Projectile, poudre et fusée
En 1850, la grenaille ronde pleine et la poudre noire constituaient les munitions courantes des canons, tandis que les obusiers tiraient des obus creux remplis de poudre allumée par des fusées en bois remplies de poudre à combustion lente. L’introduction de munitions rayées a permis l’adoption de projectiles allongés qui, en raison de leur forme aérodynamique, étaient beaucoup moins affectés par le vent que les balles rondes et, étant nettement plus lourds que les balles de même diamètre, avaient une portée beaucoup plus grande. Pourtant, le changement de forme des projectiles n’a pas, dans un premier temps, affecté leur nature. Par exemple, l’obus à shrapnel, introduit dans les années 1790 par l’Anglais Henry Shrapnel, était un obus sphérique contenant une petite charge de poudre noire et un certain nombre de balles de mousquet. La poudre, allumée par une simple fusée, ouvrait l’obus au-dessus des concentrations de troupes ennemies, et les balles, avec la vitesse conférée par l’obus volant, avaient l’effet d’un tir de mousquet à longue distance. Lorsque l’artillerie rayée est entrée en service, la conception originale du Shrapnel a été simplement modifiée pour s’adapter aux nouveaux obus allongés et est restée le projectile standard de l’artillerie de campagne, car il était dévastateur contre les troupes à découvert.
Sous l’effet de la rotation stabilisatrice que leur confèrent les rainures des cannelures, les projectiles allongés volaient beaucoup plus droit que les balles, et ils étaient pratiquement assurés d’atterrir la pointe en premier. Sur la base de ce principe, les obus allongés remplis de poudre étaient équipés à la tête de fusées d’impact, qui allumaient la charge de poudre lorsqu’elles atteignaient la cible. Cela a conduit à l’adoption des obus à poudre comme projectiles antipersonnel. Dans l’artillerie navale, les projectiles perforants allongés étaient initialement fabriqués en fonte massive, les têtes étant refroidies pendant le processus de moulage pour les rendre plus dures. Finalement, les obus étaient fabriqués avec une petite charge de poudre, qui explosait par friction lors de la décélération soudaine de l’obus à l’impact. Ce n’était pas un arrangement entièrement satisfaisant, puisque les obus explosaient généralement pendant leur passage à travers le blindage et non après avoir pénétré jusqu’aux rouages vulnérables du navire, mais il était encore moins satisfaisant d’équiper les obus de fusées d’impact, qui étaient simplement écrasées à l’impact.
Entre 1870 et 1890, beaucoup de travail a été fait sur le développement des propulseurs et des explosifs. Les poudres sans fumée à base de nitrocellulose (appelées ballistite en France et cordite en Grande-Bretagne) devinrent le propulseur standard, et les composés à base d’acide picrique (sous divers noms tels que lyddite en Grande-Bretagne, mélinite en France, et shimose au Japon) introduisirent le remplissage moderne à haute explosivité pour les obus. Ces composés plus stables ont nécessité le développement de fusées adaptées aux obus perforants, puisque la friction n’était plus une méthode fiable pour les allumer. Pour ce faire, on installa les fusées à la base des obus, là où l’impact contre le blindage ne les endommagerait pas mais où le choc de l’arrivée les initierait.
Les fusées à retardement, conçues pour faire éclater les obus à shrapnel sur les forces terrestres à un point particulier de la trajectoire de l’obus, furent progressivement perfectionnées. Elles étaient généralement constituées d’un anneau fixe portant un train de poudre à canon, associé à un anneau similaire mais mobile. L’anneau mobile permettait de régler le temps de combustion en faisant varier le point où l’anneau fixe mettait à feu le train mobile et le point où le train mobile mettait à feu l’explosif.
Pendant la Première Guerre mondiale, ces fusées ont été montées dans des obus antiaériens, mais on a découvert qu’elles brûlaient de manière imprévisible à haute altitude. Des fusées à poudre fonctionnant dans ces conditions ont finalement été mises au point, mais la firme Krupp a entrepris de développer des fusées à mécanisme d’horlogerie qui n’étaient pas sensibles aux variations atmosphériques. Ces fusées à mécanisme d’horlogerie sont également utilisées pour les tirs de shrapnel à longue portée ; inévitablement, un spécimen intact est récupéré par les Britanniques, et le secret est éventé. En 1939, des fusées à mécanisme d’horlogerie de divers modèles, certaines utilisant un entraînement à ressort et d’autres un entraînement centrifuge, étaient d’usage général.
La Première Guerre mondiale a également vu le développement de projectiles spécialisés pour répondre à diverses demandes tactiques. Les obus fumigènes, remplis de phosphore blanc, ont été adoptés pour filtrer les activités des troupes ; les obus éclairants, contenant des fusées de magnésium suspendues par des parachutes, illuminaient le champ de bataille la nuit ; les obus à gaz, remplis de divers produits chimiques tels que le chlore ou le gaz moutarde, étaient utilisés contre les troupes ; les obus incendiaires ont été développés pour mettre le feu aux zeppelins remplis d’hydrogène. Les explosifs puissants ont été améliorés, le TNT (trinitrotoluène) et l’amatol (mélange de TNT et de nitrate d’ammonium) devenant des charges d’obus standard.
La Seconde Guerre mondiale a vu l’amélioration générale de ces types d’obus, bien que les mêmes caractéristiques de base aient été utilisées et que les propulseurs sans flamme, utilisant la nitroguanidine et d’autres composés organiques, aient progressivement pris le relais des types simples de nitrocellulose antérieurs. La fusée de proximité a été développée par une recherche conjointe anglo-américaine et a été adoptée d’abord pour la défense aérienne, puis pour le bombardement terrestre. À l’intérieur de la fusée de proximité se trouvait un petit émetteur radio qui émettait un signal continu ; lorsque le signal frappait un objet solide, il était réfléchi et détecté par la fusée, et l’interaction entre les signaux émis et reçus était utilisée pour déclencher la détonation de l’obus. Ce type de fusée augmentait les chances d’infliger des dommages aux cibles aériennes et permettait également à l’artillerie de campagne de faire éclater les obus en l’air à une distance létale au-dessus des cibles terrestres sans avoir à établir la portée exacte du réglage de la fusée.
Après 1945, la fusée de proximité a été améliorée par le transistor et le circuit intégré. Ceux-ci ont permis de réduire considérablement la taille des fusées, et ils ont également permis de réduire leur coût, rendant économiquement possible une combinaison de fusée de proximité/impact qui répondrait à presque tous les besoins de l’artillerie. L’électronique moderne a également permis le développement de fusées électroniques à retardement qui, remplaçant le type mécanique à horloge, pouvaient être réglées plus facilement et étaient beaucoup plus précises.