Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos

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1 FORO TECNOLÓGICO EMPRESARIAL: Automoción: Nuevos Conceptos en el Diseño Estructural Zaragoza, 01 de octubre de 2009 Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos Tcol. Inf. Francisco Casado Martínez Centro de Formación en Conducción y Seguridad Vial del E.T. Dada la amplitud del concepto y el limitado tiempo disponible, estudiaremos el problema de los retos del diseño estructural no a nivel global, sino centrándonos específicamente en el diseño de los vehículos tácticos de ruedas empleados en las operaciones actuales y recientes. 1

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6 A lo largo de los años, la evolución de los vehículos tácticos ha seguido una pauta clara: bajo la premisa de lograr la mejor movilidad, combinada con la mayor versatilidad, se han desarrollado evidentes progresos a la par del avance tecnológico. Así, desde la aparición del más claro y temprano exponente del todo terreno militar, el Jeep Willys, los avances en motorización, transmisión, reducción, bloqueos de diferenciales, sistemas centralizados de inflado de neumáticos, combustibles, etc, han llevado las capacidades de los vehículos tácticos de ruedas prácticamente al extremo de su movilidad. Los últimos ejemplos carismáticos, como el Hummer o, en el caso español, el URO VAMTAC, tienen una movilidad, versatilidad y capacidad de carga realmente apreciables. Pero este tipo de vehículos, de una concepción más orientada a tareas de segunda línea, transporte de personal o carga o, como máximo, combate a distancia mediante armamento adecuado a su tamaño (cañones sin retroceso o misiles), se han encontrado, desde hace algunos años, en el eje de las situaciones de guerra asimétrica en que se encuentra sumido el mundo en la actualidad. 6

7 En la misma o parecida situación se encuentran los vehículos del escalón inmediatamente superior, encuadrados generalmente en la categoría de Transportes Blindados de Personal, con capacidades mejoradas sobre todo en el aspecto del blindaje y, consiguientemente con mayor peso y menor movilidad que los anteriores. 7

8 El escenario de guerra asimétrica en que se desarrollan los conflictos actuales contempla a un enemigo escurridizo, muy móvil (que no necesariamente veloz) por unos terrenos complicados o claramente prohibitivos para los vehículos pesados, y con profusión de empleo de la emboscada y los explosivos accionados a distancia, con los que busca, más que la victoria militar, la victoria de la propaganda y del hastío de la opinión pública, aparte de la demostración ante su propia población de la fragilidad del contrario y la propia fortaleza. Por ello, las acciones se suelen dirigir contra objetivos muy concretos, llegando a afectar a un solo vehículo o a un grupo reducido de soldados, pero logrando con un objetivo limitado un gran impacto mediático en la sociedad occidental. 8

9 Dada la amenaza existente y la debilidad estructural de los vehículos a emplear en estos escenarios, se decidieron incorporar algunas mejoras del tipo sobre la marcha, es decir, mejoras puntuales y, a menudo, improvisadas y dirigidas a los vehículos existentes para mejorar su protección en tanto pudieran entrar en servicio otros más adecuados. Estas mejoras se han dirigido a dos aspectos concretos de la amenaza: PROTECCIÓN BALÍSTICA La solución tradicional a la falta de protección balística ha sido, tradicionalmente, la instalación o, en su caso, el redimensionamiento del blindaje metálico. Pero, como se puede comprender, todo incremento de peso tiene una significativa influencia en otros aspectos, especialmente en la movilidad y la capacidad de carga. 9

10 Como ejemplo, la diferencia de peso entre un vehículo Hummer en configuración básica y otro en configuración protegida de nivel 3, es de unos 1800 kgs, lo que da una idea del desgaste que supone para motor, transmisión y suspensiones, el riesgo que entraña la elevación del punto de gravedad del vehículo y el sacrificio en carga útil. En otros ámbitos, especialmente en el diseño de grandes plataformas, como los carros de combate, o de equipos complejos con grandes limitaciones en peso, como los helicópteros, desde hace tiempo se viene implantando la combinación del blindaje metálico con otros tipos, especialmente de compuestos cerámicos. Este tipo de blindajes proporcionan, en general, una buena protección con una apreciable disminución de peso, pero tienen un inconveniente clave: su alto coste dificulta su implantación en el ámbito de los vehículos tácticos, los cuales sirven en los ejércitos en un volumen muy superior al de los carros o los helicópteros. 10

11 Varias de las soluciones anteriormente enunciadas poseen también una elevada eficacia contra los efectos de la onda de choque de una explosión y, de hecho, las exigencias en el aspecto de la protección balística abarcan también a los efectos de fragmentos de proyectiles como, por ejemplo, los de artillería. No obstante, esta faceta requiere no solo resistencia del material, sino una resistencia estructural que evite la penetración de la onda de choque en el interior del vehículo, así como unas especiales protecciones para la tripulación que eviten lo que gráficamente podríamos denominar el efecto coctelera : anclajes de los asientos y equipo, cinturones de seguridad, etc. A este respecto, cada vez está adquiriendo más renombre el vocablo IED, acrónimo de Improvised Explosive Device. Se trata de una denominación que abarca cualquier artefacto explosivo no convencional y fabricado con los materiales disponibles, desde pólvora negra hasta explosivo plástico y, si es posible, unido a dispositivos que incrementen su poder destructor, desde piedras hasta bombas de aviación no explosionadas. 11

12 Estos artefactos, de gran poder destructivo y explosionados siempre a muy corta distancia, sea debajo o junto al vehículo, han demostrado una eficacia total contra los vehículos tácticos tradicionales; de hecho, mediante este método, la diferencia entre destruir un vehículo desprotegido o un carro de combate está, tan solo, en la cantidad de explosivo utilizado. 12

13 La respuesta de los ejércitos modernos ha sido, como en nuestro caso, la puesta en servicio de toda una categoría de vehículos conocida como MRAP (Mine Resistant Ambush Protected). 13

14 Partiendo de la necesidad de supervivencia de la tripulación como requisito indiscutible para las sociedades occidentales modernas, todos estos vehículos se estructuran en torno a una cápsula de supervivencia donde se aloja la tripulación y a cuyo alrededor se monta el resto del vehículo 14

15 la cápsula, blindada y normalmente con asientos suspendidos y reposapiés, cinturones de seguridad, dispositivos antiexplosión y antiincendio, puertas de seguridad y cristales balísticos. un armazón exterior, con el suelo sobreelevado y en forma de V que disipe el mayor efecto de la onda expansiva y que esta no llegue íntegra a la cápsula. el resto de elementos del vehículo, cámara de motor, cámara de almacenaje, transmisión, suspensiones, ruedas, etc, diseñados de forma que aumente al máximo la distancia al suelo y que también absorban la mayor parte de la energía de la explosión. Sistemas de armas dirigidos desde el interior, a fin de que ningún tripulante deba viajar desprotegido. 15

16 En principio, esto debería asegurar la supervivencia de la tripulación y así sucede en la mayoría de las ocasiones. 16

17 No obstante, casi todo tiene su servidumbre, y en este tipo de vehículos es doble; por una parte, la directriz principal de salvaguardar la supervivencia de la tripulación impide la existencia de elementos por donde pueda acceder la onda expansiva, como troneras y otras debilidades estructurales. Este factor convierte a la tripulación en unos meros pasajeros, sin posibilidad de combate embarcado, excepto por el armamento principal del vehículo Por otro lado, y sobre todo, la excesiva elevación sobre el suelo y el gran peso de la superestructura elevan tanto el centro de gravedad que queda lastrada de forma irremediable su movilidad táctica, lo que prácticamente les inhabilita para operaciones fuera de las vías de comunicación e incluso les limita en ciertos tipos de caminos, por lo que su empleo práctico queda reducido al de vehículo de patrulla, transporte de personal y escolta de convoyes. Así pues, después de tantos años (y de los minutos que les llevo dando la tabarra) nos volvemos a encontrar en el punto de partida, allá por la primera mitad del siglo pasado: se necesita un vehículo militar táctico todo terreno, si bien adaptado a las actuales condiciones. 17

18 Protección Blindaje en base a materiales compuestos. Armamento desde el interior. Opciones defensivas adicionales: Humos, granadas, iluminación, etc. Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos. Foro Tecnológico Empresarial PROTECCIÓN Se impone, por tanto, la tendencia de conseguir unos blindajes de compuestos que proporcionen una protección equivalente a la de los actuales MRAP, sin sacrificar el peso total del vehículo y a un coste razonable. Actualmente, se están empezando a desarrollar estos materiales. Soluciones como el Tensylon, un polietileno antibalístico de BAE System, o el uso de cerámicas técnicas avanzadas, de Ceradyne Armor Solutions, son algunos de ellos. El armamento principal, manejado, dirigido y disparado desde el puesto de tiro interior, unido a una dirección de tiro todo tiempo es una realidad desde hace mucho tiempo y debe ser imprescindible. Sistemas lanza fumígenos y lanzagranadas, así un como sistema de iluminación perimétrico 360º, son poderosos disuasores. 18

19 Supervivencia Cabina de supervivencia con puertas de seguridad Casco con sistemas dispersores y amortiguadores de la explosión Ergonomía: Asientos suspendidos, reposapiés, cinturones, orejeras, alojamientos equipo Dispositivos antiincendio y antiexplosión Elementos ajenos a la cabina, diseñados para absorber parte del impacto. Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos. Foro Tecnológico Empresarial SUPERVIVENCIA Cabina de supervivencia con puertas de seguridad, a semejanza de los actuales MRAP Casco con sistemas dispersores (suelo en cuña) y amortiguadores de la explosión (Depósito intermedio de gas inerte, cabina suspendida dentro de una carcasa exterior, etc) Ergonomía: Asientos individuales suspendidos, reposapiés elevados, cinturones cuatro puntos anclaje, orejeras, porta-arma, alojamientos equipo, etc. Supresión de conatos de amenaza, como dispositivos antiincendio y antiexplosión Los elementos exteriores a la cabina, diseñados para absorber parte del impacto. 19

20 Modularidad Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos. Foro Tecnológico Empresarial MODULARIDAD Elementos exteriores a la cabina, modulares, fácilmente intercambiables y/o sustituibles y permitiendo, incluso, distintas configuraciones del vehículo para carga, armamento, etc. 20

21 Movilidad Motor híbrido Diesel-Eléctrico, configurable para las tres opciones de funcionamiento. Transmisión total permanente con reductora y bloqueos a todos los diferenciales. Suspensión activa, independiente y configurable. Neumáticos Run-Flat. Frenos neumáticos, con circuito independiente para caso de remolque. Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos. Foro Tecnológico Empresarial MOVILIDAD Motorización: Podría estar basado en un propulsor híbrido diesel-eléctrico con la opción de funcionamiento solo eléctrico, que permita cambiar a modo silencioso con la consecuente reducción en la firma térmica y acústica. Transmisión: Total permanente, con mando de reductora y bloqueos longitudinales y transversales a todos los diferenciales. Suspensión: Activa, independiente para cada rueda y configurable en altura, dependiendo del terreno, la misión y el grado y tipo de amenaza. Ruedas: Neumáticos Run-Flat. Frenos: Neumáticos; tomas delanteras para remolcado, con circuito independiente de los calderines convencionales ( calderín interior protegido?) 21

22 M-ATV Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos. Foro Tecnológico Empresarial Un diseño de este tipo, basado en el concepto M-ATV, ya encargado por el ejército estadounidense, y cuyos prototipos deberían estar en condiciones de disputarse el contrato en 2012, aspira a ser un vehículo en el que, equilibrando los efectos de tamaño y peso, se maximicen tanto los niveles de protección como los atributos de movilidad todo terreno y maniobrabilidad. 22

23 GeFas Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos. Foro Tecnológico Empresarial Otro diseño acorde a lo hablado es el GeFas alemán 23

24 Es este el futuro del vehículo táctico, o solo otro volver a empezar? Retos y limitaciones del diseño estructural en los vehículos militares tácticos. Foro Tecnológico Empresarial