La chimie nous aide à comprendre la composition de la poudre à canon de nos cartouches. Connaître non seulement la composition, mais aussi les quantités optimales, nous permet d'utiliser les carabines en toute sécurité et fiabilité.
Un peu d'histoire. La poudre noire est également connue sous le nom de poudre à canon et c'est une substance qui brûle progressivement. Ayant une faible puissance explosive, la poudre à canon est considérée comme l'explosif le plus inoffensif qui soit, elle est donc même vendue librement aux États-Unis d'Amérique.
Sa composition chimique est le salpêtre, le charbon végétal et le soufre. Actuellement, il n'y a pas d'informations certaines sur son invention, mais certains historiens sont amenés à penser que son origine remonte à la Chine plusieurs siècles avant Jésus-Christ. En embrassant cette théorie, on peut supposer que ces mélanges auraient été importés en Europe par les Arabes, pendant et après les Croisades en Terre Sainte.
Pendant de nombreux siècles, l'utilisation de la poudre noire ou de la poudre à canon pour la production d'armes à feu et de canons a été entravée par le problème de la création de barils métalliques capables de résister à l'explosion. Les améliorations de la métallurgie, au fil des ans, ont permis la création d'armes plus petites, avec la création du mousquet. Par la suite, la poudre à canon trouva de plus en plus de place parallèlement aux progrès technologiques dans le domaine de la métallurgie et de l'industrie de guerre.
En venant à nos jours, voyons ce que c'est, comment c'est fait et comment fonctionne ce que nous appelons maintenant la poudre à canon.
Actuellement, la poudre à canon conserve la même composition chimique, mais dans le domaine pyrotechnique on lui ajoute du silicone qui a une action hydrofuge et protège la poudre de l'humidité.
De nombreux propulseurs que nous utilisons tous aujourd'hui pour les cartouches sont à base de nitrocellulose (Ne), une substance inflammable obtenue en nitrant la cellulose (le principal composant du bois) avec de l'acide nitrique, en présence d'acide sulfurique concentré. La nitrocellulose ainsi obtenue a l'aspect d'une pâte inutilisable car insoluble et non façonnable.
Pour qu'il soit traité et utilisé dans des armes, il doit être solubilisé avec de l'alcool et des solvants à base d'éther afin de le rendre plastique et utilisable. Après ce traitement, il se transforme en fils ou feuilles minces, à partir desquels on obtiendra des cylindres ou des flocons de longueur et de forme diverses, c'est ce qui finira plus tard dans les distributeurs.
Sur le marché, de nombreux propulseurs portent les initiales Ne, mais ils ne le sont presque jamais vraiment, car certaines substances chimiques sont utilisées qui servent à adapter leurs caractéristiques (principalement la vitesse de combustion) à l'usage spécifique auquel elles sont destinées. Ces substances sont constituées d'additifs et, en raison de leur composition chimique, ne doivent pas être considérées comme de véritables explosifs. Dans la composition des propergols actuels on choisit souvent un véritable explosif, la nitroglycérine, communément appelée Ngl.
Le Ngl est obtenu par nitration de la glycérine, substance très dense au goût sucré et explosif très puissant, mais aussi excessivement sensible aux chocs et à la chaleur, de sorte qu'en tant que tel il ne peut pas être utilisé dans les armes à feu, mais (également très peu ) comme explosif de mine. Cependant, le Ngl est utilisé comme solvant du Ne, afin de modifier ce dernier dans le but d'obtenir un explosif de lancement plus stable et plus efficace.
Les propergols double base, c'est-à-dire ceux comprenant des mélanges en proportions variables de Ne et Ngl, présentent de nombreux avantages, tels qu'une densité élevée, une puissance ou un contenu énergétique plus important et enfin une plus grande stabilité.
Les propulseurs ainsi conçus se répartissent en quatre formes principales : des cylindres, des feuilles carrées ou rhomboïdales, des grains arrondis irréguliers à structure poreuse et des disques. Il existe également une autre catégorie d'ergols, qui a l'apparence de petites sphères appelées Ball Powder, ou encore Spherical Ball Powder, ou plus simplement BP.
Les explosifs de lancement ont une vitesse de combustion plutôt contrôlée, afin de les faire brûler à des vitesses différentes du début à la fin de la combustion du grain, avec un dégagement gazeux progressif et non instantané. Lorsqu'il est enflammé, un grain de propulseur brûle et se consume de la surface vers l'intérieur, avec une réduction de surface et de volume.
Le système de contrôle du taux de combustion, encore largement utilisé aujourd'hui, est de type mécanique ou structurel : en perçant le grain d'ergol sur toute sa longueur, sa surface reste constante du début à la fin, puisque le grain percé brûle à la fois de la surface externe vers le à l'intérieur et de la surface du trou vers l'extérieur.
L'un des premiers types de propulseur ainsi conçu était la solénite, un propulseur extrudé à double culot produit en Italie pour le chargement des cartouches des fusils modèle 1891 depuis le début du XXe siècle.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, un autre type de propulseur est produit par Dupont De Nemours pour les forces armées américaines, destiné aux canons de différents calibres, dont les grains portent jusqu'à 7 perforations longitudinales. Cette poudre a été produite en grande quantité (des milliers de tonnes), qui est restée inutilisée avec la fin du conflit, au point qu'Olin-Winchester je pense les utiliser pour la fabrication des premières poudres Ball. En ajoutant des quantités variables de Ngl, Olin-Winchester a obtenu un composé qui a été réduit en sphères de tailles variables en l'immergeant et en le traitant avec un composé chimique spécial. Le brevet Olin est encore utilisé aujourd'hui, évidemment avec les améliorations rendues possibles par l'ingénierie industrielle moderne, pour produire les BP d'aujourd'hui. La combustion d'un propulseur en grains perforés est définie comme neutre (vitesse de combustion neutre), et bien qu'elle représente une évolution significative par rapport à celle de la poudre noire, elle n'est toujours pas en mesure de satisfaire les besoins des cartouches les plus modernes, notamment celles de balle pour armes rayées.
Pour répondre à ces besoins, le propulseur est traité avec des agents dissuasifs ou flegmatisants, des substances qui ralentissent la vitesse de combustion initiale, l'obligeant à brûler lentement au début, et rapidement vers la fin. Les additifs utilisés pour contrôler la vitesse de combustion sont définis comme flegmatisants ou dissuasifs, ils augmentent la stabilité, tandis que l'abaissement de la température de combustion est obtenu avec l'ajout de fluides caloporteurs, généralement des huiles minérales. Les propulseurs ainsi obtenus sont dits différenciés et progressifs, (progressive burning rate), c'est-à-dire lents au début et rapides à la fin.
Tous les propergols utilisés aujourd'hui sont du type progressif.
Il existe également des propulseurs de type moyen-progressif destinés aux cartouches magnum pour fusils de chasse, ceux pour revolvers et les cartouches pour pistolets semi-automatiques à haute intensité.
Enfin, les types destinés aux carabines rayées sont tous de haute et très haute progressivité.
Il est important de se rappeler que dans toute cartouche, utilisant le même propulseur, la dose doit nécessairement être diminuée à mesure que le poids de la balle augmente, mais pour obtenir une vitesse et une puissance élevées même avec des balles lourdes, il faudra recourir à l'utilisation de propulseurs plus progressifs. .