Vitesse initiale - Muzzle velocity

Vitesse initiale est la vitesse d'un projectile ( balle , pastille , pastille , balle / plans ou coquille ) par rapport à la bouche du canon au moment où il quitte l'extrémité d'un canon de cylindre (ie le museau ). Les vitesses initiales des armes à feu vont d'environ 120 m/s (390 ft/s) à 370 m/s (1 200 ft/s) dans les mousquets à poudre noire , à plus de 1 200 m/s (3 900 ft/s) dans les fusils modernes à haute -cartouches de vitesse telles que le .220 Swift et le .204 Ruger , jusqu'à 1 700 m/s (5 600 pi/s) pourcanons de char tirant des munitions de pénétration à énergie cinétique . Pour simuler les impacts de débris orbitaux sur les engins spatiaux, la NASA lance des projectiles à l'aide de canons à gaz léger à des vitesses allant jusqu'à 8 500 m/s (28 000 pieds/s).

Vitesse du projectile

Pour les projectiles en vol non motorisé , sa vitesse est la plus élevée à la sortie de la bouche et diminue régulièrement en raison de la résistance de l' air . Les projectiles voyageant moins que la vitesse du son (environ 340 m/s (1 100 ft/s) dans l'air sec au niveau de la mer ) sont subsoniques , tandis que ceux voyageant plus vite sont supersoniques et peuvent donc parcourir une distance substantielle et même toucher une cible avant un l'observateur à proximité entend le "bang" du tir. La vitesse du projectile dans l'air dépend d'un certain nombre de facteurs tels que la pression barométrique , l' humidité , la température de l'air et la vitesse du vent . Certaines armes légères à grande vitesse ont des vitesses initiales supérieures aux vitesses de fuite de certains corps du système solaire tels que Pluton et Cérès , ce qui signifie qu'une balle tirée d'un tel pistolet sur la surface du corps quitterait son champ gravitationnel ; cependant aucun bras n'est connu avec des vitesses initiales qui peuvent surmonter la gravité de la Terre (et l'atmosphère) ou celles des autres planètes ou de la Lune.

Alors que les cartouches traditionnelles ne peuvent généralement pas atteindre une vitesse d'échappement lunaire (environ 2 300 m/s (7 500 ft/s)) ou plus en raison des limitations modernes d' action et de propulseur , un projectile de 1 gramme (15,4324 grains ) a été accéléré à des vitesses dépassant 9 000 m/ s (30 000 pi/s) aux laboratoires nationaux de Sandia en 1994. Le canon fonctionnait en deux étapes. Tout d'abord, de la poudre à canon brûlante a été utilisée pour entraîner un piston afin de pressuriser l'hydrogène à 10 000 atm . Le gaz sous pression a ensuite été libéré vers un piston secondaire, qui a voyagé vers l'avant dans un "oreiller" absorbant les chocs, transférant l'énergie du piston au projectile de l'autre côté de l'oreiller.

Cette découverte pourrait indiquer que les futures vitesses de projectile dépassant 1 500 m/s (4 900 pieds/s) doivent avoir une action de charge au gaz qui transfère l'énergie, plutôt qu'un système qui utilise une amorce, de la poudre à canon et une fraction du produit libéré. gaz. Une cartouche .22 LR représente environ trois fois la masse du projectile en question. Cela peut être une autre indication que les futurs développements d'armes s'intéresseront davantage aux cartouches de plus petit calibre, en particulier en raison des limitations modernes telles que l'utilisation du métal, le coût et la conception des cartouches. Dans une comparaison côte à côte avec le .50 BMG (43g), le rond en titane de 15,4324 gr (1 g) de tout calibre a libéré près de 28 fois l'énergie du .50 BMG, avec seulement une perte moyenne de 27% de l'élan. L'énergie, dans la plupart des cas, est ce qui est mortel pour la cible, pas l'élan.

Armes conventionnelles

Dans les canons conventionnels, la vitesse initiale est déterminée par la quantité de propulseur , sa qualité (en termes de vitesse de combustion chimique et d'expansion), la masse du projectile et la longueur du canon. Un propulseur à combustion plus lente a besoin d'un canon plus long pour terminer sa combustion avant de partir, mais à l'inverse peut utiliser un projectile plus lourd. Il s'agit d'un compromis mathématique. Un propulseur à combustion plus rapide peut accélérer un projectile plus léger à des vitesses plus élevées si la même quantité de propulseur est utilisée. Dans un canon, la pression gazeuse créée à la suite du processus de combustion est un facteur limitant sur la vitesse du projectile. Par conséquent, la qualité et la quantité de propergol, la masse du projectile et la longueur du canon doivent tous être équilibrés pour assurer la sécurité et optimiser les performances.

Des canons plus longs donnent à la force propulsive plus de temps pour propulser la balle. Pour cette raison, les barils plus longs offrent généralement des vitesses plus élevées, toutes choses égales par ailleurs. Cependant, au fur et à mesure que la balle descend dans l'alésage, la pression du gaz propulseur derrière elle diminue. Avec un canon suffisamment long, il y aurait finalement un point auquel la friction entre la balle et le canon, et la résistance de l'air, seraient égales à la force de la pression du gaz derrière lui, et à partir de ce point, la vitesse de la balle diminuerait.

Fusils

Les canons rayés ont des torsions en spirale gravées à l'intérieur qui font tourner la balle pour qu'elle reste stable en vol, de la même manière qu'un ballon de football américain lancé en spirale volera de manière droite et stable. Ce mécanisme est connu sous le nom de rifling . Des canons plus longs offrent plus de possibilités de faire pivoter la balle avant qu'elle ne quitte le pistolet. Des canons plus longs augmentent la précision globale de l'arme. Si l'on examine des groupes de tir sur une cible en papier à partir d'un canon de 2 pouces (51 mm), d'un canon de 4 pouces (100 mm) et d'un canon de 6 pouces (150 mm), on observera comment les canons plus longs produisent " groupe plus serré, avec des balles atterrissant plus près les unes des autres sur la cible.

Une balle, tout en se déplaçant dans son canon, est poussée vers l'avant par le gaz qui se dilate derrière elle. Ce gaz a été créé lorsque la gâchette a été actionnée, ce qui a fait que le percuteur a heurté l' amorce , ce qui a enflammé le propulseur solide emballé à l'intérieur de la cartouche de balle , la faisant brûler alors qu'elle se trouvait dans la chambre . Une fois qu'il quitte le canon, la force du gaz en expansion cesse de propulser la balle. Lorsqu'une balle est tirée à partir d'une arme de poing avec un canon de 2 pouces (51 mm), la balle n'a qu'une « piste » de 2 pouces (51 mm) à faire tourner avant de quitter le canon. De même, il ne dispose que d'un espace de 2 pouces (51 mm) pour accélérer avant de devoir voler sans aucune force supplémentaire derrière lui. Dans certains cas, la poudre peut même ne pas avoir été complètement brûlée dans des fusils à canon court. Ainsi, la vitesse initiale d'un canon de 2 pouces (51 mm) est inférieure à celle d'un canon de 4 pouces (100 mm), ce qui est inférieur à celui d'un canon de 6 pouces (150 mm).

Les gros canons navals auront des rapports longueur/diamètre élevés, allant de 38:1 à 50:1. Ce rapport de longueur maximise la vitesse du projectile. Il y a beaucoup d'intérêt à moderniser l'armement naval en utilisant des canons à rails électriques , qui tirent des projectiles à l'aide d'une impulsion électromagnétique. Ceux-ci surmontent les limitations mentionnées ci-dessus. Avec ces canons à rails, une accélération constante est fournie sur toute la longueur du dispositif au moyen de l'impulsion électromagnétique. Cela augmente considérablement la vitesse initiale. Un autre avantage important des railguns est de ne pas nécessiter de propulseur explosif. Il en résulte qu'un navire n'aura pas besoin de transporter de propergol et qu'une station terrestre n'aura pas non plus à en tenir un inventaire. Le propulseur explosif, stocké en grande quantité, est susceptible d'exploser. Bien que cela puisse être atténué par des précautions de sécurité, les railguns évitent complètement la nécessité de telles mesures. Même les charges internes du projectile peuvent être éliminées en raison de la vitesse déjà élevée. Cela signifie que le projectile devient une arme strictement cinétique .

Catégories de vitesse

L' armée des États-Unis définit différentes catégories de vitesse initiale pour différentes classes d'armes :

Arme Faible vitesse Vitesse élevée Hypervitesse
artillerie canons Moins de 396 m/s (1 299 pi/s) Entre 910 et 1 070 m/s (3 000 à 3 500 pi/s) Supérieur à 1 070 m/s (3 500 pi/s)
Canons de char - Entre 470 et 1 020 m/s (1 550 à 3 350 pi/s) Supérieur à 1 020 m/s (3 350 pi/s)
Petites armes - Entre 1 070 et 1 520 m/s (3 500 à 5 000 pi/s) Supérieur à 1 520 m/s (5 000 pi/s)

Voir également

Les références