Brevet FR2748803A1 — publié le 19971121

Projectile à énergie cinétique sous-calibré et procédé de fabrication de celui-ci L'invention concerne un projectile à énergie cinétique sous-calibré avec un pénétrateur, qui présente une zone cylindrique et une zone conique avant, formant une pointe de projectile. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un projectile à énergie cinétique de ce type. Dans les véhicules blindés, les blindages dans la zone frontale et la zone latérale sont souvent fortement inclinés, afin d'obtenir que des projectiles à énergie cinétique arrivant, perçant le blindage, glissent sur les plaques dures. Il est connu en soi de pourvoir à l'avant des projectiles à énergie cinétique correspondants, faits en règle générale d'un métal lourd au tungstène, d'un bord dit d'attaque, évitant largement un glissement du projectile sur des plaques de blindage inclinées. Etant donné que le comportement en vol des projectiles ne doit pas être influencé négativement par le bord d'attaque, les projectiles connus possèdent une pointe d'aluminium en forme d'ogive (ogive balistique) emboîtée, pressée ou vissée à l'avant sur le noyau du pénétrateur. Les projectiles à énergie cinétique connus ont entre autres pour inconvénient que le noyau du pénétrateur doit présenter dans la zone de liaison avec l'ogive balistique, un diamètre réduit par rapport à sa zone restante, afin que l'ogive balistique pour un calibre donné, puisse être emboîtée, pressée ou vissée. Fn particulier dans le cas de munitions de petit et de moyen calibre perçant le blindage, telles qu'elles sont utilisées dans les canons automatiques, il s'est avéré que par ces types de liaison connus entre la pointe du projectile et le noyau du pénétrateur, on ne peut obtenir un comportement optimal d'attaque et de perforation du projectile, dans le cas d'un blindage fortement incliné. Ceci est dû entre autres à ce que la zone avant en forme de tige du pénétrateur, se brise fréquemment lors de l'impact du projectile à énergie cinétique sur le blindage et la zone de pénétrateur suivante ne parvient alors plus de manière définie sur la surface du blindage. En outre dans les projectiles à énergie cinétique connus il faut une complexité relativement grande pour la fixation et le centrage de la pointe d'aluminium en forme d'ogive, car des filetages correspondants doivent être taillés ou des ajustements coûteux sont nécessaires. Par la DE 32 42 591 A1 on sait fixer une pointe de projectile, faite d'une forte proportion de tungstène, par brasage fort ou par frittage de diffusion, sur le noyau du pénétrateur. Le transfert de ce procédé de fixation à une pointe de projectile en aluminium sur un noyau de pénétrateur en métal lourd au tungstène a montré que par la formation de zones d'influence thermique, le noyau du pénétrateur en métal lourd au tungstène subit un changement de structure dans la zone d'assemblage. De ce fait lors de l'impact du projectile sur une plaque de blindage inclinée, le pénétrateur se brise à nouveau relativement facilement dans la zone d'assemblage avec la pointe du projectile. Il en résulte un comportement d'attaque non défini du noyau du pénétrateur. Par la DE 39 19 172 A1 on connaît un projectile à énergie cinétique avec un pénétrateur, dans lequel, au lieu d'une ogive balistique, emboîtée à l'avant sur le noyau du pénétrateur, il est prévu une enveloppe d'appui, pourvue d'une pointe de projectile, qui enveloppe la totalité du noyau du pénétrateur. La fabrication d'un projectile de ce type est extrêmement complexe. La DE 41 41 560 A1 décrit un projectile à énergie cinétique avec un pénétrateur, dans lequel le noyau du pénétrateur est assemblé par un assemblage soudé par friction avec un empennage en aluminium, situé à l'arrière. Dans ce projectile à énergie cinétique connu aussi, la pointe du projectile est à nouveau assemblée avec le noyau du pénétrateur, par un prolongement de celui-ci en forme de tige. Lors d'un impact sur une plaque de blindage inclinée, le noyau du pénétrateur se briserait donc à nouveau avec une grande probabilité, dans la zone d'assemblage avant, et posséderait un comportement d'attaque et de perforation non reproductible. La présente invention a pour but d'indiquer un projectile à énergie cinétique sous-calibré avec pénétrateur en métal lourd au tungstène et une pointe de projectile en métal léger, qui puisse être fabriqué à un coût très avantageux et dans lequel la puissance de perforation sur des plaques de blindage inclinées, avec un grand angle d'inclinaison donné, soit supérieure à ce qu'elle est dans les projectiles à énergie cinétique comparables connus. Ce but est atteint avec le projectile à énergie cinétique sous-calibré du type précité en ce que la zone cylindrique du pénétrateur (noyau du pénétrateur) est en métal lourd au tungstène; la pointe du projectile est faite d'un matériau massif en métal léger et le noyau du pénétrateur et la pointe du projectile sont assemblés entre eux par un assemblage soudé par friction, dans une zone à joint bout à bout plane. En ce qui concerne le procédé, ce but est atteint en ce qu'avec le noyau du pénétrateur en métal lourd au tungstène est assemblée d'abord à l'avant, par soudage par friction, une ébauche faite d'un métal léger, qui est surdimensionnée par rapport à la pointe du pénétrateur à énergie cinétique fini, et en ce que la pointe du projectile est ensuite réalisée dans 14 2748803 1 'ébauche assemblée au noyau du pénétrateur en métal lourd au tungstène. L'invention repose pour l'essentiel sur l'idée d'assembler le noyau du pénétrateur en métal lourd au tungstène avec une pointe de projectile en métal léger, talte d'un matériau massif, à l'aide d'un assemblage soudé par friction, de manière à supprimer une fixation de la pointe du projectile, par un filetage et un ajustement coûteux. Les alliages d'aluminium et/ou de magnésium en particulier ont fait leurs preuves en tant que métaux légers. D'une manière surprenante il a été constaté que les moments de flexion importants, se produisant lors de l'impact sur la plaque de blindage inclinée, dans la zone de l'assemblage du noyau du pénétrateur et de la pointe du projectile, malgré l'effet d'amortissement de la pointe en métal léger, ne conduisent pas à une rupture du pénétrateur dans cette zone. Des essais ont confirmé que, contrairement à ce qui se passe avec le brasage ou le recuit de diffusion, on ne peut pratiquement pas constater, dans le noyau du pénétrateur en métal lourd au tungstène, d'influence sensible du soudage par friction sur la structure, qui conduit à un changement de structure favorisant la rupture du pénétrateur. En outre grâce aux projectiles à énergie cinétique suivant l'invention, on obtient que lors d'un impact du projectile à énergie cinétique sur une plaque de blindage inclinée, il se produit un amortissement du choc d'impact sur la surface frontale du pénétrateur, par la pointe en métal léger (relativement souple) faite d'un matériau massif. En outre après destruction de la pointe en métal léger, la surface frontale encore intacte du noyau du pénétrateur parvient avec le bord d'attaque vif sur le blindage incliné plat, le bord d'attaque 59 2748803 empêchant un glissement du pénétrateur sur la plaque de blindage. En raison de l'"attaque" définie du projectile suivant l'invention, notamment aussi sur des plaques de blindage fortement inclinées (par exemple même dans le cas d'un angle de 70 , rapporté à la normale), on obtient avec des plaques de ce type une puissance de perforation du pénétrateur, nettement plus grande que dans les pénétrateurs connus avec ogive balistique ou que dans les pénétrateurs qui sont assemblés à la pointe du projectile, par un assemblage en forme de tenon. Même dans le cas d'objectifs à plusieurs plaques ou d'objectifs réactifs, les projectiles à énergie cinétique suivant l'invention présentent une puissance de perforation supérieure aux projectiles à énergie cinétique connus. En outre des essais ont montré que le comportement d'attaque du pénétrateur peut être amélioré en ce que le noyau du pénétrateur est plus dur de 5 % à 20 % dans la zone de sa surface d'enveloppe que dans sa zone de noyau axiale. Pour réaliser le projectile suivant l'invention de façon simple et en respectant néanmoins les cotes, il s'est avéré avantageux d'assembler d'abord par soudage par friction, avec le noyau du pénétrateur en métal lourd au tungstène, une ébauche faite d'alliage d'aluminium (surdimensionnée par rapport à la pointe à fabriquer du projectile à énergie cinétique). Ensuite la pointe du projectile est réalisée dans l'ébauche en métal léger, assemblée avec le noyau du pénétrateur en métal lourd au tungstène. Il s'est avéré particulièrement avantageux que le noyau du pénétrateur ne présente aucun chanfrein, avant le soudage par friction, sur la face frontale tournée vers la pointe du projectile et que donc il soit à arêtes très vives. Le rayon de courbure dans la zone de bordure de la face frontale doit être 5 0,05 mm, ce qui s'obtient par exemple par une opération de tournage avec enlèvement de copeaux de 0,1 à 0,3 mm de largeur de copeaux. Par l'opération de tournage, on obtient une surface soudée par friction aussi grande que possible et donc aussi un assemblage soudé par friction optimal entre le noyau du pénétrateur et la pointe en métal léger. Une finition au tour supplémentaire du 1(1 pénétrateur est superflue après le soudage par friction. Après tournage de la pointe, on obtient un assemblage sans fente ni joint, qui a aussi des répercussions aérodynamiques favorables. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'invention sont représentées à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue de côté d'un projectile à énergie cinétique suivant l'invention; la figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle de la face frontale, tournée vers la pointe du projectile, du noyau du pénétrateur, avant le soudage de la pointe du projectile; ir la figure 3 est une vue de détail à plus grande échelle de la face frontale tournée vers la pointe du projectile, du noyau du pénétrateur, après soudage de la pointe du projectile, mais avant son formage et la figure 4 est une vue correspondant à la figure 3 après formage de la pointe du projectile. Sur la figure i la référence 1 désigne un projectile à effet cinétique sous-calibré, qui se compose d'un noyau de pénétrateur 2 en métal lourd au tungstène, d'un empennage 3 arrière, fixé sur le noyau du pénétrateur et d'une pointe de projectile 4 avant, située dans la direction du vol (pour des raisons de clarté, une cage de propulsion centrale, habituellement placée autour du noyau du pénétrateur, n'a pas été représentée). La pointe 4 du projectile est faite d'un corps massif en alliage d'aluminium (par exemple AlMgSi 0,5 F22) et est assemblée suivant l'invention avec le noyau de pénétrateur 2, par un assemblage soudé par friction 6, dans une zone de joint bout à bout 5 plane. Comme le montre clairement la figure 1, l'assemblage soudé par friction 6 se trouve dans une zone dans laquelle le projectile 1 a atteint côté pointe son diamètre maximal Do. Pour la fabrication du projectile à énergie cinétique 1 suivant l'invention, il faut s'assurer, avant l'opération de soudage par friction, que la face 1 D frontale 7 (figure 2), tournée vers la pointe 4 du projectile, du noyau de pénétrateur 2, ne présente pas de chanfrein sur les bords. Le rayon de courbure 8 encore admissible dans cette zone de bordure doit être 0 arêtes très vives. En outre il s'est avéré avantageux pour le comportement d'attaque du noyau du pénétrateur, sur la plaque blindée correspondante à perforer, que la zone extérieure 9 du noyau du pénétrateur soit plus dure que la zone intérieure 10. Dans ce cas la différence de dureté entre la surface d'enveloppe et la zone de noyau axial du noyau du pénétrateur doit se situer entre 5 et %., la surface d'enveloppe présente une dureté de 540 à 580 HV30. La figure 3 représente un projectile à énergie cinétique correspondant à la figure 1, avant le formage de la pointe 4 du projectile. Dans ce cas une ébauche 11 cylindrique en aluminium, qui présente un diamètre Dl > DO, est fixée au moyen d'une soudure par friction sur le noyau du pénétrateur 2. Pour la fabrication de la pointe 4 du projectile (figure 4), celle-ci est tournée, par exemple à l'aide d'un procédé par enlèvement radial de copeaux, dans l'ébauche d'aluminium. t'8 2748803 REVENDICATIONS 1. - Projectile à énergie cinétique sous- calibré avec un pénétrateur, qui présente une zone cylindrique (2) et une zone conique (4) avant, formant une pointe de projectile, dans lequel a) la zone cylindrique (2) du pénétrateur (noyau du pénétrateur) est en métal lourd au 1]1 tungstène; b) la pointe (4) du projectile est faite d'un matériau massif en métal léger et c) le noyau de pénétrateur (2) et la pointe (4) du projectile sont assemblés entre eux par un a assemblage soudé par friction, dans une zone à joint bout à bout (5) plane. 2. - Projectile à énergie cinétique sous- calibré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pointe (5) du projectile est faite d'un alliage "U d'aluminium et/ou d'un alliage de magnésium. 3. - Projectile à énergie cinétique sous- calibré selon l'une quelconque des revendications i ou 2, caractérisé en ce que le noyau de pénétrateur (2) présente dans sa zone extérieure (9), une plus grande dureté que dans sa zone intérieure (10). 4. - Projectile à énergie cinétique sous- calibré selon la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau de pénétrateur (2) présente dans la zone de sa surface d'enveloppe, une dureté de 540 à 580 HV30. 5. - Projectile à énergie cinétique sous- calibré selon 1 'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le noyau de pénétrateur (2) est plus dur de 5 % à 20 % dans la zone de sa surface d'enveloppe que dans sa zone de noyau axiale. 6. - Procédé de fabrication d'un projectile à énergie cinétique souscalibré selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce qu'avec le 9') 2748803 noyau de pénétrateur (2) en métal lourd au tungstène est assemblée d'abord à l'avant, par soudage par friction, une ébauche (11) faite d'un métal léger, qui est surdimensionnée par rapport à la pointe (4) du projectile à énergie cinétique (1) fini, et en ce que la pointe (4) du projectile est ensuite réalisée dans l'ébauche (11) assemblée au noyau de pénétrateur (2) en métal lourd au tungstène. 7. - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise comme ébauche (11) un corps cylindrique dont le diamètre (D,) est supérieur au diamètre (Do) du noyau du pénétrateur (2) en métal lourd au tungstène. 8. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la face frontale (7), tournée vers la pointe (4) projectile, du noyau de pénétrateur (2), est traitée avant l'opération de soudage par friction, de manière qu'il se forme un bord (80) à arêtes vives avec un rayon de courbure (R) 0,05 mm. 9. - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bord (80) à arêtes vives du noyau de pénétrateur (2) est produit par une opération de tournage avec radialement enlèvement de copeaux.