la línea de mira ,con designación del blanco mas allá de la línea de vista , etc.

MRM KE / CE 120mm Beyond Line of Sight Weapon

Beyond/Non- Line Of Sight Missile System (B/NLOS)

 

Representacion de las armas y sus niveles de alcance y forma de “ engagement “ , de acuerdo a la vision del Dep. de Defensa de Canada .

NLOS : Se denomina de esta manera a las armas y sus proyectiles operando contra blancos fuera de la linea de vista ,con trayectorias similares a las de las armas de fuego indirecto con municiones convencionales sin correcion de trayectoria o guiado , operando a alcances de hasta 30 a 50 km ( según distintas concepciones ) con la posibilidad de cambiar la forma final de la trayectoria por demanda de la caracteristicas del terreno o la necesidad de atacar el blanco con un angulo de impacto determinado .

 

 

DEEP : En este caso se refieren a armas de largo alcance para los fuegos en la profundidad del dispositivo enemigo a distancias de mas de 60/100 km en el ambito tactico , combinado con una alta capacidad de determinar y/o adquirir los blancos a esos alcances . Normalmente las armas de este tipo son cohetes tierra –tierra con correccion de trayectoria y/o guiado preciso.

Tambien se incluyen municiones de artilleria con propulsion adicional( motor cohete o ramjet) de largo alcance .

MLRS M30/31 guiado GPS/INS 60 Km. alcance

MGM-140 ATACMS –GPS/INS 140 Km. alcance

LONG RANGE LAND ATTACK PROJECTILE -100 KM ALCANCE

Esta taxonomia de las armas del combate terrestre esta estrechamente vinculado a el concepto del “networking of fires “, o sea la interrelación combinada de los distintos tipos de municiones, sistemas de designación y adquisición de blancos, los links de evaluación del daño de batalla y mando y control.

El ejercito de Estados Unidos dentro del cancelado FCS ( Future Combat System ) realizo un diseño conceptual de una arma de tubo capaz de operar con distintos tipos de municiones , desde proyectiles no-guiados de energía cinética ( LOS) a municiones de precisión con capacidad BLOS y NLOS . En el programa mucho menos ambicioso llamado “ Army Brigade Combat Team Modernization Program “ , que reemplazo el FCS , se ha pospuesto el desarrollo de este tipo de armas ,por otras de menor costo y riesgo tecnológico , como la introducción de los módulos de corrección de trayectoria de obuses y morteros PGK (Precision Guidance Kit ) . Sin embargo el esfuerzo innovador en integrar en sistemas de armas varias posibilidades de armas de precisión y convencionales se mantiene y la evolución es permanente.

Esta forma de conceptualizar las armas en el combate terrestre es una herramienta importante a los fines de generar junto con los efectos de precisión requeridos por el usuario, una definición del sistema de armas en un contexto amplio y a partir de esta definición realizar los estudios de trade-off de los conceptos posibles que se adecuen al escenario planteado.

FCS Multi-Role Armament & Ammunition System

GUIADO Y CORRECCION DE TRAYECTORIA DE LAS ARMAS DE PRECISION

Conceptos Generales: A fin de presentar un orden semántico a los términos utilizados en los conceptos de corrección de trayectoria, guiado y control de las municiones de precisión, se presenta un diagrama en términos muy simples en donde se explicitan cada uno de ellos:

NAVEGACION: Es el conocimiento donde uno esta

GUIADO: Es la acción que crea los comandos, reglas o leyes para llevarlos a uno desde donde esta, adonde quiere ir

CONTROL: Acciones sobre el vector por medio de la manipulación de fuerzas que permite seguir los comandos generados por el guiado manteniendo ciertos parámetros de vuelo en dentro de limites prefijados.

 

ESQUEMA BASICO DE NAVEGACION /GUIADO/CONTROL

Los sistemas de armas de combate terrestre tienen una amplia variedad de opciones de navegación, guiado y control. La arquitectura del sistema de las armas de precisión esta determinada por la capacidad buscada en forma general, la matriz tecnológica disponible para su realización y los efectos de precisión específicos requeridos. En la tabla siguiente se muestra como ejemplo distintos métodos de guiado y control para un arma particular y una misión bien definida.

 

EJEMPLO: MISMA ARMA Y CAPACIDAD – ESQUEMAS DE GUIADO Y CONTROL

(EN ORDEN DE LA EVOLUCION TECNOLOGICA)

 

ARMAS ANTITANQUE – 60 AÑOS DE EVOLUCION

 

Una distinción importante en las armas de combate terrestre de efectos de precisión debe hacerse respecto a dos conceptos usados y conceptualmente muy diferentes, las armas con guiado y las de corrección de trayectoria.

Se entiende actualmente que las armas guiadas son aquellas que por medio de sensores a bordo y /o designación externa realizan trayectorias determinadas por reglas y/o requerimientos propios de la misión y su trayectoria puede ser o no balística.

En cambio las que utilizan corrección de la trayectoria , realizan su vuelo balístico determinado por la velocidad inicial ,las características aerodinámicas y masicas , ángulo de disparo, y corrigen por medio de diferentes sistemas de control y sensores , los errores durante el vuelo y de disparo ( Ej. . Velocidad Inicial) tratando de alcanzar una trayectoria balística ideal al punto de impacto designado . En otras palabras se utilizan las mismas tablas de tiro o calculadores balísticos que en el proyectil común y se generan órdenes de guiado y control para eliminar los errores que aumentan la dispersión en el impacto.

Existen otros métodos para lograr efectos de precisión en armas como proyectiles y cohetes de artillería, la clasificación completa se muestra en la figura siguiente

 

POSIBLES CONCEPTOS DE ARMAS DE PRECISION – RELACION PRECISION-COSTO-TECNOLOGIA

En la figura anterior se muestran la mayor parte de los conceptos usados en armas de precisión en artillería, junto con la relación precisión, costo y tecnología involucrada.

En los gráficos de la izquierda se puede apreciar los distintos conceptos partiendo de las armas no-guiadas. En la tabla siguiente se hace el sumario correspondiente a cada uno de los conceptos.

 

Se puede apreciar en el grafico de la derecha de la figura anterior las posibles conceptos de la munición de precisión, en función del error circular probable (en mts) y en función del costo de la misma. Una conclusión que se puede hacer de dicha figura y que resulta importante en un programa de desarrollo de armas de precisión, es que una amplia variedad de misiones de fuego no van a necesitar armas de precisión, por lo que resulta lógico imponer que las municiones de precisión sean compatibles con los sistemas de armas que disparan municiones convencionales y en lo posible que las municiones de precisión resulten de modificaciones reversibles en municiones convencionales.

Esto se puede visualizar mejor en el siguiente diagrama:

 

En este diagrama se vizualizan los CEP vs Alcance para la municion M549A1 de 155 mm convencional y con el kit de correccion PGK (ATK ) .

Se infiere que la combinacion efectividad / costo va estar definida por la capacidad de suprimir el blanco y los riesgos a asumir sobre el daño colateral , pero que en variadas misiones de fuego no tiene sentido usar municiones de precision .

Es interesante remarcar que la gran ventaja de las municiones con correccion sobre las convencionales es que su CEP se mantiene constante respecto al alcance y en contraparte para la municion convencional este aumenta en forma importante con el mismo .

Un punto importante a destacar es que en general los sistemas de correccion de trayectoria o de guiado con ayuda de GPS deben incluir el llamado SASSM ( Selective Availability Anti-Spoofing Module ) que es el sistema GPS resistente a las contramedidas electronicas .

Con el fin de mostrar la arquitectura completa de un sistema de corrección de trayectoria o de guiado GPS/INS con o sin guiado terminal de una munición de artillería, se muestra en la siguiente figura la arquitectura completa de uno de estos conceptos (Canadá R&D)

 

 

Grafico extraido de : Guided Projectiles Theory of Operation -Chris Geswender – Raytheon

 

Municiones de precision y convencionales

Mismas armas ( obuses y lanzadores de cohetes )

Se deben compatibilizar ambas . Los usuarios deben definir con el grupo de desarrollo conceptual las necesidades tacticas y operacionales . Se debe genera la doctrina de uso y la integracion entre las armas (artilleria , caballeria , asalto aereo ,etc )

Las armas de precision imponen una evolucion tecnologica de las espoletas y de las cabezas de guerra

Armas de precision GPS GPS /INS

Autodirectores

Copperhead

image

Excalibur

 

PGK (XM1156)

 

 

 

Very Affordable PrecisionProjectile (VAPP)

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

Optimal Parameters for Maneuverability of Affordable Precision Munitions

by Frank Fresconi, Ilmars Celmins, and Luisa Fairfax

ARL-TR-5647 – August 2011

PRECISION GUIDANCE KIT (PGK) – Moorhead J.

Field Artillery – Jan-Feb. 2007

VERY AFFORDABLE PRECISION PROJECTILE SYSTEM AND FLIGHT EXPERIMENTS

F. Fresconi, et al . U.S. Army Research Laboratory -Aberdeen Proving Ground, Maryland 21005

P. Magnotti, et al. U.S. Army Armament Research, Development and Engineering Center

Picatinny Arsenal, New Jersey 07806

2010

HOW THE DEGREE OF ACCURACY OF AN INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU) INFLUENCE S THE MISS DISTANCE OF A GUN-LAUNCHED PRECISION MUNITION

David W. Panhorst -NAVAL POSTGRADUATE SCHOOL -September 2011

Tactical Missile Design

Eugene L. Fleeman -(AIAA education series) -ISBN 1-56347-494-8

Decision and control problems in missile design

Stéphane Le Ménec –MBDA -Project Overview

Artillery Precision Guided Munitions -Concept Development

Rogerio Pimentel, Nicolas Hamel & Franklin Wong

Precision Weapons Section – DRDC Valcartier –CANADA

WPN TP-2 Workshop on Aerodynamic Prediction Methods for Weapon

DSTL Portsdown West, April 2010

PGK and the Impact of Affordable

Precision on the Fires Mission

Doug Storsved – Chief Systems Engineer ATK Advanced Weapons

43rd Annual Guns & Missiles Symposium

21-24 April 2008

Precision Air Dropped Guided Munition (PADGM)

Asad Khan ARDEC Project Officer

U.S. Army RDECOM-ARDEC

RDAR-MEM-S

Picatinny Arsenal, NJ 07806

Abreviaturas:

BLOS: Beyond –line of sight – Fuera de la línea de vista

CEP: Error circular probable

CBU: Cluster Bomb Unit – Unidad de Bomba Cluster o submuniciones

DOF: Degree of Freedom –Grado de Libertad

INS: Inertial Navigation System –Sistema de navegación inercial

ISTAR: Intelligence, Surveillance, Target Acquisition, and Reconnaissance (Inteligencia, Vigilancia Adquisición de Blancos y Reconocimiento)

IR: Infrared – Infrarrojo

GPS: Global Positioning System –Sistema de posicionamiento global

LOS: Line of sight –Línea de vista

MW: Microwave –Microondas

NLOS: Non-line of sight – Sin línea de vista

PGK: Precision Guidance Kit (Kit de guiado de precisión)

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