Propulsor de arma de fuego

Los propulsores de armas de fuego son un tipo especializado de propulsor que se utiliza para disparar un proyectil (normalmente una bala , un proyectil o un perdigón ) a través del cañón de un arma de fuego . A menudo se utilizan mezclas de diferentes sustancias químicas para controlar la velocidad de liberación de gas o evitar la descomposición del propulsor antes de su uso. Las armas de fuego de cañón corto, como las pistolas, necesitan propulsores de combustión más rápida para obtener suficiente energía de boca , mientras que las armas largas suelen utilizar propulsores de combustión más lenta. Las relaciones de presión entre las reacciones químicas del propulsor y la respuesta de la bala se describen como balística interna .

Aunque todos los propulsores de armas de fuego se denominan generalmente pólvora, ^[1] el término pólvora describía originalmente mezclas de carbón y azufre con nitrato de potasio como agente oxidante . ^{[2] : 133, 137} En el siglo XX, estos primeros propulsores fueron reemplazados en gran medida por pólvora sin humo de nitrocelulosa o compuestos orgánicos nitrados de manera similar . ^{[3] : 287–330}

El propulsor de armas más antiguo era la pólvora negra , un explosivo de bajo nivel elaborado a partir de una mezcla de azufre, carbón y nitrato de potasio. Se inventó en China durante el siglo IX como uno de los Cuatro Grandes Inventos y todavía se utiliza ocasionalmente como propulsor sólido para armas de fuego antiguas . ^{[ cita requerida ]} La disponibilidad de la pólvora negra permitió la invención de las armas de fuego alrededor del año 1300 d . C. Si bien una mezcla de carbón y nitrato de potasio reaccionará sin azufre, el azufre hace que la mezcla sea más fácil de encender. Las primeras dificultades para obtener nitrato de potasio puro provocaron una variación histórica en las proporciones relativas de los tres ingredientes. ^{[3] : 28–40} Se han formulado propulsores similares mezclando azufre y materiales carbonosos con otros productos químicos oxidantes, incluidos el nitrato de sodio , el nitrato de amonio o varios cloratos ; pero resultaron menos satisfactorios para su uso en armas de fuego. ^{[2] : 137–138}

Los propulsores de armas de fuego modernas tienden a ser pólvoras sin humo basadas en nitrocelulosa o compuestos orgánicos nitrados similares, inventados por primera vez a fines del siglo XIX como un reemplazo más limpio y de mejor rendimiento para la pólvora negra. La pólvora sin humo moderna puede formarse en pequeñas bolas esféricas o extruirse en cilindros o tiras con muchas formas de sección transversal utilizando solventes como el éter , que pueden cortarse en trozos cortos ("copos") o largos ("cordones"). ^{[4] : 28  [5] : 41}

La pólvora negra produce gas a una velocidad predecible que no se ve afectada por la presión, mientras que la velocidad de producción de gas de la pólvora sin humo aumenta con el aumento de la presión. ^[6] La posibilidad de presiones descontroladas hizo que la pólvora sin humo destruyera muchas armas de fuego diseñadas para pólvora negra y requirió una medición mucho más precisa de las cargas propulsoras. Las pólvoras a granel estaban destinadas a ofrecer ventajas de la pólvora sin humo para su uso en armas de fuego diseñadas para pólvora negra. Las cargas de pólvora a granel se cargan en el mismo volumen apropiado para la pólvora negra. Las primeras formulaciones que incluían celulosa parcialmente nitratada con nitrato de potasio o nitrato de bario tuvieron más éxito en escopetas que en rifles. ^{[3] : 287–289} La nitrocelulosa produce mayores volúmenes de gas por volumen de sólido que la pólvora negra, por lo que las pólvoras a granel de nitrocelulosa eran menos densas que las pólvoras sin humo posteriores. Las pólvoras a granel de nitrocelulosa diseñadas para los primeros cartuchos de rifle de pólvora negra de lados rectos como el .32-40 y el .38-55 eran friables y se desmenuzaban fácilmente. La mayor superficie de los granos desmenuzados podría producir presiones peligrosas debido a una producción de gas más rápida. ^{[2] : 152, 159} Los polvos a granel de nitrocelulosa se han descontinuado en favor de formulaciones de polvos a granel como Pyrodex . ^{[4] : 27}

Las características de rendimiento de un propulsor están muy influenciadas por el tamaño y la forma de su grano , porque el área de superficie específica influye en la velocidad de combustión , que a su vez influye en la velocidad de presurización. Mientras que otros polvos pueden formarse triturando o pulverizando sólidos en trozos muy pequeños, ^{[7] [8] [9]} los propulsores de armas de fuego se fabrican típicamente en granos de formas geométricas para controlar físicamente la velocidad de producción de gas de acuerdo con la ley de Piobert . ^{[10] Los propulsores} de escopeta y pistola pueden ser copos, mientras que los propulsores de rifle militar mejorado se extruyeron como tubos cilíndricos cortos y los propulsores de bola son esferas pequeñas . ^[11]

Muchos propulsores utilizan reacciones exotérmicas para generar monóxido de carbono gaseoso , nitrógeno y vapor mientras aumentan las temperaturas para aumentar la presión . ^{[4] : 28} La reacción del propulsor se inicia mediante un cebador . ^{[2] : 52} La presión aumenta inicialmente a medida que el propulsor se convierte en gas, pero comienza a disminuir a medida que la bala acelera por el cañón para crear un volumen mayor para el gas en expansión. La diferencia de fuerza de aceleración entre la presión de la recámara detrás de la bala y la presión exterior se reduce inicialmente por la fricción estática para mover la bala fuera de la carcasa del cartucho hacia el cañón y luego por la fricción deslizante a medida que la bala se mueve por el cañón. ^[12] La presión en las armas pequeñas generalmente alcanza su punto máximo entre medio y un milisegundo después de la ignición. Los propulsores de pistola pueden alcanzar la presión máxima antes de que la bala salga de la carcasa del cartucho, mientras que los propulsores de rifle pueden mover una bala varias pulgadas antes de alcanzar la presión máxima. ^{[4] : 125} Las características de movimiento y comportamiento de los proyectiles mientras están bajo la influencia de los gases producidos por el propulsor se conocen como balística interna . ^[13]

Debido a la distancia relativamente corta que puede ofrecer un cañón de arma, el tiempo de aceleración sellado es muy limitado y solo una pequeña proporción de la energía total generada por la combustión del propulsor se transferirá al proyectil. La energía residual en los gases propulsores se disipa al entorno en forma de calor, vibración / deformación , luz (en forma de fogonazo ) y una explosión prominente en la boca del cañón (que es responsable del fuerte sonido / choque conmocionante perceptible para los transeúntes y la mayor parte del retroceso sentido por el tirador, además de desviar potencialmente la bala ), o como energía cinética inutilizable transferida a otros subproductos de eyección (por ejemplo, pólvoras sin quemar, suciedad desprendida ). ^{[ cita requerida ]}

• Pólvora negra
• Pólvora sin humo
• Cordita
• Polvo marrón