L'article suivant offre une vue d'ensemble du fonctionnement des cartouches d'armes à feu, en abordant les aspects historiques, les composants, les mécanismes de déclenchement et les considérations de sécurité.
Introduction
Toutes les armes à feu sont conçues pour propulser des projectiles, ce qui entraîne des similitudes dans leur conception. Cependant, une analyse plus approfondie révèle des différences significatives dans leurs principes de fonctionnement. Cette présentation se concentre sur les armes de petit calibre, en fournissant un aperçu général sans se concentrer sur des armes spécifiques.
Aperçu historique
L'histoire des armes à feu remonte à plusieurs siècles, avec des développements significatifs qui ont façonné les armes à feu modernes que nous connaissons aujourd'hui.
Débuts : Les premières armes à feu étaient des tubes simples, fermés à une extrémité et chargés par la bouche.
Serpentin : Un mécanisme appelé "serpentin" a été utilisé pour allumer la poudre.
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Rayures : Les rayures, initialement rectilignes, ont été introduites vers 1498 pour faire tourner le projectile, améliorant ainsi la précision. Dans un canon à âme lisse, les frottements entre l'âme et le projectile provoquent une rotation de ce dernier qui induit, lors de son interaction avec l'air, une trajectoire aérienne qui sort du plan de tir c'est à dire une déviation. Ce phénomène est connu sous le nom d'effet MAGNUS. Compte tenu du manque de précision des méthodes de fabrication des canons et des projectiles, les frottements ne sont pas identiques à chaque tir et il en est de même de la déviation de la balle.
Chargement par la culasse : Les armes à chargement par la culasse sont apparues plus tard, mais leur fonctionnement était initialement hasardeux en raison de la technologie limitée.
Rouet : Le rouet est apparu à Nürenberg vers 1517.
Amorce : L'utilisation d'amorces, à base de poudre fulminante (Révérend Fortsyth - 1793), a marqué une avancée significative.
Verrouillage par rotation : Le verrouillage de la culasse par rotation a amélioré la sécurité et la fiabilité.
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Composants clés d'une arme à feu
Plusieurs composants sont essentiels au fonctionnement d'une arme à feu :
Canon : Le canon est le tube par lequel le projectile est expulsé. Son rôle est de canaliser le projectile et de lui transmettre l'accélération nécessaire pour atteindre la vitesse initiale souhaitée à la sortie de l'arme. La partie ouverte du tube est la bouche.
Chambre : La chambre est l'endroit où se produit l'explosion de la poudre propulsive. La chambre est fermée par une pièce métallique, la culasse. Selon les spécialistes de la balistique intérieure, une chambre est forcément d'un diamètre supérieur à celui du canon.
Culasse : La culasse empêche les gaz de s'échapper vers l'arrière au moment du tir. L'ouverture de la culasse doit être retardée pour permettre au projectile de quitter le canon en toute sécurité.
Mécanisme de détente : Le mécanisme de détente contrôle le processus de tir.
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Chargeur ou magasin : Un chargeur ou magasin contient les cartouches et assure leur disponibilité immédiate pour augmenter la cadence de tir.
Poignée : La poignée permet une prise en main stable de l'arme. Sur certaines armes, on peut en trouver deux.
Crosse : La crosse permet un appui sur l'épaule pour absorber l'impulsion du recul, notamment sur les carabines et les fusils.
Classification des armes à feu
Les armes à feu peuvent être classées selon différentes caractéristiques :
Armes de poing vs. armes d'épaule : Les armes de poing sont conçues pour être utilisées d'une seule main, tandis que les armes d'épaule nécessitent un appui sur l'épaule pour absorber le recul. La première distinction est simple. Une arme que l'on peut utiliser d'une seule main (dans le poing) est une arme de poing. Rien n'empêche cependant d'utiliser les deux mains. Des méthodes de tir à deux mains existent depuis longtemps et elles font partie de la formation des forces armées et des forces de l'ordre. Le tir à deux mains existe également dans le domaine sportif.
Pistolets vs. revolvers : Un pistolet automatique ou semi-automatique possède un chargeur contenant les cartouches, généralement logé dans la poignée. Les revolvers, quant à eux, utilisent un barillet rotatif. Les deux images ci-dessus permettent de différencier un pistolet (image de gauche) d'un revolver (image de droite).
Mécanismes de détente : simple action vs. double action
Le mécanisme de détente peut fonctionner en simple action ou en double action :
Simple action : Dans ce mode, le marteau ou le chien est armé, et un appui sur la détente le libère pour percuter l'amorce. En simple action, la course de la détente est courte et la force à appliquer (le poids de la détente) est faible voire très faible, parfois de l'ordre de 1,5 kg, puisque juste nécessaire à libérer le cran de l'armé du marteau ou du chien de la tête de gâchette. Le doigt se pose sur la détente uniquement lorsque l'on décide de tirer. Si on change d'avis, on retire son doigt de la détente.
Double action : L'action du doigt sur la détente arme et libère le marteau ou le chien en un seul mouvement. Dans ce mode de tir, le marteau ou le chien se trouve initialement à l'abattu. L'action du doigt sur la détente entraine un certain nombre d'évènements : rotation vers l'arrière du marteau ou du chien, compression du ressort de percussion. Selon le type de dispositif de sécurité, il y a un effacement progressif des éléments de sécurité à la percussion et au choc ou la mise en place de la barette de transmission entre le marteau et le talon du percuteur. Lorsque l'angle de rotation requis est atteint par le marteau ou le chien, ce dernier est libéré et vient percuter l'amorce de la cartouche, soit directement dans le cas du chien, soit en frappant le talon du percuteur dans le cas du marteau. Dans ce mode de tir, la course de la détente est longue et le poids de la détente important puisqu'il est nécessaire de comprimer le ressort de percussion jusqu'à la libération du marteau ou du chien. En double action, la force à appliquer sur la détente pour déclencher un tir peut atteindre 5 kg, notamment sur les revolvers en dotation dans les administrations, un poids de détente élevé étant considéré comme un élément de sécurité. Bien que le poids de détente soit plus important en double action qu'en simple action, le doigt entre en contact avec la queue de détente uniquement lorsque l'on a décidé de tirer.
Simple et double action : Le tir en simple et double action a été longtemps la caractéristique des seuls revolvers. À l'origine, les pistolets semi automatiques ne pouvaient tirer qu'en simple action. Depuis, la possibilité de tirer en double action a été implémentée dans de nombreux pistolets semi automatiques modernes. Il est à noter cependant que, dans le cas des pistolets semi automatiques, le tir en double action nécessite le chargement préalable de l'arme et, dans le cas de tirs successifs, seule la première cartouche est tirée en double action puisque le marteau se trouve préalablement à l'abattu. Les autres cartouches sont tirées en simple action car le marteau a été placé à l'armé lors du mouvement arrière de la culasse à l'occasion du tir précédent.
Modes de chargement et cadence de tir
Le mode de chargement influence considérablement l'efficacité d'une arme à feu en déterminant sa cadence de tir. La cadence de tir correspond au nombre de coups que l'arme peut tirer en un laps de temps donné, généralement la minute. On parle de "coups à la minute". La cadence de tir théorique correspond au nombre de coups que l'arme peut mécaniquement tirer. La cadence pratique de tir tient compte du couple arme / tireur et de la justesse du tir en cible qui nécessite en général une reprise de la visée après chaque coup ou chaque rafale.
Coup par coup : Ce mode concerne les armes à un seul canon, dépourvues de magasin, nécessitant un rechargement manuel après chaque tir. Après chaque tir, on bascule le canon, on éjecte l'étui, on prend une cartouche que l'on introduit, on referme le canon et on peut procéder à un nouveau tir.
Répétition manuelle : Les armes sont munies d'une culasse mobile actionnée par le tireur. Elles sont approvisionnées par un magasin interne ou d'un chargeur amovible contenant les cartouches. L'action du tireur se limite, après approvisionnement de l'arme, à la charger. La culasse étant en position arrière, le tireur pousse la culasse vers l'avant, par l'intermédiaire du levier de culasse, pour assurer la fermeture et le verrouillage. Lors de son mouvement vers l'avant, la culasse entraine la première cartouche et l'introduit dans la chambre. L'espace dans le magasin, libéré par la première cartouche est aussitôt occupée par la seconde cartouche qui monte sous l'action du ressort élévateur et se place en appui sous la culasse. Il s'agit du premier demi transport. Le tir effectué, le tireur déverrouille la culasse et la tire vers l'arrière, extrayant l'étui de la cartouche tirée. La cartouche qui était en appui sous la culasse est libérée, elle monte et se trouve en contact avec les lèvres d'alimentation du chargeur ou du magasin. Il s'agit du second demi transport. Notons cependant que pour le tir de précision, les tireurs d'élites ou "snippers" utilisent toujours des fusils à répétition manuelle.
Semi-automatique : En mode semi automatique, le chargement de la première cartouche nécessite l'action du tireur sur la culasse ou sur l'ensemble mobile s'il existe une pièce de manœuvre. Ce premier chargement effectué manuellement, l'action du tireur se limite à déclencher le tir en appuyant sur la queue de détente. L'ensemble du cycle d'alimentation est assuré de manière automatique par l'arme elle-même. À chaque appui sur la détente, un coup et un seul part jusqu'à épuisement des cartouches du magasin ou du chargeur. Bien que le cycle d'alimentation soit automatique, l'arme disposant de ce mode de fonctionnement est dite semi automatique car le tireur doit actionner la détente pour chacun des coups tirés. Cette arme ne peut pas tirer en rafale continue. La distinction entre semi automatique et automatique n'est, cependant, pas toujours très claire. Dans certains cas, on peut voir l'appellation P.A modèle X pour Pistolet Automatique modèle X, alors que l'arme fonctionnant en mode semi automatique devrait donc s'appeler P.S.A. modèle X pour Pistolet Semi Automatique modèle X. Un exemple typique est celui du pistolet français dont l'appellation officielle est P.A. MAC 50 (Pistolet Automatique MAC 50) et du fusil F.S.A. modèle 49-56 (Fusil Semi Automatique MAS 49-56). Ces deux armes tirent pourtant toutes les deux au coup par coup avec rechargement automatique. Reconnaissons que dans le langage parlé, il est plus simple de prononcer P.A. que P.S.A.
Automatique : Ce mode de fonctionnement est propre aux armes tirant par rafale. Tant que le tireur appuie sur la détente, les coups s'enchaînent jusqu'à ce que le chargeur soit vide. Certaines armes, par conception, ne peuvent tirer que par rafale. D'autres, généralement plus modernes, disposent d'un sélecteur de mode de tir qui permet, la plupart du temps, de choisir entre le tir au coup par coup, par rafale de trois cartouches et par rafale continue.
Principes de fonctionnement
Il existe plusieurs principes de fonctionnement des armes, et leurs mécanismes ne sont limités que par l'ingéniosité des concepteurs.
Inertie de la culasse : Utilisée pour les calibres de faible puissance, l'inertie de la culasse, combinée à la force du ressort récupérateur, suffit à retarder l'ouverture jusqu'à ce que le projectile quitte le canon. En clair, il faut laisser le temps au projectile de quitter le canon avant que ne s'enclenche la suite des opérations qui permettront le tir suivant. Si l'ouverture de la culasse se produisait trop tôt, une partie des gaz s'échapperait par l'arrière du canon provoquant une chute de pression dans ce dernier. Le projectile n'atteindrait pas sa vitesse initiale nominale, voire resterait bloqué dans le canon. Du côté du tireur, un retour accidentel des gaz lors de l'ouverture imprévue de la culasse n'est pas une expérience agréable. Pour les calibres de faible puissance (.22, 6,35 mm, 7,65 mm), l'inertie de la culasse associée à la force du ressort récupérateur d'énergie sont suffisantes pour permettre au projectile de quitter le canon avant l'ouverture, c'est à dire avant la séparation du canon et de la culasse. Si les dimensions de l'arme le permettent, il est possible d'augmenter la masse de la culasse qui devient alors une pièce percutante. C'est le cas par exemple du pistolet mitrailleur français MAT 49 de calibre 9 mm Parabellum dont la culasse est une pièce d'acier usinée pesant un peu plus de 500 g.
Recul du canon : Pour les calibres plus puissants, un système de verrouillage retarde l'ouverture de la culasse jusqu'à ce que le projectile quitte le canon. de poing de calibre 9x19 mm Parabellum et au-delà, l'inertie de la culasse, épaulée par la force du ressort récupérateur d'énergie, n'est plus suffisante. Il est nécessaire de retarder la séparation du canon de la culasse. Dans ce but, le canon et la culasse sont solidarisés par un dispositif de verrouillage. Durant la phase d'accélération du projectile dans le canon, l'ensemble canon-culasse commence à reculer. Après quelques millimètres de course vers l'arrière de l'ensemble culasse-canon, le projectile à eu le temps de sortir du canon. A ce moment là, la séparation du canon et de la culasse (l'ouverture) peut se produire, après déverrouillage. La culasse continue seule son mouvement de recul, entamant ainsi un nouveau cycle d'alimentation. Le canon aura accompagné la culasse un bref instant, sur une courte distance, durant la phase initlale du tir. La percussion à lieu au temps t0. Entre t0 et t1, le projectile parcourt le canon et l'ensemble canon-culasse commence à reculer conformément au principe de conservation de la quantité de mouvement. L'image ci-dessus présente un pistolet Beretta 92 FS démonté. Les pièces à considérer concernant le système à cours recul du canon sont le verrou de canon et son poussoir. Le verrou de canon permet, durant la phase initiale du recul, de rendre solidaires le canon et la culasse mobile. Dans l'image, le verrou de canon est libre et se trouve en position basse. Lorsque l'arme est en fonction et avant le tir, le verrou, forcé par la carcasse de l'arme se trouve en position haute. Au départ du coup, l'ensemble canon et culasse mobile recule. Après une course de 9 millimètres, le talon du poussoir du verrou de canon vient prendre appui sur une partie de la carcasse. Le poussoir du verrou ainsi bloqué, sa tête entre en contact avec une rampe usinée sur le verrou et force ce dernier à descendre. Le canon est relié à la carcasse de l'arme par la biellette fixée sur cette dernière par la clavette d'assemblage. Lors du départ du coup, l'ensemble canon et culasse mobile recul…
Alternatives au plomb dans les munitions de chasse
Le choix du matériau pour les plombs de cartouches de chasse doit prendre en compte plusieurs facteurs, notamment la forme sphérique, la densité, l'élasticité et l'accessibilité économique.
Billes d'acier : En raison de leur densité plus faible, une vitesse initiale plus élevée est nécessaire, et il est recommandé d'augmenter le calibre des billes de deux tailles par rapport à celles en plomb pour maintenir la même énergie cinétique finale. L'un des principaux avantages des billes d'acier réside dans leur excellente capacité de pénétration. La gerbe résultante est plus uniforme, plus dense, mais aussi plus courte. De plus, le coût reste abordable. Les projectiles en acier sont inaltérables, et l'utilisation d'un choke jusqu'à ½ maximum garantit une dispersion optimale et précise.
Bismuth et alliages : Le bismuth ou les alliages (Bismuth, aluminium, étain & zinc) sont des métaux lourds, affichant une densité très similaire à celle de l'acier, et ils démontrent des performances comparables à ce dernier. La caractéristique principale du bismuth réside dans sa souplesse, qui lui permet d'être utilisé par tous les types de canons, y compris ceux destinés aux billes d'acier. Cette souplesse permet le chargement des cartouches de bismuth avec une bourre traditionnelle. La densité élevée du bismuth ainsi que ses propriétés de déformation lors de l'impact résultent en un transfert significatif d'énergie. Comparativement, le bismuth possède une densité supérieure à celle de l'acier, ce qui permet des tirs à des distances plus étendues, jusqu'à 55 mètres (60 yards).
Alliages de substitution : Les alliages de substitution sont constitués de métaux sans plomb, non toxiques pour l’environnement. Les projectiles en alliage ont un comportement intermédiaire entre l’acier et le Bismuth qui se rapproche énormément du comportement du plomb.
Cuivre : Certaines cartouches sont chargées avec des grenailles de cuivre qui forment également une excellente alternative au plomb et aux autres substituts au plomb.
Sécurité
La sécurité est primordiale lors de l'utilisation d'une arme à feu. Il est essentiel de comprendre la signification du poinçon du banc d'épreuves inscrit sur les canons, ainsi que les cartouches qui peuvent être utilisées en toute sécurité. Il convient de toujours garder à l'esprit la possibilité de ricochets, en particulier dans des environnements aquatiques, autour de branches ou au sein d'une végétation dense. Ne déclenchez jamais un tir à moins d'être certain de votre cible et de la voir clairement. Lors de l'utilisation de cartouches dotées d'une bourre fabriquée à partir d'un matériau alternatif ou d'un matériau dit « dégradable », il est primordial de garantir la protection constante du canon et d'éviter tout dommage aux parois internes des canons causé par les billes.
Cartouches de pression standard (SP) : Les cartouches de pression standard sont conçues pour être tirées dans des fusils éprouvés à 1040 bars et génèrent une pression inférieure à 830 bars. Les billes contenues dans ces cartouches ont un diamètre maximal de 3,00 mm (numéro 5).
Fleur de Lys : Le symbole de la Fleur de Lys indique que le fusil est approuvé pour les billes d'acier. Ce poinçon est apposé sur le canon des fusils par un banc d'épreuve certifié. Sur les armes récentes, le nouveau poinçon comprend également le marquage CIP au-dessus de la fleur de lys.
Terminologie
Munition à projectile expansif : Munition dont le projectile est spécialement façonné pour foisonner, s’épandre ou champignonner à l’impact.
Munition neutralisée : Munition dont le projectile a un diamètre inférieur à 20 mm et dont la chambre à poudre présente un orifice latéral d’un diamètre au moins égal à 2 mm ne contenant plus de poudre et dont l’amorce a été percutée.
Chargeur : Boitier amovible contenant les munitions.
Talon : Excroissance sur un percuteur assurant son verrouillage.
Straight-Pull : Tirez poussez mécanisme des fusil Ross et S.
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