Les projectiles solides perforants pour canons peuvent être des projectiles solides simples, ou composites, mais ont tendance à combiner également une certaine forme de capacité incendiaire avec celle de pénétration des blindages. Le composé incendiaire est normalement contenu entre la calotte et le nez pénétrant, dans un creux à l’arrière, ou une combinaison des deux. Si le projectile utilise également un traceur, la cavité arrière est souvent utilisée pour loger le composé traceur. Pour les projectiles de plus gros calibre, le traceur peut être contenu dans une extension du bouchon arrière. Les abréviations courantes pour les projectiles solides (non composites/à noyau dur) tirés par un canon sont : AP, AP-T, API et API-T ; où « T » signifie « traceur » et « I » signifie « incendiaire ». Les projectiles composites plus complexes contenant des explosifs et d’autres dispositifs balistiques tendent à être appelés obus perforants.
Premières munitionsEdit
Les projectiles perforants non capuchonnés (AP) du début de la Seconde Guerre mondiale tirés par des canons à grande vitesse étaient capables de pénétrer environ deux fois leur calibre à courte portée (100 m). À plus longue portée (500-1 000 m), cette pénétration diminuait de 1,5-1,1 calibre en raison de la mauvaise forme balistique et de la traînée plus importante des premiers projectiles de plus petit diamètre. En janvier 1942, Arthur E. Schnell a mis au point un procédé pour les projectiles perforants de 20 mm et 37 mm, consistant à presser de l’acier sous 500 tonnes de pression, ce qui a permis d’obtenir des « lignes d’écoulement » plus régulières sur le nez effilé du projectile, ce qui a permis à l’obus de suivre une trajectoire plus directe vers la cible blindée. Plus tard dans le conflit, les APCBC tirés à courte portée (100 m) par des canons de gros calibre et à haute vélocité (75-128 mm) ont pu pénétrer une épaisseur de blindage beaucoup plus importante par rapport à leur calibre (2,5 fois) et également une épaisseur plus importante (2-1,75 fois) à plus longue portée (1 500-2 000 m).
Dans un effort pour obtenir un meilleur aérodynamisme, les balles AP ont été dotées d’une calotte balistique pour réduire la traînée et améliorer la vitesse d’impact à moyenne et longue portée. La capsule balistique creuse se brisait lorsque le projectile atteignait la cible. Ces munitions étaient classées comme (APBC) ou munitions à bouclier balistique perforant.
Les projectiles à bouclier perforant avaient été développés au début des années 1900 et étaient en service dans les flottes britannique et allemande pendant la Première Guerre mondiale. Les obus se composaient généralement d’un corps en acier au nickel qui contenait la charge de rupture et était équipé d’un nez en acier trempé destiné à pénétrer à travers un blindage lourd. L’impact d’une plaque d’acier trempé à grande vitesse conférait une force importante au projectile et les obus perforants standard avaient tendance à se briser au lieu de pénétrer, en particulier à des angles obliques, de sorte que les concepteurs d’obus ont ajouté une coiffe en acier doux au nez des obus. L’acier doux, plus flexible, se déformait à l’impact et réduisait le choc transmis au corps du projectile. La conception des obus variait, certains étant équipés de calottes creuses et d’autres de calottes pleines.
Comme les calottes pénétrantes les plus performantes n’étaient pas très aérodynamiques, une calotte balistique supplémentaire a été installée ultérieurement pour réduire la traînée. Les munitions résultantes ont été classées comme (APCBC) ou armor-piercing capped ballistic capped. La capsule balistique creuse donnait aux balles une pointe plus aiguë qui réduisait la traînée et se brisait à l’impact.
APDSEdit
Un développement important en matière de perforation des blindages était le sabot perforant de rejet (APDS). Une première version a été développée par des ingénieurs travaillant pour la société française Edgar Brandt, et a été mise en service dans deux calibres (75 mm/57 mm pour le canon antichar de 75 mm Mle1897/33, 37 mm/25 mm pour plusieurs types de canon de 37 mm) juste avant l’armistice franco-allemand de 1940. Les ingénieurs d’Edgar Brandt, après avoir été évacués au Royaume-Uni, ont rejoint les efforts de développement de l’APDS en cours dans ce pays, ce qui a permis d’améliorer considérablement le concept et sa réalisation. Le type de projectile APDS a été développé au Royaume-Uni entre 1941 et 1944 par L. Permutter et S. W. Coppock, deux concepteurs du département de recherche en armement. Au milieu de l’année 1944, le projectile APDS a été mis en service pour la première fois pour le canon antichar QF 6 pdr du Royaume-Uni, puis en septembre 1944 pour le canon antichar 17 pdr. L’idée était d’utiliser un matériau pénétrant plus fort et plus dense avec une taille plus petite et donc moins de traînée, pour permettre une vitesse d’impact et une pénétration du blindage accrues.
Le concept de perforation du blindage demande une capacité de pénétration supérieure à l’épaisseur du blindage de la cible. Le pénétrateur est une masse pointue de matériau de haute densité qui est conçue pour conserver sa forme et transporter la quantité maximale d’énergie aussi profondément que possible dans la cible. En général, la capacité de pénétration d’une munition perforante augmente avec l’énergie cinétique du projectile et avec la concentration de cette énergie dans une petite zone. Ainsi, un moyen efficace d’obtenir un pouvoir de pénétration accru est d’augmenter la vitesse du projectile. Cependant, l’impact d’un projectile contre un blindage à une vitesse plus élevée provoque des niveaux de choc plus importants. Les matériaux ont des niveaux maximums caractéristiques de capacité de choc, au-delà desquels ils peuvent se briser ou se désintégrer. À des vitesses d’impact relativement élevées, l’acier n’est plus un matériau adéquat pour les munitions perforantes. Le tungstène et les alliages de tungstène peuvent être utilisés dans des munitions perforantes à vitesse encore plus élevée, en raison de leur très grande tolérance aux chocs et de leur résistance à l’éclatement, ainsi que de leurs températures de fusion et d’ébullition élevées. Ils ont également une densité très élevée. Les munitions pour avions et chars d’assaut utilisent parfois un noyau d’uranium appauvri. Les pénétrateurs en uranium appauvri ont l’avantage d’être pyrophoriques et de s’auto-affûter à l’impact, ce qui permet de concentrer une chaleur et une énergie intenses sur une zone minimale du blindage de la cible. Certaines munitions utilisent également des pointes explosives ou incendiaires pour faciliter la pénétration de blindages plus épais. Les munitions hautement explosives, incendiaires et perforantes combinent un pénétrateur en carbure de tungstène avec une pointe incendiaire et explosive.
L’énergie est concentrée par l’utilisation d’un tir en tungstène de diamètre réduit, entouré d’un support extérieur léger, le sabot (mot français désignant une chaussure en bois). Cette combinaison permet de tirer un projectile de plus petit diamètre (donc de moindre masse/résistance aérodynamique/résistance à la pénétration) avec une plus grande surface de « poussée » du propergol en expansion, donc une plus grande force de propulsion et l’énergie cinétique qui en résulte. Une fois à l’extérieur du canon, le sabot est arraché par une combinaison de force centrifuge et de force aérodynamique, ce qui confère au projectile une faible traînée en vol. Pour un calibre donné, l’utilisation de munitions APDS peut effectivement doubler les performances antichars d’un canon.
APFSDSEdit
Un projectile perforant blindé, stabilisé par ailettes, sabot à rejeter (APFSDS) utilise le principe du sabot avec stabilisation par ailettes (traînée). Un sous-projectile long et mince a une densité de section accrue et donc un potentiel de pénétration. Cependant, dès qu’un projectile a un rapport longueur/diamètre supérieur à 10 (moins pour les projectiles à densité plus élevée), la stabilisation par rotation devient inefficace. Au lieu de cela, la stabilisation par portance aérodynamique est utilisée, au moyen d’ailettes fixées à la base du sous-projectile, ce qui lui donne l’apparence d’une grande flèche métallique.
Les projectiles APFSDS de gros calibre sont généralement tirés à partir de canons à âme lisse (non rayés), bien qu’ils puissent être et soient souvent tirés à partir de canons rayés. Cela est particulièrement vrai lorsqu’ils sont tirés par des systèmes d’armes de petit ou moyen calibre. Les projectiles de SPDA sont généralement fabriqués à partir d’alliages métalliques à haute densité, tels que les alliages lourds de tungstène (WHA) ou l’uranium appauvri (DU) ; l’acier maraging était utilisé pour certains des premiers projectiles soviétiques. Les alliages d’uranium appauvri sont moins chers et ont une meilleure pénétration que les autres, car ils sont plus denses et auto-affûtables. L’uranium est également pyrophorique et peut devenir opportunément incendiaire, en particulier lorsque le projectile traverse le blindage en exposant le métal non oxydé, mais les fragments de métal et la poussière contaminent le champ de bataille avec des risques toxiques. Les WHA, moins toxiques, sont préférés dans la plupart des pays, à l’exception des États-Unis et de la Russie.
APCR et HVAPEdit
Les projectiles perforants composites rigides (APCR) sont un terme britannique ; le terme américain pour la conception est « highvelocity armor-piercing » (HVAP) et le terme allemand est « Hartkernmunition ». Le projectile APCR est constitué d’un noyau en matériau dur à haute densité, tel que le carbure de tungstène, entouré d’une enveloppe pleine longueur en matériau plus léger (par exemple, un alliage d’aluminium). Cependant, la faible densité de section de l’APCR entraînait une traînée aérodynamique élevée. Des composés de tungstène tels que le carbure de tungstène ont été utilisés dans de petites quantités de grenaille de sabot inhomogène et jetée, mais cet élément était rare dans la plupart des endroits. La plupart des projectiles APCR ont la même forme que la grenaille APCBC standard (bien que certains des Pzgr. 40 allemands et certains modèles soviétiques ressemblent à une flèche tronquée), mais le projectile est plus léger : jusqu’à la moitié du poids d’une grenaille AP standard du même calibre. Ce poids plus léger permet une vitesse initiale plus élevée. L’énergie cinétique du projectile est concentrée dans le noyau et donc sur une zone d’impact plus petite, ce qui améliore la pénétration du blindage de la cible. Pour éviter l’éclatement à l’impact, un amortisseur est placé entre le noyau et la coquille balistique extérieure, comme pour les cartouches APC. Cependant, comme le projectile est plus léger tout en conservant la même taille globale, il possède de moins bonnes qualités balistiques, et perd en vélocité et en précision à longue portée. L’APCR a été remplacée par l’APDS, qui supprime l’enveloppe extérieure en alliage léger une fois que le projectile a quitté le canon. Le concept d’un pénétrateur lourd de petit diamètre enfermé dans un métal léger sera plus tard employé dans les munitions incendiaires perforantes et HEIAP pour petites armes.
APCNREdit
Armour-piercing, composite non-rigide (APCNR) est le terme britannique et connu par les Allemands sous le nom d’armes de principe Gerlich, mais aujourd’hui les termes les plus utilisés sont squeeze-bore et tapered bore. Ces obus sont basés sur la même conception de projectile que l’APCR – un noyau de haute densité à l’intérieur d’une coque de fer doux ou d’un autre alliage – mais il est tiré par un canon avec un canon conique, soit un cône dans un canon fixe, soit une section finale ajoutée. Le projectile est initialement de plein calibre, mais l’enveloppe extérieure est déformée lorsqu’elle traverse le cône. Des brides ou des goujons sont emboutis dans la section conique de sorte que, lorsqu’il quitte la bouche, le projectile a une section transversale globale plus petite. Cela lui confère de meilleures caractéristiques de vol avec une densité de section plus élevée, et le projectile conserve mieux sa vélocité à longue portée qu’un obus non déformé de même poids. Comme pour l’APCR, l’énergie cinétique de la munition est concentrée au cœur de l’impact. La vitesse initiale de la munition est grandement augmentée par la diminution de la section du canon vers la bouche, ce qui entraîne une augmentation proportionnelle de la vitesse des gaz propulseurs en expansion.
Les Allemands ont déployé leur conception initiale comme arme antichar légère, 2,8 cm schwere Panzerbüchse 41, au début de la Seconde Guerre mondiale, et ont poursuivi avec le 4,2 cm Pak 41 et le 7,5 cm Pak 41. Bien que des cartouches HE aient également été mises en service, elles ne pesaient que 93 grammes et étaient peu efficaces. Le cône allemand était une partie fixe du canon.
A l’inverse, les Britanniques utilisaient l’adaptateur Littlejohn squeeze-bore, qui pouvait être fixé ou retiré selon les besoins. L’adaptateur étendait l’utilité des voitures blindées et des chars légers, qui ne pouvaient accueillir aucun canon plus grand que le QF 2 pdr. Bien qu’une gamme complète d’obus et de grenaille puisse être utilisée, le changement de l’adaptateur dans le feu de la bataille était très peu pratique.
Il y a quelques inconvénients importants qui sont inhérents aux armes conçues pour tirer des munitions APCNR. Le premier est que la conception et la production de canons à âme conique nécessitent à la fois un niveau de technologie avancé et des normes de haute qualité dans la fabrication des canons, ce qui entraîne un coût unitaire plus élevé. Le second est que l’effilement de l’alésage pour augmenter la vitesse de la balle le soumet à une usure accrue du fait qu’il doit déformer le projectile pendant le tir, ce qui réduit la durée de vie du canon de l’arme.
L’APCNR a été remplacé par la conception de l’APDS qui était compatible avec les canons non effilés.