Balística: ¿Bala de 3,5x22mm?

Imaginando una munición de 3,5x22mm

Diseño de una bala de 3,5 mm con impacto equivalente a 5.56×45 mm

Para igualar la energía cinética de una 5.56×45 mm (~1.700 J), una bala de 3,5 mm debe compensar su menor diámetro con mayor velocidad, densidad o longitud. A continuación, detallo cómo sería el diseño conceptual de esta bala, sus características técnicas y cómo se mediría su impacto. También incluyo una descripción visual para las ilustraciones solicitadas, ya que no puedo generar imágenes directamente.

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Características del proyectil de 3,5 mm

Basado en los cálculos previos, el proyectil debe cumplir con:

1. Energía cinética: ~1.700 J.
2. Masa: 1,5–2 g (aproximadamente 23–31 granos, muy ligero comparado con los 55–62 granos de la 5.56 mm).
3. Velocidad inicial: 1.500–1.600 m/s (superior a los ~900 m/s de la 5.56 mm).
4. Forma: Alargada, tipo dardo o flechette, con punta afilada (spitzer) y cola cónica (boat tail) para optimizar la aerodinámica.
5. Material: Núcleo de tungsteno o acero con camisa de cobre o polímero para reducir fricción.
6. Vaina: Bottleneck alargada, similar a la 5.7×28 mm o .17 Remington, optimizada para alta presión y velocidad.
7. Estabilidad: Requerirá un estriado con twist rate rápido (e.g., 1:6 o 1:7) para estabilizar un proyectil largo y delgado.

Dimensiones estimadas

• Diámetro: 3,5 mm (0.138 pulgadas).
• Longitud del proyectil: 20–25 mm (relación longitud/diámetro de ~6:1, similar a un dardo).
• Longitud total del cartucho: ~40–45 mm (comparable a cartuchos de pistola de alta velocidad como el 5.7×28 mm).
• Peso del proyectil: 1,5–2 g.
• Pólvora: Carga optimizada (e.g., 0,8–1,2 g de pólvora sin humo de combustión rápida).

Estructura del proyectil

• Núcleo: Tungsteno o acero para maximizar densidad y penetración.
• Camisa: Cobre o polímero para reducir fricción y desgaste del cañón.
• Punta: Spitzer (afilada) para minimizar resistencia al aire.
• Base: Boat tail para mejorar el coeficiente balístico (BC ~0.25–0.3).
• Opcional: Diseño tipo sabot (un proyectil subcalibre de 3,5 mm dentro de un sabot de 5–6 mm para compatibilidad con cañones más anchos).

Vaina

• Forma: Bottleneck (cuello de botella) para maximizar la capacidad de pólvora y presión.
• Dimensiones: Diámetro base ~8–9 mm, longitud ~30–35 mm.
• Presión: ~450–500 MPa (similar a cartuchos de alta velocidad como .204 Ruger).

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Ilustraciones conceptuales

No puedo generar imágenes, pero puedo describir cómo serían las ilustraciones para que puedas visualizarlas o encargarlas:

1. Vista lateral del proyectil:
   • Un proyectil delgado y alargado (~22 mm de largo, 3,5 mm de diámetro).
   • Punta afilada con un ángulo agudo (~10–15°).
   • Cola cónica (boat tail) que se estrecha suavemente hacia la base.
   • Superficie brillante (cobre o polímero) con un núcleo oscuro visible (tungsteno/acero).
   • Fondo: Un esquema técnico con cotas (diámetro, longitud, ángulos).
2. Vista del cartucho completo:
   • Cartucho con vaina bottleneck (base ancha, cuello estrecho de 3,5 mm).
   • Proyectil sobresaliendo ligeramente del cuello (~5–7 mm).
   • Vaina metálica (latón) con un acabado pulido.
   • Fondo: Un corte transversal mostrando la pólvora y el cebador.
3. Trayectoria balística:
   • Gráfico mostrando la bala en vuelo, con líneas curvas que indican estabilidad giroscópica.
   • Fondo con un blanco o gelatina balística impactada, mostrando una cavidad de ~30–40 cm de profundidad.
4. Prueba de penetración:
   • Imagen de la bala perforando capas de materiales (gelatina, acero de 3 mm, chaleco NIJ IIIA).
   • Detalle de fragmentación o expansión (si aplica, según el diseño).
   • Fondo: Configuración de laboratorio balístico con cronógrafos y cámaras de alta velocidad.
5. Comparativa con 5.56×45 mm:
   • Ilustración lado a lado: el cartucho de 3,5 mm junto a un 5.56×45 mm.
   • Escala para resaltar la diferencia de diámetro (3,5 mm vs. 5,56 mm) y la mayor longitud relativa del proyectil de 3,5 mm.

Si querés, puedo generar un esquema técnico en texto (tablas o pseudocódigo) con dimensiones precisas o simular un gráfico en ASCII para visualizar mejor la forma.

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Medición del impacto (fuerza de penetración)

Ya explicaste cómo medir el impacto de una 5.56×45 mm, pero aplicemos el mismo enfoque al proyectil de 3,5 mm:

1. Energía cinética:
   • Con una masa de 1,5 g (0,0015 kg) y velocidad de 1.500 m/s:
     $$E = \frac{1}{2} \times 0,0015 \times (1500)^2 = 1.687,5 \, \text{J}$$E = \frac{1}{2} \times 0,0015 \times (1500)^2 = 1.687,5 \, \text{J}
   • Esto iguala aproximadamente el impacto de una 5.56 mm (~1.700 J).
2. Penetración en gelatina balística:
   • Debido a su alta velocidad y diseño tipo dardo, el proyectil de 3,5 mm probablemente penetrará más profundamente (40–50 cm) que la 5.56 mm (30–45 cm), pero con menos cavidad de herida (menor transferencia de energía al tejido).
   • Podría fragmentarse menos, ya que su diseño prioriza penetración sobre expansión.
3. Penetración en blindaje:
   • Con núcleo de tungsteno, podría perforar placas de acero de 3–5 mm o chalecos NIJ IIIA.
   • Menos efectivo contra placas cerámicas NIJ III/IV que la 5.56 mm con punta penetradora (M855A1, M995).
4. Métodos de medición:
   • Cronógrafos: Para registrar velocidad inicial y residual tras impactar un material.
   • Gelatina balística (10%): Medir profundidad, diámetro de cavidad y fragmentación.
   • Placas de prueba: Acero, aluminio o cerámica de grosor conocido.
   • Cámaras de alta velocidad: Analizar comportamiento al impactar (yaw, tumbling, fragmentación).
   • Sensores de presión: Medir fuerza transferida a un blanco (en newtons).

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Desafíos del diseño

1. Presión y desgaste:
   • La alta velocidad (1.500–1.600 m/s) genera presiones extremas (>450 MPa), lo que exige cañones de alta calidad (acero al cromo-molibdeno) y recubrimientos antifricción.
   • El calor podría erosionar el cañón rápidamente.
2. Estabilidad:
   • Un proyectil tan largo y delgado requiere un estriado agresivo (twist rate de 1:6 o menor) para evitar tumbling.
3. Retroceso y ergonomía:
   • Aunque el retroceso sería menor (por la baja masa), la alta presión podría hacer el disparo más “seco” o brusco.
4. Producción:
   • Fabricar proyectiles de tungsteno o acero con precisión es costoso.
   • El sabot (si se usa) aumenta el costo y complica la recarga.

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Conclusión

Una bala de 3,5 mm diseñada para igualar el impacto de una 5.56×45 mm sería un proyectil tipo dardo, muy alargado (20–25 mm), con núcleo de tungsteno o acero, disparado a 1.500–1.600 m/s desde una vaina bottleneck optimizada. Su forma recuerda a los diseños experimentales de flechettes o sabot de programas militares avanzados (como el SPIW de los años 60). Lograría una penetración profunda y precisa, aunque con menos daño en tejido blando que una 5.56 mm.


Gráfico comparativo entre la munición de 3,5 mm y la 5.56×45 mm NATO

A continuación, presento un gráfico comparativo en formato de tabla para visualizar las diferencias y similitudes entre la munición de 3,5 mm diseñada para igualar el impacto (~1.700 J) de la 5.56×45 mm NATO. También describo cómo sería un fusil tipo AR-15 adaptado para disparar esta nueva munición, junto con una conceptualización visual de su diseño.

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Gráfico comparativo (Tabla)

Parámetro	5.56×45 mm NATO	3,5 mm (Diseño propuesto)
Diámetro del proyectil	5,56 mm (0,224 pulgadas)	3,5 mm (0,138 pulgadas)
Masa del proyectil	3,5–4 g (55–62 granos)	1,5–2 g (23–31 granos)
Velocidad inicial	~900–950 m/s	~1.500–1.600 m/s
Energía cinética	~1.300–1.800 J	~1.700–1.900 J
Longitud del proyectil	~18–20 mm	~20–25 mm (tipo dardo)
Forma del proyectil	Spitzer, boat tail, núcleo de plomo/acero	Dardo alargado, boat tail, núcleo de tungsteno/acero
Longitud total del cartucho	~57,4 mm	~40–45 mm (tipo bottleneck)
Vaina	Bottleneck, base ~9,6 mm	Bottleneck, base ~8–9 mm
Presión de cámara	~380–430 MPa	~450–500 MPa
Penetración en gelatina	~30–45 cm (cavidad amplia)	~40–50 cm (cavidad más estrecha)
Penetración en acero	~3–5 mm (munición estándar, M855)	~3–5 mm (con núcleo de tungsteno)
Capacidad anti-blindaje	Hasta NIJ IIIA, NIJ III con M855/M995	Hasta NIJ IIIA, potencialmente NIJ III
Coeficiente balístico (BC)	~0,25–0,30	~0,25–0,35 (por diseño aerodinámico)
Retroceso	Moderado (~4–6 N·s)	Bajo (~2–3 N·s)
Estriado necesario	1:7–1:9 (pulgadas por vuelta)	1:6 o menor (para estabilizar dardo)

Notas:

• La 3,5 mm logra igualar la energía cinética con mayor velocidad y menor masa, lo que implica mayor presión y desgaste del cañón.
• La 5.56 mm produce mayor cavidad de herida en gelatina debido a su tendencia a fragmentarse o tumbarse (yaw), mientras que la 3,5 mm prioriza penetración profunda y estrecha.
• La 3,5 mm requiere un diseño tipo flechette o sabot, lo que aumenta costos de fabricación.