Brevet FR2629581A1 — publié le 19891006

La présente invention concerne un projectile perforant à effet cinétique. On connait diverses réalisations de projectiles du genre indiqué comportant un corps allongé profilé pour perforer un blindage par simple effet d'impact, du fait de la vitesse et de la densité élevées du projectile qui est souvent doté en outre d'une pointe particulièrement dure, pour faciliter sa pénétration dans le blindage. Les projectiles de ce genre sont souvent appelés '1projectiles-aiguilles". Pour améliorer l'efficacité pratique d'un tel projectile q généralement n'est pas explosif, il est intéressant de chercher à élargir la zone affectée par l'impact et la pénétratiOns au-delà du blindage, en vue d'y atteindre le personnel où les équipements qui peuvent sty trouver. Le but de l'invention est de réaliser un projectile perforant à effet cinétique tel que la zone affectée par l'impact et la pénétration du projectile au-delà du blindage se trouve élargie de manière notable, comme on vient de l'indiquer. Selon l'invention, le projectile perforant à effet cinétique comportant un corps allongé profilé pour perforer un blindage, est caractérisé en ce que le corps profilé contient des projectiles secondaires et des moyens pour provoquer un déplacement radial des projectiles secondaires hors du corps profilé, lors de l'impact du projectile perforant et pendant sa pénétration dans le blindage. Le déplacement radial des projectiles secondaires hors du corps profilé du projectile perforant donne à chaque projectile secondaire une Catjectoire oblique par rapport à celle du projectile perforant. Ainsi, les trajectoires des projectiles secondaires s'écartent d'une manière relativement ouverte par rapport à la trajectoire du projectile principal, assurant 1' élargissement déÉtré de la zoé atteinte. 8elon un mode de réalisation préféré du projectile perforant, lws moyens pour provoquer le déplacement radial des prç iles secondaires hors du corps profilé comportent au moins un noyau massif disposé dans le corps en avant des projectiles secondaires ; le noyau massif précité présente en regard des projectiles secondaires une face arrière de profil oblique par rapport à l'ase longitudinal du corps profilé, pour assurer par inertie une obliquité de la trajectoire relative des projectiles secondaires au moment de ltimpact du projectile et de sa pénétration dans le blindage. Au moment de l'impact du projectile perforant, le noyau massif disposé en avant des projectiles secondaires se trouve brutalement ralenti. Les projectiles secondaires viennent le heurter, et se trouvent déviés par sa face arrière qui leur impose une trajectoire relative inclinée- par rapport à la trajectoire du projectile perforant. D'une manière avantageuse, la face arrière du noyau massif présente un profil sensiblement conique co-axial au corps profilé ; la pointe du profil conique précité se trouve dirigée vers les projectiles secondaires disposés à l'arrière du-corps. De préférence, les projectiles secondaires sont des éléments allongés sensiblement rectilignes disposés dans le sens axial du corps dans un compartiment sensiblement cylindrique de celuici. De préférence également, les projectiles secondaires sont disposés en périphérie du compartiment cylindrique précité, autour d'un noyau auxiliaire massif, présentant une face avant de profil sensiblement conique dirigée vers la face arrière de profil conique du noyau massif avant ; un élément en matériau déformable est disposé entre les deux faces coniques des noyas massifs précités, pour être écrasé axialement par inertie, et déformé radialement par les faces coniques au moment de l'impact et de la pénétration du projectile. Comme on l'expose plus loin, les dispositions précitées permettent une réalisation industrielle efficace du projectile perforant conforme à l'invention. On peut en améliorer l'efficacité de plusieurs manies, notamment en donnant de préférence au noyau massif avant une masse importante et des caractéristiques mécaniques élevées, pour faire participer ce noyau massif à la perforation du blindage. Pour combattre par esempJedes engins blindés, il ne sfagit pas seulement d'obtenir une perforation du blindage, mais de rechercher aussi une action efficace contre les hommes et les objets protégés par le blindage. Avec des projectiles agissant par leur énergie cinétique (perforants cinétiques) on peut en général admettre qu'après la perforation proprement dite (effet primaire) on dispose encore d'une énergie résiduelle suffisante pour obtenir au-delà du blindage perforé un effet dit "effet arrière" ou effet secondaire". Le problème essentiel consiste donc, pour ce type de projectile, à répartir cette énergie résiduelle suivant un angle solide relativement grand derrière le blindage perforé (effet secon daire). La présente invention a pour objet l'augmentation de effet secondaire des projectiles perforants cinétiques, par une fragmentation mécanique du projectile. Cette fragmentation est obtenue par une série de dispositions prévues dans la conception du projectile, assurant une rapide fragmentation en direction radiale ou le détachement et la projection radiale de projectiles secondaires après la perforation. Ce principe fonctionne pour le tir contre un blindage lourd, mais aussi contre un but à blindage mince ou léger par rapport au pouvoir perforant total du projectile, comme par exemple un blindage compartimenté en acier, un blindage en alliage léger ou d'autres structures de protection.Dans le cas d'un blindage multiplaques, une conception appropriée du projectile permet d'obtenir l'effet secondaire recherché, c'est-à-dire la fragmentation du projectile, derrière chacune des différentes plaques. entant donné que la fragmentation radiale est certainement plus difficile à réaliser sur un projectile cinétique perforant stabilisé par empennage à haut pouvoir perforant, que sur un projectile stabilisé par rotation, on choisira un tel projectile empenné pour la descriptio4 des particularités de l'invention, dont on a confirmé l'efficacité par des résultats expérimentaux. D*autres particuiaités et avantages de ltinvention ressor- tiront encore de la description de quelques modes de réali3ation présentés ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente deux vues schématiques en coupe axiale et transversale, d'un premier mode de réalisation du projectile perforant à effet cinétique conforme à l'invention; - les figures 2 et 3, analogues à la figure 1, correspondent chacune à une variante de réalisation du projectile; - les figures 4(a) à 4(d) représententschéma- tiquement la disposition des cibles d'essais utilisées pour étudier en laboratoire l'efficacité de divers projectiles conformes à l'invention;; - les figures 5 et 6 sont des radiographieséclair d'un tir d'essai d'un projectile conforme à la figure 2 contre une cible conforme à la figure 4(a) (v = 1364 m/s) pour la figure 5 et à la figure 4(b) (v = 1364 m/s) pour la figure 6; - la figure 7 est une vue latérale schématique d'un projectile-aiguille massif, utilisé à titre de comparaison (matériau du noyau: alliage lourd à base de tungstène) pour un tube de calibre 20 à 25 mm; - les figures 8 à Il, analogues aux figures 5, 6, sont des radiographies-éclair de tirs d'essais effectués à titre de comparaison avec des projectiles conformes à la figure 7, contre diverses cibles, notamment conformes aux figures 4(b) et 4(c); à savoir: Pour la figure 8: Projectile-aiguille à pointe en acier d'après la figure 7 lors de l'impact (I) et après perforation (II) d'une plaque de blindage de 26,5 mm d'épaisseur (f = l400 N/mm2) sous 60C d'incidence. Vitesse à l'impact: 1406 m/s; Angle au sommet du cône de projection des éclats: env. 450. Pour la figure 9: Projectile-aiguille à pointe en acier d'après la figure 7 lors de la perforation de la cible en acier représentée par la figure 4b (v = 1353 m/s) I: à l'impact II : à l'impact sur la plaque mince intermédiaire III: à l'impact sur la plaque arrière en acier Pour la figure 19: Projectile-aiguille à pointe en alliage lourd d'après la figure 7, lors de la perforation de la cible en acier représentée par la figure 4c (v = 1373 m/s) I: à l'impact sur la 1ère plaque II: à l'impact sur la 2e plaque III:à l'impact sur la 3e plaque Pour la figure 11: Projectile-aiguille à pointe en alliage lourd d'après la figure 7, lors de la perforation d'une cible multiplaques en Duralumin (dl = 1 mm, 820 d'incidence, d2 à d4 = 10 mm). Vitesse à l'impact: 1429 m/s. - les figures 12 à 14, analogues aux figures 8 à 11, sont des radiographies-éclair de tirs d'essais effectués avec des projectiles conformes à l'invention (figure 3), contre des cibles conformes aux figures 4(a), 4(c) et 4(d); à savoir: Pour la figure 12: Projectile d'après la figure 2 lors de la perforation de la cible représentée par la figure 4a (v = 1390 m/s). Pour la figure 13: Projectile d'après la figure 2 lors de la perforation de multiplaques en acier représentées par la figure 4c (v = 1375 m/s). Pour la figure 14: Projectile d'après la figure 2 lors de la perforation de la cible représentée par la figure 4d (v = 1338 m/s). - la figure 15, analogue aux figures 2 et 3, représente une autre variante de réalisation du projectile conforme à l'invention, qui est, en schéma de principe, un projectile conçu pour l'obtention d'un effet secondaire maximal; - la figure 16, analogue aux figures 12 à 14, montre une radiographie-éclair d'un tir effectué contre une cible multiplaques du Duralumin conforme à la figure 4(d) avec un projectile conforme à l'invention (figure 15) (v = 1393 m/s). La figure 1 montre le schéma de principe d'un projectile conçu conformément à l'invention pour l'obtention d'un effet secondaire aussi important que possible. L'élément principal perforant du projectile est un noyau antérieur massif 1 se terminant par une partie sensiblement conique 1B. Ce cône vient s'appuyer, par l'intermédiaire d'un corps 2 en matériau facilement déformable, sur un autre ctne constituant l'avant d'un deuxième noyau massif perforant 3. Autour de ce deuxième noyau 3 sont disposés en couronne des proJectiles secondaires 4 qui, vers l'avant, sont en contact avec la face conique 13 à l'arrière du premier noyau 1 et s'appuient vers l'arrière sur le culot 5 du projectile. Les projectiles secondaires 4 à projeter radialement ont dans ce cas èt dans d'autres exemples la forme de barreaux cylindriques allongés. Afin de mieux utiliser la place disponible dans la section du projectile, ces barreaux peuvent aussi avoir une forme prismatique de sorte que rassemblés dans le projectile, leurs sections forment un anneau circulaire. Après destruction de la mince coiffe P, nécessaire pour des raisons de balistique extérieure, lors de l'impact sur une cible, le premier noyau 1 est freiné. De ce fait il communique, par l'intermédiaire de sa partie arrière conique, une composante ra- diale à la couronne de projectiles secondaires 4 de sorte que ceux-ci perforent l'enveloppe mince 6.Cette projection radiale des projectiles secondaires 4 se trouve encore renforcée par l'écrasement du corps déformable 2 placé entre le noyau 1 et le noyau 3 et qui pousse les différents projectiles secondaires 4 vers l'extérieur. L'efficacité d'une telle organisation a été vérifiée avec des variantes du projectile représenté par les figures 2 et 3. Cette différenciation dans la conception permet de mettre en évidence l'influence des divers éléments du projectile. Le projectile de la figure 3 ne comporte pas de corps 2 à écrasement radial ; dans ce projectile c'est le cdoie 30 à l'arrière du noyau perforant 31 qui écarte les projectiles secondaires 32. Le projectile de la figure 2 comporte, en plus du dispositif de fonctionnement réalisé dans la partie arrière du projectile de la figure 1, une deuxième couronne de projectiles secondaires 20 avec'une pièce intermédiaire modifiée 21, Se déformant plastiquement (sous forme d'une douille dans lixfmple présenté), placée dans la partie avant du projectile. Lors de l'impact, cette douille à déformation plastique s'ouvre également en direction radiale sous l'action du cône 22 à la partie arrière du premier noyau perforant 23, et du cbne 25 à l'avant du noyau intermédiaire 24, en raison du freinage différent que subissent ces noyaux. En outre, une telle répartition permet d'évaluer l'efficacité des différentes organisations sur les divers types de cibles .(voir figure 4). Ainsi la figure 5 montre la perforation d'une cible homogène en acier sous 600 d'incidence (voir figure 4a) par un projectile conçu suivant la figure 3. La figure 6 montre la perforation par le mdme projectile de la cible du type représenté par la figure 4b sous incidence nulle. Les dimensions des cibles des figures 4i) à 4(d) sont données à titre indicatif, ainsi que celles des projectiles expérimentaux des figures 2, 3 et 7. La conception d'un proJectile cinétique perforant doit essentiellement tenir compte des forces mises en jeu au départ du corps. Les organisations de projectiles représentées ici sont conçues pour des accélérations de l'ordre de 100 000 g. Pour des calibres supérieurs à 100 mm, un lancement par autopropulsion pourrait être intéressant. Dans ce cas, les accélérations se trouveraient réduites d'un facteur d'environ 102. De ce fait, la marge deviendrait beaucoup plus grande pour la conception de projectiles dont l'organisation interne comporte. un grand nombre d'éléments pour I'obtention d'un effet secondaire important. Ceci signifie donc que sous forme de projectiles autopropulsés l'efficacité de l'invention pourrait encore Autre accrue. t Pour mettre en évidence les propriétés particulières de l'invention, on a établi à titre de comparaison les performances d'un projectile-aiguLle homogène, ayant la meme énergie à l'impact. Tel que représenté schématiquement par la figure 7, ce projectile est un modèle de laboratoire comportant un perforateur massif muni d'une coiffe balistique à l'avant et d'un disque de stabilieation å l'arrière. (La figure montre également les éléments ndoessaires au guidage et le sabot pousseur). La figure 8 montre (radiographie-éclair - 1er cliché) l'impact d'un tel projectile en alliage lourd à base de tungstène (avec pointe en acier), et le cône d'éclats projetés après perforation d'une plaque de blindage (suivant la figure 4a) de 26,5 mm d'épaisseur sous 600 (radiographie-éclair - 2ème cliché). Sur la figure 9 on montre ce projectile perforant la cible double en acier de la figure 4b avec une plaque mince intermédiaire. la figure 10 représente le projectile de la figure 7 avec une pointe en alliage lourd lors de la perforation de la cible multiplaques en acier de la figure 4c. Les figures 9 et 10 font apparattre clairement que le perforateur massif n'est pratiquement pas déformé par le passage à travers les plaques d'épaisseur différente et que, de ce fait, l'effet d'un tel projectile en direction radiale reste réduit. Sur la figure Il le projectile de la figure 7 perfore une cible multiplaques en alliage d'aluminium (Duralumin), comportant un préblindage de 1 mm incliné sous 820 (voir figure 4a). Les trois radiographieséclair successives ne font apparattre qu'une faible déformation du projectile. La comparaison entre les figures 5 et 8 montre que le cône de projection des éclats est beaucoup plus ouvert (environ -600) dans le cas d'un projectile du type de la figure 3 que lorsqu'il s'agit d'un barreau massif d'après la figure 7 (environ 450).'La figure 6 montre clairement le processus de fragmentation de ce projectile : sur les trois radiographieséclair successives on reconnait le noyau massif (constitué ici d'alliage lourd à base de tungstène). Sur la radiographie II, on voit à droite les barreaux (en tungstène) qui sont encore maintenus dans une partie de l'enveloppe. La partie conique du noyau en alliage lourd qui se trouve à l'avant les, écarte. On voit en outre l'anneau d'éclats en tungstène déjà projetés vers l'extérieur. Dans ce cas les éclats forment un cône de 600à 700 d'ouverture, alors que les éclats arrachés du blindage sont projetés dans un cône de 900 à 1000. La figure 12 montre le projectile de la figure 3 lors de la perforation d'une cible en acier massif sous 600 d'incidence (voir figure 4a). Sur la figure 13 est représenté le m & e projectile lors de la perforation de la cible multiplaques en acier décrite par la figure 4a. La figure 4 montre le projectile lors de la perforation de la cible en alliage léger de la figure 4a, simulant un objectif aérien. La radiograpMe I de la figure 12, apporte, tout à fait par hasard, une confirmation de l'efficacité du projectile conforme à l'invention. Sous d'effet de l'accélération que subit le projectile au départ du coup, la couronne arrière de barreaux se trouve déjà soumise à une composante radiale, sous l'action de la partie conique correspondante. L'angle au sommet du cane de projection des éclats atteignait ici à nouveau environ 600, contre environ 450 dans le cas de la figure 8. Sur la radiographie I de la figure 13 le projectile n'a perforé qu'une plaque dé 4,5 mm d'épaisseur et de résistance relativement faible, sous incidence nulle. Mais sa fragmentation est parfaitement engagée dans les deux zones (projectiles secondaires en tungstène). Sur les trois radiographies successives, l'angle de projection des éclats est d'environ 600. Sur la radiographie I de la figure 14, le projectile a déjà perforé le préblindage de 1 mm en alliage léger, sous une incidence de 820. Dans sa partie avant, la déformation radiale du projectile est déjà en cours et la deuxième couronne de projectiles secondaires commence tout juste à s'ouvrir. On distingue très bien sur ces enregistrements d'une part la différence du processus de déformation des projectiles secondaires suivant le matériau qui les constitue (dans ce cas : acier ductile et tungstène), et d'autre part la différence de comportement des projectiles de -même nature suivant leur position relative par rapport à la plaque de préblindage. (Une différenciation du comportement à la. déformation peut, en dehors du choix du matériau, être obtenue également avec des projectiles secondaires de différentes dimensions). Sur la radiographie II l'angle de projection des éclats est d'environ 300 et d'environ 400 sur la radiographie III. La figure 15 montre une conception de projectile qui constitue une solution extrtme du principe présenté par la figure 3. A l'exception d'un petit noyau 10 è l'avant, prévu pour engager la déformation radiale, le projectile est constitué uniquement de projectiles secondaires Il contenus dans une enveloppe 12 et ne comporte pas de noyau proprement ditt Comparé au projectile-aiguille homogène de la figure 7, le pouvoir perforant de ce projectile est beaucoup plus faible, en particulier sur des blindages massifs. Mais sur des blindages multiplaques, et en particulier sur des structures en alliages légers, ce type de projectile peut avoir un effet très étalé en surface comme le montre l'exemple de la figure 16 (cible du genre de la figure 4d).On distingue à nouveau parfaitement les différences de déformation des projectiles selon le matériau qui les constitue (acier et tungstène). Le progrès technique que présentent les projectiles réalisés conformément à l'invention réside dans les points suivants 1. On obtient une augmentation de l'effet destructeur en arrière du blindage sans diminution notablé du pouvoir perforant. 2. Une fragmentation du projectile est également possible dans le cas d'un blindage léger, ce qui évite un pouvoir perforant surproportionne. 30 Aucun élément du projectile ne risque de présenter des détériorations par vieillissement. 4. Par un choix approprié des projectiles secondaires il est possible d'adapter rapidement la inunition à un besoin nouveaù. 5. I1 s'agit d'une conception de projectile relativement simple. 6. L'efficacité du mode d'action est indépendante de l'incidence à l'impact. 7. Dans le cas d'un blindage multiplaques, l'effet se trouve accru derrière chaque plaque. 8. Les projectiles secondaires peuvent au choix comporter un grand nombre de petits éléments, ou des éléments plus gros, plus efficaces du point de vue balistique terminale. 9. Les projectiles secondaires projetés radialement peuvent dtre conçus pour avoir une trajectoire stable. 10. L'invention peut s'appliquer aussi bien à des projectiles stabilisés par empennage qu'à des projectiles stabilisés par rotation. 11. Avec des projectiles stabilisés par empennage, la vitesse des projectiles secondaires n'est que légèrement réduite par rapport à la vitesse à l'impact du projectile vecteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qu'on vient de décrire à titre d'exemples, et on peut. y apporter de nombreuses variantes sans sortir du domaine de l'invention. REVENDI CATI ONS 1. Projectile perforant à effet cinétique comportant un corps allongé profilé pour perforer un blindage, caractérisé en ce que le corps profilé contient des projectiles secondaires et des moyens pour provoquer un déplacement radial des projectiles secondaires hors du corps profilé, lors de l'impact du projectile perforant et pendant sa pénétration dans le blindage. 2. Projectile conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour provoquer le déplacement radial des projectiles secondaires hors du corps profilé comportent au moins un noyau massif disposé dans le corps en avant des projectiles secondaires, le noyau massif présentant en regard des projectiles secondaires une face arrière de profil oblique par rapport à 1' axe longitu dinal du corps profilé, pour assurer par inertie une obliquité de la trajectoire relative des projectiles secondaires au moment de l'impact du projectile et de sa pénétration dans le blindage. 3. Projectile conforme à la revendication'2, caractérisé en ce que la face arrière du noyau massif présente un profil sensiblement conique co-axial au corps profilé, la pointe du profil conique précité se trouvant dirigée vers les projectiles secondaires disposés à l'arrière du corps. 4e Projectile conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les projectiles secondaires sont des éléments allongés sensiblement rectilignes disposés dans le sens axial du corps dans un compartiment sensiblement cylindrique de celui-ci. 5. Projectile conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les projectiles secondaires sont disposés en périphérie du compartiment cylindrique précité autour d'un noyau auxiliaire massif présentant une face avant de profil sensiblement conique dirigée vers la face arrière de profil conique du noyau massif avant, un élément en matériau déformable étant disposé entre les deux faces coniques opposées des noyaux massifs précités, pour être écrasé axialement par inertie et déformé radialement par les faces coniques précitées au moment de l'impact et de la pénétration du projectile dans le blindage. 6. Projectile conforme à l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'au moins ltun des noyaux présente une masse importante et des caractéristiques mécaniques élevées, pour participer à la perforation du blindage. 7. Projectile conforme à l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qutil comporte plusieurs noyaux massifs disposés axialement dans le corps profilé. 8. Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs groupes de projectiles secondaires, les groupes précités étant disposés dans le corps profilé successivement dans le sens axial du corps. 9. Projectile conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les projectiles secondaires comportent des moyens pour les stabiliser chacun sur sa propre trajectoire.