Dans cet article, je vais expliciter ce qu'est un railgun (un dans la vraie vie, pas celui de Quake hein!), et on va voir si il est possible que l'on s'en servent comme arme en remplacement des classiques canons utilisant des obus propulsées par l'énergie chimique venant d'un explosif. On va d'abord faire un peu de physique (induction électromagnétique), puis on va voir les aspects industriels.

I. Théorie du Railgun:

Pour les taupins, on va simplement reprendre l'exercice d'induction électromagnétique sur les rails de Laplace, puisque c'est exactement de cette facon que fonctionne le railgun.

C'est parti pour les calculs!
On suppose ici que le champ magnétique est uniforme et constant (en fait des effets de bords apparaissent à chaque extrémité du rail, mais dans la pratique ce dernier est très long, donc ca ne pose pas trop de problèmes de les négliger).

Le "projectile" est ici le barreau délimité par les points M et N, il est d'une certaine masse Mb et d'une certaine résistance électrique R.
La convention utilisée pour le sens du courant I sera celle définie par la flèche jaune sur le schéma.
Les vecteurs seront notés en gras.

Sur le schéma, on a le générateur électrique, puis la f.e.m induite, notée Enm, c'est à dire la tension créée par le mouvement du barreau conducteur dans le champ magnétique. Son expression vaut ici:
Enm = - a*v*B avec v la vitesse algébrique du barreau.

Un schéma électrique équivalent nous donnerai alors: E= Emn - R*I, d'où E = -a*v*B - R*I donc on peut en déduire le courant I

Calculons maintenant les forces de Laplace s'exercant sur le barreau, en effet, pourvu qu'un courant traverse le barreau, son mouvement va interagir avec le champ magnétique et au résultat on aura une force qui va s'exercer sur le barreau, ici le propulsant. C'est le principe de base du moteur linéaire, ou Railgun.
Fl = I*a*B*x

Appliquons maintenant notre bon vieux principe fondamental de la dynamique au système constitué par le barreau de masse Mb. On va se placer dans le cas idéal, où il n'y a pas de frottement avec les rails, pour simplifier d'une part, et pour avoir un minorant de l'énergie à donner au système.

on a, en projection sur l'axe x
Mb* dv/dt = i*a*B c'est à dire, en remplacant I par la valeur déterminée précédemment...
...une belle équation différentielle du premier ordre, facile à résoudre:
dv/dt + (a*B)^2/(Mb*R) *v = -E*a*B/(Mb*R)

Et on obtient pour la vitesse, avec la condition initiale que le barreau possède une vitesse Vo:
V = E/(a*B) *( exp(-t*(a*B)^2/(Mb*R)) - 1) + Vo * exp( -t* (a*B)^2/(Mb*R))

Qu'en conclure... que la vitesse est négative après une courte période!!! WTF! Bon pas de problème, il suffit d'inverser le sens du champ magnétique, qui au lieu d'être selon z passe selon -z, comme on le remarque sur ce nouveau schéma:


Et voilà, on a construit notre Railgun théorique! Cool, on va pouvoir jouer à Q3, l'utiliser sur des chars, des navires, des gunz etc etc... Mais minute! Ca consomme combien un truc pareil?

Application numérique:
imaginons que l'on veuille, pour une utilisation en remplacement d'un canon de 120mm, accélérer un projectile de 5 kg à 2 000 m/s.
Donc Mb= 5 kg
V (final) = 2 000 m/s
On va prendre R= 1 Ohms pour la résistance du projectile (très petit)
et a = 100mm pour le calibre du projectile

On obtient donc, en utilisant un très puissant champ magnétique de 5 Teslas, une tension d'alimentation de 1 kV, ce qui est raisonnable.
Par contre là où ca le devient moins, c'est qu'il faudrait faire passer un courant de 2000 A dans le circuit (WTF!!!) ce qui est énorme! Il est clair que non seulement pour accélérer le projectile mais aussi pour assurer les 5 Teslas nécessaire ( et encore c'est une valeure minimale), il faut recourir à la supra-conductivité, comme dans les accélérateurs de particules... ce qui, dans un char ou même sur un navire de guerre est fantaisiste!

II. Application et construction:

Des petits démonstrateurs existent déjà, mais ils ne sont guère capable d'accélérer que des projectiles de l'ordre du gramme. Un autre problème se pose... dans l'étude précédente, on a négligé les frottements, or ils sont bels et biens présents! Ces petits démonstrateurs ont une durée de vie d'environ 30 coups... après les rails sont foutus, il faut reconstruire un autre railgun.

Mais bon ca en jette quand même:


Je sais que la marine Anglaise vient de notifier BAE systems pour la construction d'un Railgun Naval, car certes il présente des avantages:
-Portée bien supérieure au canons classiques.
-Pas de recul, donc tourelle allégée et système de stabilisation plus efficace, et donc précision accrue.
-Les munitions coutent moins chères et sont moins dangereuses à manipuler (elles n'ont pas de poudre propulsive)
-Le type d'accélération que subit le projectile fait que son électronique embarquée peut survivre plus facuilement qu'avec un lancement classique, et la faible variation dans l'accélération du projectile par rapport à un canon à poudre où la température, la masse exacte de cette dernière importe, font que la précision est encore améliorée.

Mais bon, d'une part se pose le problème de la gestion et du stockage de l'énergie, et de l'autre l'usure des rails, et donc je pense que les missiles et canons classiques ont encore de beaux jours devant eux! (à moins que le Laser ne les supplantent un jour ... ... )

Si vous avez des questions, des erreurs à me signaler .. ->

Bon et bien voilà.
Pendant ces deux ans de prépas ô laborieux je ne cessais de me remettre en doute sur ma motivation pour la très Sainte et ô combien Mythique Baille (l'Ecole Navale pour ceux du fonds qui captent rien), et venerais ce jour où je serai sur la liste d'admission.

Mais c'est désormais chose faite! Et admis dans les 3 premiers en plus!
Il ne me reste plus maintenant qu'à compter les jours restant qui me séparent du commandement de cette merveilleuse machine à propulsion nucléaire...

Après avoir trainé pas mal de temps sur YouTube, une petite sélection de vidéos:

-le T-80U en action:
ici

-Une petite vidéo qui est en fait un morceau d'un film russe sur la première guerre de Tchétchénie. On y voit un T-72 surblindé mais utilisé d'une tout autre façon de ce à quoi il est destiné... Attention, c'est gore et hardcore, et pas le genre "film d'horreur avec ketchup" -> Personnes sensibles s'abstenir donc. (Je vous aurai prévenu)

-On change de registre avec ça. C'est un documentaire sur le système anti-aérien longue portée S-300 V russe.

-On a aussi des avions russes.

Passons à l'ouest...

-Mirage F1 au dessus du Tchad.

-Entrainement de l'infanterie. Le lance missile qu'on aperçoit un moment est un Eryx.

-Une vidéo de chars avec dans l'ordre d'apparition: le M1 Abrams, le Merkava, le Challenger 2 birtannique, le T-80U, le T-90, un IFV Warrior Britannique, le Léopard 2, un T-72 surblindé et enfin le Leclerc.
De bon char de dernière génération quoi (sauf le T-72).
On remarquera qu'ils ont tous l'abilité à pouvoir tirer en roulant avec leur canon stabilisé, pas comme j'ai pu entendre au défilé du 14 juillet par des commentateurs naïfs répétant fièrement que le Leclerc était le seul char au monde à pouvoir tirer en roulant et qu'il était doté de blindages réactifs (ce qui est totalement faux..)

-Un concept intéressant, le IFV CV-90 suédois avec tourelle de 120mm, où comment faire un des meilleurs chars léger au monde.

Ce sera tout pour aujourd'hui...

Et voilà, les résultats d'admission à St Cyr sont tombés, et heureusement je suis sur la liste principale...


Mais bon, St Cyr on va dire que c'est un peu la solution de secours, puisque mon but c'est d'avoir l'Ecole Navale, résultats le 21... stress!

En tout cas, Adieu la prépa!

Quelqu'un sait il comment je peux ajouter du code html sur la page de mon blog?

Arf, vu que les sections du forum "aide hardware et software" ont disparus, je m'en remets à ouvrir un "topic" sur mon blog... =\

Réponse à quelques questions intéressantes postées dans les commentaires

Selon toi, est-ce que le swarming a de l'avenir en guérilla urbaine?

Oui, et pas seulement en guérilla urbaine. Avec les nouvelles technologies de l'armement, il va falloir que les armées qui en sont équipées revoient en profondeur leur doctrine (la doctrine dans une armée réponds à la question "comment employer nos armes de la façon la plus efficace?"). On a vu ce bond technologique dans les année 30 qui a permis aux allemands d'élaborer la doctrine de la Blitzkreig, alors que la majorité des armées européennes n'avaient pas su s'adapter à temps aux nouvelles techniques de faire la guerre. Avec maintenant la généralisation des armes guidées pour l'artillerie, l'aviation et l'infanterie, ainsi que l'apparition des réseaux de batailles permettant de distribuer l'information à tous les niveaux du commandement, alors il est maintenant absolument nécessaire de redéfinir une nouvelle doctrine globale, différente de l'actuelle héritée de la Guerre Froide. Le Swarming, qui consiste donc a "dispatcher" les forces, au contraire de la doctrine actuelle qui est d'établir une ligne de front, permettra d'utiliser beaucoup plus efficacement, en premier lieu l'information récoltée maintenant par toutes les unités grâce à la fusion des capteurs et des réseaux (autrefois le travail des unités de reconnaissance) et en second lieu la concentration de la puissance de feu en "effective fire" puisque maintenant ce n'est plus seulement l'apannage de l'artillerie de concentrer des feux sur une zone spécifique, ni l'apanage de la cavalerie de se regrouper pour lancer l'assaut.
Puisque maintenant les forces sont réparties sur le terrain de façon non linéaire et ont accés à l'information globale, ce sont les unités les mieux placées et les plus efficaces pour la tâche requise qui peuvent directement entreprendre une action. Tout ceci contribue à augmenter le Tempo de la bataille, et met nos forces en position extrèmement favorable pour lancer des contre attaques à la fois dans la profondeur du dispositif ennemi (par l'utilisation d'armes guidées à longue porté) et sur des actions offensives de l'ennemi et mettant ses flancs et son arrière en danger.
Traditionnellement, le swarming est la doctrine d'emploie favorisée pour les troupes parachutistes. Mais il se pourait fortement qu'elle se généralise à l'armée tout entière dans les années à venir.

As-tu vu un système de position d'ennemis qui transmet en temps réel à tout le squad si la position d'un foe est repérée par un gars du squad?, genre lunette a realite augmente ou pda...


Pour les systèmes à réalité augmentée, pas encore, en ce qui concerne les systèmes d'informations, il y en a un qui existait déjà sur le Leclerc, on appelle ca un BMS (Batllefield Management System) et été livré de série sur les Leclercs vendus aux émirats arabes unis, et était le premier opérationnel sur un char.
Maintenant tous les Leclerc de l'armée française en possède un, et si pas, prochainement. Mais ce système est en train de s'étendre à l'infanterie grâce à des terminaux installés dans les véhicules comme les VABs, les VBCI et les AMX-10. Il est mis directment en liaison avec le système de gestion de l'artillerie. Il est donc tout à fait possible pour un soldat de repérer une position ennemi puis de transmettre directement aux canons de 155mm situé 30 km derrière une demande de tir qui peut être effectué un moins de 5 minutes, alors qu'il fallait avant faire remonter la demande par radio au chef de section qui lui-même transmettait au commandement de la division qui se chargeait de faire la liaison avec le commandement de l'artillerie qui alors faisait redescendre l'ordre... Le progrès est donc assez considérable.
Mais cela demande énormément de bande passante, et les réseaux devant être durcis au brouillage et à l'interception de communication, les moyens qui devront être mis en oeuvre par l'arme des transmissions, qui sera alors l'arme assurant le "ciment" de l'armée, seront assez conséquents...
De plus, les supérieurs connaissent avec ce système très précisemment les actions et la position de leur subalternes, ils ont alors plutôt tendance à "jouer au RTS" avec eux, leur laissant beaucoup moins de liberté d'action, ce qui est néfaste. En fait ce système permet d'améliorer le control au détriment du command.


Est-ce que les armes sans cartouche type c4+piezo ont de l'avenir selon toi? genre OCW...

Absolument. Bien que le M16 c4+piezo soit plus une légende qu'une réalité, des "prototypes" comme le G-11 allemand avaient vu le jour dans les années 80 mais sans donner de suite.
Les industriels francais sont en train de développer cojointement avec les Anglais un nouveau canon de 40mm dits à "munitions télescopées" qui est plus compact et plus puissant qu'un canon de 40 classique ou de 30mm. Sans être totalement sans douille, les munitions sont en fait des cylindres dans lesquels sont logée l'ogive entourée de poudre. Ce canon va servir à armer vraisemblablement un rétrofit du VBCI et du Warrior anglais.
Dans les armes légères, ce concept réapparait avec la recherche d'un calibre intermédiaire au 5.56 jugé pas assez "stoppant" et 7.62 trop encombrant. En enlevant la douille on réduit fortement la masse de la munition, ce qui permet d'en porter plus pour une masse réduite, on simplifie le mécanisme de l'arme ce qui facilite le nettoyage et réduit les risques d'incidents de tir. Pour ce nouveau calibre autour du 6.8mm, on pourrait avoir la même dotation en munition qu'avec du 5.56 tout en ayant une masse et un encombrement égal voir moindre...

Quelle est selon toi l'utilité d'un tank en guérilla urbaine?

L'expérience de l'Irak a montré l'absolue nécessité d'engager des blindés lourds dans une guérilla urbaine. Les Italiens qui n'avaient déployé que des blindés légers ont d'ailleurs pas mal galéré dans certains accrochages violent et assauts car ils ne pouvaient pas attaquer de front la menace, ils n'arrivaient pas à s'imposer (ils ont d'ailleurs envoyés par la suite des chars lourds Ariete pour pallier à ce manque..)
Le blindé lourd va servir à créer des chocs sur l'adversaire. A la fois psychologique et d'un strict point de vue militaire. Lors de la seconde bataille de Grozny, les Russes s'étaient bien préparés à un affrontement de type guérilla urbaine, et ont engagé leurs troupes d'infanteries en accompagnement des chars surblindés T-72. L'infanterie servait à sécuriser l'abord des chars pour écarter la menace des RPG teams Tchétchènes capables de prendre à revers les blindés, et les chars tiraient à l'obus HE systématiquement sur tous les endroits susceptible de servir de bunkers improvisés pour les mitrailleuses ou snipers rebelles. Quand un char vidait son caroussel d'obus, il se plaçait en position arrière et était relevé par un autre char qui avait ravitaillé en munitions. Les tchétchènes ne pouvaient donc pas faire face à la menace directement car la protection frontale surblindée des T-72 est quasiment invulnérable aux RPGs.
Ainsi, le blindage extrème des chars de combat est toujours d'utilité en combat urbain quand une avenue est trop dangereuse ou une situation trop bloquée, pour que des véhicules légers, même rapide puissent
assurer la manoeuvre. Avec la puissance d'assaut du char, sa capacité à absorber les coups, on peut débloquer une telle situation. Son puissant canon est aussi un atout indéniable, qui va pouvoir non seulement tirer les classiques munitions mais aussi des canisters rempli de billes, qui vont produire un effet "shotgun calibre 120mm" utile pour nettoyer une rue par exemple sans endommager les bâtiments.
Le char va pouvoir aussi assurer le ravitaillement des fantassins des des zones ou un simple camion bâchée se ferait réduire en pièces. C'est notamment le concept que l'on note en observant le Leclerc AZUR avec ses grands paniers de ravitaillement à l'arrière.

Existe-t-il une sorte d'awacs pour les troupes au sol?Si non, pourquoi?

Si si ca existe. Des radars terrestres aussi bien que des radars héliportées, bien que pour ce dernier cas, je ne sais pas si d'autres pays que la France en possède (le système Horizon monté sur un hélicoptère Puma). Mais c'est moins utile que dans les airs, car même si on détecte des échos, il faut être capable de procéder à leur identification... et puis c'est une source d'indiscrétion et par triangulation ce radar terrestre peut facilement devenir la cible de l'artillerie ennemie...
Il existe aussi des radars terrestres de "contre batterie" qui détectent les obus ennemis en vol, calcule leur trajectoire et en déduise le point de lancement, ce qui permet alors de tirer avec nos pièces directement sur leurs positions.

Les hélicos type Tigre et Apache sont-ils parmis l'armée de Terre?

Oui. Pour le Tigre, au sein de l'ALAT (Aviation légère de l'armée de Terre)
Pour les américains, au sein de régiments de cavalerie aéroportée pour l'US Army, et chez les Marines, bien que les machines utilisées soient des AH-1W Cobra

Qu'elles sont les noms des missiles type tow les plus efficaces?

Dépend fortement de la doctrine. En fait il est impossible de répondre à cette question si on considère que les armes sont servis comme faisant partie d'un tout. Une bonne défence anti-char va être capable d'attaquer le blindé adverse à différente portée en utilisant différentes armes qui se recoupent en portée... Par exemple chez les soviétique, de 0 à 500m, la doctrine préconisait l'emploi du RPG-7, puis ensuite des chars et canons anti-chars jusque 2000m conjointement avec des missiles du type AT-4 Spigot, puis jusque 4 000/5 000m avec l'emploi de missiles sur hélicoptères ou à terre comme les AT-6 Spiral des Hinds ou le Kornet-E d'infanterie.
Mais en termes de performances pures, dans la classe des missiles anti-char filoguidées guidage SACLOS à trajectoire directe, le TOW reste le meilleur missile, puisqu'il surclasse en portée (3750m) et léthalité à peu près tous les autres. Si on veut un système portable, alors le Milan (portée 2000m) est un bon missile, qui a fait ses preuves notamment dans la guerre des Malouines et plus récemment en Irak.

Comment expliquer que les drones de type helicopteres ont encore la forme d'un helicoptere?
C'est etonnant quand meme; on pourrait croire que la non presence d'un equipage aurait pu ameliorer le design... genre les helicos de HL2, comme ca le rotor peut ne risque moins, AOC meilleur, meilleur signature radar, mettre tout le matos dans le rotor...

Tout simplement parce que l'on sait mieux construire cette "forme" d'hélicoptère et que personne ne prendrait le risque ni avancerait l'argent pour étudier un truc "à la HL²" qui pourrait être finalement moins performant que ceux utilisés actuellement. Et puis ces drones sont furtifs.

Selon toi quel sera le role des robots terrestres, genre awacs pour terre, ou tache plus ingrates?

Tâches ingrates principalement! Robots de déminages, mais surtout "mules" permettant de transporter le matos et le ravitos des fantassins. La création de convoi de ravitaillement entièrement robotisée est aussi envisagée, pour réduire le risque des conducteurs de camion qui sont peu protégés contre les IEDs et raids surprises. Et peut être aussi robots d'accompagnements du fantassins qui seront des caméras téléopérées, avec l'emport envisageable d'une arme type 12.7mm et missiles/roquettes.