HEAT (explosiu)
L'efecte antitanc d'alta explosió (HEAT) és l'efecte d'un explosiu de càrrega buida que utilitza l'efecte Munroe per penetrar en blindatge pesat. El cap de guerra funciona fent que una càrrega explosiva col·lapsi un revestiment metàl·lic dins del cap de guerra en un jet de càrrega hueca d'alta velocitat; aquest és capaç de penetrar l'acer del blindatge a una profunditat de set o més vegades el diàmetre de la càrrega (diàmetres de càrrega, CD). L'efecte de penetració del blindatge del jet de càrrega hueca és purament de naturalesa cinètica; la bala no té cap efecte explosiu ni incendiari sobre el blindatge.[1]
A diferència dels projectils perforants estàndard, el rendiment de penetració d'un cap de guerra HEAT no es veu afectat per la velocitat del projectil, cosa que permet que siguin disparats per armes de menor potència que generen menys retrocés.
El rendiment de les armes HEAT no té res a veure amb els efectes tèrmics, ja que HEAT és simplement un acrònim.[2]
Història
Els caps de guerra HEAT es van desenvolupar durant la Segona Guerra Mundial, a partir d'una extensa investigació i desenvolupament de caps de guerra de càrrega buida. Els caps de guerra de càrrega hueca van ser promoguts internacionalment per l'inventor suís Henry Mohaupt, que va exhibir l'arma abans de la Segona Guerra Mundial. Abans de 1939, Mohaupt va demostrar la seva invenció a les autoritats d'artilleria britàniques i franceses. El desenvolupament concurrent per part del grup d'inventors alemanys de Cranz, Schardin i Thomanek va conduir al primer ús documentat de càrregues hueques en la guerra, durant l'assalt reeixit a la fortalesa d'Ében Émael el 10 de maig de 1940.
Les reclamacions de prioritat d'invenció són difícils de resoldre a causa d'interpretacions històriques posteriors, secretisme, espionatge i interès comercial internacional.
La primera arma HEAT britànica que es va desenvolupar i utilitzar va ser una granada de fusell que utilitzava un 63.5 mil·limetres (2.50 in)llançagranades a l'extrem del canó del rifle; la granada, rifle núm. 68 /AT, que es va lliurar per primera vegada a les Forces Armades Britàniques el 1940. Alguns afirmen que va ser el primer cap de guerra i llançador HEAT en ús. El disseny del cap de guerra era senzill i era capaç de penetrar 52 mil·limetres (2.0 in) de blindatge.[3] L'espoleta de la granada s'armava eliminant una clavilla a la cua que impedia que el percutor volés cap endavant. Unes aletes simples li donaven estabilitat a l'aire i, sempre que la granada toqués el blanc en l'angle adequat de 90 graus, la càrrega seria efectiva. La detonació es produïa en l'impacte, quan un percutor a la cua de la granada superava la resistència d'una molla de fluència i era llançat cap endavant cap a un detonador punxant.
A mitjans de 1940, Alemanya va introduir la primera munició HEAT disparada amb una arma de foc, la 7.5 cm Gr.38 Hl/A, (edicions posteriors B i C) disparades pel KwK.37 L/24 del tanc Panzer IV i el canó autopropulsat StuG III. A mitjans de 1941, Alemanya va iniciar la producció de granades de fusell HEAT, primer distribuïdes als paracaigudistes i, el 1942, a les unitats de l'exèrcit regular (Gewehr-Panzergranate 40, 46 i 61), però, igual que els britànics, aviat van recórrer a sistemes integrats de llançament de caps de guerra: el 1943, es van introduir el Püppchen, el Panzerschreck i el Panzerfaust.
El Panzerfaust i el Panzerschreck (puny de tanc i terror de tanc, respectivament) donaven a l'infanteria alemanya la capacitat de destruir qualsevol tanc al camp de batalla des de 50 fins a 150 metres amb relativa facilitat d'ús i entrenament (a diferència del PIAT britànic). Els alemanys van utilitzar grans quantitats de munició HEAT en canons Pak 97/38 de 7,5 cm convertits a partir del 1942, i també van fabricar caps de guerra HEAT per a l'arma Mistel. Aquests caps de guerra anomenats Schwere Hohlladung (càrrega pesada amb forma) estaven destinats a ser utilitzats contra cuirassats fortament blindats. Les versions operatives pesaven gairebé dues tones i eren potser els caps de guerra HEAT més grans mai desplegats.[4] També es va desenvolupar una versió de cinc tones amb el nom en clau Beethoven.
Mentrestant, la granada de fusell AT britànica núm. 68 estava demostrant ser massa lleugera per causar danys significatius, cosa que feia que poques vegades s'utilitzés en acció. A causa d'aquestes limitacions, es necessitava una nova arma antitanc d'infanteria, i finalment va sorgir en forma de "projector, infanteria, antitanc" o PIAT. El 1942, el major Millis Jefferis havia desenvolupat el PIAT. Era una combinació d'un cap de guerra HEAT amb un sistema de llançament de morter de clavilla. Tot i que era feixuga, l'arma permetia a la infanteria britànica atacar blindatges a distància per primera vegada. Les mines i granades magnètiques manuals anteriors requerien que s'acostessin perillosament. Durant la Segona Guerra Mundial, els britànics es van referir a l'efecte Monroe com l'"efecte de cavitat sobre els explosius".[5]
Durant la guerra, els francesos van comunicar la tecnologia de Mohaupt al Departament d'Artilleria dels Estats Units, i va ser convidat als Estats Units, on va treballar com a consultor en el projecte bazooka.
La necessitat d'un calibre gran feia que les municions HEAT fossin relativament ineficaces en els canons antitanc de petit calibre existents de l'època. Alemanya va solucionar aquest problema amb el Stielgranate 41, introduint una munició que es col·locava sobre l'extrem exterior del calibre obsolet 37 mil·limetres (1.5 in) canons antitanc per produir una arma de baixa velocitat i abast mitjà.
Les adaptacions als canons de tanc existents van ser una mica més difícils, tot i que totes les forces principals ho havien fet al final de la guerra. Com que la velocitat té poc efecte sobre la capacitat perforadora de la munició, que es defineix per la potència explosiva, les municions HEAT van ser particularment útils en combats de llarga distància on una velocitat terminal més lenta no era un problema. Els alemanys van ser, de nou, els que van produir les municions HEAT més capaces, utilitzant una banda motriu sobre coixinets per permetre que volés sense girar des dels seus canons de tanc estriats existents. La munició HEAT els va ser particularment útil perquè permetia que les armes de gran calibre de baixa velocitat utilitzades en els seus nombrosos canons d'assalt també es convertissin en armes antitanc útils.
De la mateixa manera, els alemanys, italians i japonesos tenien en servei molts canons d'infanteria obsolets, peces d'artilleria de canó curt i baixa velocitat capaces de foc directe i indirecte i destinades al suport d'infanteria, similars en funció tàctica als morters; generalment un batalló d'infanteria tenia una bateria de quatre o sis. Els projectils antitanc d'alta explosivitat per a aquests antics canons d'infanteria els convertien en canons antitanc semiútils, en particular els canons de 150 mil·limetres (5.9 in) (els japonesos el canó de 70 mm de batalló Tipus 92 de mm i el canó de muntanya italià de 65 mm també tenien projectils HEAT disponibles el 1944, però no eren gaire efectius).
Els projectils antitanc d'alta explosivitat van causar una revolució en la guerra antitanc quan es van introduir per primera vegada en les últimes etapes de la Segona Guerra Mundial. Un sol soldat d'infanteria podia destruir eficaçment qualsevol tanc existent amb una arma de mà, alterant així dràsticament la naturalesa de les operacions mòbils. Durant la Segona Guerra Mundial, les armes que utilitzaven caps de foc HEAT es van anomenar caps de foc de càrrega buida o de càrrega de forma.[6]
Després de la Segona Guerra Mundial
El públic en general va romandre a les fosques sobre els caps de foc de càrrega de forma, fins i tot creient que es tractava d'un nou explosiu secret, fins a principis de 1945, quan l'exèrcit dels Estats Units va cooperar amb la publicació mensual nord-americana Popular Science en un article extens i detallat sobre el tema titulat "Fa que l'acer flueixi com el fang". Va ser aquest article el que va revelar al públic americà com la llegendària bazooka funcionava realment contra els tancs i que la velocitat del coet era irrellevant.
Després de la guerra, els projectils HEAT es van convertir en gairebé universals com a principal arma antitanc. Es van produir models d'efectivitat variable per a gairebé totes les armes, des d'armes d'infanteria com les granades de rifle i el llançagranades M203, fins a sistemes antitanc dedicats més grans com el rifle sense retrocés Carl Gustav. Quan es combinaven amb el míssil guiat per cable, les armes d'infanteria també podien operar a llargues distàncies. Els míssils antitanc van alterar la naturalesa de la guerra de tancs des de la dècada de 1960 fins a la de 1990; a causa de l'enorme penetració de les municions HEAT, molts tancs de batalla principals de la posterior Segona Guerra Mundial, com el Leopard 1 i l'AMX-30, van ser dissenyats deliberadament per portar blindatge modest a favor d'un pes reduït i una millor mobilitat. Malgrat els desenvolupaments posteriors en el blindatge dels vehicles, les municions HEAT continuen sent efectives fins avui.
Disseny
 Vídeos externs | |
|---|---|
|
 HEAT round working principle animation a YouTube |
Rendiment i efectes de la penetració
El jet es mou a velocitats hipersòniques en material sòlid i, per tant, s'erosiona exclusivament a la zona local on interactua amb el material de l'armadura. El punt de detonació correcte del cap de guerra i l'espaiat són crítics per a una penetració òptima, per dues raons:
- Si el cap de guerra HEAT es detona massa a prop de la superfície d'un objectiu, no hi ha prou temps perquè el jet es formi completament. És per això que la majoria dels caps de guerra HEAT moderns tenen el que s'anomena un separador, en forma d'una tapa o sonda estesa davant del cap de guerra.
- El jet s'estira, es trenca i es dispersa durant el desplaçament, cosa que redueix l'eficàcia. Depenent de la qualitat del cap de misil HEAT, això passa entre 6 i 8 vegades el diàmetre de la càrrega per a caps de misil de baixa qualitat i entre 12 i 20 vegades el diàmetre de la càrrega per a caps de misil d'alta qualitat. Per exemple, el cap de guerra de 150 mm de diàmetre del nou BGM-71 TOW (TOW 2) arriba a una penetració màxima de ~1000 mm RHA a 6,5x diàmetre (~1 m) i es redueix a ~500 mm de penetració de RHA a 19x diàmetre (~2,8 m).
Un factor important en el rendiment de penetració d'una munició HEAT és el diàmetre de l'ogiva. A mesura que la penetració continua a través del blindatge, l'amplada del forat disminueix, donant lloc a una penetració característica de puny a dit, on la mida del dit final es basa en la mida del puny original. En general, les primeres municions HEAT podien esperar penetrar el blindatge del 150% al 250% dels seus diàmetres, i aquestes xifres eren típiques de les primeres armes utilitzades durant la Segona Guerra Mundial. Des de llavors, la penetració de les municions HEAT en relació amb els diàmetres del projectil ha augmentat constantment com a resultat de la millora del material de revestiment i del rendiment del doll metàl·lic. Alguns exemples moderns afirmen xifres de fins al 700%.
Com passa amb qualsevol arma antiblindatge, una munició HEAT aconsegueix la seva eficàcia a través de tres mecanismes principals. El més evident és que, quan perfora el blindatge, els residus del jet poden causar grans danys a qualsevol component interior que colpegi. I a mesura que el jet interactua amb el blindatge, fins i tot si no perfora l'interior, normalment provoca que un núvol de fragments irregulars de material del blindatge s'escampi de la superfície interior. Aquest núvol de restes darrere del blindatge també normalment danyarà qualsevol cosa amb què colpegin els fragments. Un altre mecanisme de dany és el xoc mecànic que resulta de l'impacte i la penetració del jet. El xoc és particularment important per a components tan sensibles com l'electrònica.
Estabilització i precisió
La rotació imparteix força centrífuga al jet d'un cap de guerra, dispersant-lo i reduint-ne l'eficàcia. Això es va convertir en un repte per als dissenyadors d'armes: durant molt de temps, fer girar un projectil va ser el mètode més estàndard per obtenir una bona precisió, com amb qualsevol arma de foc estriada. La majoria dels projectils de càrrega buida estan estabilitzats per aletes i no per rotació.[7]
En els darrers anys, ha estat possible utilitzar càrregues amb forma en projectils estabilitzats per espín impartint un espín oposat al jet de manera que els dos espins es cancel·lin i donin lloc a un jet que no gira. Això es fa o bé utilitzant revestiments de coure acanalats, que tenen crestes elevades, o bé formant el revestiment de manera que tingui una estructura cristal·lina que imparteixi espín al jet.
A més de l'estabilització de rotació, un altre problema amb qualsevol arma de canó (és a dir, una pistola) és que un projectil de gran diàmetre té pitjor precisió que un projectil de petit diàmetre del mateix pes. La disminució de la precisió augmenta dràsticament amb la distància. Paradoxalment, això porta a situacions en què un projectil perforador cinètic és més útil a llargues distàncies que un projectil HEAT, tot i que aquest últim té una penetració de blindatge més alta. Per il·lustrar-ho: un tanc soviètic T-62 estacionari, disparant un canó (de ànima llisa) a una distància de 1000 metres contra un objectiu que es mou 19 km/h es va classificar com a amb una probabilitat d'impacte a la primera ronda del 70% en disparar un projectil cinètic. En les mateixes condicions, es podria esperar un 25% en disparar una munició HEAT.[8] Això afecta el combat en el camp de batalla obert amb llargues línies de visió; el mateix T-62 podria esperar una probabilitat d'impacte a la primera ronda del 70% utilitzant municions HEAT en el blanc a 500 metres.
A més, el diàmetre d'un cap de guerra està restringit pel calibre de l'arma si aquesta està continguda dins del canó. En aplicacions que no són armes de foc, quan els caps de guerra HEAT s'inclouen amb míssils, coets, bombes, granades o morters de clavilla, la mida del cap de guerra ja no és un factor limitant. En aquests casos, els caps de guerra HEAT sovint semblen sobredimensionats en relació amb el cos de la munició. Exemples clàssics d'això inclouen el Panzerfaust alemany i el RPG-7 soviètic.
Referències
- ↑ «The most misunderstood weapon in the world: Mythbusting HEAT warheads and their countermeasures» (en anglès americà), 20-06-2024. [Consulta: 3 febrer 2026].
- ↑ «152mm M409A1 High Explosive Anti-Tank Tracer Multi-Purpose Projectile» (en anglès). [Consulta: 3 febrer 2026].
- ↑ R F Eather, BSc & N Griffith, OBE MSc – Some Historical Aspects of the Development of Shaped Charges – Ministry of Defence, Royal Armament Research and Development Establishment – 1984 – page 6 – AD-A144 098
- ↑ Article title A Brief History of Shaped Charges - Defense Technical Information, pg. 9
- ↑ "The Bazooka's Grandfather". Arxivat 2016-05-08 a Wayback Machine. Popular Science, February 1945, p. 66, 2nd paragraph.
- ↑ "The Bazooka's Grandfather". Arxivat 2016-05-08 a Wayback Machine. Popular Science, February 1945, p. 66, 2nd paragraph.
- ↑ «Big Bullets for Beginners» (en anglès). Federation of American Scientists. Arxivat de l'original el 2011-05-25. [Consulta: 24 abril 2011].
- ↑ U.S. Air Force accepts first delivery of Raytheon Miniature Air Launched Decoy