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Figure 1 : Boite de munition hornady
La balistique est une science qui étudie le mouvement des projectiles soumis à la gravitation. D’une manière plus général ce terme est utilisé pour étudier l’ensemble des phénomènes auxquels est soumis le projectile du départ dans le canon jusqu’à l’interaction avec sa cible. A partir de ce constat, nous pouvons subdiviser cette science en trois catégories :
- La balistique intérieure : qui concerne le mouvement du projectile dans le canon
- La balistique extérieure : qui concerne la phase de vol du projectile
- La balistique terminale : qui concerne l’interaction entre le projectile et sa cible
Dans cet article nous resterons dans la balistique extérieure en parlant du coefficient de stabilité. Induit par le pas de rayure ce coefficient permet de choisir le meilleur projectile en fonction des rayures du canon. A travers deux formules nous verrons comment choisir le projectile pour commencer les essais.
Cependant, n’oublions pas que ces formules restent théoriques et que seuls les essais permettront de faire un choix judicieux pour le couple rayures / projectiles. Cet article sera écrit d’une manière simple pour introduire le nouvel outil du site internet. Nous ne parlerons donc pas de toutes les forces exercées sur le projectile.
1 Un peu d'histoire
Même si on ne parlait pas de science, la balistique existe depuis que l’Homme utilise des armes de jets. Depuis des millénaires, on a tenté de se perfectionner, d’améliorer et d’augmenter notre précision grâce aux essais et à nos observations. Toute l’histoire de la balistique peut se résumer à un but : envoyer le plus loin et avec la meilleure précision possible un projectile sur un objectif.
Figure 2 : Illustration d'une catapulte
Les armes à feu portatives firent leur première apparition en Europe au XIV siècle. A cette époque elles étaient peu précises, dangereuses et en conséquence marginales sur les champs de bataille.
Le principe était simple, la poudre noire (ramenée par Marco Polo) propulsait un projectile sphérique au travers d’un canon lisse. Le projectile, soumis à différentes forces (air, gaz de propulsion, gravité, vent), était déstabilisé à la sortie du canon. C’était des armes de gros calibres aux munitions sphériques tirées à des vitesses à la bouche relativement faibles. En raison du coût élevé, de la grande difficulté liée à la fabrication de précision et de la nécessité de le charger facilement de la bouche, la balle avait un diamètre plus petit que l’alésage du canon. En conséquence, lors du tir, la balle rebondit sur ses parois si bien que sa direction finale à la sortie de la bouche du canon était imprévisible.
Figure 3 : Photographie arme à feu ancienne
Pour pallier à ce phénomène, au XVI siècle les rayures du canon firent leurs apparitions. En créant un mouvement (force gyroscopique) les rayures ont permis d’améliorer la stabilité des projectiles. Les améliorations futures ne cessèrent d’augmenter la précision des armes jusqu’à devenir de plus en plus communes au XIX siècle.
2 La loi empirique1 de A.G Greenhill
Georges Greenhill2 est un mathématicien britannique du XIX siècle. En 1879, il a développé une loi dite empirique* pour calculer le nombre de rotation nécessaire à un projectile oblong (en plomb) en fonction de sa longueur pour être stabilisé.
Cette formule, encore utilisé de nos jours, permet d’avoir une base pour choisir un couple canon / projectile avant de débuter nos essais.
La Formule de Greenhill éponyme, encore en usage de nos jours, est (source : Wikipédia1) :
\begin{equation} Twist=\frac{CD^2}{L}\times\sqrt{\frac{d}{10.9}} \end{equation}où :
- C = 150
- D = diamètre de la balle en pouce
- L = longueur de la balle en pouce
- d = densité de la balle
3 La formule de Miller
Créée par Don Miller, cette formule calcule le pas de rayure optimale pour un projectile donné. Cette formule serait plus précise que la loi de Greenhill. Comme toute formule théorique des tests devront être effectués.
La formule dans sa forme de base :
\begin{equation} s=\frac{30m}{t^2d^3l(1+l^2)} \end{equation}où :
- s = coefficient de stabilité Miller
- m = masse du projectile en grain
- t = pas de rayure du canon
- d = le diamètre (calibre) du projectile en pouce
- l = longueur du projectile exprimé en calibre
Cette formule calcule SG qui est un coefficient balistique. En fonction de la valeur de SG nous définissons une stabilité théorique qui, selon Don Miller, se traduirait par :
| <1 | Entre 1 et 1.3 | >1.3 |
|---|---|---|
| Mauvaise stabilité | Stabilité mineure | Bonne stabilité |
4 En conclusion
La balistique est un univers vaste qui serait difficile de définir en un seul article. Les forces auxquelles est soumis le projectile sont nombreuses. De ce fait cet article n’est qu’une ébauche permettant de s’intéresser à ce vaste sujet. Les tireurs pourront aussi apprécier ces formules pour obtenir le meilleur choix projectile / canon et améliorer leurs performances.
Notez aussi que que cette information est parfois disponible sur les boites d’ogive / cartouches. Exemple avec Hornady sur les ogives ELDX : (l’information est clairement indiquée sur la boîte)
Figure 4 : Recommandation de twistrate
Notes de bas de page:
Une loi empirique est une loi ou une formule issue de faits expérimentaux, ou validée par l’expérience, mais dont on ne connaît pas de base théorique, ou qu’on ne peut pas relier à une base théorique simple. Ce type de loi, bien qu’empirique, peut cependant souvent alimenter l’élaboration d’une théorie.