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« Charge creuse » : différence entre les versions

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[[Image:CumulativeHead.png|thumb|upright=1.8|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'[[Aérodynamique|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 {{lang-en|''High Explosive Anti-Tank''}}, signifiant « Explosif Brisant Anti-Tank »), est un type de [[munition]] destiné à percer un [[blindage (mécanique)#Blindage_militaire|blindage]].


[[Fichier:CumulativeHead.png|thumb|upright=1.8|Une charge creuse moderne contient un cylindre renfermant un revêtement conique en cuivre (3), recouvert d'une coiffe métallique (1) améliorant l'[[Aérodynamique|aérodynamisme]] et déterminant la distance de déclenchement optimale. Cette coiffe porte à son extrémité un capteur piézoélectrique (6) qui, à l'impact, déclenche le détonateur (4), mettant la charge à feu (5). Le terme de « charge creuse » est au volume vide (2) caractéristique de la structure de la munition.]]
Un de ses usages aux {{s2-|XX|e|XXI|e}} se trouve dans l'[[industrie pétrolière]], pour percer des trous à intervalle régulier dans le blindage d'un puits à mettre en production, ou dans la [[démolition]] de bâtiments industriels.
La '''charge creuse''' est un type de [[Explosif|charge explosive]] dont la face avant, vers la cible, est évidée, et le creux ainsi formé, en forme approximativement de triangle la base en avant, est recouvert d'une mince plaque de métal<ref>À l'origine en métal, et plus spécifiquement généralement en cuivre, mais de nos jours des [[matériau composite|matériaux composites]] peuvent être utilisés.</ref>. Lors de la [[détonation]] la concentration des forces déforme et propulse le métal en un jet à haute vélocité et haute température qui perce ou découpe la cible. Ce type de charge a des utilisations militaires ([[obus à charge creuse]], [[Roquette (arme)|roquettes]] antichars et [[Missile antichar|missiles antichars]], charges de démolition etc.) et civiles, notamment dans l'industrie de la [[démolition]].

Les premières observations de l'[[effet Munroe]] qui est à la base de son fonctionnement datent de la fin du {{s|XIX}} mais les applications pratiques prendront un demi siècle (avec un essor pendant la seconde guerre mondiale), et la compréhension (notamment celle du revêtement métallique) encore plus de temps<ref name=Boniface/> ; l'état physique du jet de métal n'est encore aujourd'hui pas totalement élucidé et reste l'objet d'étude.

Dépendant de son utilisation une charge creuse peut prendre diverses formes, les plus courantes sont les charges coniques (qui percent la cible) et les charges linéaires (qui la découpe) utilisées en démolition<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Travaux de démolition à l'aide d'explosifs |url=https://www.preventionbtp.fr/ressources/documentation/ouvrage/travaux-de-demolition-a-l-aide-d-explosifs_xyDRDsvt6KdPBsq29ov4cG |site=PréventionBTP |consulté le=2024-07-04}}</ref>. Un type spécial de charge creuse, la [[lentille explosive]], est utilisé pour produire une onde de compression de la forme voulue (sphérique, dans le cadre par exemple de l'amorce d'une réaction nucléaire dans les armes atomiques).


== Principe de fonctionnement ==
== Principe de fonctionnement ==
Son fonctionnement est basé sur l'[[effet Munroe]] : quand un explosif est formé tel qu'il présente une cavité et que la surface de cette cavité est faite d'un métal, l'énergie de la détonation de l'explosif va être partiellement concentrée sur le métal. Sous les forces induites par l'explosion, la surface de métal va se déformer et se retourner en devenant un jet de métal à très haute vélocité, capable de traverser d'épais blindages que des charges classiques auraient eu du mal à abimer. Les explications suivantes seront données avec l'exemple d'une charge conique, où le jet forme un « dard » capable de percer, mais elles s'appliquent pareillement avec une charge linéaire, qui forme une feuille capable de découper.
{{À prouver|date=février 2017}}
Son fonctionnement est basé sur l'[[effet Munroe]]. En bref, le contrôle de la dispersion du flux d'énergie et des [[Particule fluide|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 <ref>{{lien web |url=http://www.musee-infanterie.com/objet/1347-historique-de-la-charge-creuse |titre=Historique de la charge creuse |éditeur=Musée de l'Infanterie |consulté le=9 mai 2017}}</ref>{{,}}<ref>{{lien web |url=https://www.panzerchronique.fr/atelier-de-campagne/charges-creuses/ |titre=Les charges creuses |éditeur=Panzer Chroniques |consulté le=9 mai 2017}}</ref>:
Le principe de l'effet Munroe est le suivant<ref>{{lien web |url=http://www.musee-infanterie.com/objet/1347-historique-de-la-charge-creuse |titre=Historique de la charge creuse |éditeur=Musée de l'Infanterie |consulté le=9 mai 2017}}</ref>{{,}}<ref>{{lien web |url=https://www.panzerchronique.fr/atelier-de-campagne/charges-creuses/ |titre=Les charges creuses |éditeur=Panzer Chroniques |consulté le=9 mai 2017}}</ref> :
* Lors de impact, et donc de l'explosion de la charge explosive ({{numéro}}5), la feuille de cuivre ({{numéro}}3) va se déformer ;
* lors de l'explosion de la charge ({{numéro|5}}), la feuille de [[cuivre]] ({{numéro|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 solide ({{pertinence détail|contrairement à une idée répandue, le jet de métal n'entre pas en fusion, mais demeure à l'état {{citation|superplastique}} à haute température, autorisant une déformation bien au-delà du point de rupture, ce qui maintient également sa cohésion pour la formation d'un {{citation|dard}}}}) qui est projeté contre le blindage ;
* le souffle de l'explosion va retourner comme un gant le cône inversé par sa pointe, dans le sens de la propagation de l'explosion, créant ainsi un jet de métal (appelé « dard ») à haute température qui est projeté contre le blindage à très grande vitesse ;
* le dard heurte le blindage en un seul point, concentrant ainsi toute son énergie sur une zone très réduite, et provoque la [[déformation plastique]] du matériau cible qui se comporte quasiment comme un fluide dans ce choc à très grande vitesse. 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).
* Il est universellement admis que l'effondrement de la ligne conique et la pénétration de la cible se produisent tous deux par écoulement [[Dynamique des fluides|hydrodynamique]]. Cependant, il a été établi par diffraction des rayons X que le jet est un métal solide et non fondu. De plus, les meilleures estimations de la température du jet par incandescence indiquent une valeur moyenne d'environ {{tmp|450|°C}} et le cuivre fond à {{tmp|1083|°C}} à la pression atmosphérique. La confusion suivante est la première confusion : le jet semble se comporter comme un fluide, et cependant il est connu pour être un solide.(2)
* La cible est alors perforée en ce point, permettant au jet de la traverser et d'occasionner des dégâts le plus souvent létaux via l'[[onde de choc]], les gaz à très haute température et le jet de métal en lui-même ;
* 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. Bien que le profil de température exacte du jet ne soit pas bien compris, la température de surface moyenne du jet est de l'ordre de {{tmp|500|°C}} (avec quelques points chauds locaux) et donc la cavité n'est pas un résultat direct de la fusion(3)
* Ce puissant jet de métal solide va heurter le blindage en un seul point, concentrant ainsi toute sa puissance sur une zone très réduite et à haute vélocité. De plus 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.


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.
La formation optimale du dard est atteinte à une certaine distance de la cible à pénétrer, de deux à six fois le diamètre de la charge. Si le dard devait se constituer trop loin, il se déformerait et se fragmenterait, perdant son efficacité, tandis que trop près il ne pourrait pas se former parfaitement et le diamètre obtenu engendrerait une pression spécifique moins efficace. Ceci explique la forme des munitions à charge creuse qui permet de placer l'amorce en amont de la charge. On pourrait comparer le comportement du jet à celui d'une [[Lentille optique|lentille convergente]].


Lorsque la charge creuse est projetée sur la cible (principalement dans les applications militaires, car dans les applications civiles on peut généralement la poser tranquillement à la position idéale), l'énergie cinétique est négligeable pour l'efficacité de sorte que la vitesse de projection n'a pas d'importance et la masse peut être aussi réduite que possible. Cela permet d'utiliser des projectiles relativement légers et des propulseurs à basse vitesse, comme une [[grenade à fusil]], voire une [[grenade à main]].
== Utilisations ==

== Comportement du dard ==
[[Fichier:Kumulativnimlazanimacija.gif|gauche|vignette|260x260px|Impact d'une roquette antichar tirée depuis un lanceur RPG-7, illustrant le principe de la charge creuse.]]
L'explosion de la charge explosive crée un dard dont la nature n'est pas parfaitement connue en 2024. Composée du matériau utilisé dans le cône tel que cuivre, l'aluminium ou le [[Polytétrafluoroéthylène|PTFE]], on peut le décomposer en trois parties dans l'ordre chronologique à la suite de l'effondrement du cône :

* le jet lent, plus large. Il se rompt généralement vers {{unité|200|ms}}<ref name=":0">{{Lien web |langue=en |format=pdf |auteur=Manuel G. Vigil |auteur institutionnel=Sandia National Laboratories |titre=Optimized Conical Shaped Charge Design Using the SCAP Code |url=https://www.osti.gov/servlets/purl/6807425 |date=septembre 1988 |consulté le=novembre 2021}}</ref> après son apparition, soit le temps de parcourir plus d'un mètre ({{nobr|8 km/s}}) ;
* la protubérance, liée à la détente du jet lent ;
* le dard hypervéloce<ref>{{Lien web |langue=fr |format=pdf |auteur=J. Leyrat, E. Charvet, M. Mace, H. Pujol |auteur institutionnel=Journal de Physique IV Proceedings, EDP Sciences |titre=CRÉATION ET SIMULATION DE JETS HYPER-
VELOCES. |url=https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00250477/document |date=1er janvier 1991 |consulté le=novembre 2021}}</ref>, dans certains cas spécifiques l'apparition d'un jet plus fin et rapide ({{unité|20|km/s}}) est observée.

Des doutes subsistent toujours quant à son état. À l'extérieur du dard la température est inférieure à celle de fusion du matériau pour la pression présente (de {{tmp|400|°C}} pour l'enveloppe à {{unité|1000°}} pour le bout du dard avec des écarts très variable en fonction du matériau utilisé et des expériences). L'intérieur du dard ne peut être mesuré par [[radiométrie]] ou rayonnement<ref name=":1">{{Lien web |langue=en |auteur=W. Casey Uhlig, Charles R. Hummer |auteur institutionnel=US Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground |titre=In-Flight Conductivity and Temperature Measurements of Hypervelocity Projectile |url=https://core.ac.uk/download/pdf/82807024.pdf |format=pdf |date=2013 |consulté le=novembre 2021}}</ref> 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 deux et six fois le diamètre du cône<ref name=":0" />.

== Utilisation militaire ==
[[Fichier:Coupe de la tête d'une grenade perforante à charge creuse 58.jpg|vignette|400x400px|Coupe de la tête d'une roquette à charge creuse 58|alt=Coupe de la tête d'une grenade perforante à charge creuse 58]]
[[Fichier:Coupe de la tête d'une grenade perforante à charge creuse 58.jpg|vignette|400x400px|Coupe de la tête d'une roquette à charge creuse 58|alt=Coupe de la tête d'une grenade perforante à charge creuse 58]]
La charge creuse est appréciée pour sa capacité de pénétration qui ne nécessite pas le lancement de la munition à très haute-vitesse, facilitant ainsi sa mise en œuvre. Ici, contrairement à d'autres types de munitions antichars (type [[obus flèche]]), la perforation du blindage est liée à l'explosion et à la structure de la charge. Ainsi, elle offre une capacité anti-char aux unités d'infanterie, notamment aux troupes aéroportées ({{ex}} [[M50 Ontos]], canon [[Canon sans recul M40|M40]], [[RPG-7]]).
Le déclenchement d'une charge creuse fait subir de gros dégâts à un blindage, qui est généralement transpercé dans le cas d'un impact suivant une trajectoire perpendiculaire à son plan. La puissance concentrée de l'explosion, si celle-ci parvient à percer le blindage, projette une {{contrad|gerbe de métal}} et de gaz brûlants à l'intérieur du véhicule, ce qui, en fonction de l'impact aboutit à un ''K-kill'' (« destruction de l'équipage ») et bien souvent met le feu aux munitions stockées à bord du véhicule avec un résultat encore plus dévastateur.

Elle se trouve entre autres dans une grande variété de [[Munition anti-char|munitions antichar]] ({{ex}} [[obus à charge creuse]] [[CN-105 F1|OCC 105 F1]], grenade [[RPG-43]], [[LRAC F1]], [[BGM-71 TOW]]).

Cependant, en réaction à l'amélioration des [[Blindage (mécanique)|blindages]], les munitions à charge creuse sont progressivement remplacées par d'autres munitions antichars (explosif perforant {{Lien|trad=High-explosive_incendiary/armor-piercing_ammunition|fr=High-explosive_incendiary/armor-piercing_ammunition|texte=HEAP|lang=en}}, explosif à tête d'écrasement [[Obus explosif à tête d'écrasement|HESH]] et obus flèches perforants [[Obus flèche|APDS]])<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |titre=H1MIN: HESH VS. HEAT |url=https://www.youtube.com/watch?v=Uhz3w8-PSl8 |consulté le=2022-07-21}}</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=fr|auteur1=André Dumoulin|titre=Surenchère à la menace conventionnelle : le blindage réactif,
un nouveau « gap » militaire (Note)|périodique=Études internationales, 20(2),
359–367|date=1989|lire en ligne=https://www.erudit.org/fr/revues/ei/1989-v20-n2-ei3037/702496ar.pdf}}</ref>.

== Utilisation civile ==
[[Fichier:Weißenbach (Steinach)-cutting explosive charge-blasting I-beam (horizontal assembly)-prepare (detonating cord and electrical detonators)-01ASD.jpg|vignette|Un morceau de profilé en acier avec deux charges linéaires]]
Dans le domaine civil, la charge creuse est principalement utilisée dans la démolition de bâtiments sous forme de charges linéaires pour sectionner les piliers mais aussi dans l'[[industrie pétrolière]] afin de creuser des puits. Elle peut aussi être utilisée pour déblayer les [[glacier]]s en faisant exploser leurs flancs.


== Historique et évolutions ==
== Historique et évolutions ==
Il est difficile de dater l'apparition de la charge creuse, l'effet Munroe est découvert en 1888, on peut estimer son apparition dans le domaine militaire au début du {{s-|XX}} notamment en Allemagne et en Italie. Avant 1923 aucune application militaire concrète n'est connue<ref name=Boniface>{{Lien web |langue=fr |format=pdf |auteur=A. Boniface |auteur institutionnel=Revue Militaire Suisse |titre=Les charges "creuses" et leur application aux projectiles antichars |url=https://www.e-periodica.ch/cntmng?pid=rms-001:1947:92::647 |date=mars 1947 |consulté le=novembre 2024|DOI=https://doi.org/10.5169/seals-348366}}</ref>.

Au début de la [[Seconde Guerre mondiale]], l'Allemagne utilise des charges creuses afin de détruire les fortifications comme à l'observatoire de la Croix de [[Charneux (Herve)|Charneux]].

[[Thomson-Brandt]] développa l'invention sous la forme de la [[Grenade à fusil modèle 1941 antichar|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'Eben-Emael]]. 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 défaut fut par la suite résolu, permettant l'intégration de la charge creuse dans les ''[[Panzerfaust]]'' allemands, le bazooka américain ou encore le [[Projector Infantry Anti Tank|PIAT]] britannique. Depuis, les charges creuses sont présentes dans de nombreux obus de char d'assaut, ou dans les roquettes [[Lutte antichar|antichar]], sous la désignation HEAT, en concurrence avec les obus AP (''armour piercing'').
[[Thomson-Brandt]] reconnaissant la valeur de l'invention la développa sous la forme de la [[Grenade pour le maintien de l’ordre modèle 41 ou Grenade à fusil modèle 1941 antichar|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]].


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 (''[[Messerschmitt Bf 109|Bf 109]]'' puis ''[[Focke-Wulf Fw 190|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 alliées comme [[Gibraltar]], [[Saint-Pétersbourg|Leningrad]] (nom donné à Saint-Pétersbourg entre 1924 et 1991) ou [[Scapa Flow]], et les ponts traversant la [[Vistule]], un fleuve polonais.
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 (arme)|roquette]], elles furent amenées sur place par des planeurs et posées manuellement sur leurs cibles.


Durant la Seconde Guerre mondiale, les Britanniques utilisent la charge creuse employée sous forme de [[Grenade (arme)|grenade]].
Ce handicap fut cependant assez vite résolu, et on retrouva la charge creuse dans les ''[[Panzerfaust]]'' allemands, le [[bazooka]] américain ou encore le [[Projector Infantry Anti Tank|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 charges creuses au début des années 1960 peuvent percer quatre fois leur calibre dans le blindage d'acier des chars, dans les années 1970, huit fois, et dans les années 1980, dix fois avec l'explosif le plus puissant, l'octolite <small>[archive]</small>. Elles ont perdu de leur attrait au cours de cette même période avec la parade consistant à 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 [[missile]]s, les roquettes ou les [[Arme à sous-munitions|sous-munitions]] aériennes antichar.
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 (''[[Messerschmitt Bf 109|Bf 109]]'' puis ''[[Focke-Wulf Fw 190|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 ou Scapa Flow, et les ponts traversant la Vistule, un fleuve polonais.


Afin de contrer les blindages réactifs, certaines munitions sont désormais équipées de [[Charge tandem|charges creuses en tandem]], comme sur le [[Euromissile HOT|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.
C'est durant la Seconde Guerre mondiale que les Britanniques inventent la charge creuse employée sous forme de [[grenade (arme)|grenade]]. Cependant, si cette technique allait devenir pleine d'avenir, l'emploi de ces grenades allait vite être délaissé.


De même, à la fin de la Seconde Guerre mondiale le [[blindage cage]] (souvent confondu avec les ''[[Schürzen]])'' fait son apparition sur certains chars soviétiques. Bien qu'aujourd'hui généralisé il est progressivement abandonné à la suite de l'évolution de l'amorce des HEAT empêchant leur destruction et entraînant un déclenchement précoce qui favorise la pénétration du dard.
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]]. Elles ont perdu de leur attrait au cours de cette même période avec la parade consistant a la mise au point des [[Blindage réactif|blindages réactifs]]<ref>{{ouvrage|langue=fr|prénom1=René|nom1=Carpentier|titre=Les missiles tactiques |sous-titre=|éditeur=Eurosae|volume=|année=2001|pages totales=336|passage=125|isbn=|lire en ligne=http://www.eurosae.com/pages/comaero/R_Carpentier_Missiles_tactiques.pdf}}.</ref>. Il s'agit de tuiles d'explosif fixées sur le blindage du char, elles explosent individuellement à la suite de l'impact de charge explosive, dispersant 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 [[missile]]s, les [[Roquette (arme)|roquettes]] ou les [[Arme à sous-munitions|sous-munition]]s aériennes antichar.


Une des dernières protections contre les charges creuse à ce jour est liée à l'apparition des systèmes de protection active ([[:en:Active protection system#Hard-kill measures|hard kill]]) capables d'intercepter et de détruire les charges creuses avant qu'elles ne puissent endommager le véhicule tel le système [[:en:Iron Curtain (countermeasure)|Iron Curtain]].
Afin de contrer les [[Blindage réactif|blindages réactifs]], certaines munitions sont désormais équipées de [[charge tandem|charges creuses en tandem]], comme sur le [[Euromissile HOT|missile HOT]]. Une petite charge creuse est placée à l'avant, elle provoque l'explosion de la tuile, permettant à la seconde charge de taille normale d'agir sur un blindage plus conventionnel.


== Article connexe ==
== Articles connexes ==
* [[Profondeur d'impact]]
* [[Profondeur d'impact]]
* [[Lexique des armes à feu]]
* [[Glossaire des armes à feu]]


== Notes et références ==
== Notes et références ==
{{Références}}
<references />


{{Portail|armes|char de combat}}
{{Portail|armes|char de combat}}

Dernière version du 5 novembre 2024 à 09:55

Une charge creuse moderne contient un cylindre renfermant un revêtement conique en cuivre (3), recouvert d'une coiffe métallique (1) améliorant l'aérodynamisme et déterminant la distance de déclenchement optimale. Cette coiffe porte à son extrémité un capteur piézoélectrique (6) qui, à l'impact, déclenche le détonateur (4), mettant la charge à feu (5). Le terme de « charge creuse » est dû au volume vide (2) caractéristique de la structure de la munition.

La charge creuse est un type de charge explosive dont la face avant, vers la cible, est évidée, et le creux ainsi formé, en forme approximativement de triangle la base en avant, est recouvert d'une mince plaque de métal[1]. Lors de la détonation la concentration des forces déforme et propulse le métal en un jet à haute vélocité et haute température qui perce ou découpe la cible. Ce type de charge a des utilisations militaires (obus à charge creuse, roquettes antichars et missiles antichars, charges de démolition etc.) et civiles, notamment dans l'industrie de la démolition.

Les premières observations de l'effet Munroe qui est à la base de son fonctionnement datent de la fin du XIXe siècle mais les applications pratiques prendront un demi siècle (avec un essor pendant la seconde guerre mondiale), et la compréhension (notamment celle du revêtement métallique) encore plus de temps[2] ; l'état physique du jet de métal n'est encore aujourd'hui pas totalement élucidé et reste l'objet d'étude.

Dépendant de son utilisation une charge creuse peut prendre diverses formes, les plus courantes sont les charges coniques (qui percent la cible) et les charges linéaires (qui la découpe) utilisées en démolition[3]. Un type spécial de charge creuse, la lentille explosive, est utilisé pour produire une onde de compression de la forme voulue (sphérique, dans le cadre par exemple de l'amorce d'une réaction nucléaire dans les armes atomiques).

Principe de fonctionnement

[modifier | modifier le code]

Son fonctionnement est basé sur l'effet Munroe : quand un explosif est formé tel qu'il présente une cavité et que la surface de cette cavité est faite d'un métal, l'énergie de la détonation de l'explosif va être partiellement concentrée sur le métal. Sous les forces induites par l'explosion, la surface de métal va se déformer et se retourner en devenant un jet de métal à très haute vélocité, capable de traverser d'épais blindages que des charges classiques auraient eu du mal à abimer. Les explications suivantes seront données avec l'exemple d'une charge conique, où le jet forme un « dard » capable de percer, mais elles s'appliquent pareillement avec une charge linéaire, qui forme une feuille capable de découper.

Le principe de l'effet Munroe est le suivant[4],[5] :

  • lors de l'explosion de la charge (no 5), la feuille de cuivre (no 3) va se déformer ;
  • le souffle de l'explosion va retourner comme un gant le cône inversé par sa pointe, dans le sens de la propagation de l'explosion, créant ainsi un jet de métal (appelé « dard ») à haute température qui est projeté contre le blindage à très grande vitesse ;
  • le dard heurte le blindage en un seul point, concentrant ainsi toute son énergie sur une zone très réduite, et provoque la déformation plastique du matériau cible qui se comporte quasiment comme un fluide dans ce choc à très grande vitesse. 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).
  • La cible est alors perforée en ce point, permettant au jet de la traverser et d'occasionner des dégâts le plus souvent létaux via l'onde de choc, les gaz à très haute température et le jet de métal en lui-même ;

La formation optimale du dard est atteinte à une certaine distance de la cible à pénétrer, de deux à six fois le diamètre de la charge. Si le dard devait se constituer trop loin, il se déformerait et se fragmenterait, perdant son efficacité, tandis que trop près il ne pourrait pas se former parfaitement et le diamètre obtenu engendrerait une pression spécifique moins efficace. Ceci explique la forme des munitions à charge creuse qui permet de placer l'amorce en amont de la charge. On pourrait comparer le comportement du jet à celui d'une lentille convergente.

Lorsque la charge creuse est projetée sur la cible (principalement dans les applications militaires, car dans les applications civiles on peut généralement la poser tranquillement à la position idéale), l'énergie cinétique est négligeable pour l'efficacité de sorte que la vitesse de projection n'a pas d'importance et la masse peut être aussi réduite que possible. Cela permet d'utiliser des projectiles relativement légers et des propulseurs à basse vitesse, comme une grenade à fusil, voire une grenade à main.

Comportement du dard

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Impact d'une roquette antichar tirée depuis un lanceur RPG-7, illustrant le principe de la charge creuse.

L'explosion de la charge explosive crée un dard dont la nature n'est pas parfaitement connue en 2024. Composée du matériau utilisé dans le cône tel que cuivre, l'aluminium ou le PTFE, on peut le décomposer en trois parties dans l'ordre chronologique à la suite de l'effondrement du cône :

  • le jet lent, plus large. Il se rompt généralement vers 200 ms[6] après son apparition, soit le temps de parcourir plus d'un mètre (8 km/s) ;
  • la protubérance, liée à la détente du jet lent ;
  • le dard hypervéloce[7], dans certains cas spécifiques l'apparition d'un jet plus fin et rapide (20 km/s) est observée.

Des doutes subsistent toujours quant 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 1 000° pour le bout du dard avec des écarts très variable en fonction du matériau utilisé et des expériences). L'intérieur du dard ne peut être mesuré par radiométrie ou rayonnement[8] 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 deux et six fois le diamètre du cône[6].

Utilisation militaire

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Coupe de la tête d'une grenade perforante à charge creuse 58
Coupe de la tête d'une roquette à charge creuse 58

La charge creuse est appréciée pour sa capacité de pénétration qui ne nécessite pas le lancement de la munition à très haute-vitesse, facilitant ainsi sa mise en œuvre. Ici, contrairement à d'autres types de munitions antichars (type obus flèche), la perforation du blindage est liée à l'explosion et à la structure de la charge. Ainsi, elle offre une capacité anti-char aux unités d'infanterie, notamment aux troupes aéroportées (ex. : M50 Ontos, canon M40, RPG-7).

Elle se trouve entre autres dans une grande variété de munitions antichar (ex. : obus à charge creuse OCC 105 F1, grenade RPG-43, LRAC F1, BGM-71 TOW).

Cependant, en réaction à l'amélioration des blindages, les munitions à charge creuse sont progressivement remplacées par d'autres munitions antichars (explosif perforant HEAP (en), explosif à tête d'écrasement HESH et obus flèches perforants APDS)[9],[10].

Utilisation civile

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Un morceau de profilé en acier avec deux charges linéaires

Dans le domaine civil, la charge creuse est principalement utilisée dans la démolition de bâtiments sous forme de charges linéaires pour sectionner les piliers mais aussi dans l'industrie pétrolière afin de creuser des puits. Elle peut aussi être utilisée pour déblayer les glaciers en faisant exploser leurs flancs.

Historique et évolutions

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Il est difficile de dater l'apparition de la charge creuse, l'effet Munroe est découvert en 1888, on peut estimer son apparition dans le domaine militaire au début du XXe siècle notamment en Allemagne et en Italie. Avant 1923 aucune application militaire concrète n'est connue[2].

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

Thomson-Brandt développa l'invention 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'Eben-Emael. 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 défaut fut par la suite résolu, permettant l'intégration de la charge creuse dans les Panzerfaust allemands, le bazooka américain ou encore le PIAT britannique. Depuis, les charges creuses sont présentes 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 alliées comme Gibraltar, Leningrad (nom donné à Saint-Pétersbourg entre 1924 et 1991) ou Scapa Flow, et les ponts traversant la Vistule, un fleuve polonais.

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

Les charges creuses au début des années 1960 peuvent percer quatre fois leur calibre dans le blindage d'acier des chars, dans les années 1970, huit fois, et dans les années 1980, dix 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 à 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 (souvent confondu avec les Schürzen) fait son apparition sur certains chars soviétiques. Bien qu'aujourd'hui généralisé il est progressivement abandonné à la suite de l'évolution de l'amorce des HEAT empêchant leur destruction et entraînant un déclenchement précoce qui favorise la pénétration du dard.

Une des dernières protections contre les charges creuse à ce jour est liée à l'apparition des systèmes de protection active (hard kill) capables d'intercepter et de détruire les charges creuses avant qu'elles ne puissent endommager le véhicule tel le système Iron Curtain.

Articles connexes

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Notes et références

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  1. À l'origine en métal, et plus spécifiquement généralement en cuivre, mais de nos jours des matériaux composites peuvent être utilisés.
  2. a et b A. Boniface, Revue Militaire Suisse, « Les charges "creuses" et leur application aux projectiles antichars » [PDF], (DOI https://doi.org/10.5169/seals-348366, consulté en )
  3. « Travaux de démolition à l'aide d'explosifs », sur PréventionBTP (consulté le )
  4. « Historique de la charge creuse », Musée de l'Infanterie (consulté le )
  5. « Les charges creuses », Panzer Chroniques (consulté le )
  6. a et b (en) Manuel G. Vigil, Sandia National Laboratories, « Optimized Conical Shaped Charge Design Using the SCAP Code » [PDF], (consulté en )
  7. J. Leyrat, E. Charvet, M. Mace, H. Pujol, Journal de Physique IV Proceedings, EDP Sciences, « CRÉATION ET SIMULATION DE JETS HYPER- VELOCES. » [PDF], (consulté en )
  8. (en) W. Casey Uhlig, Charles R. Hummer, US Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, « In-Flight Conductivity and Temperature Measurements of Hypervelocity Projectile » [PDF], (consulté en )
  9. « H1MIN: HESH VS. HEAT » (consulté le )
  10. André Dumoulin, « Surenchère à la menace conventionnelle : le blindage réactif, un nouveau « gap » militaire (Note) », Études internationales, 20(2), 359–367,‎ (lire en ligne)