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Un projet européen sur le canon électromagnétique
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Un projet européen sur le canon électromagnétique

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Travailler sur l’intégration d’un canon électromagnétique sur le champ de bataille, qu’il soit terrestre ou naval. C’est l’objectif du consortium européen PILUM (Projectiles for Increased Long-range effects Using Electro-Magnetic railgun), qui vient d’être retenu par l’Agence Européenne de Défense pour mener une étude de recherche et technologie sur le sujet. Piloté par l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (ISL), qui travaille depuis plus de 30 ans sur l’accélération électromagnétique, le consortium associe l’institut de recherche belge Von Karman (dynamique des fluides et la propulsion) et différents industriels : les français Naval Group et Nexter en tant qu’intégrateurs de systèmes et pour le second comme fournisseur de munitions également, tout comme l’allemand Diehl Defence. Y participent aussi la société polonaise Explomet spécialisée dans les matériaux soudés par explosion et l’italienne ICAR experte en super-capacités électriques.

Utiliser la force de Laplace

Le canon électromagnétique est une arme qui tire des projectiles non pas en utilisant comme aujourd'hui des produits chimiques (poudre) mais l'énergie électrique. Le concept repose sur l’utilisation de la force de Laplace, qui consiste à créer un champ magnétique en faisant circuler du courant dans un matériau conducteur. Il en résulte une force perpendiculaire au conducteur et au champ magnétique. C’est elle qui va propulser la munition par la combinaison du courant et du champ magnétique généré.  

Vélocité et portée sensiblement accrues

Il faut pour cela un « canon à rail » (railgun en anglais) car il est constitué de deux rails alimentés en électricité, au milieu desquels le projectile joue le rôle de conducteur et se retrouve propulsé par la circulation de l'électricité et la création d'un champ magnétique à la vitesse de plus de 7000 km/h (2000 m/s). Ce système permettra non seulement d'augmenter la vélocité de la munition, mais aussi sa portée.. Cela, dans des proportions considérables puisque la vitesse sortie de tube d’un obus actuel à poudre est de l’ordre de 900 à 1000 m/s, alors que les ingénieurs visent des portées allant jusqu’à 200 kilomètres.

 

Le concept ship Advansea (2010) de Naval Group avec son canon électromagnétique (© NAVAL GROUP)

Le concept ship Advansea (2010) de Naval Group avec son canon électromagnétique (© NAVAL GROUP)

 

Applications opérationnelles envisagées

Concernant les applications opérationnelles, l’un des principaux intérêts des militaires quant au railgun est son potentiel pour le tir contre terre. Avec de telles portées, les navires pourraient en effet neutraliser des défenses littorales assez loin dans les terres (y compris des systèmes sol-air) grâce à des tirs balistiques offrant une portée sensiblement accrue et une vitesse finale des obus très élevée. Un vrai atout, complémentaire des capacités offertes par les missiles de croisière (qui portent à un millier de kilomètres), en prévision de l’intervention de l’aviation ou d’un débarquement amphibie. Cela, en permettant aux bâtiments de traiter les cibles à distance de sécurité des moyens de contre-batterie adverses. Le recours à une artillerie électromagnétique pour l’autodéfense des navires, ainsi que le traitement de menaces aériennes à longue portée, y compris des missiles balistiques, est également envisagé mais ne fait pas partie du projet actuel.

 

 

 

Une technologie de rupture à mettre en oeuvre

Voilà pour la théorie. La pratique, elle, représente un vrai défi car la technologie des canons électromagnétiques, sur laquelle planchent les Américains depuis des années, mais aussi d’autres nations comme la Chine, est extrêmement complexe à mettre en œuvre. D’où la nécessité de mener des travaux de R&T. « Personne dans le monde n’a encore mis au point un rail gun opérationnel », rappellent les ingénieurs de Naval Group interrogés par Mer et Marine. « Cette étude va nous permettre de définir avec les opérationnels, notamment la Marine nationale, des scenarios d’emploi, avec différents critères : la portée, le nombre de coups par salve, les charges militaires souhaitées pour les obus, les types de menaces à traiter… Cela servira à dimensionner le volume d’énergie nécessaire, la masse et l’encombrement, de manière à voir si l’on peut et sous quelles conditions et contraintes intégrer un canon électromagnétique sur une plateforme navale. Et pour cela, comment développer tous les composants de la chaîne, dont la production et la gestion de l’énergie électrique », détaillent les ingénieurs de Naval Group. « L’enjeu de cette étude est de trouver les bons compromis entre les missions opérationnelles et l’impact de l’installation sur le navire ».

Le problème de la production et du stockage de l’énergie

La production et le stockage d’énergie sont l’une des principales contraintes du système, qui nécessite un apport considérable en électricité. « Tout dépend du scénario opérationnel mais, globalement, on estime que par rapport à un bâtiment classique, les besoins en énergie avec une telle arme vont du double au quadruple ». Avec par conséquent la nécessité d’augmenter significativement l’espace dévolu à l’énergie. Un canon électromagnétique ne pourrait par conséquent, en l’état actuel des connaissances, tirer des centaines d’obus et être embarqué autrement que sur de grosses plateformes. La limite basse est aujourd’hui estimée sur des unités du gabarit des frégates multi-missions (FREMM), longues de 142 mètres pour un déplacement de 6000 tonnes en charge. Et encore en faisant des compromis sur les capacités globales des bateaux, sachant qu’il ne sera pas possible de rénover les bâtiments actuels pour les doter d’un canon électromagnétique. Car envisager d’embarquer un tel système nécessite de tout reprendre, tant les contraintes sont dimensionnantes en termes d’encombrement des installations électriques.

Un nouveau projectile adapté aux contraintes

Mais cette arme implique aussi de développer et intégrer de nouvelles technologies. Par exemple sur la munition, qui nécessite de créer le projectile assurant le contact entre les deux rails, avec un courant interne de plusieurs millions d’ampères et des vitesses de sortie hypersoniques. Ce travail sera effectué par l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis. Le projectile, qui va donc s’échauffer beaucoup plus, nécessitera de trouver des revêtements réfractaires pour protéger la munition et sa charge. Von Karman travaillera quant à lui en collaboration avec ISL sur les études aérodynamiques, importantes du fait que la munition, à trajectoire balistique, aura vocation à sortir des couches basses de l’atmosphère et redescendre avec une vitesse très élevée. Il faudra aussi traiter la problématique des effets internes du champ électromagnétique sur l’électronique embarquée, qui devra y résister.

Le rail et les surcapacités

Il faudra aussi, évidemment, étudier la question du rail, le consortium misant notamment sur l’expertise d’Explomet dans les matériaux soudés par explosion offrant une résistance et une conductivité importantes. Et puis il y a bien sûr la question des surcapacités, le domaine de compétence d‘ICAR, avec la nécessité de définir des sources de puissance pulsée. « Il faudra être capable de stocker de la puissance électrique et de la restituer à la vitesse de l’éclair, en quelques millisecondes, ce qui représente l’une des clés technologiques du railgun », soulignent les ingénieurs de Naval Group. Ce dernier se chargera quant à lui de la production de l’énergie et de l’intégration du système d’armes au navire. La conversion et le stockage de l’énergie sera pris en charge par Diehl Defence.

Vers un démonstrateur à l’horizon 2027

PILUM a donc été retenu par l’Agence Européenne de Défense dans le cadre d’un projet pilote PADR (Preparatory Action on Defence Research). Cette première phase consiste en une étude théorique (avec une R&T de niveau 4 sur l’échelle TRL), destinée à préparer une feuille de route pour être en mesure de développer une technologie de canon électromagnétique et la proposer sur de futurs navires ainsi que sur des plateformes terrestres au cours de la prochaine décennie . L’investissement est pour l’heure limité, soit un total d’environ 1.5 million d’euros de fonds européens. Mais d’autres phases peuvent ensuite être prévues pour continuer les activités, toujours avec le soutien de l’Europe, le consortium ayant notamment déposé un dossier pour être intégré aux projets du Fonds européen de Défense. L’objectif est de disposer d’un premier démonstrateur à l’horizon 2027.

© Un article de la rédaction de Mer et Marine. Reproduction interdite sans consentement du ou des auteurs.

 

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