Vie 8 Ene 2016
Exclusivo, Defensa Nacional y del Mundo
En esta breve presentación podremos repasar las conclusiones preliminares del primer loop de diseño aeromecanico de la munición MU-GAP en desarrollo por la Dirección General de Fabricaciones Militares a través del financiamiento de un PIDDEF del Ministerio de Defensa.
El objetivo del diseño de la munición de precisión MU-GAP, tiene su eje en obtener una munición modular de precisión con sistema de control aerodinámico y guiado por GPS/ GLONASS/ INS que pueda ser adaptada a varias plataformas de proyección, incluyendo:
-Cohete de Artillería calibre 122mm
-Aviones de combate y de entrenamiento con capacidad de combate tales
como el FMA IA-63 Pampa, EMBRAER Tucano y futuros entrenadores avanzados
-Aviones No-Tripulados Clase II y III dentro del contexto del programa nacional
de UAV
La diversidad de plataformas a las que la MU-GAP podrá ser integrada determina que dicha munición modular deba mantener sus capacidades aeromecánicas tanto en performances (alcance), como en capacidad de maniobra para alcanzar los blancos previstos, dentro de un amplio espectro de condiciones iniciales de lanzamiento.
En base a un estudio preliminar de desarrollos similares de municiones guiadas con capacidad de planeo adecuadas para extender el alcance operativo desde la plataforma de lanzamiento, se definieron los parámetros básicos de la munición (ref. 1, 2 y 3):
-Peso Total : 16 Kgs.
-Carga Militar : 5 a 7 Kgs.
-Control aerodinámico en la cola de la munición por medio de aletas de control
cruciformes totalmente móviles.
-Grupo de Alas Cruciforme en posición X (45 grados).
-Capacidad de maniobra a velocidades subsónicas con un adecuado regimen
de grados/ segundo.
El diseño esta basado en el concepto del uso del cohete de artillería Pampero calibre 122mm como plataforma de proyección. El concepto de utilizar una munición independiente como carga útil de precisión utilizando un cohete de artillería es innovador, pero tiene una referencia importante: el prototipo del cohete de artillería de MLRS (EEUU) provisto de una munición tipo Small Diameter Bomb, la cual es un arma de caída libre guiada por GPS/INS, experimento realizado por Boeing y SAAB en Marzo del año 2015 (ref. 4).
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Por lo expuesto, el diámetro de la munición MU-GAP esta condicionado por el calibre del cohete que proyecta a la misma. Además debe tener las superficies aerodinámicas plegables, las cuales en la secuencia de vuelo se activan de la siguiente manera:
Fase 1: Ambos grupos de superficies aerodinámicas plegadas durante el del cohete hasta pasado el apogeo (máxima altitud).
Fase 2: Apertura de las aletas de control posteriores, luego de la separación del motor cohete. En esta fase las aletas traseras estabilizan la munición aerodinámicamente y luego de eliminar la velocidad de rolido impartida por el cohete portador, estabilizan la munición en rolido hasta que se produce, en el punto óptimo, el despliegue de las alas.
Fase 3: Apertura del grupo de alas delanteras. Cuando la munición ha alcanzado velocidades subsónicas adecuadas se produce este evento, seguido por el comienzo de la fase de planeo a un ángulo de trayectoria óptimo, logrado por un ángulo de ataque de equilibrio (alfa trim) con pequeñas deflexiones en cabeceo de las aletas de control y la navegación hacia el blanco de acuerdo a las ordenes de comando de la computadora de vuelo.
Como ejemplo de las condiciones iniciales de vuelo de la MU-GAP, se realizo una simulación de un cohete de 122mm con propulsante doble base.
Se estima que es posible comenzar el planeo en una trayectoria óptima a una altura entre 7000 a 7500 metros. Considerando que es posible mantener la relación de planeo deseada, se estima que el alcance operativo contra blancos en 30 a 35 Km, con una corrección minima en la dirección transversal del plano de la trayectoria,. (desde el punto de lanzamiento). En el caso de un cohete de 122mm con propulsante compuesto el alcance total estaría en el orden de 50 Km.
En el caso del lanzamiento desde UAV con velocidad de crucero y altura de lanzamiento óptimas, se tendría un alcance de 8 a 10 Km., siendo en el caso del lanzamiento desde un avión IA-63 Pampa, lanzando la munición entre 8000 a 9000 mts y a velocidad adecuada del orden de mas de 20 Km.
A fin de evaluar la predicción coeficientes aerodinamicos de manera cualitativa, se obtuvo las curvas de fuerza normal y de momento de cabeceo del misil Copperhead (Ref. 6).
La configuración WBT del misil Copperhead es similar a la MUGAP, aunque con las superficies de alas y la cola en línea y no interdigitadas.
Para los coeficientes de planeo, se utilizaron los parametros de la munición guiada PGM de la ref. 7. Dicha configuración también es similar a la munición MUGAP.
De esta manera se ha propuesto una configuración preliminar de la munición guiada MU-GAP. la misma fue analizada con un programa de predicción aerodinámica de misiles guiados, cuyos resultados muestran coherencia con datos validados de dos configuraciones de munición guiada similares.
Se estima que la configuración propuesta es adecuada para comenzar los ciclos de optimización y de construcción de modelos prototipos (a escala reducida) para pruebas cualitativas de vuelo tanto en vuelo libre como con control básico. Los resultados de la evaluación aeromecanica preliminar muestran que la configuración propuesta seria capaz de cumplir los requerimientos mínimos de planeo (alcance) y maniobra con parámetros de maniobrabilidad adecuados para este tipo de munición guiada con control aerodinámico.
Producido por: Centro de Ingeniería Córdoba –DGFM
Referencias:
1. Whip Shot. Precision Strike Weapon for Light Aircraft Armed Reconnaissance (LAAR) Aircraft. – Israel Military Industries – 2015
2. Raytheon Company‘s Small Tactical Munition Phase II Brochure
3. Dr Akram Ghulam “ Loitering Munitions: Revolutionising Indirect Fire Support“ RUSI DEFENCE SYSTEMS FEBRUARY 2008
4. Boeing, Saab Unveil Ground Launched SDB http://
www.defensenews.com/story/defense/land/weapons/2015/03/10/boeingsaab-
small-diameter-bomber-ground-launch/24705183/
5. “ ADAM An Advanced Design Code for Missile Aerodynamics “ G. Gregoriou , AIAA
Paper 89-2171
6. Aerodynamic Effects of Body Slots on a Guided Projectile with Cruciform Surfaces J. SPACECRAFT VOL. 17, NO. 6 . W. H. Appich Jr. and R. E. Wittmeyer- Martin Marietta Corporation, Orlando, Fla.
7. Flight Mechanical Modeling of a Precision Guided Mortar Munition John Robinson FOI- Defence Research Agency –Sweden
8. RAPID SYNTHESIS FOR EVALUATING MISSILE MANEUVERABILITY PARAMETERS Pakrad A. Giragosian - AIAA-92-2615-CP
Ariel Peral; Defensa Nacional y del Mundo Militar Argentina
Concepto Preliminar de la Munición Guiada Argentina de Precisión MU-GAP
Fabricaciones Militares
Fabricaciones Militares
En esta breve presentación podremos repasar las conclusiones preliminares del primer loop de diseño aeromecanico de la munición MU-GAP en desarrollo por la Dirección General de Fabricaciones Militares a través del financiamiento de un PIDDEF del Ministerio de Defensa.
El objetivo del diseño de la munición de precisión MU-GAP, tiene su eje en obtener una munición modular de precisión con sistema de control aerodinámico y guiado por GPS/ GLONASS/ INS que pueda ser adaptada a varias plataformas de proyección, incluyendo:
-Cohete de Artillería calibre 122mm
-Aviones de combate y de entrenamiento con capacidad de combate tales
como el FMA IA-63 Pampa, EMBRAER Tucano y futuros entrenadores avanzados
-Aviones No-Tripulados Clase II y III dentro del contexto del programa nacional
de UAV
La diversidad de plataformas a las que la MU-GAP podrá ser integrada determina que dicha munición modular deba mantener sus capacidades aeromecánicas tanto en performances (alcance), como en capacidad de maniobra para alcanzar los blancos previstos, dentro de un amplio espectro de condiciones iniciales de lanzamiento.
Caracteristicas
En base a un estudio preliminar de desarrollos similares de municiones guiadas con capacidad de planeo adecuadas para extender el alcance operativo desde la plataforma de lanzamiento, se definieron los parámetros básicos de la munición (ref. 1, 2 y 3):
-Peso Total : 16 Kgs.
-Carga Militar : 5 a 7 Kgs.
-Control aerodinámico en la cola de la munición por medio de aletas de control
cruciformes totalmente móviles.
-Grupo de Alas Cruciforme en posición X (45 grados).
-Capacidad de maniobra a velocidades subsónicas con un adecuado regimen
de grados/ segundo.
El diseño esta basado en el concepto del uso del cohete de artillería Pampero calibre 122mm como plataforma de proyección. El concepto de utilizar una munición independiente como carga útil de precisión utilizando un cohete de artillería es innovador, pero tiene una referencia importante: el prototipo del cohete de artillería de MLRS (EEUU) provisto de una munición tipo Small Diameter Bomb, la cual es un arma de caída libre guiada por GPS/INS, experimento realizado por Boeing y SAAB en Marzo del año 2015 (ref. 4).
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Por lo expuesto, el diámetro de la munición MU-GAP esta condicionado por el calibre del cohete que proyecta a la misma. Además debe tener las superficies aerodinámicas plegables, las cuales en la secuencia de vuelo se activan de la siguiente manera:
Fase 1: Ambos grupos de superficies aerodinámicas plegadas durante el del cohete hasta pasado el apogeo (máxima altitud).
Fase 2: Apertura de las aletas de control posteriores, luego de la separación del motor cohete. En esta fase las aletas traseras estabilizan la munición aerodinámicamente y luego de eliminar la velocidad de rolido impartida por el cohete portador, estabilizan la munición en rolido hasta que se produce, en el punto óptimo, el despliegue de las alas.
Fase 3: Apertura del grupo de alas delanteras. Cuando la munición ha alcanzado velocidades subsónicas adecuadas se produce este evento, seguido por el comienzo de la fase de planeo a un ángulo de trayectoria óptimo, logrado por un ángulo de ataque de equilibrio (alfa trim) con pequeñas deflexiones en cabeceo de las aletas de control y la navegación hacia el blanco de acuerdo a las ordenes de comando de la computadora de vuelo.
Como ejemplo de las condiciones iniciales de vuelo de la MU-GAP, se realizo una simulación de un cohete de 122mm con propulsante doble base.
Se estima que es posible comenzar el planeo en una trayectoria óptima a una altura entre 7000 a 7500 metros. Considerando que es posible mantener la relación de planeo deseada, se estima que el alcance operativo contra blancos en 30 a 35 Km, con una corrección minima en la dirección transversal del plano de la trayectoria,. (desde el punto de lanzamiento). En el caso de un cohete de 122mm con propulsante compuesto el alcance total estaría en el orden de 50 Km.
En el caso del lanzamiento desde UAV con velocidad de crucero y altura de lanzamiento óptimas, se tendría un alcance de 8 a 10 Km., siendo en el caso del lanzamiento desde un avión IA-63 Pampa, lanzando la munición entre 8000 a 9000 mts y a velocidad adecuada del orden de mas de 20 Km.
A fin de evaluar la predicción coeficientes aerodinamicos de manera cualitativa, se obtuvo las curvas de fuerza normal y de momento de cabeceo del misil Copperhead (Ref. 6).
La configuración WBT del misil Copperhead es similar a la MUGAP, aunque con las superficies de alas y la cola en línea y no interdigitadas.
Para los coeficientes de planeo, se utilizaron los parametros de la munición guiada PGM de la ref. 7. Dicha configuración también es similar a la munición MUGAP.
De esta manera se ha propuesto una configuración preliminar de la munición guiada MU-GAP. la misma fue analizada con un programa de predicción aerodinámica de misiles guiados, cuyos resultados muestran coherencia con datos validados de dos configuraciones de munición guiada similares.
Se estima que la configuración propuesta es adecuada para comenzar los ciclos de optimización y de construcción de modelos prototipos (a escala reducida) para pruebas cualitativas de vuelo tanto en vuelo libre como con control básico. Los resultados de la evaluación aeromecanica preliminar muestran que la configuración propuesta seria capaz de cumplir los requerimientos mínimos de planeo (alcance) y maniobra con parámetros de maniobrabilidad adecuados para este tipo de munición guiada con control aerodinámico.
Producido por: Centro de Ingeniería Córdoba –DGFM
Referencias:
1. Whip Shot. Precision Strike Weapon for Light Aircraft Armed Reconnaissance (LAAR) Aircraft. – Israel Military Industries – 2015
2. Raytheon Company‘s Small Tactical Munition Phase II Brochure
3. Dr Akram Ghulam “ Loitering Munitions: Revolutionising Indirect Fire Support“ RUSI DEFENCE SYSTEMS FEBRUARY 2008
4. Boeing, Saab Unveil Ground Launched SDB http://
www.defensenews.com/story/defense/land/weapons/2015/03/10/boeingsaab-
small-diameter-bomber-ground-launch/24705183/
5. “ ADAM An Advanced Design Code for Missile Aerodynamics “ G. Gregoriou , AIAA
Paper 89-2171
6. Aerodynamic Effects of Body Slots on a Guided Projectile with Cruciform Surfaces J. SPACECRAFT VOL. 17, NO. 6 . W. H. Appich Jr. and R. E. Wittmeyer- Martin Marietta Corporation, Orlando, Fla.
7. Flight Mechanical Modeling of a Precision Guided Mortar Munition John Robinson FOI- Defence Research Agency –Sweden
8. RAPID SYNTHESIS FOR EVALUATING MISSILE MANEUVERABILITY PARAMETERS Pakrad A. Giragosian - AIAA-92-2615-CP
Ariel Peral; Defensa Nacional y del Mundo Militar Argentina
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