Le fonctionnement des armes à feu

 
 

Une arme à feu est composée de nombreux éléments qui font qu’elle puisse tirée une balle. On appuie sur la gâchette et elle part. Mais que ce passe-t-il à l’intérieur de l’arme après que l’on est appuyé sur la détente ?

Mais tout d’abord, qu’est-ce qu’une arme à feu ?

Une arme à feu est une devise mécanique qui propulse un projectile.  Dans la plupart des cas, le projectile est stabilisé gyroscopiquement afin d'être plus précis sur de plus longues distances.  La plupart des armes à feu brûlent un propulsif solide pour produire des gaz à haute pression afin de diriger le projectile dans le canon.

Il y a des armes qui tirent un seul coup et sont chargées manuellement. Il y en a d'autres qui utilisent le mouvement manuel pour charger la prochaine cartouche.
 


 Que se passe-t-il lorsque l’on tire ?

Lorsque l’on tire, le percuteur frappe la douille (il laisse une marque (1) que les balisticiens pourront comparer avec une autre), ce qui met feu à l’amorce qui elle-même met feu à la poudre. La balle se sépare de la douille et est propulsé dans le canon.

 
Selon les types d’armes, le canon est strié, ce qui imprime un mouvement de rotation à la balle qui sera ainsi plus rapide et plus puissante. Cela laisse une autre marque caractéristique que le balisticien pourra exploiter(2) grâce à un microscope comparateur : il pourra comparer deux balles et dire si elles proviennent toutes les deux de la même arme car ces marques sont spécifiques à chaque arme, un peu comme nos empreintes digitales. Souvent, des imperfections du canon (3) rendent encore plus facile la comparaison. Néanmoins, la balle est très souvent abimée voir écrasée et donc inutilisable.

 

Pendant ce temps, le système d’extraction rejette la douille hors du pistolet par un orifice situé sur le côté de l’arme, ce qui laisse une troisième et dernière marque utilisable. Pour résumer :

Séquences:
- chargement
- écrasement de l'amorce par le percuteur (percussion)
- combustion et inflammation de la poudre

 


- séparation de l'ogive de son étui
- éjection de l'ogive du canon

 

 

Le principe du tir

 

 

La munition  ou cartouche  est composée:

  • d'une ogive  ou projectile ou plomb(s)  ou balle (son diamètre est alors inférieur à 20mm) ou obus (son diamètre est alors supérieur ou égal à 20mm) qui est la masse à éjecter.
  • de poudre qui va fournir l'énergie principale, il y a 2 principaux types de poudres qui sont la poudre noire, et la poudre sans fumée (voir page 2)qui est la poudre actuelle, celle qui est désignée par défaut lorsqu'il est question de "poudre".
  • d'une amorce
  • d'un étui

 

Les abus de langages tendent souvent à confondre les termes immédiatement ci-dessus.
La douille comprend le projectile et la poudre sans l'étui.

 

 

 

Les principes de l'automatisme

L'automatisme des armes à feu consiste à approvisionner, automatiquement et sans intervention manuelle, l'arme une fois qu'elle a tiré la munition disponible dans sa chambre de tir. Les revolvers ne mettent pas en pratique un automatisme. La plupart des fusils de précisions, qui sont utilisés par les tireurs de précision, ne sont pas automatiques. La munition passe du chargeur vers la chambre par action manuelle sur un levier de chargement. Cette méthode est préférée au chargement automatique car celui-ci tend à dérégler le tir, ce qui est fâcheux lors d'un tir de précision.

L'automatisme est présent sur toutes les autres armes à feu telles que pistolet mitrailleur (P.M.), pistolet semi-automatique ou pistolet automatique  (P.A.), fusil d'assauts, mitrailleuse, etc.

Voyons deux systèmes simples :

 


 

 

Cycle de fonctionnement :

- au repos et armé, prêt à tirer (tel que représenté sur l'image ci-dessus): la munition est présente dans la chambre, le ressort est comprimé, le bloc de culasse et le percuteur sont éloignés de la munition, l'appui sur la queue de détente est attendu.
- mise à feu: le tireur appuie sur la queue de détente, le bloc de culasse est libéré, le ressort récupérateur entraine le bloc de culasse contre la munition, le percuteur écrase l'amorce de la munition.
- départ du projectile: la charge de poudre entre en combustion, l'ogive quitte l'étui, et s'élance dans le canon.
- recul du bloc de culasse : une partie de l'énergie de combustion lui est transmise, grâce à l'importante masse de la culasse par rapport à celle du projectile et grâce au ressort, le bloc de culasse recule un peu après le départ du projectile, ce léger retard permet de conserver le canon étanche le plus longtemps possible de manière à ce que les gaz de la combustion accélèrent le projectile le plus longtemps possible.
- retour du bloc de culasse : la culasse est finalement stoppée par le ressort récupérateur, celui-ci la renvoie dans l'autre sens, ce mouvement est utilisé pour placer une nouvelle munition dans la chambre.
- mise à feu automatique : la munition est en place, le bloc de culasse et son percuteur arrivent contre la munition, le percuteur brûle l'amorce de la munition, le tir est maintenant automatique, il n'est plus besoin de déclencher la queue de détente, il suffit de la maintenir pressée tant que le tir est requis, "mise à feu" est la prochaine étape.

Le but est de garder la chambre fermée le plus longtemps possible pour que le projectile puisse profiter au maximum de l'expansion des gaz dans le canon. Pour cela, il faut augmenter la masse de la culasse et/ou augmenter la force du ressort récupérateur. Mais par l'une ou l'autre de ces augmentations, la cadence de tir s'en trouve diminuer. En outre, dans le cas des armes individuelles, celles-ci doivent rester évidemment portatives. Il existe donc une limite en masse (en "poids"). Plus la masse de la culasse est grande, plus la masse totale de l'arme est grande, et plus il est difficile au servant de la transporter et de l'utiliser. Un choix judicieux dans le rapport de la masse du projectile sur celle du bloc de culasse et de la force du ressort récupérateur permet une cadence de tir théorique de 400 coups/mn à 700 coups/mn (7 coups/s à 12 coups/s) (la cadence de tir est aussi soumise à la course du bloc de culasse, c'est-à-dire la
distance parcourue par le bloc de culasse à chaque tir).

 
 


 
Cycle de fonctionnement:
- au repos et armé, prêt à tirer (tel que représenté sur l'image ci-dessus): la munition est présente dans la chambre, le ressort est comprimé, le bloc de culasse et le percuteur sont éloignés de la munition, l'appui sur la queue de détente est attendu.
- mise à feu : le tireur appuie sur la queue de détente, le bloc de culasse est libéré, le ressort récupérateur entraine le bloc de culasse contre la munition, le percuteur écrase l'amorce de la munition, la culasse est verrouillée par le frein.
- départ du projectile : la charge de poudre entre en combustion, l'ogive quitte l'étui, et s'élance dans le canon.
- recul du bloc de culasse : une partie de l'énergie de combustion est transmise au bloc de culasse, grâce au verrouillage qu'impose le frein à la culasse, le bloc de culasse recule un peu après le départ du projectile, ce léger retard permet de conserver le canon étanche le plus longtemps possible de manière à ce que les gaz de la combustion accélèrent le projectile le plus longtemps possible.
- retour du bloc de culasse : la culasse est finalement stoppée par le ressort récupérateur, celui-ci la renvoie dans l'autre sens, ce mouvement est utilisé pour placer une nouvelle munition dans la chambre.
- mise à feu automatique : la munition est en place, le bloc de culasse et son percuteur arrivent contre la munition, le percuteur brûle l'amorce de la munition, le tir est maintenant automatique, il n'est plus besoin de déclencher la queue de détente, il suffit de la maintenir pressée tant que le tir est requis, "mise à feu" est la prochaine étape.
L'avantage de ce principe par rapport à celui de la culasse non calée, est qu'avec un frein adapté, il peut tirer des munitions avec la même efficacité mais avec une culasse plus légère, et une culasse plus légère signifie aussi une arme plus légère.

 

 

 

Les rayures, la gyroscopie et la gyrostabilisation

La très grande majorité des canons des armes contemporaines sont rayés, ceci est valable depuis l'arme de poing jusqu'au canon de marine. Les canons non-rayés sont dits lisses. Une rayure parcourt toute la longueur du canon en son intérieur, en tournant autour de l'axe du canon, et forme ainsi une sorte d'ellipse. Suivant l'arme, le nombre de rayures varie de 4 à 6. Ces rayures servent à mettre le projectile en rotation. Une partie de l'énergie procurée par la combustion de la charge est donc dédiée à la rotation du projectile dans les rayures. Donc, l'énergie mise à la seule disposition de la vitesse du projectile est réduite par rapport à celle d'une même munition utilisée dans une arme avec un canon lisse.

Puisque sur un canon rayé la portée du projectile est réduite, pourquoi les canons rayés sont-ils si répandus et appréciés?

Il faut alors expliquer ce qu'est la gyroscopie.
Lorsqu'un corps est en rotation autour de son axe d'inertie, il devient alors très difficile de le déstabiliser. C'est pour cette raison qu'il est plus facile de tenir en équilibre sur un vélo en mouvement (ses roues tournent) que sur un vélo à l'arrêt (ses roues sont immobiles), c'est pour cette raison qu'une toupie reste debout lorsqu'elle tourne sur elle-même alors qu'elle tombe une fois stoppée, et c'est aussi pour cette raison qu'il est plus facile pour un basketteur de tenir un ballon en rotation au bout de son index plutôt qu'un ballon immobile. Ce phénomène s'appelle la gyroscopie. Les gyroscopes (des appareils tournant autour d’un axe, qui fournit une direction stable) exploitent ce phénomène.

 

Les rayures imposent une rotation au projectile, cette rotation est conservée par inertie même une fois le projectile éjecté du canon. Grâce à l'effet de gyroscopie, le projectile est beaucoup moins sensible à toute tentative de modification de sa trajectoire que pourraient lui imposer le vent, la pluie, les feuillages, etc. Le projectile est gyrostabilisé. Voilà donc l'intérêt des rayures : elles augmentent la précision du tir. Des balles tirées par un canon rayé pointé dans une certaine direction et dans un environnement instable arrivent toutes dans une certaine zone.

La mise en rotation du projectile présente d'autres contraintes. Ainsi le moindre défaut d'homogénéité de la matière du projectile crée un balourd, qui met en vibration le projectile lorsqu'il est en rotation sur lui-même.

 

Note : Une charge de poudre trop importante fait déraper le projectile sur les rayures.

 

 

Le recul, la puissance d'arrêt, la puissance, l'énergie et la quantité de mouvement

 

Recul : mouvement vers l'arrière effectué par une bouche à feu au départ du coup.

 

Energie : faculté que possède un système de corps de fournir du travail mécanique ou son équivalent.

 

Puissance : quotient du travail accompli par une machine par le temps qu'il lui a fallu pour l'accomplir.

 

Puissance d'arrêt ou pouvoir d'arrêt ou pouvoir vulnérant : capacité d'un projectile à mettre hors d'état de nuire.

 

Quantité de mouvement : produit de la masse d'un corps par son vecteur vitesse.

 

Note : La puissance d'arrêt d'une arme ou plutôt d'une munition désigne sa capacité à mettre un individu hors d'état de nuire, ce qui ne signifie pas forcément le tuer.

 

Calculer un recul :

 

A : Poids du tireur

 

 

(-C x D) / (A + B)

Exemple : A=75 kg, B=3kg; C=0,005kg, D=300m/s

 

(-0,005 x 300 ) / ( 75+3 )

= -1,5 / 78

= environ –0,019 m/s

= environ -2cm/s

Le recul est donc d’environ 2 cm/s environ.

 

 

B : Masse de l’arme

 

C : Masse du projectile

 

D : Vitesse du projectile

 

 

Note : Le recul n’est qu’indicatif. Il ne serat pas perçu pareil par deux personnes, même avec les mêmes caractéristiques : les muscles, l’habitude, la tension, etc…peuvent faire changer la force de perception du recul.


Pour résumer, rien de mieux qu'une vidéo

 

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   On arme le pistolet, la munition se met dans le canon
   On appuie sur la détente, le percuteur frappe la munition et la balle part.
  Le percuteur se remet en place et la douille sort par le système d'extraction
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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