Couverture ElectroniqueS n°127

Alors que plusieurs armées ont déjà testé des canons utilisant l'énergie électrique pour propulser un projectile, la DGA améliore le concept et s'apprête à commander un démonstrateur. Le canon à poudre est-il en train de “ tirer ses dernières cartouches ” ? Un nouveau mode de propulsion des projectiles, actuellement en développement, pourrait bien en effet détrôner l'arme ancestrale. En exploitant l'énergie électrique, le canon dit électrique ou électromagnétique a l'avantage de ne plus être limité par la vitesse de combustion de la poudre, et permet donc de dépasser la vitesse de propulsion actuelle, qui est d'environ 1 800 m/s. En effet, dans le cas du canon électrique, la vitesse de propulsion est uniquement proportionnelle à l'intensité du champ électromagnétique généré. Lors d'une expérimentation sous vide, une équipe russe a ainsi atteint les 10 000 m/s. Avec une intensité de l'ordre du million d'ampères, les militaires tablent sur une vitesse de propulsion de 2 400 m/s. Quand on sait que l'énergie de perforation du projectile est proportionnelle au carré de sa vitesse, on imagine bien les capacités de destruction de ces armes high-tech.Seul hic : la taille du système d'alimentation. Les bancs de condensateurs utilisés pour libérer des intensités de l'ordre du million d'ampères dans des intervalles de temps très courts occupent aujourd'hui une salle entière pour un canon de quelques mètres. Pour remédier à ce problème et améliorer la précision du tir, l'Institut franco-allemand de Saint-Louis (ISL) dans le Haut-Rhin a présenté lors des journées Science et Défense(*) un concept de canon électrique dit de seconde génération, développé avec la collaboration des chercheurs de la Délégation générale pour l'armement (DGA). Ce concept, qui exploite la force électromagnétique de Lorentz, est basé sur un rail électrique segmenté et à distribution spatiale. Plutôt que d'utiliser un seul rail sur toute la longueur du canon, le champ électromagnétique est ainsi généré par plusieurs rails d'une cinquantaine de centimètre chacun pour le premier prototype de taille réduite placés les uns à la suite des autres dans le canon. « Pour une même intensité de champ, l'énergie électrique nécessaire est proportionnelle à la longueur du rail. Grâce à des commutateurs électroniques ultrarapides à base de matériau en carbure de silicium , il devient possible de réutiliser un même banc de condensateurs pour différents rails, ce qui permet de réduire la taille du système d'un facteur 3 ou 4 pour une même longueur de canon » , explique Michel Amiet, responsable du domaine génie électrique au sein du service des stratégies techniques et des technologies communes de la DGA. Autre avantage : grâce à la distribution spatiale décalée des rails sur la circonférence du tube du canon et une vis d'Archimède, les rails peuvent être rapprochés ou éloignés les uns des autres et même se chevaucher, ce qui permet, avec une même intensité de courant, de faire varier précisément l'intensité du champ électromagnétique, et donc la vitesse du projectile. Le lanceur gagne donc à la fois en taille et en précision de tir. Chacun des rails du canon est ici alimenté par un courant de 150 000 A sous une tension de 20 kV. Pour atteindre de telles intensités, un générateur électrique alimente des bobines supra-conductrices à haute température critique qui chargent à leur tour les bancs de condensateurs à haute énergie. « Actuellement, l'industrie française fournit les meilleurs condensateurs au monde avec des capacités de 2200 joules par litre et des propriétés d'auto-cicatrisation en cas de défaut d'isolement », souligne M. Amiet. De fait, la DGA s'apprête à passer commande d'un démonstrateur technologique de taille réduite aux industriels français. Le canon électrique de seconde génération devrait être réalisé sous la maîtrise d'&oelig;uvre des chercheurs de l'ISL.(*) Les journées Science et Défense, organisées en partenariat avec le CEA, le CNRS et le ministère de la Recherche, ont eu lieu à Paris, au Palais des Congrès, les 2 et 3 décembre derniers.Principe du canon électrique à rails segmentésDans un canon électrique, le projectile, qui doit être constitué d'une partie conductrice, est propulsé par un champ électromagnétique généré par des rails électriques. C'est le projectile lui-même qui réalise la jonction entre les deux rails de part et d'autre du cylindre. Le courant très intense (de l'ordre du million d'ampères), circulant en sens inverse dans les deux rails, génère une force proportionnelle à l'intensité, appelée force de Lorentz, qui propulse le projectile à très haute vitesse. Dans le canon électrique de première génération, les rails sont continus d'un bout à l'autre du tube du canon (1). La segmentation des rails électriques (2 et 3) permet de réduire la taille des bancs de condensateurs alimentant les rails, un même banc de condensateurs étant réutilisé pour différents segments de rail. De plus, grâce à la distribution spatiale des rails (3) et un système de vis d'Archimède, l'intensité du champ électromagnétique peut être ajustée en approchant ou en éloignant les segments de rails les uns des autres, ce qui permet d'ajuster la vitesse de propulsion du projectile.

La DGA prépare le canon électrique de seconde génération

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure

La DGA prépare le canon électrique de seconde génération

Dans la même rubrique

Couverture ElectroniqueS n°127

IBM grave les premières puces en 2 nm en abandonnant les FinFET

Zeta, le protocole LPWAN made in China, arrive en Europe

Harting invente le connecteur électronique sur mesure