LES
PROTECTIONS BALISTIQUES |
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I
- Introduction
À la suite la seconde guerre mondiale, en réaction à l'hécatombe due à ce conflit, des réflexions sur le combattant ont conduit au concept "zéro mort". L'usage des protections balistiques individuelles s'est ainsi fortement développé entraînant un important travail de recherche.
Avant
l’apparition des armes à feu, les combattants
devaient se protéger contre des armes tranchantes
(coups d’estoc ou de taille) et/ou contondantes. Le
coup d’une épée lourde, si elle ne tranchait
pas les chairs du fait de l’épaisseur des vêtements,
pouvait certainement entraîner des blessures inhérentes
au choc de l’arme. A cette époque, les protections
individuelles, tenant compte des caractéristiques
de ce type d’armes. Elles étaient généralement
lourdes et rigides. Pensons aux armures et autres côtes
de mailles, réservées, il est vrai aux riches
combattants à cheval et au-dessous desquelles ils
portaient des vêtements molletonnés, ancêtres
de nos matériaux anti-traumatismes.
Les
projectiles d’armes à feu et les éclats
d’obus sont d’une tout autre nature.
Légers, petits et rapides, ils interagissent, au
moment de leur impact sur le corps, sur une surface très
limitée et pénètrent donc facilement.
De plus, le besoin d’une plus grande mobilité,
existant déjà au temps de nos preux chevaliers,
incitait à rechercher des protections efficaces,
certes, mais en même temps légères et
souples afin de ne point par trop entraver les mouvements
du combattant.
I
- Les protections souples
Les
protections balistiques souples, destinées à
arrêter principalement les projectiles d’armes
de poing, sont réalisées avec des tissus,
disposés en couches superposées, dont les
fibres présentent une très forte résistance
à la traction. Elles agissent en arrêtant le
projectile à la manière d’un filet.
Les premières couches sont perforées car leurs
fibres, au moment de l’impact, sont surtout sollicitées
en cisaillement. Celles placées à l’arrière
de l’impact reculent sous l’impulsion et auront
tendance à se disposer de telle façon qu’elles
seront de plus en plus sollicitées en traction.
Dans le même temps, le projectile commence généralement
à se déformer sous les contraintes mécaniques
auxquelles il est soumis. Il met, de ce fait, un plus grand
nombre de fibres en action, facilitant ainsi son arrêt.
I – 1 - Les matériaux utilisés
Les
protections souples ont été réalisées
à l’aide de fibres diverses. Naturelles dans
un premier temps, synthétiques ensuite. On peut prendre
l’exemple de la soie, déjà utilisée
au Japon médiéval, et employée aux
Etats-Unis à la fin du XIXème siècle
pour la fabrication de gilets pare balles. On prétend
que l’Archiduc Francois-Ferdinand d’Autriche
en portait un lors de son assassinat, d’une balle
dans la tête, qui fut à l’origine de
la première guerre mondiale. Ce genre de protection
balistique ne fut pas utilisé lors de la première
guerre mondiale du fait du prix alors très élevé
de la soie.
La résistance à la traction des fils de soie
fut rapidement dépassée par les fibres synthétiques
telles que le nylon et surtout par les fibres de polyaramide
et polyéthylène.
I
– 1 – 1 – Les fibres en polyaramide : « Kevlar
», « Twaron ». La guerre des fibres
Tout
le monde a plus ou moins entendu parler du « Kevlar
» que l’on sait être utilisé pour
la confection des packs balistiques des gilets pare balles.
C’est le nom donné par la société
américaine « Dupont » à la fibre
polyaramide qu’il fabrique.
On a moins entendu parler du « Twaron » qui
est la même fibre de polyaramide, mais fabriquée
en Europe par « Akzo ».
Comme on va le voir rapidement, la concurrence fut rude.
• Une
petite histoire du « Kevlar »
Comme
on le sait, « Kevlar » est le nom donné
à une fibre présentant une très forte
résistance à la traction qui est obtenue par
dissolution d’une matière plastique constituée
d’une amide aromatique polymérisée dans
un solvant bien particulier. Cette solution est ensuite
injectée au travers d’une buse afin d’en
obtenir, une fois le solvant évaporé, un fil
très fin présentant un rapport résistance/poids
environ cinq fois supérieur à l’acier.
La possibilité de créer une matière
plastique à base polyaramide avait été
envisagée dès 1939. Elle fut synthétisée
et identifiée par Dupont en 1960, mais les fibres
de polyaramide ne furent produites qu’en 1965 lorsque
le solvant adéquat fut découvert.
Lorsque l’on sait que la chercheuse à l’origine
de cette découverte s’appelait Stéphanie
Kwolek, on a peu comprendre le nom donné à
cette fibre.
• La
société « Akzo » et le «
Twaron »
Dans
le même temps, la concurrence ne restait pas inactive.
On peut le comprendre aisément si l’on accepte
de sortir, un moment, du domaine restreint des protections
balistiques, et que l’on se rende compte de l’importance
de la découverte d’un matériau présentant,
à poids égal, une résistance cinq fois
supérieure à l’acier. Les conséquences
industrielles et économiques étaient colossales.
Il en était ainsi de la société «
Akzo », basée en Hollande, au sein de laquelle
une équipe de chercheurs découvrait également
un solvant utilisable dans la fabrication des fibres de
polyaramide. Un brevet sur la fabrication de ces fibres,
appelées Kevlar par Dupont et « Twaron »
par « Akzo », fut déposé par la
société hollandaise. Comme on peut s’en
douter, face aux intérêts économiques
présentés par ces produits, des combats juridiques
eurent lieu et, finalement, un accord fut trouvé
dans lequel on concéda à « Akzo »
le droit de fabriquer ces fibres mais on lui opposa, en
même temps, l’interdiction de les commercialiser
aux Etats-Unis jusqu’en 1990.
Comme on l’a évoqué, les fibres de polyaramide
ne furent pas immédiatement utilisées dans
la confection des protections balistiques. Leur intérêt
se révéla dans tous les domaines où
le rapport résistance/poids du matériau était
un paramètre important. Elles furent à ce
titre largement utilisées, en remplacement de l’acier,
dans les structures des pneumatiques d’automobiles
et dans la confection d’éléments de
missiles, entre autre.
Sur le plan de leurs caractéristiques physico-chimiques,
les fibres de polyaramide perdent de leur résistance
mécanique lorsque la température augmente.
A très haute température (environ 600 degrés
C), elles ne fondent pas, mais se décomposent. Elles
sont sensibles à l’humidité qui leur
fait perdre également de leur résistance mécanique.
C’est la raison pour laquelle les packs balistiques
des gilets pare balles sont enfermés dans des housses
étanches.
Les fibres sont généralement tissées
pour former ce que l’on appelle un pli qui superposé
à d’autres, en nombre variable, créera
un pack balistique.
I
– 1 – 2 – Les fibres en polyéthylène
concurrent du polyaramide
On
fabrique également des fibres de haute résistance
à partir d’une chaîne étendue
de polyéthylène (ECPE). "Spectra® " est le nom commercial des ces fibres fabriquées par
la société "Allied-Signal".
"Dyneema®" est le nom commercial du matériau fabriqué par la société DSM Dyneema. Le point fort de ces fibres est leur grande résistance
mécanique en général, aux impacts et
au poinçonnage en particulier. Leur légèreté,
leur bonne tenue contre les moisissures, les produits chimiques,
leur caractère hydrophobe sont des atouts supplémentaires.
Pour fabriquer ces fibres, on dissout les longues molécules
de polyéthylène dans un solvant. Après
chauffage, la solution est poussée au travers de
buses. Les particularités chimiques de la molécule
de polyéthylène donnent aux fibres une résistance
mécanique supérieure à celle des fibres
de polyaramide. A poids égal, elles présentent
une résistance mécanique dix fois supérieure
à celle de l’acier.
La première apparition de ces fibres se situe, au
plan commercial, aux environ de 1985 pour remplacer l’acier
dans la confection des câbles et cordages.
Les fibres peuvent être tissées pour la réalisation
de protection balistique, mais également non tissées
pour être utilisées, en plus, dans d’autres
applications. Dans ce dernier cas, elles sont alignées
les unes contre les autres puis encollées avec une
résine flexible. On obtient ainsi une feuille faite
d’un seul pli qui porte le nom commercial de «
Spectra Shield ». Deux feuilles de « Spectra
Shield » sont superposées et collées
de telle façon que leurs fibres se croisent avec
un angle de 90 degrés. La feuille résultant
de la réunion de ces deux plis est enduite de chaque
côté d’une protection anti-abrasion.
Les nombreuses qualités reconnues au « Spectra
» et « Spectra Shield » firent que ce
produit connut un grand engouement dans la fabrication des
protections balistiques (gilets et casques). Cependant,
sa faible résistance à la température
(température de fusion 150 degrés C) et la
légère perte de son pouvoir d’arrêt
dès 70 degrés C (température pouvant
être atteinte et mesurée par nous-même,
en été, par un casque ou un gilet pare balle
laissés, pour des raisons opérationnelles,
dans un véhicule exposé au soleil) font que
les fibres de polyaramide reviennent au goût du jour.
On peut noter également l’existence de solutions
hybrides (mélanges de plis de polyaramide et de polyéthylène)
pour la fabrication des packs balistiques.
I
– 1 – 2 – Le " Zylon " : une
étoile éphémère
"
Zylon " est le nom d'une fibre de para-phénylène-benzobisoxazole
(P.B.O.). Elle présente un rapport résistance/poids
supérieur au polyaramide voire au polyéthylène.
Elles est fabriquée par la société
japonaise Toyobo. Bien que ce matériau soit connu
et utilisé depuis plus de vingt ans dans le monde
industriel. L'idée de l'utiliser dans la fabrication
des gilets pare balles sembla réellement intéressante
ces dernières années. La société
Toyobo installa un bureau en Europe (Hambourg) où
elle tenta de la commercialiser. Les Etats-Unis raflèrent
les stocks et on ne put s'en procurer qu'au compte gouttes
pour réaliser des tests sur notre continent.
Des problèmes de perforation de protections balistiques,
qui coûtèrent la vie à leurs porteurs,
apparurent rapidement. Semblant démontrer la mauvaise
tenue de la fibre dans le temps, ces accidents abrégèrent
brutalement la carrière prometteuse de cette belle
fibre de couleur dorée. Les japonais fermèrent
leur bureau de Hambourg.
II
– Les protections rigides
Comme
on vient de le voir, les protections souples sont principalement
destinées à arrêter les projectiles
d'armes de poing.
Si l'on souhaite des protections contre les armes longues
(fusils, carabines), tirant des projectiles nettement plus
puissants, on est obligé d'utiliser des protections
rigides en renfort des souples. Cela se matérialise
par l'ajout de plaques par-dessus les packs souples, selon
les régions anatomiques que l'on souhaite protéger.
Le rôle d'une protection rigide est d'abîmer
suffisamment le projectile pour qu'il perde sa capacité
de perforation.
II
– 1 – Matériaux utilisés
Ils
sont de divers types. Le niveau de protection désiré
guidera le choix du matériau.
Pour
les balles ordinaires (noyau plomb et chemisage laiton)
de type 7,62 Nato ou 5,56 mm (.223 Remington), on utilise
généralement des plaques réalisées
à partir des fibres dont on a parlé plus haut.
Dans ce cas, les plis de polyaramide ou de polyéthylène
ne sont pas cousus entre eux, mais enduits d'une résine
puis empilés. L'ensemble est simultannément
fortement pressé et chauffé. A l'issue de
l'opération une plaque rigide est obtenue.
L'arrêt
des balles perforantes (chemisage acier ou partie avant
du projectile en acier ou plus généralement
chemisage laiton et noyau acier) nécessite des matériaux
plus durs. Le titane, métal très dur et léger
a longtemps été utilisé.
De nos jours, c'est la céramique qui est le plus
souvent utilisée. Son poids, principal inconvénient,
la destine à des protections lourdes dédiées
à des opérations ponctuelles. Certains types
de céramiques présentent une densité
plus faible pour les mêmes performances balistiques
mais sont d'un prix très élevé.
III
- Le gilet pare balles en pratique
Lorsque
l'on a pour mission de réaliser une protection balistique
individuelle, on se trouve continuellement contraint à
un compromis : maximum de protection – maximum d'ergonomie,
deux notions parfaitement contradictoire. En effet, le concepteur
de protections balistiques souhaitera protéger toujours
plus son porteur tout en lui laissant le plus possible de
liberté de mouvement et de mobilité afin qu'il
puisse accomplir le mieux possible sa mission.
Un équipement protégeant toutes les parties
du corps de tous les projectiles d'armes de poing et de
fusil serait tout bonnement importable.
III
– 1 - Le compromis " protection - ergonomie "
ou un choix difficile
Lorsque
l'on souhaite réaliser une protection balistique,
on se trouve rapidement devant deux évidences. D'une
part, on ne pourra pas réaliser un gilet pare balles
utile capable d'arrêter tous les projectiles d'armes
de poing et de fusil existants dans le monde.
D'autre part, il sera impossible de protéger toutes
les régions du corps. Donc deux choix très
importants s'imposent : contre quels projectiles doit on
protéger son porteur et quelles régions corporelles
doit-on préserver ?
III
– 2 - Le choix du niveau balistique
A
cet égard, la nature des missions du porteur de la
protection permet déjà une discrimination
entre armes de poing et armes longues. Le port sera-t-il
continu, le gilet devra-t-il être discret, sera-t-il
utilisé ponctuellement face à des agressions
bien caractérisées ? Ces questions sont absolument
déterminantes.
Le choix final résultera d'une étude statistique
des armes et munitions auxquelles le porteur aura le plus
de risque d'être confronté.
Si l'on n'est pas commerçant mais expérimentateur,
on arrive à la conclusion abrupte, mais réaliste,
qu'un gilet pare balles n'arrête rien, sauf les projectiles
pour lesquels il a été conçu et ceux
d'un niveau balistique inférieur à ces derniers.
III
– 3 – Le choix des régions anatomiques
à protéger
Le
constat qu'une protection balistique intégrale serait,
avec les matériaux dont nous disposons actuellement,
importable entraîne de facto le besoin de faire un
choix des régions anatomique à protéger
impérativement.
Il s'agit des régions les plus vascularisées
et en regard desquelles se trouvent les organes vitaux qui,
s'ils sont atteints par un projectile, entraîneront
de graves hémorragies. Il s'agit du thorax et de
l'abdomen.
Lorsque l'on choisit de protéger ces zones corporelles,
on est conscient que le cou, la face, l'haine, le haut de
la face interne des cuisses (région de Scarpa) sont
des régions à risque compte tenu des gros
vaisseaux sanguins qui s'y trouvent. Mais c'est le compromis
que l'on doit accepter. Et il est évident qu'à
niveau balistique égal, un gilet de protection "discret"
protègera moins qu'un gilet à port apparent
(muni en plus d'une protection pelvienne) de par leur différence
de surface de protection.
IV
– Le traumatisme arrière ou " effet arrière
"
Cette
notion est devenue très importante avec l'utilisation
des gilets pare balles souples. Lors de l'impact du projectile,
le gilet, de par sa souplesse, se déforme vers l'arrière
à endroit où la balle l'atteint. Cette déformation
est d'ailleurs indispensable pour que les fibres du tissu
balistique soient sollicitées en mode de traction.
Il y a formation d'un cône dynamique d'enfoncement
dont l'imagerie haute vitesse montre qu'il est plus proportionnel
à la quantité de mouvement du projectile qu'à
son énergie cinétique. On peut cependant parler
en terme d'énergie cinétique et considérer
qu'elle n'est par entièrement absorbée par
la protection balistique, mais transmise en arrière
du gilet, c'est-à-dire au porteur. Ce phénomène
peut être à l'origine de traumatismes internes
identiques à ce que l'on peut observer expérimentalement
avec des chocs contondants (absence de perforation).
Dans le but de le minimiser cet effet, on place en arrière
de la protection balistique (entre celle-ci et le corps
du porteur) un matériau chargé de diffuser
et d'absorber tout ou partie de cette énergie transmise.
Cet " effet arrière " fait l'objet d'études
(nous en menons nous-même) dans le but de le caractériser.
Des voies diverses sont suivies afin d'en comprendre les
causes : contusions dues au choc direct, surpressions dues
à un effet mécanique observées dans
certaines régions pulmonaires et à distance
de l'impact lors d'une atteinte thoracique, phénomènes
de propagation d'ondes de pression avec possible phénomènes
d'interférences. Certaines de ces causes ont été
objectivées expérimentalement, d'autres doivent
encore être définitivement démontrées.
V
- Les casques balistiques
Pour
terminer ce rapide exposé sur les protections balistiques,
on survolera le sujet des casques balistiques.
Contrairement aux idées communément admises,
y compris par les utilisateurs, les casques pare balles
sont très récents.
Certains lèveront les sourcils en disant : "
les casques balistiques existent depuis belle lurette ".
Oui, mais…C'était des casques pare éclats
destinés à arrêter l'éclat standard
(Stanag 2920) d'un poids de 1, 101 g à une vitesse
de 600 m/s.
Rien d'anormal à cela puisque ces casques étaient
destinés aux armées et que les statistiques
actuelles annoncent, pour le champ de bataille, 96 % de
blessures par éclats et 4 % par balles.
Moralité : avant d'enfiler une protection balistique
quelle qu'elle soit, vérifier ce qu'elle peut arrêter.
C'est normalement écrit dessus. Faute de cette indication…
méfiance.
Donc, récemment ont été conçus
des casques réellement pare balles, surtout d'armes
de poing, car le problème du poids est particulièrement
présent pour cet accessoire.
Le problème d' " effet arrière "
est tout aussi important car, comme chacun le sait, le crâne
est difficilement déformable.
VI
– Les normes balistiques
La
fabrication et les tests de ces matériels suivent
des normes bien précises qui peuvent éventuellement
varier selon les pays, les menaces étant parfois
différentes. Elles ne prennent pas en compte tous
les projectiles, mais seulement les plus courants. Les énumérer
serait fastidieux.
Les normes les plus connues des spécialistes sont
celles établies par l'organisme américain
"National Institute of Justice". L'Europe élabore
les siennes.
Cependant, rien n'empêche les grands acheteurs : ministère
de la défense, de l'intérieur, etc. de définir
des cahiers des charges imposant des niveaux balistiques
spécifiques établis selon les besoins des
missions.
Conclusion
Le
domaine des protections balistique est vaste et complexe.
Il est illusoire de vouloir le circonscrire en quelques
pages. Nous espérons, cependant avoir éveillé
votre curiosité .
Le compromis entre le niveau de protection et l'ergonomie
d'un gilet pare balles démythifie la protection balistique.
Elle apparaît souvent, chez le profane, comme un bouclier
universel capable de protéger son porteur contre
n'importe quel projectile ; son porteur était, dans
l'esprit du non-initié, invincible. On peut avancer
une analogie avec le monde de l'automobile : la ceinture
de sécurité sauve régulièrement
des vies, à condition qu'elle soit sollicitée
dans les limites pour lesquelles elle a été
étudiée.
Il
en est de même d'une protection balistique qui possède
ses propres limites. C'est le message le plus important
à transmettre.
La recherche dans le domaine de la protection balistique
continue. Elle promet des protections plus efficaces et
plus légères. De leur côté, les
munitions évoluent également. La lutte entre
l'armure et l'épée étant loin d'être
terminée, les techniques propres à la protection
de l'Homme ont encore de beaux jours devant elles.