Protection balistique par corrélation expérience-simulation

Généralités sur les munitions et les blindages 

Les différents types de menaces balistiques 

Les menaces balistiques sont ici classées selon deux catégories : les projectiles, qui sont volontairement orientés vers une cible, et les fragments, qui résultent d’une explosion.

Projectiles

 Les projectiles balistiques les plus courants sont les balles, caractérisées principalement par leur calibre (ou diamètre extérieur). D’autres types de projectiles, comme les ogives à charge creuses et les obus-flèches, conçus pour percer les blindages des chars, mettent en jeu des calibres bien plus élevés. Globalement on distingue (voir Figure II-1) : – Gros calibres, ex : ogives à charge creuse (Ø125 mm) [Wikipedia, 2006c], obus-flèche (Ø22 mm) [Wikipedia, 2006b] – Moyens calibres, ex : balle de diamètre 12,7 mm [Wikipedia, 2006a] – Petits calibres, ex : balle de diamètre 5,56 mm ou 7,62 mm [Wikipedia, 2006a] II. Étude bibliographique 9 Plusieurs types de projectiles, de composition différente, existent pour un même calibre. Plus précisément, les balles sont composées de différents éléments, généralement trois comme illustré sur la Figure II-2 dans le cas d’une balle 7,62×51 P80 [Nsiampa et al., 2007]. . Sur cette image, l’échelle des petits et moyens calibres est 3 fois supérieure à celle des gros calibres [Wikipedia, 2006b, 2006c, 2006a]  Cœur (ou noyau) Partie principale de la balle, son matériau et sa géométrie sont adaptés à l’application visée : un matériau ductile pour le maintien de l’ordre public (exemple : plomb) ou un matériau à haute dureté et haute densité dans une application militaire (exemple : acier durci, carbure de tungstène).  Chemise En métal déformable (ex : cuivre, laiton, acier doux), elle permet de protéger l’intérieur du canon du passage du cœur à haute dureté et d’en épouser les stries donnant à la balle un mouvement rotatif stabilisant sa trajectoire.  Bouchon arrière Le dernier élément est un bouchon de matériau à haute densité (ex : plomb) situé à l’arrière du cœur. Sa position lui permet d’augmenter la force de l’impact via son énergie cinétique, et de marteler le cœur pour améliorer son pouvoir pénétrant. II. Étude bibliographique 10 Figure II-2 : Coupe d’une balle de calibre 7,62×51 mm P80, montrant une chemise en laiton enveloppant un bouchon en plomb à l’arrière du cœur en acier [Nsiampa et al., 2007]. D’autres balles de calibre 7,62×51 existent sans bouchon, avec un cône lubrifiant devant le cœur, voire avec un cœur en carbure de tungstène. 

Fragments

 Lors d’explosion d’obus, de mines ou d’engins explosifs improvisés (« EEI ») (voir Figure II-3), des fragments sont projetés à haute vitesse et représentent une menace pour les véhicules se trouvant à proximité. Figure II-3 : De gauche à droite : Obus M982, Mine anti-char allemande, EEI camouflé en cannette de soda Au vu de la diversité des situations et des dispositifs existants, il est difficile de connaitre précisément la nature du fragment (matériau, forme, masse, vitesse par exemple). Le STANAG définit des projectiles de référence dénommés FSP pour « Fragment Simulating Projectile » de diamètre 20 mm [NATO, 2011]. Une version de 20FSP sans jupe est montrée en Figure II-4. 

Les différents types de blindage 

Les fonctions d’un blindage 

Le mode d’action d’un blindage sur une menace peut être décomposé en fonctions technologiques. On peut identifier comme fonctions principales : – FP1 : Protéger les occupants du véhicule contre les menaces extérieures. II. Étude bibliographique 11 – FP2 : Protéger les systèmes critiques du véhicule (ex : moteur, carburant) Cinq sous-fonctions, plus spécifiques au mode d’action des matériaux constituant la protection, ont été identifiées (voir Figure II-5). Par souci de concision, les « sous-fonctions » seront simplement appelées « fonctions ». Des contraintes liées à l’environnement du véhicule s’ajoutent également, par exemple : – Masse – Résistance au feu – Résistance à l’environnement (humidité, variations de température, ultra-violets, obstacles (ex : barbelés)…) – Résistance au multi-impact – Coût d’achat et de possession – Encombrement – Empreinte environnementale – En cas d’impact, peu de fragments projetés qui pourraient blesser des personnes autour du véhicule Ces fonctions et contraintes sont souvent incompatibles, et un compromis doit être trouvé. Par exemple, un blindage de char respectera toutes les fonctions, mais sera lourd, encombrant et coûteux. D’autre part, un blindage d’hélicoptère est léger et peu encombrant, mais ne peut pas éroder les projectiles. Par conséquent le blindage est souvent adapté en fonction du rôle du véhicule concerné ainsi que de sa localisation : la partie avant a par exemple besoin d’un niveau de protection supérieur à celui du toit. De plus, certains blindages sont modulaires : des couches peuvent être ajoutées ou retirées pour s’adapter rapidement aux conditions sur le terrain.