UN
SURVOL DES LOIS
DE LA BALISTIQUE |
J.J. Dorrzapf
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I - INTRODUCTION
Il
faut certainement remonter loin dans le temps pour retrouver
les premières motivations de l'homme qui le poussèrent
à expédier un objet quelconque, mais de préférence
contondant ou tranchant, sur un congénère
(acte de guerre) ou un animal (acte de chasse) dans un but
de défense ou d'agression.
Les principales motivations devaient sans doute être
l'impossibilité de s'approcher de la cible (animal
farouche, par exemple) ou la volonté de rester à
distance de ladite cible (animal ou adversaire dangereux).
Toute
l'histoire de la balistique peut se résumer à
un but : envoyer le plus loin et avec la meilleure précision
possible un projectile sur un objectif.
Dans
ce survol de la balistique nous nous contenterons de parler
des armes à feu qui sont loin d'être la seule
manière d'envoyer un projectile, tant il est vrai
que les dispositifs susceptibles de servir ce but sont nombreux.
En effet, tout système capable de transmettre son
énergie potentielle sous forme d'énergie cinétique
à un projectile peut satisfaire le besoin d'atteindre
une cible placée à une certaine distance.
Il n'est qu'à penser aux arcs, arbalètes,
lanceurs utilisant un ressort, l'air comprimé voire
l'énergie électrique qui, dans ce dernier
cas, permet d'atteindre des vitesses très élevées.
Dans
cet exposé, nous nous bornerons
aux armes à feu et considérerons leur balistique
décomposée classiquement en trois grandes
parties :
-
La balistique intérieure des armes qui traite
des phénomènes qui se produisent dans la chambre
et le canon de l'arme jusqu'à la sortie du projectile.
-
La balistique extérieure qui étudie
la trajectoire aérienne du projectile.
-
La balistique terminale qui parle de l'interaction
projectile / cible. Lorsque la cible est un organisme vivant,
ou mort d'ailleurs, on parle de balistique lésionnelle.
Très
souvent, la balistique extérieure est elle-même
scindée en deux parties :
-
la balistique intermédiaire qui s'intéresse
à ce qui se passe entre la bouche de l'arme et quelques
dizaines de centimètres plus loin, au moment où
le projectile quitte le canon. On verra que l'univers dans
lequel évolue, heureusement brièvement, notre
projectile est tumultueux et chaotique de par l'action des
gaz qui se détendent et qui le malmènent quelque
peu.
-
La balistique extérieure qui commence à
la fin de la balistique intermédiaire, lorsque les
gaz n'ont plus d'influence sur le projectile, et se termine
au moment où le projectile atteint la cible, lieu
où commence la balistique terminale.
Commençons
par le commencement et parlons un peu de balistique intérieure
des armes.
II - BALISTIQUE INTERIEURE DES ARMES
C'est un domaine très complexe. Bien que les équations
régissant le comportement des gaz à l'intérieur
du canon puissent paraître parfaitement absconses
au non initié, il est cependant possible de bien
appréhender, ne serait-ce que qualitativement, cette
partie de la balistique et de laisser aux véritables
spécialistes le plaisir d'intégrer leurs équations
différentielles.
II
-1 – PRINCIPE DE BASE
Dans
les armes à feu, on utilise pour propulser un projectile,
l'énergie produite par la déflagration d'une
substance explosive, communément appelée "
poudre ". Cette substance, par définition, est
capable de libérer son énergie potentielle
en un temps très court, lors d’une réaction
chimique, sous forme d'une grande quantité de gaz
à très haute température. Ce sont ces
gaz qui vont propulser le projectile hors du canon.
Avant
d'aller plus loin, voyons, schématiquement, comment
fonctionne une arme à feu.
• Une
arme à feu, c'est avant tout un tube ouvert à
un bout (en général)
Quels
que soient son type et sa forme extérieure, une arme
à feu est composée d'un canon qui n'est autre
qu'un tube ouvert à une extrémité pour
laisser sortir le projectile, évidemment. L'extrémité
opposée, appelée "chambre" est le
lieu où se produit l'explosion de la poudre. L'arrière
de la chambre est fermé par une pièce métallique
appelée culasse. Sur les armes de petits calibres
modernes, l'étanchéité de cette partie
du canon est principalement assurée par l'étui
de la munition.
Au
moment de l'explosion de la charge de poudre, la pression
des gaz va s'appliquer sur toutes les parois de la chambre
et sur l'arrière du projectile, le culot, qui, d'un
diamètre pratiquement identique à celui de
l'intérieur du canon assure une certaine étanchéité
aux gaz tout en présentant une moindre résistance
que les parois de la chambre. Le projectile va donc être
poussé par les gaz vers la bouche du canon selon
le principe du piston.
On
trouvera, ci-dessous, un schéma représentant
une coupe au niveau des culasse, chambre et début
du canon avec une cartouche au moment du départ du
coup. Le projectile a déjà pris les rayures.
D'après
"Munition für Leoichtwaffen, Mörser
und Artillerie". Ian V. Hogg.
Motor Buch Verlag. |
1)
Percuteur - 2) amorce - 3) jet de flamme
de l'amorce - 4) poudre enflammée - 5
étui - 6) projectile.
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• Canon
lisse, canon rayé
La
partie interne des canons appelée "âme"
se présente généralement sous
deux aspects : lisse ou rayée de manière
hélicoïdale, à pas constant ou
variable. Ces rayures étant nécessaires
pour appliquer au projectile, durant son parcours
dans le canon, un moment de rotation dans le but de
supprimer son comportement erratique lors de son trajet
dans l'air. |
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• La
forme des projectiles a changé avec le temps... et
le désir d'une plus grande précision
A
l'origine des armes à feu, les projectiles étaient
en plomb et de forme sphérique. Comme tout le monde
le sait, une sphère pleine et homogène a un
centre qui est, à la fois, géométrique,
de gravité et de symétrie.
Le principe était simple. L'intérieur des
canons était évidemment lisse. Le calibre
des canons n'était pas donné selon son diamètre,
mais plutôt, et ce jusqu'au XIXème siècle
environ, par le nombre de sphères de plomb que l'on
pouvait couler, pour le diamètre de ce canon dans
une ancienne livre de plomb (489,5 g). On retrouve encore
de nos jours cette vieille habitude pour les armes de chasse
à canon lisse. Par exemple, le calibre 12 à
un diamètre de 18,3 mm et on pouvait couler 12 sphères
de plomb pour ce calibre qui est plus gros que le calibre
16.
• La
raison d'être des rayures
Les
premières rayures hélicoïdales sont mentionnées
en 1476. Les rayures droites le sont, elles, en 1498.
Les
balisticiens de l'époque se rendirent vite compte
des piètres performances des armes à canons
à âmes lisses et de leurs projectiles sphériques
en plomb. La portée de ces armes était faible
et leur précision décroissait rapidement avec
la distance. De nouvelles solutions s'imposaient.
L'idée
de créer des balles plus aérodynamiques qu'une
sphère et d'une trajectoire plus prévisible
aboutit à la réalisation de projectiles de
formes allongées et dont l'avant présente
un profil plus ou moins pointu.
Une
des
particularités de ces projectiles tient à
ce qu'ils ne possèdent pas de centre de symétrie
mais un axe de symétrie selon leur longueur. Quand
on les tire dans un canon à âme lisse, ils
se montrent parfaitement instables. Ils basculent ou tournoient
(on emploi parfois le mot " barriquer ") durant
leurs trajectoires aériennes.
Parmi
les différents moyens de stabiliser un projectile,
l’on choisit d’utiliser l’effet gyroscopique
qui transforme en un mouvement de précession la
tendance de ce projectile à basculer dès qu’il
sortait du canon. Dans ce but, il fallait faire tourner
le projectile à grande vitesse autour de son axe
longitudinal. On traça donc des rayures hélicoïdales
dans l’âme du canon de façon à
lui imprimer un mouvement de rotation qu’il conservera
tout au long de sa trajectoire. Nous aurons l’occasion
d'évoquer cette stabilisation par effet gyroscopique
au chapitre " balistique extérieure ".
Nota :
toutes les armes qui tirent des projectiles stabilisés
par rotation, ne comportent pas systématiquement
un canon rayé. Certaines de ces armes possèdent
un canon à âme non pas cylindrique mais polygonale.
Le
moteur de l'arme à feu étant la pression des
gaz générée par la combustion de la
poudre, nous nous arrêterons un instant sur cette,
ou plutôt, sur ces poudres.
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