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Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Blindage.
Un char M1 Abrams américain de présérie, le premier char de combat protégé par un blindage Chobham
Le char Challenger 1 de la British Army a été le second char de combat à utiliser le blindage Chobham
Le M1A2 actuel de l'U.S. Army

Blindage Chobham est le nom informel donné au blindage composite développé dans les années 1960 au centre de recherche britannique sur les chars, à Chobham Common, dans le Surrey. Il est devenu le nom générique pour les blindages « céramiques ». Les autres noms informels donnés au blindage Chobham sont « Burlington » et « Dorchester ».

Bien que les détails de la construction du blindage Chobham Common demeurent secrets, il a été décrit comme étant composé de carreaux en céramique encastrée dans une matrice métallique et collée sur une plaque support, et de plusieurs couches élastiques. En raison de l'extrême dureté de la céramique utilisée, il offre une résistance renforcée contre les charges creuses comme les obus antichar HEAT. De plus, il tend à briser les pénétrateurs à énergie cinétique. Seuls les chars M1 Abrams, Challenger 1 et Challenger 2 ont été présentés comme disposant de ce blindage. Le blindage a d'abord été testé dans le cadre de la mise au point d'un prototype de véhicule britannique, le FV4211[1]. Bien qu'il soit une invention britannique, ce type de blindage a d'abord été mis en œuvre sur un char américain, pour des raisons financières.

ProtectionModifier

En raison de la grande dureté de la céramique utilisée, le blindage Chobham offre une très bonne résistance contre les charges creuses et contre les pénétrateurs à énergie cinétique (en les brisant). La céramique (pulvérisée) abrase également les pénétrateurs. Lors de l'impact de projectiles plus légers, la dureté des plaques cause un comportement particulier : sur un certain intervalle de vitesses, une vitesse plus grande ne mènera pas à une pénétration plus importante, mais plutôt à la destruction du projectile lui-même[2].

Comme la céramique est cassante, le chenal d'entrée d'un jet de charge creuse n'est pas lisse — comme il le serait lors de la pénétration d'un métal — mais très irrégulier, provoquant des pressions extrêmes asymétriques qui perturbent la géométrie du jet, dont dépend fortement sa capacité de pénétration, sa masse étant relativement faible. Ceci déclenche un cercle vicieux car le jet perturbé cause des irrégularités encore plus grandes dans la céramique, si bien qu'à la fin, il est stoppé. Les composites récents, bien que solides, optimisent cet effet. Les tuiles faites avec ces composites ont une structure interne en couches y contribuant[3]. Ce mécanisme utilisant l'énergie du jet contre lui-même, a amené certains à comparer les effets du blindage Chobham à ceux du blindage réactif. Cela ne doit pas être confondu avec l'effet utilisé dans de nombreux blindages laminés de quelque nature que ce soit : celui de prendre en sandwich un matériau élastique comme le caoutchouc, entre deux des plaques de blindage. L'impact soit d'un jet de charge creuse ou d'un pénétrateur à énergie cinétique après que la première couche a été perforée et tandis que la couche de caoutchouc est en train d'être pénétrée, fera se déformer le caoutchouc, déformant à la fois la première et la seconde plaque de blindage. Les deux types d'impacteurs vont souffrir de l'obstruction de leur parcours prévu, et devoir pénétrer une plus grande épaisseur de blindage qu'initialement prévu, réduisant ainsi la profondeur de pénétration. De plus, pour les pénétrateurs des obus flêche, la force transversale due à la déformation du blindage peut entraîner le bris, la déformation ou la déviation de la tige altérant la pénétration.

À ce jour, quelques chars protégés par un blindage Chobham ont été vaincus par l'ennemi au combat. L'étude par des observateurs des cas de chars perdus pour déterminer les qualités de protection du blindage Chobham est peu pertinente car, du fait du secret, il est difficile d'établir dans quelle mesure ces chars étaient protégés ou non par des modules en céramique.

StructureModifier

Les carreaux de céramique ont un problème majeur pour « encaisser plusieurs impacts successifs » en ce sens qu'ils ne peuvent pas subir des impacts consécutifs sans perdre rapidement beaucoup de leur capacité de protection[4]. Pour minimiser ce problème, les tuiles sont aussi petites que possible, mais les tuiles ont une épaisseur pratique minimale d'environ 25 mm, si bien que le ratio largeur / épaisseur devient dimensionnant, et impose une limite pratique à leur diamètre, une dizaine de centimètres. Les petites tuiles hexagonales ou carrées en céramique sont logées dans la matrice, soit par compression isostatique en les enfonçant dans la matrice chauffée[5], soit en les collant avec une résine époxy. Depuis le début des années 1990, il est connu que le maintien des tuiles céramiques sous une contrainte constante de compression via la matrice améliore considérablement leur résistance à la pénétration cinétique, ce qui est difficile à réaliser en utilisant la solution collée[6].

La matrice doit être soutenue sur sa face arrière par une plaque, à la fois pour renforcer les carreaux de céramique et pour limiter la déformation de la matrice métallique par un impact cinétique. Typiquement, la plaque d'appui a la moitié de la masse de la matrice composite[7]. L'assemblage est ensuite fixé à des couches élastiques. Elles absorbent (un peu) les chocs, mais leur fonction principale est de prolonger la durée de vie de la matrice composite en la protégeant contre les vibrations. Plusieurs assemblages peuvent être empilées, selon l'espace disponible ; de cette façon le blindage peut être modulaire, et adapté à la situation tactique. L'épaisseur d'un assemblage typique est aujourd'hui de cinq à six centimètres. Les premiers assemblages, dits à matrice « DOP » (Depth Of Penetration - profondeur de pénétration), étaient plus épais. Le pouvoir d’arrêt d’un blindage céramique est plus grand que celui d’un blindage acier. L'utilisation d'un certain nombre de matrices plus minces augmente encore ce pouvoir, un effet analogue à l'utilisation de couches alternées d’acier de haute dureté et d’acier doux, ce qui est typique pour du blindage des glacis des chars soviétiques modernes.

Les tuiles céramiques ne tirent peu ou pas d’avantage à être inclinées car elles n'ont pas la ténacité suffisante pour dévier significativement les pénétrateurs lourds. En effet, en vertu du fait qu'un seul coup pourrait fissurer beaucoup de tuiles, la mise en place de la matrice est choisie de manière à optimiser la probabilité d’un tir perpendiculaire, un choix à l’opposé d’un blindage conventionnel. Un blindage en céramique offre normalement une protection encore meilleure pour une masse surfacique donnée lorsqu'il est placé perpendiculairement plutôt qu’obliquement, car les fissures se propagent le long de la normale à la surface de la plaque[8]. Au lieu de formes arrondies, les tourelles des chars disposant de blindage Chobham ont typiquement des faces planes.

La plaque arrière support reflète l'énergie de l'impact vers les carreaux de céramique suivant un cône plus large. Ceci dissipe l'énergie, limitant la rupture de la céramique, mais endommageant une surface plus étendue. L’écaillage causé par l'énergie réfléchie peut être partiellement empêché par une mince couche de graphite malléable sur la surface de la céramique qui absorbe l'énergie sans la faire rebondir fortement comme le ferait une plaque frontale métallique.

Les tuiles soumises à de la compression souffrent beaucoup moins des impacts ; il peut donc être avantageux d'avoir une plaque frontale en métal portant la tuile et la soumettant en compression perpendiculaire. La tuile de céramique enchâssée renforce alors la plaque frontale en métal, l’inverse de la situation normale.

Le blindage céramique a connu un développement technologique progressif : les tuiles céramique, en elles-mêmes, sont vulnérables aux impacts de faible énergie. Elles ont d'abord été renforcées par collage sur une contre-plaque. Dans les années 1990, leur résistance a été augmentée en les soumettant à une contrainte de compression bi axiale ; et enfin à une contrainte de compression triaxiale afin d'optimiser la résistance au choc[9]. Pour confiner le noyau en céramique plusieurs techniques de pointe sont utilisées, venant s’ajouter à l'usinage traditionnel et le soudage, comprenant notamment le frittage du matériau de suspension autour de l'âme en céramique, le forgeage liquide de métal en fusion autour du noyau et la pulvérisation du métal fondu sur la plaque de céramique[10].

Le tout est placé à l'intérieur de l’ensemble formé par la paroi extérieure et intérieure de la tourelle du char ou de la coque, la paroi interne étant la plus épaisse.

MatériauModifier

Au fil de années, des composites nouveaux et plus complexes ont été développés, ayant environ cinq fois la valeur de la protection des céramiques originales, dont les meilleures étaient environ cinq fois plus efficaces qu'une plaque d'acier à masse égale. Ceux-ci sont souvent un mélange de plusieurs matières céramiques, ou des composites à matrice métallique qui combinent des composés céramiques avec des métaux. Les derniers développements utilisent des nanotubes de carbone pour améliorer encore la résistance.

Les céramiques commercialisées ou encore au stade de la recherche pour ce type de blindage incluent du carbure de bore, du carbure de silicium, l'oxyde d'aluminium (saphir ou « alumine »), du nitrure d'aluminium, du borure de titane et de la Syndite, un composite de diamant synthétique. Parmi ceux-ci, le carbure de bore est le plus dur et le plus léger, mais aussi le plus coûteux et fragile. Les composites de carbure de bore carbure sont aujourd'hui les plus utilisés pour les plaques céramique protégeant contre les petits projectiles, comme celles utilisées dans les gilets pare-balles et les hélicoptères blindés, ce qui a, en fait, dans les années 1960, été la première application massive du blindage céramique[11]. Le carbure de silicium, mieux adapté à la protection contre les gros projectiles, était, à ce moment-là, seulement utilisé dans certains prototypes de véhicules terrestres, comme le MBT-70. Les céramiques peuvent être obtenues par pression à froid ou à chaud. Une haute pression permet de ne pas limiter la présence de bulles d'air[pas clair].

Une matrice en alliage de titane est extrêmement coûteuse à fabriquer, mais ce métal est privilégié pour sa légèreté, sa solidité et sa résistance à la corrosion, ce qui est un problème constant. La société Rank prétend avoir inventé une matrice d'alumine pour l'insertion de tuiles en carbure de bore ou de silicium.

La plaque support peut être en acier, mais, comme sa principale fonction est d'améliorer la stabilité et la rigidité de l'assemblage, l'aluminium est le plus adapté dans les blindages de VBC légers qui ne sont protégés que des armes antichars légères. Une plaque support déformable en composite peut combiner les fonctions d'une plaque de support métallique et d'une couche élastique.

Module d'élasticitéModifier

Développement et applicationModifier

Applications aéronautiquesModifier

Mesures de sécurité à prendre en cas de dommageModifier

« Le contenu et l'arrangement interne du blindage Chobham doivent être protégés contre tout accès non autorisé en temps de paix. Tout dommage qui révèlerait l'intérieur des modules de blindage doit être dissimulé immédiatement. Dans le cas d'un accident causant des dégâts aux modules de blindage Chobham, l'équipage du char, ou la personne qui en est responsable à ce moment, devra immédiatement prendre les mesures suivantes :
Couvrir la zone sensible avec une bâche, les fragments de matériaux sensibles ou les débris qui auraient résulté de l'accident devront être collectés conformément aux instructions de sécurité. Un garde devra rester en faction devant le char jusqu'à ce que les réparations nécessaires soient achevées. L'incident devra être immédiatement reporté à la chaîne de commandement. »
[12]

Notes et référencesModifier

  1. [1]
  2. Albert L. Chang, et Barry A. Bodt, JTCG/AS Interlaboratory Ballistic Test Program, Army Research Laboratory Aberdeen Proving Ground MD, Storming Media, décembre 1997, p. 12 (ISBN 1-4235-6722-6).
  3. Helen M. Chan, Layered Ceramics: Processing and Mechanical Behavior, Annual Review of Materials Science, Vol. 27, août 1997, p. 249–282.
  4. W.S. de Rosset and J.K. Wald, "Analysis of Multiple-Hit Criterion for Ceramic Armor", US Army Research Laboratory TR-2861, September 2002.
  5. Bruchey, W., Horwath, E., Templeton, D. and Bishnoi, K., "System Design Methodology for the Development of High Efficiency Ceramic Armors", Proceedings of the 17th International Symposium on Ballistics, Volume 3, Midrand, South Africa, March 23–27, 1998, p. 167-174.
  6. Hauver, G.E., Netherwood, P.H., Benck, R.F. and Kecskes, L.J., 1994, "Enhanced Ballistic Performance of Ceramics", 19th Army Science Conference, Orlando, FL, June 20–24, 1994, p. 1633-1640.
  7. (en) V. Hohler, K. Weber, R. Tham, B. James, A. Barker and I. Pickup, "Comparative Analysis of Oblique Impact on Ceramic Composite Systems", International Journal of Impact Engineering 26 (2001) p. 342.
  8. D. Yaziv1, S. Chocron, C.E. Anderson, Jr. and D. J. Grosch, "Oblique Penetration in Ceramic Targets", 19th International Symposium of Ballistics, 7–11 May 2001, Interlaken, Switzerland TB27 p. 1264.
  9. Yiwang Bao, Shengbiao Su, Jianjun Yang, Qisheng Fan, "Prestressed ceramics and improvement of impact resistance", Materials Letters 57 (2002) p. 523.
  10. Chu, Henry S; McHugh, Kevin M and Lillo, Thomas M, "Manufacturing Encapsulated Ceramic Armor System Using Spray Forming Technology" Publications Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, Idaho Falls, 2001.
  11. S. Yadav and G. Ravichandran, "Penetration resistance of laminated ceramic/polymer structures", International Journal of Impact Engineering, 28 (2003) p. 557.
  12. « Tank, Combat, 120-mm Gun, Challenger », 1983, Army equipment support publications.

BibliographieModifier

  • (en) Andrew W. Hull, David Markov et Steven J. Zaloga, Soviet/Russian Armor and Artillery Design Practices: 1945 to Present, Darlington Productions, 1999 (ISBN 1-8928-4801-5)
  • (en) Steve Zaloga, M1 Abrams Main Battle Tank 1982-1992, Osprey Publishing Ltd, London, 1993 (ISBN 1-8553-2283-8)
  • (en) Tom Clancy, Armored Cav : A guided Tour of an Armored Cavalry Regiment, Berkley Books, New York, 1994 (ASIN B0027WV2UG)
  • (en) Rob Griffin, Chieftain, The Crowood Press, Ramsbury, 2001 (ISBN 1-8612-6438-0)

Voir aussiModifier