Projectile - Projectile
Un projectile est un missile propulsé par l'exercice d'une force qui peut se déplacer librement sous l'influence de la gravité et de la résistance de l'air . Bien que tous les objets en mouvement dans l'espace soient des projectiles, on les trouve couramment dans la guerre et les sports (par exemple, balle de baseball lancée , ballon de football botté , balle tirée , flèche tirée , pierre libérée d'une catapulte ).
En balistique, les équations mathématiques du mouvement sont utilisées pour analyser les trajectoires des projectiles lors du lancement, du vol et de l' impact .
Force motrice
Les sarbacanes et les fusils pneumatiques utilisent des gaz comprimés, tandis que la plupart des autres armes à feu et canons utilisent des gaz en expansion libérés par des réactions chimiques soudaines par des propulseurs comme la poudre sans fumée . Les pistolets à gaz léger utilisent une combinaison de ces mécanismes.
Les railguns utilisent des champs électromagnétiques pour fournir une accélération constante sur toute la longueur de l'appareil, augmentant considérablement la vitesse initiale .
Certains projectiles assurent la propulsion pendant le vol au moyen d'un moteur-fusée ou d' un moteur à réaction . Dans la terminologie militaire, une fusée n'est pas guidée, tandis qu'un missile est guidé . Notez les deux sens de « fusée » (arme et moteur) : un ICBM est un missile guidé avec un moteur de fusée.
Une explosion, qu'elle soit ou non causée par une arme, fait que les débris agissent comme de multiples projectiles à grande vitesse. Une arme ou un dispositif explosif peut également être conçu pour produire de nombreux projectiles à grande vitesse par la rupture de son enveloppe, ceux-ci sont correctement appelés fragments .
Livraison de projectiles
De nombreux projectiles, par exemple des obus , peuvent transporter une charge explosive ou une autre substance chimique ou biologique. Mis à part la charge utile explosive, un projectile peut être conçu pour causer des dommages spéciaux, par exemple un incendie (voir aussi les premières armes thermiques ), ou un empoisonnement (voir aussi poison de flèche ).
Projectiles sportifs
Dans le mouvement du projectile, la force la plus importante appliquée au «projectile» est la force de propulsion, dans ce cas, les forces de propulsion sont les muscles qui agissent sur la balle pour la faire bouger, et plus la force appliquée est forte, plus la force de propulsion, qui signifie que le projectile (la balle) voyagera plus loin. Voir pitching , bowling .
Projectiles cinétiques
Un projectile qui ne contient pas une charge explosive ou de tout autre type de charge utile est appelée un projectile cinétique , arme d'énergie cinétique , tête explosive d'énergie cinétique , charge militaire cinétique , véhicule de destruction cinétique ou pénétrateur cinétique . Les armes à énergie cinétique typiques sont les projectiles contondants tels que les pierres et les balles rondes, les projectiles pointus comme les flèches et les projectiles un peu pointus comme les balles . Parmi les projectiles qui ne contiennent pas d'explosifs, il y a ceux lancés par des canons à rail , des canons à bobine et des moteurs de masse , ainsi que des pénétrateurs à énergie cinétique . Toutes ces armes fonctionnent en atteignant une vitesse initiale élevée , ou vitesse initiale, généralement jusqu'à l' hypervitesse , et entrent en collision avec leurs cibles, convertissant l' énergie cinétique associée à la vitesse relative entre les deux objets en ondes de choc destructrices et en chaleur. D'autres types d'armes cinétiques sont accélérées dans le temps par un moteur-fusée ou par gravité. Dans les deux cas, c'est cette énergie cinétique qui détruit sa cible.
Certaines armes cinétiques pour cibler des objets dans les vols spatiaux sont les armes anti-satellites et les missiles anti-balistiques . Puisque pour atteindre un objet en orbite, il est nécessaire d'atteindre une vitesse extrêmement élevée, leur énergie cinétique libérée suffit à elle seule à détruire leur cible ; les explosifs ne sont pas nécessaires. Par exemple : l'énergie du TNT est de 4,6 MJ/kg, et l'énergie d'un véhicule de destruction cinétique avec une vitesse de rapprochement de 10 km/s (22 000 mph) est de 50 MJ/kg. À titre de comparaison, 50 MJ équivaut à l'énergie cinétique d'un autobus scolaire pesant 5 tonnes métriques, roulant à 509 km/h (316 mph; 141 m/s). Cela permet d'économiser un poids coûteux et il n'y a pas de détonation à chronométrer avec précision. Cette méthode nécessite cependant un contact direct avec la cible, ce qui nécessite une trajectoire plus précise . Certaines ogives hit-to-kill sont en outre équipées d'une ogive directionnelle explosive pour augmenter la probabilité de tuer (par exemple le missile israélien Arrow ou le US Patriot PAC-3 ).
En ce qui concerne les armes anti-missiles, le missile Arrow et le MIM-104 Patriot PAC-2 ont des explosifs, tandis que le Kinetic Energy Interceptor (KEI), le Lightweight Exo-Atmospheric Projectile (LEAP, utilisé dans Aegis BMDS ), et le THAAD n'en ont pas ( voir Agence de défense antimissile ).
Un projectile cinétique peut également être largué d'un avion. Ceci est appliqué en remplaçant les explosifs d'une bombe ordinaire par un matériau non explosif (par exemple du béton), pour un tir de précision avec moins de dommages collatéraux . Une bombe typique a une masse de 900 kg (2 000 lb) et une vitesse d'impact de 800 km/h (500 mph). Il est également appliqué pour l'entraînement à l'acte de larguer une bombe avec des explosifs. [1] Cette méthode a été utilisée dans l' opération Iraqi Freedom et les opérations militaires ultérieures en Irak en associant des bombes d'entraînement remplies de béton avec des kits de guidage GPS JDAM , pour attaquer des véhicules et d'autres cibles relativement « molles » situées trop près des structures civiles pour le l'utilisation de bombes conventionnelles hautement explosives .
Un Prompt Global Strike peut utiliser une arme cinétique. Un bombardement cinétique peut impliquer un projectile largué depuis l'orbite terrestre.
Une arme cinétique hypothétique qui se déplace à une fraction significative de la vitesse de la lumière, généralement trouvée dans la science-fiction, est appelée un véhicule de destruction relativiste (RKV).
Projectiles filaires
Certains projectiles restent reliés par un câble à l'équipement de lancement après son lancement :
- à titre indicatif : missile filoguidé (portée jusqu'à 4 000 mètres ou 13 000 pieds)
- pour administrer un choc électrique, comme dans le cas d'un Taser (portée jusqu'à 10,6 mètres ou 35 pieds) ; deux projectiles sont tirés simultanément, chacun avec un câble.
- pour établir une liaison avec la cible, soit pour la remorquer vers le lanceur, comme avec un harpon baleinier , soit pour attirer le lanceur vers la cible, comme le fait un grappin .
- Munitions pour fusil de chasse Bolo
Vitesses typiques des projectiles
Projectile | La vitesse | Énergie cinétique spécifique (J/kg) | |||
---|---|---|---|---|---|
(Mme) | (km/h) | (pi/s) | (mph) | ||
Objet tombant de 1 m (dans le vide, à la surface de la Terre) | 4,43 | 15.948 | 14,5 | 9,9 | 9.8 |
Objet tombant de 10 m (dans le vide, à la surface de la Terre) | 14 | 50,4 | 46 | 31 | 98 |
Club lancé (lanceur expert) | 40 | 144 | 130 | 90 | 800 |
Objet tombant à 100 m (dans le vide, à la surface de la Terre) | 45 | 162 | 150 | 100 | 980 |
Dard atlatl raffiné (flexible) (lanceur expert) | 45 | 162 | 150 | 100 | 1 000 |
Rondelle de hockey sur glace ( tir frappé , joueur professionnel) | 50 | 180 | 165 | 110 | 1 300 |
Boulon d' arbalète pistolet 80-lb-draw | 58 | 208,8 | 190 | 130 | 1700 |
Flèche de guerre tirée d'un arc de guerre médiéval de 150 lb | 63 | 228,2 | 208 | 141 | 2 000 |
Projectile à impact émoussé tiré d'un lance-grenades de 40 mm | 87 | 313.2 | 285 | 194,6 | 3 785 |
Paintball tiré du marqueur | 91 | 327.6 | 300 | 204 | 4 100 |
Boulon d' arbalète de 175 lb | 97 | 349,2 | 320 | 217 | 4 700 |
Pastille Airsoft 6 mm | 100 | 360 | 328 | 224 | 5 000 |
Carabine à air comprimé BB 4,5 mm | 150 | 540 | 492 | 336 | 11 000 |
Plomb pour pistolet à air comprimé .177" (carabine à air comprimé magnum) | 305 | 878,4 | 1 000 | 545 | 29 800 |
9×19mm (balle de pistolet ) | 340 | 1224 | 1 116 | 761 | 58 000 |
12,7×99 mm (balle d'une mitrailleuse lourde ) | 800 | 2 880 | 2 625 | 1790 | 320 000 |
Tigre allemand I 88 mm (obus de char- Pzgr. 39 APCBCHE) | 810 | 2 899 | 2 657 | 1 812 | 328 050 |
5,56 × 45 mm (rond standard utilisé dans de nombreux fusils modernes) | 920 | 3 312 | 3 018 | 2 058 | 470 000 |
20 × 102 mm (rond de canon américain standard utilisé dans les canons de chasse) | 1 039 | 3 741 | 3 410 | 2 325 | 540 000 |
25×140mm ( APFSDS , pénétrateur de réservoir ) | 1700 | 6 120 | 5 577 | 3 803 | 1 400 000 |
2 kg de tungstène Slug (de l'Experimental Railgun ) | 3 000 | 10 800 | 9 843 | 6 711 | 4 500 000 |
Véhicule de rentrée MRBM | Jusqu'à 4 000 | Jusqu'à 14 000 | Jusqu'à 13 000 | Jusqu'à 9 000 | Jusqu'à 8 000 000 |
projectile d'un canon à gaz léger | Jusqu'à 7 000 | Jusqu'à 25 000 | Jusqu'à 23 000 | Jusqu'à 16 000 | Jusqu'à 24 000 000 |
Satellite en orbite terrestre basse | 8 000 | 29 000 | 26 000 | 19 000 | 32 000 000 |
Véhicule tueur exoatmosphérique | ~10 000 | ~36 000 | ~33 000 | ~22 000 | ~50 000 000 |
Projectile (par exemple, débris spatiaux ) et cible à la fois en orbite terrestre basse | 0-16 000 | ~58 000 | ~53 000 | ~36 000 | ~ 130 000 000 |
Particule de 7 T eV dans le LHC | 299 792 455 | 1 079 252 839 | 983571079 | 670 616 536 | ~6,7 × 10 20 |
Équations de mouvement
Un objet projeté à un angle par rapport à l'horizontale a à la fois les composantes verticale et horizontale de la vitesse. La composante verticale de la vitesse sur l'axe des y est donnée comme tandis que la composante horizontale de la vitesse est . Il existe différents calculs pour les projectiles à un angle spécifique :
1. Temps pour atteindre la hauteur maximale. Il est symbolisé par ( ), qui est le temps mis par le projectile pour atteindre la hauteur maximale par rapport au plan de projection. Mathématiquement, il est donné par où = accélération due à la gravité (environ 9,81 m/s²), = vitesse initiale (m/s) et = angle fait par le projectile avec l'axe horizontal.
2. Temps de vol ( ) : c'est le temps total mis par le projectile pour retomber sur le même plan d'où il a été projeté. Mathématiquement, il est donné comme .
3. Hauteur maximale ( ) : c'est la hauteur maximale atteinte par le projectile OU le déplacement maximal sur l'axe vertical (axe y) couvert par le projectile. Il est donné comme .
4. Portée ( ) : La Portée d'un projectile est la distance horizontale couverte (sur l'axe des x) par le projectile. Mathématiquement, . La portée est maximale lorsque l'angle = 45°, c'est-à-dire .
Voir également
- Atlatl
- Balistique
- Poudre à canon
- Balle
- Profondeur d'impact
- Bombardement cinétique
- Coquille (projectile)
- Pointe de projectile
- Utilisation de projectiles par les animaux
- Flèche
- Dard
- Missile
- Munitions de fronde
- Lance
- Torpille
- Portée d'un projectile
- Débris spatiaux
- Trajectoire d'un projectile
Remarques
Les références
- Heidi Knecht (29 juin 2013). Technologie des projectiles . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4899-1851-2.