MISILES BALÍSTICO VS MISILES DE CRUCERO

Saludos,

Abro este hilo para discutir los aspectos tecnológicos y en general ventajas y desventajas de ambos tipos de misiles.

Para empezar hay que definirlos:

Misiles balísticos, Son aquellos que siguen trayectorias balísticas, cual si fueran balas de cañón., como el Scud

Misiles de crucero, son aquellos que siguen trayectorias No balísticas, es decir mas semejantes al vuelo de un avión, como el Tomahawk

Existe una tercera categoría de trayectoria, y es la llamada cuasi-balísticas, como el Iskander.

Definición de trayectoria balística:

"La trayectoria balística es la trayectoria de vuelo que sigue un proyectil sometido únicamente a su propia inercia y a las fuerzas inherentes al medio en el que se desplaza, principalmente la fuerza gravitatoria."

Para nuestros efectos, el misil se impulsa durante los primeros segundos gracias a su motor cohete, alcanzando grandes alturas, donde la densidad del aire es muy poca, logrando alcanzar grandes velocidades y distancias, para luego caer en picada sobre su objetivo. En general la trayectoria tiende a trazar una parábola.




Espero por opiniones y aportes sobre ventajas, desventajas y cuales son sus favoritos.

pues me gustaría que explicaras el iskander, es balístico pero no sale de la atmósfera y sigue un curso mas plano

Antes de explicar el ISAKANDER creo que seria oportuno explicar el R-1000, el famoso scud, y el Luna.

Ajá.

Según la definición dada al comienzo, el Iskander no se catalogaría como balístico, pues no cumple una trayectoría de ese tipo, y esta es modificada por otros agentes diferentes a la gravedad, la inercia y el roce del aire.

Pero primero, me permito hacer un breve repaso de la física de 4º año: Si se lanza un objeto en el vacío, con cierta inclinación este tenderá a describir una parábola que corresponderá a una trayectoria balística, en la cual solo actúan su inercia y la gravedad, y se rige por formulas como:


Donde x es la distancia horizontal o alcance del misil, que dependerá de la componente horizontal de la velocidad inicial de lanzamiento, multiplicado por el tiempo en que dure en vuelo, pero ese tiempo a su vez dependerá de la componente vertical de la velocidad inicial, esto es mientras mas alto llegue (y), mas tiempo estará en vuelo y mas tiempo tendrá para recorrer distancias.

Según lo anterior al lanzar un objeto a 30º se obtiene el mismo alcance que al hacerlo a 60º, ver la primera gráfica, y el alcance máximo se obtendrá al lanzarlo a 45º

A pesar de ser esto muy sencillo, a mas de uno lo raspan en Física de 4º, sin embargo esto es una simplificación de la realidad, y aqui cabe preguntarnos por qué si a 45º mi alcance es máximo, los misiles balísticos se lanzan verticalmente?

p.d. Primero voy con las bases, luego si los diferentes modelos.

Que sucede en la realidad, pues que hay otros 3 factores a tomar en cuenta:

- Lo que teníamos como constante g (gravedad), en realidad no es constante, y varía disminuyendo con la altura. Sin embargo para la mayoría de los cáculos esto es despreciable.

- La tierra no es plana, tiene cierta curvatura que alargará un poco el vuelo del misil, por lo tanto extendiendo su alcance, esto aunque mas importante que la variación de la gravedad, solo afecta poco.

- El roce o fuerza que el aire imprime al objeto (misil) tratando de detener su movimiento, este si es un factor determinante en los cáculos que se hagan y que altera completamente la percepción del lanzamiento en el vacío estudiado. En particular esa fuerza es proporcional al cuadrado de la velocidad del objeto, y también proporcional a la densidad del aire.

Pero la densidad del aire disminuye drásticamente en la medida en que se aumenta la altitud.

Luego las afirmaciones de los ángulos de 30º y 60º son falsas, pues se alcanzan diferentes distancias, y 45º no es el ángulo de lanzamiento ideal cuando los objetos son extremadamente rápidos (la fuerza de roce es muy grande)


Luego para un misil de alta velocidad, alcanzar la capas menos densas del aire a gran altura, es prioritario, sobre el supuesto angulo ideal de 45º, de ahí que se lance verticalmente (90º).

Lo anterior también justifica el porque un avión jet de pasajeros prefiere volar a 10 Km de altura, aun cuando su ruta sea tan corta como 200 Kms (subir 10 y bajar 10 incrementa en un 10% el recorrido ), y es que la baja densidad del aire a 10 km de altura es muy inferior a la del nivel del mar, permiténdole ahorrar combustible.

Ojo, Nótese que fabricar aviones que soporten los cambios de temperatura y presión entre el nivel del mar y las alturas normales de crucero (entre 9 y 11 Kms) es mucho mas costoso, sin embargo el ahorro de combustible lo justifica.

De ahí que se busque que los misiles balísticos alcancen grandes alturas, inclusive mas allá de la atmósfera donde no hay aire, y así recorrer grandes distancias en muy poco tiempo.

Para empezar a hablar de modelos se debe empezar por el V-2 Alemán, primer auténtico misil balístico, pero será para mas tarde.

Muy buen tema! es un tema poco tratado.

Como acotacion el iskander y el Tomahawck son misiles de crucero, creo que ambos usan seguimiento del terreno para alcanzar el objetivo y vuelan bajo y en subsonico ocultandose con el terreno

Del Tomahawk tienes razón, del Iskander no tanto, ya lo veremos en detalle.

El V-2, o "arma de la venganza", fue el primer misil balístico de "largo alcance" producido y usado, y considerado como Arma Estratégica, aun cuando para los estandares actuales, sus prestaciones corresponderían a un misil táctico de mediano alcance:

Alcance máximo operativo 320/350 Kms
Carga de guerra 1000 Kgs de amatol.
Apogeo (altura máxima alcanzada) en lanzamiento operativo: 90 Kms.
Masa total 12.5 Tm
Velocidad máxima 5750 Km/h
Velocidad en fase terminal: 2900 Km/h

Es de notar que el apogeo estaba dentro de lo que comunmente se considera como límite entre la atmósfera terrestre y el espacio (100 Km), mas si se lanzaba y mantenía en dirección vertical el misil podía sobrepasar los 250 Kms de altura, convirtiéndose en el primer artefacto lanzado al espacio.

Era impulsado por un motor que consumía mas de 125 kgs de combustible y oxigeno líquidos por segundo   , y solía funcionar por mas de 65 segundos, generando un empuje inicial de 25.000 Kg, que se iba incrementando con la altura. La duración total del vuelo no sobrepasaba los 10 minutos.

El combustible consistía de 3700 Kgs de alcohol etílico  (75%) y agua, que servía de refrigerante de la cámara de combustión, y el oxidante era O2 mantenido líquido gracias a la alta presión de almacenamiento. Adicional la turbo bomba que alimentaba al motor con el combustible era impulsada por una turbina que consumía peróxido de hidrógeno (129 Kg al 80%) ( si la conocida agua oxigenada pero altamente concentrada)  junto a permanganato de sodio como catalizador en la generación de vapor.



Todas estas sustancias eran cargadas al misil, justo antes de su lanzamiento, al igual que se cargaban las baterías de aire comprimido y nitrógeno, se le ponían a girar los giróscopos y se seteaba el piloto automático, indicándole dirección o azimuth a donde girar una vez alcanzada la altura predeterminada, y asumir el ángulo de 45º necesario para su trayectoria, y de igual manera la distancia a la cual se cortaría el suministro de combustible al motor, método usado para establecer el rango o distancia al objetivo.

El sistema de guiado puede considerarse como un predecesor de los actuales INS (inertial navigation system) el cual espero detallar en un próximo post.

El esfuerzo económico necesario para desarrollar el V-2, fue mayor que el necesario para el proyecto Manhattan (bomba atómica) y algunos opinan que le hizo mas daño que bien a la Alemania Nazi, pues de haber invertido ese esfuerzo en armas convencionales, le hubiese ido mejor, y es que dada su poca precisión  (CEP mayor a 7 Kms) solo servía para atacar grandes centros urbanos, sin saber si caería en una zona industrial o una residencial.

Por ejemplo , para producir el combustible (etanol) de un solo cohete se usaban mas de 45 Toneladas de papas , lo cual en una época en que se sentía el hambre en toda Europa, era a lo menos decir, criminal.

Luego, surge la primera desventaja de este tipo de misiles, su alto coste, mucho mas que el de un misil de crucero, de similar alcance y carga de guerra. (típicamente este podría consumir tan poco como 100 a 200 Kgs de combustible)

Como ya indique, el sistema de guía esta basado en lo que hoy se conoce como INS, y el cual consistía de 2 giróscopos para mantener la posición, inicialmente vertical y luego inclinada 45º a 47º, en el espacio


y un acelerómetro de tipo PIGA para determinar cuanta distancia había recorrido y que velocidad había alcanzado, de manera que una vez alcanzada una en particular se cortaba el suministro de combustible.


Estos eran sistemas electromecánicos en su totalidad, los INS actuales incorporan computadoras electrónicas, y la idea general tras ellos es mantener una precisa y estricta medición de todas las aceleraciones en los 3 ejes, y al integrar estas en el tiempo, se obtiene la velocidad en cada eje, y nuevamente al integrar esta medición en el tiempo se obtiene la distancia recorrida. Si comparamos las distancias recorridas con la posición inicial, obtenemos nuestra posición actual.

Los INS, como se puede deducir son autónomos, pues no depende de señales externas, y su precisión dependerá de cuan precisos sean los instrumentos para medir las aceleraciones y la dirección en que se producen, sin embargo siempre habrá algun pequeño error, y como estos suelen darse siempre en un mismo sentido, el error total es acumulativo, y produce a lo largo de un tiempo prolongado un efecto que se denomina deriva.

Las últimas versiones del V-2 emplearon un sistema de guiado suplementario, basado en una señal que se emitía en las cercanías del sitio de lanzamiento y mejoraba la precisión del misil, llevando su CEP de 17 a 7 Kms.

Por supuesto, las ordenes de los sistemas de guía debían concretarse en el misil, y esto se lograba gracias a unos actuadores accionados por aire comprimido que movían unas superficies de control en las aletas y en la salida de gases del motor(vanes)


y la trayectoria total puede resumirse así:

Se lanza el misil verticalmente, luego de algunos segundos, el INS ordena el cambio de posición espacial (lo inclina en dirección al objetivo), sigue acelerándose, hasta que el INS detecta la velocidad pre-seteada mandando a apagar el motor, a partir de allí sigue una trayectoria balística si otra intervención mas que el roce del aire y la gravedad.

El que se pueda entender como funcionaba el V-2 es la base para comprender cualquier otro misil balístico. Esperaré por algún comentario

Incrteible toda la tecnologia que Von Braun y los alemanes desarrollaron para lograr que ese vector por su propia cuenta y sin GPS o compudaoires acertara al menos a una ciudad

Gerardo escribió:Incrteible toda la tecnologia que Von Braun y los alemanes desarrollaron para lograr que ese vector por su propia cuenta y sin GPS o compudaoires acertara al menos a una ciudad

Ciertamente, el V-2 estableció todas las bases para todos los demás, que se pueden considerar como mejoras del V-2 original.

Ya para concluir con este, he de indicar que los Británicos intentaron varios métodos para tratar de detenerlos, desde ECM, hasta defensa aérea de cañones en salvas conjuntas, sin resultados. lo único efectivo fué la destrucción, mediante bombardeos, de la infraestructura de lanzamiento de los misiles, que por ser de combustible líquido, debían prepararse justo unos minutos antes de lanzarlos.

Ya, algunos generales del ejército Alemán, se lo habían advertido a Hitler, que debían usar métodos de lanzamiento de alta movilidad, pero este se empeñó en una de sus típicas ideas mamotréticas, creando una fábrica-silo subterraneo-domo-lanzadera, que fue inutilizada antes de poder lanzar algún misil.

La mayoría de misiles sobrevivientes correspondían a estos emplazamientos de alta movilidad.

Al finalizar la guerra, los cientificos Alemanes fueron reclutados por Norteamericanos y Rusos, comenzando sus propios programas misilísticos, que buscaban, según los pacifistas "La conquista del espacio" según los militares, un método de mandarles la nueva y reluciente Bomba Atómica hasta el centro del territorio enemigo.

Los norteamericanos los clasifican así:
- ICBM, o intercontinental con mas de 5500 Kms de alcance
- IRBM, o de alcance o rango intermedio, entre 3000 y 5500 Kms.
- MRBM, o de rango medio, entre 1000 y 3000 Kms
- SRBM, o de corto alcance, de menos de 1000 Kms

Estos últimos a su vez pueden entrar dentro del tratado de MTCR  o no, este tratado impide la exportación de misiles de cualquier tipo o su tecnología, que puedan llevar cargas de 500Kg o mas a objetivos a mas de 300 Kms de distancia.

Estro último es muy importante, pues muchos misiles para exportación deben ser "downgradeados" para poder cumplir esta política.

Ahora requiero ayuda para saber que tipos de BM son de mayor interés, me imagino que los SRBM.

Esa limitante creo que se la han pasado por el forro varios paises arabes, los Saudies y Pakistanies han comprado misiles chinos con mucho mas alcance que el limite.... dejame revisar si estoy en lo cierto pero casi seguro que si

Saludos,
el MTCR debe ser cumplido por el país exportador, y que lo haya firmado, China no lo ha firmado. USA y Rusia si lo han firmado.

http://www.mtcr.info/english/index.html

En todo caso la observación es válida para hacer notar que en las prestaciones de muchos misiles se suele encontrar ese límite de 300 Kms, (Brahmos-Yarhont, Iskander-E, Klub, etc) a pesar de que técnicamente sería fácil ampliarles ese rango.

Bueno, como no veo mucho interés en el asunto, voy a tratar solo los SRBM, al menos los mas representativos o de especial interés para nosostros:

Luna o Frog, Serie Scud, Lance, ATCMS, Iskander, y porque no Smerch y Astros.

El 9K52 LUNA o Frog segun la OTAN, no puede describirse como un misil, si no mas bien como un cohete grande, pues no tenía mecanismos de guía, siendo solo giroestabilizado, tal cual lo hace una bala de cañón. De manera que su alcance y dirección eran determinados por la inclinación y azimuth en el lanzador.

Su importancia histórica radica en que podía llevar una carga de 500 Kg, incluida una bomba atómica, hasta una distancia de 70 Kms, fue deslegado en Cuba, durante la crisis de los misiles en dicha isla.


Notese la serie de pequeñas toberas alrededor de la principal, las cuales tenían la función de generar la rotación del misil sobre su eje longitudinal, produciendo el mismo efecto de estabilización que las estrías presentes dentro del ánima de un cañón.

Era de combustible sólido.

El equivalente Norteamericano era el MGR-1 Honest John, el cual tambien tenía capacidad de portar una bomba atómica, propulsado por combustible sólido y estabilizado en vuelo por la rotación de su cuerpo. Alcance menos de 50 Km.

Aqui se ve su lanzamiento con 4 pequeños cohetes generando el spin o giro sobre su propio eje:


este fue seguido por el MGM-29 Segeant y posteriormente el MGM-52 Lance, de 120 Kms de alcance.

No entiendo y ese alcance no es muy poquito como para querrer lanzar un bomba atomica ?

Xamber escribió:No entiendo y ese alcance no es muy poquito como para querrer lanzar un bomba atomica ?

Pues no, y hasta existió un cañón con capacidad de lanzar bombas atómicas, el M65 de 280mm, que tenía alcance máximo de menos de 30 Kms

http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%B1%C3%B3n_At%C3%B3mico_M65

Foto de la única vez que se probó, en el desierto de Nevada.


Su carga explosiva de 15 Kilotones tenía un radio de destrucción de solo 9 Kms, y es que en el escenario europeo de la guerra fría los combates se iban a dar a quemarropa.

Recuerda que la bomba atómica es la expresión mas pequeña de las bombas nucleares, 1000 veces menos poderosa que las bombas de Hidrógeno.

Señor Jr

En que se basa para decir que el Proyecto del V2 fue mucho mas costoso que el Manhatan?

Que yo sea USA tuvo mucha mas capacidad industrial, militar y de personal que los Nazis.

LOLO_FTW escribió:Señor Jr

En que se basa para decir que el Proyecto del V2 fue mucho mas costoso que el Manhatan?

Que yo sea USA tuvo mucha mas capacidad industrial, militar y de personal que los Nazis.

Saludos, y Feliz Navidad a todos.

Sr Lolo, lo felicito por las preguntas tan precisas y que denotan que han leído con detenimiento.

La cita exacta la extraigo de Wikipedia : "The German V-weapons (V-1 and V-2) cost $3 billion (wartime dollars) and were more costly than the Manhattan Project that produced the atomic bomb ($1.9 billion) " citando esta a su vez al libro: The Rocket Team. Apogee Books Space Series 36. p. 32.

http://en.wikipedia.org/wiki/V-2_rocket

Esto es los proyectos V-1 y V-2 en conjunto, pero a su vez esta fuente: http://www.astronautix.com/lvs/v2.htm  Enciclopedia de la astronautica cita en "al menos 2 billones de dolares de 1944" solo al proyecto de la V-2 "The V-2 ballistic missile (known to its designers as the A4) was the world's first operational liquid fuel rocket. It represented an enormous quantum leap in technology, financed by Nazi Germany in a huge development program that cost at least $ 2 billion in 1944 dollars"

Por supuesto esta son opiniones con basamento, pero ampliamente discutibles pues son muchos los factores involucrados, diferencias de monedas, estado de guerra en las naciones involucradas, uso de mano de obra esclava en la producción de los V-2, y en fin muchos factores que ni siquiera llego a imaginar.

Para complementar dejo el enlace con el artículo de wikipedia sobre el proyecto Manhattan: http://en.wikipedia.org/wiki/Manhattan_Project que indica un costo total de 1.89 billones de dolares de 1944, que hoy en día representarían mas de 24 billones de dolares

Ojo. las cifras de billones es según notación inglesa, para nosotros millardos, o miles de millones.