STANAG 4400 : détermination des valeurs thermochimiques pour le calcul de balistique intérieure

Ce que c'est

STANAG 4400 est l'accord de normalisation OTAN relatif à la détermination des valeurs thermochimiques utilisées dans les calculs de balistique intérieure. L'édition 1 a été promulguée le 3 juin 1993, sous l'égide du CNAD de l'OTAN, AC/225 NAAG, ICGIF.

L'OTAN n'a pas rendu STANAG 4400 public. Cette page le décrit donc à partir d'une mise en œuvre nationale publique : la norme de défense tchèque ČOS 102507 (2e édition, Prague, 2022, qui remplace l'amendement 1 de la 1re édition), laquelle indique introduire STANAG 4400 édition 1 dans l'usage tchèque. Une mise en œuvre nationale peut ajouter des exigences et des réserves nationales. Ce qui suit doit donc être considéré comme le contenu de la mise en œuvre tchèque, et non comme le texte propre de l'OTAN.

Le champ couvert par la mise en œuvre tchèque

La ČOS 102507 établit les méthodes et procédures de détermination des valeurs thermochimiques servant de données d'entrée aux calculs de balistique intérieure des armes à feu. Elle indique que ces valeurs alimentent un modèle thermodynamique unifié de balistique intérieure à paramètres globaux, décrit séparément dans STANAG 4367. Un modèle et une méthode de détermination communs visent à garantir que les valeurs obtenues par une nation lors de la fabrication, des essais et de l'utilisation d'armes ou de munitions concordent avec celles déterminées par les autres nations de l'OTAN.

La norme fixe les hypothèses que toute détermination doit retenir : les produits de combustion sont traités comme en équilibre thermochimique, sans perte de chaleur pendant la combustion ; le comportement des gaz est décrit par une équation d'état du viriel tronquée au troisième terme, ou par une équation équivalente ; l'équilibre est trouvé en minimisant l'énergie libre sous une contrainte donnée, telle que le volume ou l'énergie ; toute composition de propergol considérée doit comprendre au moins les éléments carbone, hydrogène, oxygène, azote, soufre, potassium, aluminium, sodium, baryum, magnésium, fluor et plomb ; enfin, un rapport des capacités thermiques massiques figées est calculé selon la méthode qu'elle définit.

Pour les deuxième et troisième coefficients du viriel dont cette équation d'état a besoin, la ČOS 102507 fournit des méthodes distinctes. Pour un corps pur, elle utilise le potentiel de Lennard-Jones pour les molécules non polaires et le potentiel de Stockmayer pour les molécules polaires, les paramètres moléculaires sous-jacents étant incertains à environ 10 pour cent. Pour les mélanges, elle admet la règle de Corner comme approche la plus simple ou, aux pressions élevées supérieures à environ 400 à 500 MPa comme dans le code français Bagheera, une variante attribuée à Agamat qu'elle décrit comme tout aussi simple mais mieux vérifiée.

Les coefficients de capacité thermique, d'enthalpie et d'entropie de chaque substance réactive doivent être tirés en priorité des tables thermochimiques JANAF, les coefficients d'expansion NASA-Lewis dérivés de JANAF constituant une source secondaire. Les masses atomiques doivent suivre les dernières valeurs publiées par la Commission des poids atomiques de l'IUPAC, et la norme fixe la constante universelle des gaz à 8,314510 J/(mol·K). Elle fournit également une table de référence des enthalpies standard de formation des principaux composants employés dans les propergols d'armes à feu, tirées en priorité d'une étude nommée de 1990. Pour un composant qui n'y figure pas, l'enthalpie de formation doit provenir de cette même étude ou, à défaut, indiquer sa propre source. La norme qualifie ses propres données de référence détaillées d'exemples seulement, toujours susceptibles de révision, et indique que la France tient à jour la base de données de référence sous-jacente, mise à disposition de tous les États de l'OTAN.

Enfin, la ČOS 102507 définit un formulaire de compte rendu normalisé sur lequel sont consignées les caractéristiques déterminées d'un propergol : chaleur d'explosion, masse volumique du solide, température d'explosion adiabatique isochore, énergie spécifique, covolume, produits de combustion et vitesse de combustion mesurée en bombe close sur une plage de pression donnée.

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