Reliability Modelling of Automatic Gun with Pyrotechnic Charging

Modelo de fiabilidad de un arma automática con carga pirotécnica

Este artículo trata sobre el modelado y el análisis de la confiabilidad de sistemas complejos que utilizan elementos de una sola vez durante su operación. Incluye análisis de un impacto de la confiabilidad de los elementos de un solo uso en el nivel resultante de confiabilidad del sistema en su conjunto. La aplicación práctica de los conocimientos teóricos se demuestra en un ejemplo de un modelo de fiabilidad del cañón de un avión ZPL-20 que se utilizó para la optimización del diseño del arma durante su desarrollo y diseño.

1. Introducción

El cañón ZPL-20 fue diseñado para las necesidades de la Fuerza Aérea Checa y se utilizó en su armamento como arma de a bordo para el avión de combate ligero avanzado L-159. Se trata de un cañón doble de 20 mm de calibre, cuya función automática es accionada por los gases de la pólvora de sus cañones.

Si falla el disparo de estas armas automáticas, se interrumpe el fuego y una bala no disparada permanece cargada en una cámara del arma. Entonces es necesaria una acción externa para expulsar un cartucho fallido de la recámara y cargar un nuevo cartucho para continuar disparando. Para ello, el cañón del avión está equipado con cartuchos pirotécnicos especiales. Cuando un cartucho falla, se inicia automáticamente un cartucho pirotécnico y los gases de pólvora generados durante su disparo permiten la expulsión del cartucho fallido y la continuación del disparo. Un arma de fuego es un sistema complejo que utiliza dos tipos de elementos de un solo disparo: los cartuchos destinados a la conducción del fuego y los cartuchos pirotécnicos diseñados para recargar un arma después de un fallo del cartucho.

La probabilidad de cumplimiento de una misión es la medida más importante para evaluar la fiabilidad de un arma en su conjunto. Se considera que una misión está cumplida si fue posible disparar todos los cartuchos que se cargaron en el cinturón de alimentación del arma antes de una misión.

De la descripción del arma se desprende que la probabilidad de cumplimiento de una misión depende tanto de la fiabilidad de los cartuchos usados como de los cartuchos pirotécnicos. De suma importancia que influye en la probabilidad de cumplimiento de una misión es la cantidad de cartuchos pirotécnicos utilizados en el diseño del arma. Cuanto mayor sea la cantidad de cartuchos pirotécnicos que se puedan aplicar durante el cumplimiento de una misión, mayor será la probabilidad de que ésta se lleve a cabo. Por otra parte, un mayor número de cartuchos pirotécnicos conlleva muchos problemas: mayor peso del arma, diseño más complejo y sistema de control de fuego más complicado, etc. Un requisito durante el desarrollo y el diseño de esta arma fue determinar el número óptimo de cartuchos pirotécnicos que garantizaría el cumplimiento de una misión. Con este fin se presentó un modelo matemático de la dependencia de la probabilidad de cumplimiento de una misión en un número de cartuchos usados y cartuchos pirotécnicos y su fiabilidad.