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Charge creuse

Une charge creuse moderne contient un cylindre doté d'une feuille de cuivre en forme de cône inversé (3) recouverte d'une coiffe métallique (1) améliorant l'aérodynamisme et déterminant la distance de déclenchement optimale. Cette coiffe porte à son extrémité un capteur piezo-électrique (6) qui, à l'impact, déclenche le détonateur (4) permettant la mise à feu de la charge (5). Toute la puissance de l'explosion se concentre sur une surface très réduite de la cible, celle-ci étant généralement un véhicule blindé. Le terme de « charge creuse » provient donc de cette portion importante de volume vide (2) dans la structure de la munition.

La charge creuse, appelée par les militaires HEAT (en anglais : High Explosive Anti-Tank, signifiant « Explosif Brisant Anti-Tank »), est un type de munition destinée à percer un blindage.

Sommaire

• 1 Principe de fonctionnement
• 2 Utilisations
• 3 Historique et évolutions
• 4 Article connexe
• 5 Notes et références

Principe de fonctionnement

Son fonctionnement est basé sur l'effet Munroe. En bref, le contrôle de la dispersion du flux d'énergie et des particules en déformation issue d'une explosion, ce flux ayant tendance à suivre l'onde de l'explosion.

Le principe de l'arme est le suivant :

• Lors de impact, et donc de l'explosion de la charge explosive (n^o 5), la feuille de cuivre (n^o 3) va se déformer ;
• La puissance de la charge va retourner le cône inversé par sa pointe dans le sens de la propagation de l'explosion, créant ainsi un jet de métal qui est projeté contre le blindage ;
• Le mécanisme principal responsable de la pénétration est bien documenté comme étant la plasticité du matériau cible, résultant de la pression extrême à la pointe du jet solide.
• Ce puissant jet de métal va heurter le blindage en un seul point, concentrant ainsi toute sa puissance sur une zone très réduite et à haute vélocité. L'efficacité est nourrie par l'effet de la masse en provenance de l'arrière (le cône se retournant sous l'effet de l'explosion, sa partie élargie arrivera après le début de la pénétration et dans son axe). Le blindage va alors se perforer en ce point, permettant au jet de le traverser et d'occasionner des dégâts le plus souvent létaux à ceux qui se trouvent derrière la cible via l'onde de choc, les gaz et le dard en lui même.

La formation optimale du dard est atteinte à une certaine distance du blindage à transpercer. Si celui-ci devait se constituer trop près de sa surface, le diamètre obtenu engendrerait une pression spécifique moins efficace. Ceci explique la forme des munitions à charge creuse allongées vers l'avant dans lequel est installé un déclencheur.

Comportement du dard

L'explosion de la charge explosive créé un dard dont la nature n'est pas parfaitement connue en 2021. Composée du matériau utilisé dans le cone tel que cuivre, l'aluminium ou le PTFE, on peut le décomposer en 3 parties dans l'ordre chronologique suite à l'effondrement du cône:

• le jet lent, plus large. Il se rompt généralement vers 200 ms après son apparition, soit le temps de parcourir plus d'un mètre.
• la protubérance, due à la détente du jet lent.
• le dard hypervéloce, dans certains cas spécifiques l'apparition d'un jet plus fin et rapide (double de la vélocité du jet lent) est observée.

Cependant, des doutes subsistes toujours quand à son état. À l'extérieur du dard la température est inférieure à celle de fusion du matériau pour la pression présente (de 400°C pour l'enveloppe à 1000°C pour le bout du dard en fonction des expériences). L'intérieur du dard ne peut être mesuré mais il est parfois considéré comme dans un état plasma. Enfin, on sait que la protubérance se vaporise rapidement.

La perforation optimale est observée à une distance de détonation comprise entre 2 et 6 fois le diamètre du cone.

Utilisation militaire

Dans le domaine militaire, la charge creuse est appréciée pour sa capacité de perforation sans nécessiter de vitesse initiale facilitant son usage (la perforation étant alors liée à l'explosif et non à son énergie cinétique).

Elle se trouve entre autre dans la une grande variété munitions anti-char (ex: obus OCC 105 F1, grenade RPG-43, LRAC F1, BGM-71 TOW).

Son utilisation ne nécessitant pas d'énergie cinétique elle permet de donner une plus grande capacité anti-char à l'infanterie notamment aux troupes aéroportées (ex: M50 Ontos, canon M40, RPG-7)

Utilisation civile

Dans le domaine civile, la charge creuse est principalement utilisée dans la démolition de bâtiments mais aussi dans l'industrie pétrolière afin de creuser des puits.

Historique et évolutions

Il est difficile de dater l'apparition de la charger creuse, l'effet Munroe est découvert en 1888, on peut estimer son apparition dans le domaine militaire au début du XX° siècle notamment en Allemagne et en Italie. Avant 1923 aucune application militaire concrète n'est connue.

Au début de la Seconde Guerre mondiale, l'Allemagne utilise des charges creuses afin de détruire les fortification comme à l'observatoire de la Croix de Charneux.

Thomson-Brandt reconnaissant la valeur de l'invention la développa sous la forme de la grenade à fusil modèle 1941 pour MAS 36, trop tard cependant pour être distribuée au front en 1940. L'invention rejoignit les États-Unis par la valise diplomatique, les États-Unis payant à la firme Brandt des royalties sur toutes les charges creuses réalisées pendant la Seconde Guerre mondiale.

Le premier bazooka était à l'origine un lance-harpon destiné à la chasse de la baleine, les Américains l'ont alors simplement utilisé comme propulseur pour envoyer une charge creuse. Les charges plates à base magnétique ont été utilisées dès le début de la Seconde Guerre mondiale lors de la prise du fort d'Ében-Émael. À cette époque, seul ce type de munition était capable de venir à bout des blindages modernes. Cependant, les fortes dimensions des charges ne permettant pas encore leur intégration dans un obus ou une roquette, elles furent amenées sur place par des planeurs et posées manuellement sur leurs cibles.

Ce handicap fut cependant assez vite résolu, et on retrouva la charge creuse dans les Panzerfaust allemands, le bazooka américain ou encore le PIAT britannique. Depuis on trouve des charges creuses dans de nombreux obus de char d'assaut, ou dans les roquettes antichar, sous la désignation HEAT, en concurrence avec les obus AP (armour piercing).

Les Allemands, s'étant emparés des premiers bazookas américains, s'empressèrent de les copier sous la forme du Panzerschreck, puis vers la fin de la guerre sous la forme de lanceurs jetables à charge surcalibrée, avec la famille des Panzerfaust. Ils utilisèrent également des Mistel, bombardiers Ju 88 modifiés, avec le poste de pilotage remplacé par une énorme charge creuse et pilotés par un chasseur (Bf 109 puis Fw 190) placé sur le bombardier, qui se décrochait peu avant l'impact. Cet assemblage fut utilisé avec des succès variables contre des installations navales alliés comme Gibraltar, Leningrad (Nom donnée à Saint-Pétersbourg entre 1924 et 1991) ou Scapa Flow, et les ponts traversant la Vistule, un fleuve polonais.

Durant la Seconde Guerre mondiale que les Britanniques utilisent la charge creuse employée sous forme de grenade.

Les charges creuses au début des années 1960 peuvent percer 4 fois leur calibre dans le blindage d'acier des chars, dans les années 1970, 8 fois, et dans les années 1980, 10 fois avec l'explosif le plus puissant, l'octolite [archive]. Elles ont perdu de leur attrait au cours de cette même période avec la parade consistant a la mise au point du blindage réactif qui disperse efficacement le jet perforant des charges creuses. Contrairement aux obus perforants, la charge creuse tire son efficacité de la puissance de l'explosif. Elle présente une efficacité indépendante de la vitesse du projectile qui la porte, ce qui la rend toujours très utile sur les missiles, les roquettes ou les sous-munitions aériennes antichar.

Afin de contrer les blindages réactifs, certaines munitions sont désormais équipées de charges creuses en tandem, comme sur le missile HOT. Une petite charge creuse placée à l'avant provoque l'explosion de la tuile, permettant à la seconde charge de taille normale d'agir sur un blindage plus conventionnel.

De même, à la fin de la Seconde Guerre mondiale le blindage cage fait son apparition sur les chars soviétiques. Bien qu'aujourd'hui généralisé il est progressivement abandonné suite à l'évolution de l'amorce des HEAT empêchant leur destruction et entraînant un déclanchement précoce qui favorise la pénétration du dard.

Une des dernières protections contre les charges creuse en date est lié à l'apparition des sytèmes de protection active (hard kill) capables d'intercepter et de détruisent les charge creuse avant qu'elle ne puisse endommager le véhicule tel le système Iron Curtain.

Notes et références

1. Asymmetries in Shaped Charges KTH Bachelor Thesis Report, Gustav Boman, 2021
2. In-Flight Conductivity and Temperature Measurements of Hypervelocity  Projectiles , W. Casey Uhlig and Charles R. Hummer, 2013
3. Les charges "creuses" et leur application aux  projectiles antichars, A. Boniface, Revue Militaire Suisse N°3, mars 1947
4. Optimized  Conical  Shaped  Charge  Design  Using  the  SCAP  Code, Manuel G.Vigil, Sandia Report 1988
5. Introduction to Shaped Charges, William Walters, Army Research Laboratory, mars 2007