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PROPAGATION - ONDE DE CHOC

Jean-Jacques DÖRRZAPF

 

 

Sur sa trajectoire, le projectile se fraye un passage dans l'air. Il en résulte des phénomènes remarquables qui méritent une analyse.

 

• Stabilité et vitesse transsonique

La stabilité d'un projectile dépend de la résistance de l'air. On comprend que son passage en vitesse transsonique le perturbera quelque peu. Notamment quand sa vitesse, initialement supersonique, décroît avec la distance pour devenir subsonique et que, dans le même temps, sa vitesse de rotation a également diminué.

 

• Les projectiles subsoniques et supersoniques. Onde de choc, onde de Mach. Sillage

Lorsque l'on ébranle localement les molécules de l'air ambiant (source sonore ou autre...), cet ébranlement se propage de proche en proche aux molécules voisines. Il se propage à une vitesse précise, qui dépend des caractéristiques du milieu, appelée vitesse spécifique. C'est la vitesse du son dans ce milieu, l'air dans notre cas (a # 340 m/s).
Il est à noter qu'il y a transfert d'énergie mais pas de matière.

 

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- Source immobile

Si la source (point noir) de l'ébranlement est immobile, les ondes générées seront soit circulaires soit sphériques selon qu'elles se propagent suivant deux ou trois dimensions spatiales. Dans tous les cas, elles seront concentriques.

Lors de son vol, la pointe du projectile percute des molécules d'air (c'est la raison pour laquelle il est freiné). Cet ébranlement va se propager, sous forme d'ondes circulaires, dans toutes les directions et notamment dans la direction de la progression du projectile.

Source immobile

 

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- Vitesse subsonique

Le projectile se déplace à une vitesse inférieure à celle du son (vitesse subsonique), les ondes sonores qu'il a générées s'éloigneront indéfiniment de lui et en particulier de sa pointe.
Mach2

 

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- Vitesse sonique ou transsonique

Le projectile se déplace à la vitesse du son. Les ondes émises par l'ébranlement des molécules d'air par sa pointe restent au niveau de cette dernière. L'accumulation de ces ondes accroît localement la densité de l'air et constitue une sorte de barrière que le projectile aura du mal à franchir.
L'avant du projectile sera accompagné d'un front d'onde.
  Mach3

 

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- Vitesse supersonique

La vitesse du projectile est supérieure à celle du son. Les ondes émises à chaque instant sont dépassées par la pointe du projectile et sont laissées derrière. Cette onde est, à la pointe du projectile, supersonique. Il s'agit d'une onde de choc.
A l'arrière du projectile, les ondes sonores se propagent à la vitesse du son et interfèrent par endroit. Il se forme une accumulation d'énergie sur l'enveloppe s'appuyant sur les bords des ondes. Cette enveloppe a la forme d'un cône dont le sommet coïncide avec la pointe du projectile. Ce sillage est l'onde de Mach. C'est ce "claquement" sec que l'on entend qui se différencie nettement de l'onde de bouche.

Onde de Mach

 

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• L'onde de choc

Une onde de choc est une variation brutale de certains paramètres physiques. Une onde de choc aérienne est une variation brutale de la pression suivie dun retour à la normale précédé d'une phase de dépression.

Schéma onde de choc

 

L'image ci-dessous représente l'ombroscopie d'un projectile de 7,62 mm se déplaçant à la vitesse de 1,3 Mach.

Ombroscopie 7,62 mm

 

 

• Caractéristiques d'une onde de choc

En milieu aérien une onde de pression doit répondre à un certain nombre de critères pour prétendre au sytatut d'onde de choc :

1 - La vitesse relative de l’onde augmente avec l’amplitude du choc ;

2 - La vitesse du son derrière l’onde de choc est toujours supérieure à celle de l’onde ;

3 - Une onde de choc est toujours subsonique par rapport au milieu derrière elle ;

4 - Le choc est toujours supersonique par rapport au milieu qu’il rencontre ;

5 - Une onde de choc n’est pas une onde d’accélération (qui se propage à la vitesse du son).

 

• Onde de choc et fausses idées en balistique lésionnelle

Les tentatives de donner une explication aux lésions provoquées par des petits projectiles à haute vitesse, dont la .223 Remington est un exemple, a donné lieu à des théories fantaisistes comme l'effet dévastateur de l'onde de choc. Encore de nos jours, cette théorie réapparaît de temps à autre.

Pour qu'une onde de choc puisse créer des lésions, il faut qu'elle transporte suffisamment d'énergie. Mais surtout, il faut qu'elle existe. Une analyse simple des caractéristiques d'une onde de choc démontre son inexistence lors du trajet d'un projectile, même à haute vitesse, dans le corps d'un être humain ou d'un animal.

Nous retiendrons particulièrement la caractéristique 4. Elle nous indique que pour qu'un projectile puisse créer une onde de choc, il doit avoir une vitesse supersonique dans le milieu dans lequel il se déplace. La vitesse du son dans les tissus biologiques est légèrement supérieure à 1500 m/s. C'est une vitesse bien supérieure à celle des projectiles à haute vélocité tel que la .223 Remington (5,56 x 45mm). Dans le domaine de la balistique lésionnelle, même ces projectiles très rapides ne peuvent pas créer une onde de choc dans les tissus organiques. On ne peut donc pas attribuer les lésions observées ou une partie de ces dernières à ce phénomène physique.

 

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Jean-Jacques DÖRRZAPF
Expert près la Cour Pénale Internationale