Chaque année, des millions de balles d’armes à feu sont tirées à travers le monde, jouant un rôle essentiel dans la défense, la chasse, le sport et malheureusement la violence armée. Ces petits projectiles propulsés à des vitesses stupéfiantes ont ainsi révolutionné la manière dont nous interagissons avec notre environnement et ont de ce fait façonné l’histoire.
Les munitions sont constituées d’une amorce qui enflamme un propulseur (une poudre à canon sans fumée en général) lorsqu’elle est frappée par le percuteur du pistolet. La pression générée propulse alors un projectile vers l’avant. Notez cependant que le terme « balle » ne fait en réalité référence qu’à une petite partie d’une cartouche beaucoup plus grande qui devient une douille une fois tirée.
De nombreux facteurs influencent la vitesse de la balle d’une arme à feu. Ils incluent ce que les spécialistes appellent la balistique interne. Elle comprend le type de propulseur, le poids de la balle ainsi que la forme et la longueur du canon de l’arme. Ils incluent aussi la balistique externe comme le vent, la trajectoire empruntée par le projectile, etc.
La plupart des balles d’armes à feu sont fabriquées avec des métaux lourds tels que le plomb, recouverts de laiton ou de cuivre. Et pour cause, la masse joue également un rôle critique. Pour comprendre l’importance de la masse dans le domaine de la balistique, imaginez que vous tenez entre vos doigts une balle de ping-pong et une balle de golf, toutes deux de la même taille. Lorsque vous les lancez d’une main ferme, les deux quittent votre main à la même vitesse initiale. Cependant, vous remarquerez que la balle de golf parcourt une distance beaucoup plus grande. Cela est dû à l’inertie, la résistance au changement de mouvement, qui dépend de la masse.
De la même manière, les concepteurs de balles d’armes à feu optent pour des matériaux lourds, car leur masse plus importante permet aux balles de maintenir leur énergie cinétique et leur élan sur des distances plus longues, améliorant ainsi la portée et la pénétration.
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Un dernier élément clé, qui peut sembler contre-intuitif, est la longueur du canon. Nous pourrions en effet penser que plus le canon est court, plus la balle sort rapidement. Après tout, moins il y a de distance à parcourir et plus la balle devrait atteindre sa cible rapidement. Cependant, il est essentiel de noter qu’une balle tirée racle également les parois du canon, introduisant ainsi la notion de friction.
Or, plus le canon est long, plus la distance sur laquelle les gaz produits par la poudre à canon doivent atteindre leur vitesse maximale est longue. Cela signifie que les gaz ont plus de temps pour accélérer la balle. Pensez-y comme une course : si deux coureurs partent en même temps, mais que l’un a une piste plus courte que l’autre, celui qui a une piste plus longue aura plus de temps pour accélérer et atteindre une vitesse plus élevée. Ainsi, même si la balle peut râper les parois du canon, la longueur supplémentaire du canon permet aux gaz d’explosion de transférer plus d’énergie à la balle, la propulsant plus rapidement.
Les fusils ont tendance à générer plus de vitesse sur de plus longues distances. Leurs balles sont également conçues pour être aérodynamiques, ce qui les rend plus longues, plus fines et plus lourdes que les balles d’armes de poing. Les fabricants ajoutent aussi parfois des crêtes hélicoïdales à l’intérieur du canon afin de les faire tourner, stabilisant ainsi leur vol horizontal.
À titre d’exemple, une balle tirée par un Remington 223 peut atteindre des vitesses allant jusqu’à 4 390 km/h. En comparaison, une balle provenant d’une arme de poing Luger de 9 mm couvrirait la moitié de cette distance à des vitesses allant jusqu’à 2 200 km/h. Un AK-47, l’une des armes automatiques les plus courantes au monde, peut quant à lui tirer des balles à environ 2 580 km/h.
Notez enfin que ces balles atteignent ces vitesses en sortie de canon. Selon la première loi de Newton, un objet en mouvement restera en effet en mouvement à moins qu’il ne soit soumis à une force externe.
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Le tireur connaît le recul, tout le monde en parle, mais sous un aspect de simplicité, se cachent des phénomènes complexes qui sont étroitement liés à la balistique interne et à la structure du support de l'arme (main, bras et épaule, etc.). Remarque : on parle souvent de force de recul. Le recul est lié à une loi de physique dont la forme élémentaire a été vue par chacun à un moment ou à un autre de son cursus scolaire.
Les applications et conséquences pratiques de cette règle sont nombreuses; la propulsion des avions en est un exemple. Par exemple, tout le monde a eu l'occasion de constater, parfois à ses dépens, qu'un passager qui saute sur un ponton depuis un bateau, repousse l'embarcation en sens opposé à la direction du saut. Les forces transversales, dues à la pression engendrée par la combustion de la poudre, sont symétriques; elles s'équilibrent et n'interviennent donc pas dans le recul.
Dans le sens longitudinal, la pression donne naissance à deux forces : l'une appliquée sur la base du projectile et dirigée vers la bouche du canon et l'autre, appliquée sur la culasse et dirigée en sens opposé. La pression étant sensiblement constante dans la chambre et les surfaces étant les mêmes, les deux forces sont donc égales en intensité (si on néglige les frottements), mais opposées.
Plus que la force de recul, la quantité de mouvement du projectile quantifie les effets du recul sur le tireur. En effet, si l'importance de la force de recul peut éventuellement indisposer le tireur, elle n'aura que peu d'effet sur le mouvement de l'arme au départ du coup, donc de la précision. Dans une arme, le recul est principalement dû à la mise en mouvement du projectile et à l'éjection des gaz de combustion par la bouche du canon.
Remarques : Sur une arme automatique ou semi-automatique, parallèlement à l'accélération du projectile, la culasse se met en mouvement, amorçant ainsi la phase de recharge. Le calcul est assez difficile puisque la pression dans le canon, donc et , varient très rapidement.
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La vitesse de recul figure souvent parmi les caractéristiques d'une arme. Pour une munition donnée, elle est directement liée à la masse de l'arme et donne une idée de la "douceur" de cette dernière. Elle est calculée dans l'hypothèse où toute la quantité de mouvement liée à la mise au lancement de la balle et des gaz de combustion servirait à mettre l'arme en mouvement.
La vitesse de recul vaut entre 1 et 2 m/s pour un pistolet 22 LR, de 2 à 4 m/s pour un pistolet gros calibre. La quantité de mouvement de la balle est égale à la quantité de l'arme, qui elle-même est égale à l'impulsion subie par l'arme.
t = temps pendant lequel l'arme est soumise à la force F; c'est le temps que met la balle pour parcourir le canon.
On constate que les forces de recul sont considérables (plus de 50 Kg* pour un pistolet 22 LR !). La réduction en un point (qui peut être le point instantané d'appui de l'arme) des efforts de reculs conduisent à un moment et à une force, variables en intensité et direction dans le temps. De plus, la main, le bras, l'épaule du tireur ne sont pas homogènes. On a donc tout intérêt à diminuer les conséquences du recul.
Le recul est toujours gênant; dans certain cas il peut être même dangereux pour le tireur. Il s'agit d'un dispositif, placé à l'extrémité du canon, qui prélève une partie des gaz pour les dévier, voire les rejeter en arrière. Il en existe plusieurs géométries et sont en général constitués d'une série de fentes ou d'orifices placés perpendiculairement à l'axe du canon ou orientés vers l'arrière. Remarque : l'efficacité du frein de bouche n'est réelle que si la pression résiduelle des gaz est grande.
Il est pratiquement sans effet sur les armes de petit calibre et encore moins sur les armes à air comprimé. Il s'agit d'une ou plusieurs masses, coulissant sur un axe et amorties par frottement sec ou visqueux. Certains marteaux utilisent ce procédé pour augmenter leur efficacité. Les dispositifs suivants sont cités à titre informatif.
Sur les armes de gros calibre, on peut réduire considérablement le recul en laissant échapper, par l'arrière, une grande quantité de gaz produisant une poussée vers l'avant, aux dépens, il est vrai, de la vitesse initiale du projectile. Pour permettre cet écoulement, l'étui est percé d'une multitude d'orifices.
Contrairement au mode conventionnel qui consiste à mettre en mouvement le projectile à l'aide d'une combustion organisée dans une enceinte fermée, la fusée utilise une combustion en milieu ouvert, les gaz sont accélérés et s'échappent au travers d'une tuyère. Du point de vue qui nous intéresse, l'avantage réside dans l'absence totale de recul. Cet avantage se paie par une consommation de "combustible" supérieure et une technologie assez évoluée. Son utilisation, sur les armes de gros calibre est aujourd'hui courante.
Le recul est inhérent au mode de mise en mouvement du projectile. On ne peut donc le supprimer dans une arme conventionnelle. Nous avons vu que divers procédés peuvent réduire le recul ou en diminuer les effets. Cependant, pour le tireur sportif, compte tenu du cadre dans lequel il évolue (règlements, calibres utilisés, types d'armes, etc.) ces mesures restent limitées.
Si le choix d’une arme est primordial en fonction de vos besoins et de vos modes de chasse, le choix du calibre l’est d’autant plus. Le choix du calibre est une étape déterminante pour tout chasseur. Il doit être fait en fonction du mode de chasse, du type de gibier recherché et de l’environnement dans lequel vous évoluez.
La multitude de calibres proposés sur le marché garantit à chaque chasseur de trouver celui qui convient le mieux à ses besoins et à son mode de chasse. En fonction de votre mode de chasse, certains calibres sont plus adaptés que d’autres. Le .300 Winchester Magnum est l’un des calibres les plus populaires en France pour la chasse du grand gibier. Il combine puissance et précision, ce qui en fait un choix idéal pour les chasseurs recherchant un calibre performant sur de longues distances. Le 7×64, souvent comparé au .30-06 Springfield, est un calibre qui a largement fait ses preuves auprès des chasseurs français.
La .220 Swift - 5,56 x 56 mm SR a été annoncée au public à l'été 1935 à la suite de l’aboutissement des recherches de Winchester qui cherchait à créer une balle à percussion centrale .22 à super grande vitesse. Lors de son introduction, le monde de la chasse « varmint » a vraiment été impressionné car elle était vraiment plus rapide de 1400 fps (430 m / s) que sa rivale la plus proche, la .22 Hornet (également en calibre .224).
La .220 Swift (du nom de son inventeur) est donc une cartouche « vintage » fabriquée en 1934 par Winchester et basée sur l’étui du 6 mm Lee Navy qui est réduit à .224 et une cartouche encore plus ancienne conçue en 1894. La vitesse de la cartouche varie de 2000 km / h (1200 mph ou 550 m / s) à environ 4500 km / h (2800 mph ou 1250 m / s).
La .220 Swift est un autre classique appartenant à la première génération des .22 hautes performances, c’est-à-dire une cartouche à grande vélocité pour carabine de calibre .22 à action courte, principalement utilisée pour la chasse au varmint. Dans l’ensemble, c’est une munition exceptionnelle bien connue pour être « La cartouche » pour pratiquer la chasse au nuisible, et aux USA, tout le monde vous dira que la .220 Swift est difficile à battre pour la chasse à longue distance au coyote et au renard roux, mais aussi pour le petit ou moyen gibier (max.
Ces deux munitions partagent un poids de balle identique (286 grains, soit 18,53 g), mais diffèrent légèrement dans leur chargement de poudre, ce qui se traduit par une variation de la vitesse initiale.
| Caractéristique | Power Point 286 gr (Winchester) | Super-X Power Point 286 gr (Winchester) |
|---|---|---|
| Vélocité à la bouche | 725 m/s (≈ 2 379 fps) | 700 m/s (≈ 2 297 fps) |
| Énergie à la bouche | 3 436 J | 3 132 J |
| Coefficient balistique (G1) | 0,311 | 0,310 |
| Chute à 200 m (zéro 100 m) | - 40 cm | - 45 cm |
| Chute à 300 m (zéro 100 m) | - 98 cm | - 110 cm |
| Distance recommandée | jusqu’à 300 m | jusqu’à 250 m |
| Usage | gros gibier, terrains ouverts | sanglier, chevreuil, chasses mixtes |
La Power Point 286 grains affiche une vélocité supérieure de 25 m/s (≈ 82 fps), ce qui réduit la chute à longue distance et augmente l’énergie résiduelle.
D'après le Dr Boris Karpov, du laboratoire de recherche de l'armée américaine, 1944, on utilise couramment aujourd'hui le coefficient balistique (BC ou G), qui représente non seulement les caractéristiques de la forme et du poids de la balle mais aussi Tenir compte de la résistance réelle de l'air à une vitesse déterminée. Les modèles de calcul actuels se basent sur des projectiles standardisés qui sont au nombre de 8, de G1 à G8. L’idée est de ne pas devoir refaire des calculs fous pour chaque nouveau projectile mais de se « raccorder » à un des projectiles standardisés.
La principale force qui s’applique sur le projectile en vol (hors vent et gravité) est la trainée pour laquelle on a besoin d’un coefficient de trainée à incidence nulle (CD0). Chaque projectile de 1 à 8 a donc une courbe de coefficient de trainée en fonction du nombre de Mach qui lui est propre et grâce au coefficient balistique on vient se fitter à une courbe existante. Cependant il faut faire un choix, et de fait l’industrie est encore fort orientée G1 (pour des questions d’accessibilité et financières) mais dans le tir longue distance on se rapproche beaucoup plus du projectile G7 qui est plus allongé et qui dispose d’un rétreint conique à l’arrière.
Le coefficient balistique est la performance d’une ogive lors du tir, à maintenir sa vitesse, sa trajectoire, sa résistance aux vents latéraux et sa résistance dans l’air. Aussi le CB est en fonction de la masse, du diamètre, de sa forme (sécante, tangente, hybride) et de sa longueur.
Si l'ogive maintient bien la vitesse initiale, elle ira plus loin puisqu'elle décélèrera moins vite. Pour cela il faut qu'un des signes particuliers soit d'utiliser pour le profil avant une ogive de forme sécante au lieu de tangente et que le profil arrière de l'ogive soit de forme conique (BT ou Boatail). Ainsi sa résistance engendrée par la traînée sera minime.
La trajectoire : Elle n’échappe pas à la loi de la gravitation mise en évidence par Newton ! La gravité joue un rôle certain pour la descente de la trajectoire de l'ogive car elle descendra. Les effets de la gravité et des vents sont directement proportionnels au temps d’exposition de l’ogive à ceux-ci. En Europe le coefficient est de 0,000 à 1,0. Un coefficient de 0,250 sera moins efficace qu’un coefficient de 0,550. En conclusion plus le coefficient balistique est élevé plus l'ogive ira loin avec une trajectoire plus tendue qu’avec une ogive qui aurait un coefficient balistique plus bas.
En conclusion le G1 s’applique à une ogive "flat base" d’une longueur de 2x le calibre, avec un bout rond comme les ogives pour armes de poing.
Lorsque vous appuyez sur la détente et que l'amorce éclate, la flamme intense créée par le mélange d'amorçage remplit l'intérieur de la douille et allume la charge de poudre au grand complet. La pression montante générée par la poudre en combustion va pousser sur la paroi de l'étui, ce qui va la déformer jusqu'à ce qu'elle s'applique au maximum contre la paroi de la chambre où la cartouche est logée. Les gaz ne pouvant plus se dilater davantage à l'intérieur de l'étui vont emprunter la seule sortie possible et vont alors pousser le projectile dans le canon.
Si le projectile est lourd, et maintenu solidement dans le collet de la cartouche, ou si la pression des rayures sur le projectile est grande, le confinement de la poudre est accentué et la combustion va procéder plus rapidement que si ces conditions n'auraient pas été présentes. Ensuite le projectile entre dans le canon et s'imprime de la rayure exprimée par une fraction 1/x (x étant la distance en pouces parcourue pour 1 rotation) ce qui va donner à l'ogive de se mettre en rotation sur elle-même tout au long de sa progression dans le canon (effet gyroscopique) c'est ce sens de rotation qui va donner la stabilité à l’ogive sur son parcourt jusqu'à la cible.
On va faire tourner le projectile à grande vitesse (plusieurs milliers de tours par minutes) selon son axe longitudinal. Plus le canon sera long, plus la poudre aura de temps de se consumer entièrement dans un milieu clos ce qui va donner plus de pression pour pousser le projectile et donc plus de vitesse à la bouche. Vous avez de plus hautes vélocités avec un plus grand canon, tous les autres facteurs étant égaux.
Toutefois, il y a des limites dans la longueur du canon car il faut veiller à ce que la pression qui pousse derrière le projectile soit toujours supérieure à la pression qui se trouve devant le projectile. Une fois le point d'égalité étant atteint, le projectile serait alors freiné à l'intérieur du canon... Tous les paramètres de la balistique interne sont identiques, c'est la longueur du canon qui a permis une combustion plus complète de la poudre à l'intérieur ce qui a généré plus de pression, plus longtemps, pour pousser le projectile et donc plus de vitesse à la bouche du canon.
Le projectile ayant quitté la zone de turbulences propre à la balistique intermédiaire, nous entrons dans le domaine typique de la balistique extérieure. Durant toute la phase de son vol, le projectile sera soumis principalement à deux forces : la force de gravité qui le fera chuter vers le centre de la Terre et la force de traînée, la retardation, due à l’air dans lequel il se déplace, qui le ralentira et l’empêchera d’aller aussi loin que s’il était tiré dans le vide.
A sa sortie du canon, le projectile va rencontrer, à grande vitesse, l’air ambiant immobile. Il va de ce fait subir un choc que l’on appelle en l’occurrence "la percussion initiale" et aussi "l’onde de choc" et qui tentera également à le déstabiliser.
Il en résulte une portée plus longue.
Et surtout, lorsque vous rechargez, veillez à former un lot de munition suffisant à vos besoins et que ce lot soit identique en tout point : Même marque d’étui, même marque et modèle de projectile, même marque et modèle d’amorce, même marque et type de poudre.
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