Brevet FR2711786A1 — publié le 19950505

Projectile à effet cinétique, sous-calibré et stabilisé par ailettes. L'invention concerne un projectile à effet cinétique, sous-calibré et stabilisé par ailettes, ou pénétrateur, présentant notamment un rapport longueur/diamètre élevé, destiné à être utilisé notamment contre des cibles à blindages multiples, comprenant une cage de poussée éjectable qui est munie dans la région cylindrique centrale du projectile située entre la pointe du projectile et l'empennage à ailettes situé du côté arrière de moyens à concordance de forme en vue de la transmission des forces d'accélération entre la cage de poussée et le corps du projectile pendant l'accélération du tir dans le tube. Les augmentations de la puissance de projectiles à effet cinétique sont habituellement obtenues par une augmentation de l'énergie cinétique du projectile qui est encore disponible à l'arrivée sur la cible, c'est-à-dire par une augmentation de la vitesse de vol et de la masse de ltengin volant. En outre, les efforts entrepris visent à disposer la masse du corps du projectile sur une longueur plus grande de la longueur de ce projectile tout en maintenant la surface en section transversale aussi petite que possible. Pour qu'une masse importante soit active sur la cible, les matériaux constituant le projectile à effet cinétique ont habituellement une densité élevée et sont formés par exemple par de l'uranium appauvri ou par un métal fritté à base de tungstène. Les projectiles de ce type qui présentent un degré élevé de sveltesse, par exemple supérieur à 15 (L/D) sont cependant très sensibles à la rupture; d'une part pendant la manipulation des cartouches et au cours des sollicitations du tir dans le tube de l'arme et par ailleurs du fait de l'impact du projectile à effet cinétique sur une cible blindée telle qu'un Cha- de combat, qui a lieu le plus souvent selon un angle oblique. En raison de la faible surface d'impact du pénétrateur et de sa vitesse d'impact élevée (qui est comprise entre environ 1450 et 1600 m/sec.), l'énergie cinétique élevée est dégagée de façon concentrée lors de l'impact sur une surface limitée de la cible, qui transmet au projectile à effet cinétique la capacité de perforer les matériaux et les blindages les plus durs d'une cible. Lors du choc sur la cible, il se dégage au point d'impact une énergie de densité si élevée que le matériau de la cible et en partie le matériau situé le plus à l'avant du pénétrateur subissent par une sorte d'interaction une déformation plastique et un fluage ductile (désintégration des matériaux en particules fines et moyennes) à partir du front plastique (zone de pression dynamique). Les sollicitations appliquées aux matériaux pendant la pénétration sont très complexes, et des pressions allant jusqu'à 50 GPa et des taux de dilatation allant jusqu'à 106 1/sec sont possibles. Ces valeurs extrêmes apparaissent surtout pendant la phase de début de la pénétration au cours de laquelle sont produites de fortes ondes de choc qui peuvent conduire, du fait de la sensibilité élevée à la rupture du pénétrateur, à une rupture indésirable de ce dernier, par exemple dans sa région centrale ou arrière. Les concepts de base des mouvements des matériaux à partir du point mort à l'avant de la pointe du pénétrateur sont basés sur le fait que le matériau s'échappe latéralement et reflue concentriquement au faisceau à partir du crater de la même manière que l'écoulement d'un fluide incompressible tel qu'un fluide formant un faisceau très fin qui se gèle dans une terre argileuse. Des rapports d'expériences (micrographies) indiquent que le matériau de la plaque de blindage qui est refoulé et le matériau du projectile ressortent du crater qui va en s'approfondissant sur la périphérie du projectile dans le sens inverse à la direction de la pénétration, ou se déposent en partie sur la paroi du crater, du moins aussi longtemps que le pénétrateur n'a pas encore traversé la première plaque de blindage et que l'éclatement de la plaque de blindage et un fluage du matériau vers l'avant n'est pas encore possible. Les pénétrateurs habituels subissent pendant cette pénétration, et du moins dans le blindage externe, des sollicitations de rupture et des pertes d'énergie élevées. Le but de l'invention est donc de réduire cette charge de rupture et cette consommation élevée d'énergie par des mesures appropriées, notamment par des possibilité de fluage améliorées des matériaux refoulés à partir du point mort à l'avant de la pointe du pénétrateur. Ce but est atteint du fait que le corps du projectile comprend dans la région de sa pointe avant et jusqu'à environ la moitié du corps de ce projectile des rainures longitudinales disposées symétriquement sur sa périphérie. En prévoyant des rainures longitudinales sur la périphérie du corps du pénétrateur, on forme des parcours d'écoulement par des mesures constructives, qui facilitent le fluage du matériau refoulé et empêchent une consommation d'énergie au point mort ou celle de l'énergie nécessité pour le refoulement (fluage plastique) du matériau, qui est ainsi conservée pour donner au pénétrateur une puissance de pénétration plus élevée. Il est vrai que l'on connaît par le DE- -32 02 754 un projectile à énergie cinétique muni de rainures ou de sillons orientées longitudinalement sur la périphérie du pénétrateur, mais exclusivement dans la région de liaison par concordance de formes entre la cage de poussée et le corps du projectile, jusqu'à l'arrière de ce corps. Des billes sont disposées en tant que moyens de liaison dans ces rainures entre la cage de poussée et le corps du projectile pour réaliser une liaison à auto-coincement lors du tir de l'ensemble du projectile. Après le tir et lors de l'action exercée par la pression dynamique de l'air sur la cage de poussée quand elle a quitté l'embouchure du tube, la fixation par serrage obtenue par les billes est éliminée par un léger mouvement relatif entre la cage de poussée et le corps du projectile, et le pénétrateur muni d'un empennage rabattables se dégage sans perturbations de la cage de poussée d'un seul tenant. Cependant, ce mode de réalisation connu ne présente exclusivement que des caractéristiques de balistique interne et externe qui n'ont pas de point de contact ou de points communs avec le problème balistique concernant la cible et ne se rapprochent donc pas des concepts de l'invention. Selon l'invention, les rainures longitudinales présentent dans leur fond central une profondeur d'environ 1/5 à environ 3/5, et de préférence de 2/5 du rayon du corps du projectile. On prévoit au moins 4, au maximum 16, et de préférence 8 rainures longitudinales, qui sont réparties de façon régulière sur la périphérie de ce corps. Ces rainures longitudinales peuvent présenter une section transversale en forme de demi-cercle, mais elles peuvent également présenter une section de forme rectangulaire. Avantageusement, les rainures longitudinales s'étendent sensiblement sur la moitié de la moitié de la pointe de forme conique et sur une longueur d'environ 7 diamètres du corps du projectile, et de préférence sur une longueur de 5 diamètres, vers l'arrière dans la région cylindrique du corps du projectile. Ces rainures longitudinales comportent un fond ouvert et orienté coaxialement à l'axe longitudinal, se prolongeant vers l'avant sensiblement jusqu'à la moitié de la pointe du corps du projectile, alors que la moitié avant de la pointe du projectile est massive et présente une surface conique lisse. Selon un autre mode de réalisation, les rainures longitudinales sont formées de façon continue jusqu'à la pointe la plus avant du projectile, le fond des rainures étant orienté vers l'avant en formant un angle plus plat que l'angle du cône externe de la pointe du projectile, et la hauteur et la largeur des parties de dos situées entre deux rainures longitudinales voisines allant en diminuant de façon continue vers l'avant alors que la largeur des rainures reste sensiblement constante. Ces rainures s'étendent en arrière jusqu'à sensiblement la moitié de la région cylindrique du corps du projectile, jusqu a pratiquement la moitié de la zone à concordance de formes qui est munie de moyens de liaison par concordance de forme. L'invention va maintenant être expliquée et décrite plus en détail à l'aide de deux modes de réalisation qui sont représentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale d'un pénétrateur sous-calibré et stabilisé par ailettes selon l'invention, avec une coupe partielle de la région de la pointe, la figure la est une vue en coupe transversale du pénétrateur selon la ligne I - I de la figure 1, la figure 2 représente un autre mode de réalisation d'un pénétrateur selon l'invention, montré en coupe latérale et la figure 2a est une vue en coupe transversale du pénétrateur selon la ligne II - II de la figure 2. On peut voir à la figure 1 un projectile à énergie cinétique constitué en un matériau de densité élevée comprise par exemple entre 16 et 19 g/cm3, comprenant un corps 10 et un empennage à ailettes 12. Le corps 10 du projectile comprend des rainures longitudinales 16 disposées symétriquement sur sa périphérie, partant de la pointe conique 14 du projectile et s'étendant sur une longue distance dans la région cylindrique de ce corps. A l'arrière est prévue une région de liaison par concordance de formes 18 qui se raccorde aux rainures longitudinales 16 et constitue une liaison par concordance de formes entre la cage de poussée et le corps du projectile en vue de la transmission des forces d'accélération lors du tir de la munition à partir d'une arme. Pour la pénétration d'une plaque de blindage externe et pour que le matériau refoulé flue de façon avantageuse, il suffit que les rainures longitudinales 16 s'étendent depuis environ la moitié de la pointe de forme conique 14 vers l'arrière dans la région cylindrique du corps 10 du projectile sur une longueur représentant environ 7 fois le diamètre du corps du projectile et de préférence 5 fois ce diamètre. Il est avantageux dans ce cas que les rainures longitudinales 16 présentent un fond coaxial à l'axe longitudinal et se prolongeant à l'état ouvert vers l'avant jusqu a sensiblement la moitié de la pointe 14 du corps du projectile, et que la moitié avant de cette pointe soit massive et présente une surface lisse de forme conique. A la figure la est montrée la forme rectangulaire en section transversale de 8 rainures longitudinales 16 prévues sur la périphérie ou constituées dans le corps 10 du projectile. En fonction du calibre ou du diamètre du corps du projectile, il convient de prévoir au moins 4, de préférence 8, et au maximum 16 rainures longitudinales sur la périphérie du corps du projectile. A la figure 2 est représenté un mode de réalisation de constitution un peu différente dans la région de la pointe. Dans ce cas, les rainures longitudinales 16 sont constituées de façon continue jusqu'à la pointe 14 le plus en avant du projectile, le fond des rainures se prolongeant vers l'avant en formant un angle plus plat que l'angle externe du cône de la pointe 14 du projectile et la hauteur et la largeur des régions de dos entre deux rainures longitudinales voisines 16 allant en diminuant régulièrement vers l'avant alors que la largeur des rainures reste sensiblement la même. I1 est avantageux, en fonction de l'épaisseur du blindage externe, que les rainures longitudinales 16 s'étendent vers l'arrière jusqu'à environ la moitié de la région cylindrique du corps du projectile ou jusqu'à environ la moitié de la zone à concordance de formes 18 munie de moyens de liaison par concordance de formes. Avantageusement, les rainures longitudinales 16 présentent une section en forme de demi-cercle, comme montré à la figure 2a. Le fluage du matériau refoulé de la cible est particulièrement facilité selon l'invention quand les rainures longitudinales 16 ont une profondeur au centre de leur fond qui représente environ 1/5 à environ 3/5, et qui est de préférence des 2/5, du rayon du corps du projectile. Les rainures peuvent être constituées simplement et avantageusement directement lors de la fabrication de la barre du pénétrateur, et on peut alors utiliser des noyaux de céramique appropriés (barres façonnées) insérés dans le moule des barres de pénétrateur, dans la mesure où les barres sont frittées d'une manière connue en soi à partir d'une poudre métallique de tungstène éventuellement mélangée à des adjuvants formés par des solvants ou des liants tels que des fractions de nickel ou de fer (Ni, Fe). Lors du processus de compactage des barres pour pénétrateurs qui suit, effectué par matriçage ou par forgeage, les coeurs des rainures peuvent être constitués par des éléments rapportés en acier appropriés. Cependant, les rainures longitudinales peuvent être simplement réalisées par un formage avec enlevage de copeaux, par exemple par fraisage, saignée (rabotage) ou rodage. REVENDICATIONS 1. Projectile à effet cinétique, sous-calibré et stabilisé par ailettes, ou pénétrateur, présentant notamment un rapport longueur/diamètre élevé, destiné à être utilisé notamment contre des cibles à blindages multiples, comprenant une cage de poussée éjectable qui est munie dans la région cylindrique centrale du projectile située entre la pointe du projectile et l'empennage à ailettes situé du côté arrière de moyens à concordance de forme en vue de la transmission des forces d'accélération entre la cage de poussée et le corps du projectile pendant l'accélération du tir dans le tube, caractérisé en ce que le corps (10) du projectile comprend dans la région de la pointe avant (14) du projectile des rainures longitudinales (16) disposées symétriquement sur la périphérie et s'détendant environ jusqu'à la moitié du corps (10) du projectile. 2. Projectile à effet cinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures longitudinales présentent dans leur fond central une profondeur d'environ 1/5 à environ 3/5, et de préférence de 2/5, du rayon du corps du projectile. 3. Projectile à effet cinétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on prévoit au moins 4, au maximum 16, et de préférence 8 rainures longitudinales qui sont réparties de façon régulière sur la périphérie du corps (10) du projectile. 4. Projectile à effet cinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rainures longitudinales (16) présentent une section transversale en forme de demi-cercle, 5. Projectile à effet cinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rainures longitudinales (16) présentent une section de forme rectangulaire. 6. Projectile à effet cinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les rainures longitudinales (16) s'étendent sensiblement depuis environ la moitié de la pointe (14) de forme conique et sur une longueur d'environ 7 diamètres du corps du projectile, et de préférence sur une longueur de 5 diamètres, vers l'arrière dans la région cylindrique du corps (10) du projectile. 7. Projectile à effet cinétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures longitudinales (16) comportent un fond ouvert et orienté coaxialement à l'axe longitudinal, se prolongeant vers l'avant sensiblement jusqu'à la moitié de la pointe (14) du corps du projectile, alors que la moitié avant de la pointe du projectile est de constitution massive et présente une surface conique lisse. 8. Projectile à effet cinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les rainures longitudinales (16) sont formées de façon continue jusqu'à la pointe (14) la plus avant du projectile, le fond des rainures étant orienté vers l'avant en formant un angle plus plat que l'angle du cône (14) externe de la pointe du projectile, et la hauteur et la largeur des parties de dos situées entre deux rainures longitudinales (16) voisines allant en diminuant de façon continue vers l'avant alors que la largeur des rainures reste sensiblement constante. 9. Projectile à effet cinétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures longitudinales (16) s'étendent vers arrière jusqu'à sensiblement la moitié de la région cylindrique du corps du projectile, ou jusqu 'à pratiquement la moitié de la zone à concordance de formes (18) qui est munie de moyens de liaison par concordance de forme.