Proyectiles Ramjet podrían triplicar alcance de la artillería

El Ejército de EE.UU. está a punto de adjudicar contratos de desarrollo de proyectiles de artillería que se parecerán cada vez más a misiles, con guiado de precisión, aletas e incluso motores ramjet.

El programa, que forma parte de un desarrollo mucho más amplio de misiles y cañones estadounidenses, pretende aumentar el alcance y la precisión mucho más allá de lo que se puede conseguir sólo con las actuales cargas de proyección. El objetivo: permitir que  artillería estadounidense, actualmente superada, pueda competir con los cañones rusos y chinos más avanzados.

El Ejército de los Estados Unidos cuenta desde hace tiempo con obuses impulsados por cohetes. El M549A1 de la Guerra Fría tiene un alcance de aproximadamente 30 kilómetros. El nuevo proyectil XM1113 asistido por cohetes alcanza 40 km o más con el actual cañón M109 Paladin y 70 km con el XM1299 Extended Range Cannon Artillery (ERCA), actualmente en desarrollo. Pero para superar los tres dígitos, 100 kilómetros y más, no se puede confiar en los cohetes: se necesita algo mucho más potente, como un ramjet.

Hay tres formas principales de ampliar el alcance de un proyectil, y el Extended Range Artillery Munitions Suite del Ejército está explorando todas ellas en combinación para el futuro proyectil XM1155, según dijo en una entrevista el director del proyecto ERAMS, Nick Berg:

• Aumentar la velocidad de la boca de fuego. Cuanto más rápido salga el proyectil por la boca del arma, más lejos podrá llegar antes de que la resistencia y la gravedad lo hagan caer a tierra. La mayor velocidad de salida es el énfasis del obús XM1299 ERCA, que tiene un cañón más largo y un propulsor más potente que el actual Paladin.
• Añadir superficies de sustentación. Básicamente, esto significa añadir alas y aletas al proyectil, como un misil o un avión en miniatura, para hacerlo más aerodinámico. Cuanta más sustentación se genere, más tiempo podrá volar el proyectil. Por supuesto, las alas, las aletas y la electrónica tienen que sobrevivir al brutal impacto del disparo.
• Añadir «propulsión post-lanzamiento«. Aquí es donde entran en juego los cohetes y los propulsores: Se ponen en marcha después de que el proyectil haya salido del cañón (de ahí lo de «post-lanzamiento») para darle un empuje extra. De nuevo, los motores tienen que sobrevivir al choque del lanzamiento.

«En realidad, hemos investigado y examinado todos esos aspectos», me dijo Berg. «Nos hemos centrado en las superficies de sustentación para aumentar la distancia de planeo, pero también hemos estudiado los propulsores de combustible sólido como mecanismo de propulsión posterior al lanzamiento para aumentar el alcance».

¿Por qué los ramjets en lugar de los cohetes? La diferencia básica es que los cohetes contienen su propio oxidante para quemar su combustible, mientras que los reactores de todo tipo, desde los ramjets hasta los turbofanes, obtienen el oxígeno de la atmósfera. (De ahí el nombre de «motor de respiración aérea»). Esto ahorra peso, ya que no hay que llevar oxidante; mejora la seguridad, ya que el combustible no se enciende tan fácilmente; y aumenta la resistencia, porque que el reactor puede seguir empujando mientras tenga aire y combustible. (Una combustión más larga y suave también es más eficiente desde el punto de vista aerodinámico, ya que reduce la resistencia). Un proyectil de artillería impulsado por un cohete puede durar sólo 10 segundos, me dijo Berg, mientras que un chorro podría durar mucho más.

¿En qué se diferencia un ramjet de otros tipos de motores a reacción? Todos los reactores aspiran aire por la parte delantera, lo comprimen, lo mezclan con el combustible y lo encienden, lanzando un impulso por la parte trasera. A velocidades subsónicas, es necesario comprimir mecánicamente el aire con algún tipo de ventilador, como el que se encuentra en la parte delantera del motor turbofan de un avión. Pero a velocidades supersónicas, alrededor de Mach 2, el aire entra en la parte delantera del motor tan rápido que se comprime por sí mismo, sin ayuda mecánica: Eso es un ramjet.

En realidad, un ramjet es mecánicamente más simple que un jet convencional, ya que no necesita un compresor, que es una cosa menos que podría romperse al ser disparado por un cañón. Históricamente, la parte difícil de los ramjets ha sido que no funcionan a velocidades inferiores a Mach 2, pero el disparo de un cañón permite alcanzar esas velocidades.

Así que los propulsores son, en cierto modo, una opción natural para la propulsión de la artillería. Eso no hace que sean fáciles de construir.

«El ramjet ofrece un reto técnico un poco mayor», me dijo Berg, porque hay que encajar una electrónica sofisticada y resistente a los golpes en un paquete pequeño, junto con entradas para alimentar de aire al propio ramjet.

Parte de la tecnología implicada es bastante sofisticada, incluso exótica. El sistema de control de la munición tiene que detectar el flujo de aire, la presión y el calentamiento, incluidos los fenómenos que no se producen a velocidades más bajas, dijo Bob Bakos, director general de Innoveering, una pequeña empresa que trabaja con el Picatinny Arsenal Armaments Center en la munición ramjet. «Estamos hablando de miles de grados» de calentamiento debido, esencialmente, a la fricción del aire, me dijo. Para navagar en condiciones tan extremas, prosiguió, el proyectil necesita las aletas y los alerones tradicionales, pero podría emplear diminutos conductos de aire, electroimanes o incluso plasma para afectar al flujo de aire y corregir el rumbo.

Una vez desarrollado el proyectil XM1155, podría emplearse una futura versión de «carga» para transportar otras cargas útiles además de explosivos, como paquetes de sensores y pods de interferencia.

El Ejército ya ha llevado a cabo la Fase I del programa ERAMS, con la participación de Boeing, General Dynamics, Northrop Grumman y Raytheon. Ahora está trabajando en dos contratos para la Fase II, cuyas adjudicaciones se esperan dentro de dos semanas. Un portavoz de Raytheon confirmó que ya no están trabajando en el programa, mientras que Boeing confirmó que están compitiendo.

Fte. Breaking Defense