Balistique judiciaire

La balistique judiciaire est la science qui étudie le mouvement des projectiles plus particulièrement ceux tirés par des armes à feu afin de pouvoir affirmer que telle arme a tiré telle balle. Pour cela, on étudie plusieurs marques laissées par différentes actions lors du tir : lorsque l'on appuie sur la détente, le marteau frappe le percuteur, qui imprime une marque à la base de la douille. La balle est projetée avec force hors du canon. Dans celui-ci se trouvent des rainures métalliques (on parle de "canon rayé") conçues pour imprimer un mouvement de rotation à la balle, ce qui en augmente la portée mais qui laisse aussi des rayures sur la balle. Chaque tir avec la même arme laisse les mêmes rayures sur les balles ce qui permet de les comparer. Lors de l'éjection de la douille (sauf pour les revolvers) l'éjecteur laisse également une marque.

Les douilles

Exemples d'étuis et douilles de différents modèles

Pour trouver le type de balles utilisées, on regarde au cul de la douille. Pour cela, on utilise un macroscope qui permet de grossir et de voir sur un écran d'ordinateur les inscriptions qui y sont gravées. Il existe des milliers de types de douilles répertoriées ayant chacune une sorte de fiche d'identité. C'est cela que les policiers scientifiques examinent. Ils examinent aussi les traces laissées par l'extracteur.

Comparaison

Pour comparer deux balles ou deux douilles on utilise un macroscope de comparaison (microscope grossissant en macro). Si les rayures correspondent alors on peut affirmer qu'elles ont bien été tirées par la même arme.

Le calibre

Le calibre d'une arme à feu désigne le plus souvent le plus grand diamètre de ses projectiles, mais aussi parfois celui du canon — il est alors mesuré soit au plus profond (gorge) soit au sommet (crête) des rayures. Le nom d'une munition reprenant souvent son calibre, la distinction entre munition et calibre n'est pas facilitée par la variété de ces conventions. Les calibres sont toutefois, durant une période bien définie (surtout récente), relativement standardisés et des munitions différentes peuvent être conçues pour un calibre identique.

Les domaines d'étude

La balistique se décompose en trois parties :

• La balistique interne, qui étudie ce qui se passe dans le canon.
• La balistique externe, qui étudie ce qui se passe après le tir : le mouvement d’un projectile à l’extérieur du canon.
• La balistique terminale, qui étudie ce qui se passe lorsque le projectile frappe sa cible.

La balistique

La balistique interne

La balistique interne est la partie de la balistique qui étudie ce qui se passe à l'intérieur des armes à feu de la pression de la gâchette à la sortie du projectile du canon.

La balistique intérieure (ou interne) a donc pour objet tous les phénomènes qui se produisent de la mise à feu de la charge de poudre jusqu’à la sortie de la balle du canon.

Deagle

Ces phénomènes se produisent dans un temps extrêmement court, allant de quelques millisecondes (ms : un millième de seconde, moins d’un centième) pour les armes de petit calibre (comme le .22 Long Rifle)à quelques dizaines de ms pour celles de gros calibres (comme le Deagle), depuis que le percuteur frappe la douille jusqu’à la sortie de la balle du canon. La balistique interne étudie surtout la transformation de l’énergie chimique de la poudre contenue dans la munition en énergie mécanique (ou cinétique). La force de cette énergie cinétique dépend de la masse et de la vitesse du projectile.

On calcul cette énergie comme suit :

Énergie cinétique = ½.m.v²

Énergie cinétique = 0,5.m.v2

Où m est la masse du projectile en kg et v est la vitesse du projectile en m/s (pour connaître les caractéristiques de certaines munitions, voir le chapitre 3 sur les munitions). Le résultat est donné en joule. Voyons un petit exemple avec une munition .357 Magnum pour revolver. Cette munition (ce référer au chapitre 3 sur les munitions) est une des plus puissantes pour revolvers ; elle a une vitesse de maximum 387 m/s et une masse maximal de 0,0117 kg (nous avons choisi les extrêmes de ses caractéristiques). Ce qui fait donc une énergie cinétique d’environ 876 J.

Prenons maintenant un petit calibre, la .40 Smith & Wesson qui a une vitesse de 400 m/s et une masse de 0 0 087 g. On obtient une énergie de 696 J.

Il est maintenant nettement démontré que plus un projectile est lourd et que plus il a une grande vitesse et plus il sera puissant (plus il aura une grande énergie cinétique). Pour comparaison, la puissance d’un pistolet pour enfant à billes à une puissance de 0,003 J. Cette formule montre bien à quel point la vitesse aussi bien que la masse du projectile sont importantes lors du tir.

Explication de la formule : doubler la masse du projectile équivaux à doubler l’énergie cinétique tandis que doubler la vitesse du projectile revient à quadrupler l’énergie cinétique.

En balistique terminale, l’énergie cinétique est étroitement liée à la formation des cavités lésionnelles (voir balistique terminale)

Le cycle balistique se décompose en trois étapes :

Schéma de principe de la munition d'une arme à feu et de la plupart des canons ; 1 balle ou obus (lui-même chargé d'explosif ou d'un toxique chimique), 2 Douille ou étui, 3 Charge explosive propulsive (nitrate en général), 4 culot, 5 amorce

- La phase d’allumage durant laquelle tous les grains de poudre devraient s’allumer simultanément sur toute la surface de combustion disponible, entraînant une émission dans la douille (ou chambre de combustion), une augmentation de la pression (due au gaz) et la mise en mouvement du projectile due à la trop forte pression. Une trop grande augmentation de gaz peut faire exploser la douille et/ou le canon.

- La phase de combustion durant laquelle le projectile se met en mouvement créant une augmentation du volume libre, des gaz formés et de la pression. L’une des fonctions de la douille consiste à se dilater lors du tir de façon à sceller la chambre à cartouche et ainsi éviter des fuites de gaz. Si la douille est trop dure, elle se fend lors du tir et à l’inverse, si la douille est trop tendre, elle ne rétrécit pas après le tir et a donc du mal à s’extraire de la chambre à cartouche. Le volume libre augmentant constamment, la pression diminue malgré la production de gaz de combustion. Cette combustion continue, ou se termine et le projectile sort du canon.

- Durant la phase de détente, toute la poudre a, en théorie brûlé, la pression des gaz sur la base du projectile le fait accélérer et la pression s’estompe dans l’arme. Il est à noter que la combustion de la poudre entraîne une très forte augmentation de la pression. Les canons sont spécialement créés afin de résister à ces pressions. Un projectile se déplaçant à une vitesse supérieure à 344 m/s (vitesse du son) voit apparaître des ondes de choc qui constituent un front très mince d’air localement échauffé et très comprimé, influençant sensiblement la résistance à l’air d’un projectile. L’angle que fait cette onde de choc par rapport à la direction du projectile dépend de la vitesse de celui-ci : plus grande sera sa vitesse et plus petit sera l’angle d’ouverture de l’onde de choc. Une inégalité sur le chemisage d’un projectile entraîne toujours à la vitesse du son une onde de choc supplémentaire.

Qu'arrive-t-il lorsque la détente est pressée ? Lorsque l’on appuie sur la détente, le percuteur frappe la douille (souvent le culot) et fait éclater l’amorce. La flamme intense créée ainsi remplit l'intérieur de la douille et allume la charge de poudre. Une cartouche pleine de poudre ou presque va être plus efficace qu'une cartouche partiellement remplie. Si le projectile est lourd, et maintenu solidement dans le collet de la cartouche, ou si la pression des rayures sur le projectile est grande, le confinement de la poudre est accentué et la combustion va procéder plus rapidement.

Plus le canon sera long, plus la poudre aura de temps pour pousser le projectile. Mais arrivé à une certaine taille de canon, la poudre ne pourra plus pousser le projectile et il y aura une baisse de vivacité : la balle ira moins loin, moins vite et sera moins précise.

Le recul

Lors du tir, un choc se produit et est ressenti par le tireur. Ce choc est dû à l’impulsion produite par les projectiles et les gaz. On calcul cette impulsion selon cette formule :

P = m.v

P représente l’impulsion en newton (1 newton = 1kgm.s-²) m est la masse en kilo et v la vitesse en m/s. En raison de la conservation de la quantité de mouvement, l’impulsion du projectile ainsi que la masse de gaz étant dirigés vers l’avant, une impulsion de l’arme se produit vers l’arrière, destinée à contrebalancer les impulsions du projectile et des gaz, que l’on nomme impulsion de recul. Sur les armes d’épaules (fusils, fusils d’assaut…), l’impulsion de recul se fera horizontalement, dans le prolongement de la crosse : le tireur ressentirent le recul dans son épaule, ou est placée la crosse de l’arme. Dans les armes de poing (revolvers, pistolets, deringers) cette impulsion de recul provoque un mouvement de recul vers le haut. Si le recul est trop puissant sur une arme de poing (prenons comme exemple le Desert Eagle une nouvelle fois), il est impossible de conserver une ligne de mire droite ; ce recul peut être dangereux. Le recul ne sera jamais ressenti de la même façon selon deux personnes : il sera différent selon la constitution physique de la personnes, son état mental (stress, colère…), son habitude à manier les armes et donc sa technique de prise en main et de positionnement du corps lors du tir.

Les bruits provoqués par l’arme Lors du tir, le projectile est accompagné en plus des résidus de tir (résidus de poudre et d’amorce) d’un bruit. Les bruits perçus lors d’un coup de feu peuvent provenir de nombreux phénomènes, en voici les principaux : - Le choc du percuteur sur la capsule d’amorçage ; - La combustion extrêmement rapide de la poudre ; - La perte de gaz dans le cône de forcement pour les revolver hormis les Nagant ; - La détente brusque des gaz à la bouche des canons (ce bruit se produit dans tous les cas) - La vitesse du projectile quand elle est supérieure à la vitesse du son (344 m/s) - Le mécanisme de rechargement pour les armes automatiques et semi-automatiques. Un réducteur (silencieux) peut réduire tous les bruits sauf le bruit du choc du percuteur sur la capsule d’amorçage et le bruit du rechargement pour les armes automatiques et semi-automatiques. Le réducteur de son réduit et perturbe la vitesse des gaz. On classe généralement les réducteurs de son en plusieurs catégories : - les réducteurs de son ne modifiants pas une arme quand ils l’équipent - Les réducteurs de son dont le canon des armes qu’ils équipent a été modifié à l’aide d’une tige filetée émettant d’y visser le réducteur de son.

- Et enfin les réducteurs de son qui équipent une arme exclusivement créée pour un réducteur de son et dont le canon et le réducteur de son ne sont qu’une seule et même pièce (comme le H&K MP5)

Le HK MP5

On pourrait rajouter à cela une dernière catégorie qui engloberait les armes qui possèdent au bout de leur canon une sorte de vis où l’on peut y visser un réducteur de son, comme le Sig Sauer Mosquito. Le réducteur de son permet l’expansion progressive de gaz en les diffusant dans de petites chambres en téflon ou en nylon. Cette perturbation permet d’éviter l’expansion brutale des gaz en les dispersant à la sortie du canon. À noter que la vitesse du projectile peut varier de –6 m/s à 4 m/s si l’arme utilise un réducteur de son. Pour les projectiles dépassant la vitesse supersonique, le réducteur de son n’a aucune utilité vu que le mur du son subsiste. Ces réducteurs de son, lorsqu’ils sont fabriqués artisanalement, sont fabriqués avec de pots d’échappement de mobylette qui utilisent le même système. La balistique externe: nous avons vu comment – et avec quelle force - la balle sort du canon. Mais que se passe-t-il ensuite ?

La balistique externe

La balistique externe étudie la trajectoire et le comportement de tous corps jeté dans l’espace jusqu’à son point d’impact. Elle comprend la mesure de la vitesse du projectile à la sortie du canon et à des distances déterminées (10 mètres principalement), ainsi que l’étude de la trajectoire du projectile. Lors d’un meurtre ou d’un suicide, les distances sont généralement très rapprochées, allant d’à bout portant à une dizaine de mètres. De ce fait, la gravitation n’entre pas en compte et les trajectoires sont donc droites. Sur un projectile, il faut différencier le centre de gravité (CG) du centre de pression (CP). ). Le centre de gravité est « le point auquel peut être associé le poids total d’un solide rigide » et le centre de pression est « le point où s’applique la résistance de l’air ». En général, le centre de pression se situe après le centre de gravité. C’est sur ce point que vont s’appliquer les forces de frottement, induisant l’apparition d’un mouvement d’obliquité (on parle aussi d’angle de lacet). Pour un projectile stable sur sa trajectoire, cet angle ne dépasse pas un à deux degrés. L’effet gyroscopique, imprimé par les champs du canon, donne au projectile une meilleure stabilité et une plus grande précision lors du tir. Cet effet gyroscopique contrebalance les oscillations en rendant le projectile plus stable. Pour les projectiles empennés, le centre de pression se trouve en arrière du centre de gravité, ce qui lui confère une stabilité statique (le projectile est alors gyroscopiquement stable). Le mouvement de rotation autour de l’axe n’est dès lors plus nécessaire pour stabiliser le projectile, puisque la résistance à l’air assure l’alignement de l’axe longitudinal avec le vecteur vitesse.

• Projectile d’arme à air comprimé 100 à 250 m/s
• Arme de poing 250 à 400 m/s
• Arme d’épaule 600 à 1 000 m/s
• Fléchettes 1500 à 1 800 m/s
• Éclats <2 000 m/s

La trajectoire de la balle Les projectiles vont sur leur cible sous une trajectoire parabolique qui devient de plus en plus courbée à mesure que la distance augmente et que la vélocité diminue (comme une balle de tennis qu'on lance au loin avec ses mains). En réalité, le projectile commence à tomber dès l'instant où il quitte le canon. Toutefois, la ligne centrale du canon est inclinée légèrement vers le haut par rapport à la ligne des mires (qui sont au-dessus du canon), de façon à ce que le projectile croise la ligne de mire lorsqu'il monte (habituellement 25 verges ou plus) et une autre fois lorsqu'il redescend à ce qu'on appelle la portée "zéro". Le projectile atteint le plus souvent sa cible là où l’on a visé (et pas ou l’on croit avoir visé !) Mais dans certaines conditions et sur de certaines distances, certains éléments peuvent faire changer de trajectoire la balle, de quelques centimètres à plus d’un mètre selon les conditions. Celles-ci sont le vent, la pluie…

La balistique terminale

La balistique terminale étudie ce qu’il se produit lorsque le projectile atteint sa cible et les réactions biologiques et physiologiques que cela entraîne. Pour ces études, on utilise des stimulants (une matière qui possède les mêmes propriétés que les tissus musculaires humain. Pour observer les lésions creusées par un projectile et reproduire au mieux les blessures du corps humain, on a utilisé de nombreux stimulants : gélatine, plastiline, savon balistique, planches de sapin, peau de lapin et de cochon entre autres. La plastiline et le savon balistique sont classés dans la catégorie des stimulants peu élastiques, sur lesquels l’empreinte de la totalité de phénomènes énergétiques reste marquée. En revanche, la gélatine fait partie des stimulants élastiques sur lesquels seule une partie des phénomènes reste marquée. L’un des meilleurs stimulants est la gélatine à 10%. Elle ne permet cependant pas d’observer les cavités temporaires. Elle a néanmoins comme inconvénient d’être un milieu homogène alors que le corps humain est un milieu hétérogène et complexe. L’autre stimulant utilisé est le savon balistique dont la densité est pratiquement égale à celle de la gélatine et du tissu musculaire humain (densité = 1,6 g/cm2). Les propriétés d’un bon stimulant par rapport à un tissus cible sont les suivantes : - Décélération similaire du projectile ; - Même dimension de la cavité temporaire ; - Même dimension de la cavité permanente ; - Reproductibilité lors des tests. Le savon balistique, contrairement à la gélatine a l’avantage de pouvoir être conservé. Il existe aussi un stimulant pour les os, fait de plastique.

On parle d’effet écran lorsque le projectile passe au travers d’un objectif intermédiaire avant d’atteindre la cible finale. Ce phénomène peut être à l’origine d’une altération du profil de la blessure, notamment lorsque le projectile se fragmente ou dévie de sa trajectoire originelle en se déstabilisant. Le domaine de la balistique lésionnelle est important pour le médecin légiste et le criminaliste dans le cadre de la reconstitution de cas et de la compréhension des phénomènes lésionnels. Ce domaine est également primordial pour les chasseurs, afin qu’ils puissent adapter leurs munitions au gibier. La balistique terminale revêt aussi beaucoup d’importance pour les policiers et les militaires, en permettant de nouveaux concepts d’armes et de munitions. Selon l’usage particulier de la cartouche, les fabricants doivent trouver un bon compromis entre la pénétration et la déformation du projectile afin de diminuer au maximum les ricochets et d’optimiser le pouvoir vulnérant.

Les rebonds L'étude du phénomène des ricochets est importante pour la reconstitution d’une scène de crime et la compréhension du phénomène lésionnel. Dans ce domaine, les paramètres suivants sont à considérer : l’angle d’incidence, l’angle de ricochet, l’angle critique du ricochet, l’angle de déviation et la pénétration et la longueur du contact. L’angle d’incidence est défini comme étant l’angle avec lequel le projectile vient frapper sa cible (ou, plus généralement, l’angle compris entre la trajectoire du projectile et le plan formé par la cible). L’angle de ricochet (ou angle de réflexion) est défini comme étant l’angle compris entre la trajectoire du projectile après ricochet et la cible sur laquelle le projectile a ricoché. L’angle critique du ricochet est la valeur d’angle d’incidence maximale pour que le projectile ricoche encore ; au-delà de cette valeur, le projectile se fragmente ou traverse la cible. Cette valeur dépend des caractéristiques du projectile et de la cible. L’angle de déviation est négligeable sur de courtes distances. (insérer fig 3.21 p. 91) (insérer fig 3.23 p. 91) Le ricochet est influencé par plusieurs paramètres, dont la vitesse du projectile, sa composition, son chemisage, sa forme et la nature de la cible (dure ou molle). (insérer fig3.24 p. 92) Dans le cas d’une cible molle, plus la pénétration est profonde, plus la longueur de contact sera importante. Si la cible n’est pas suffisamment épaisse, le projectile peut le traverser. En se référent à l’équation de l’énergie cinétique, on remarque que l’énergie mise en jeu au moment de l’impact provoque une déformation plastique du projectile et de la cible. Une partie de cette énergie est restituée au projectile, ce qui fait qu’il ricoche. Le chemisage influence directement le coefficient d’élasticité k du projectile

Distance de tir

La distance de tir est définie comme étant la distance séparant la bouche du canon de la cible. On parle d’un tir à bout touchant lorsque le canon est en contact avec la cible ou à distance de moins de deux centimètres environ. Un tir est à bout portant lorsque l’arme est assez prête de la cible pour laisser des résidus de tir (ne sont pas pris en compte la collerette d’essuyage et les résidus se déplaçant avec le projectile). La collerette d’essuyage est la zone de la cible entrant en contact avec le projectile lors de son passage au travers de celle-ci ; au vu des différents résidus se trouvant sur un projectile, la collerette d’essuyage possède souvent une coloration sombre. Dans le cas d’un tir à bout portant oblique, une zone parcheminée noirâtre permet d’indiquer comment l’arme était tenue. À partir de ces éléments, plusieurs cas de figure peuvent être pris en compte : Effets d’un projectile sur cible molle Lors d’un tir dans un corps mou ou semi-dur, deux phénomènes distincts se produisent, engendrant des cavités dite temporaire et permanente. La cavité temporaire est formée par le transfert de l’énergie cinétique du projectile aux tissus ; la pression développée peut varier de 100 à 200 atmosphères (abrégées atm) pouvant entraîner une désintégration partielle ou complète des organes frappés par le projectile. De telles pressions sont également suffisantes pour causer la fracture des os et des vaisseaux sanguins adjacents à la cavité formée. Cette énergie provoque une dilatation (transitoire, de l’ordre de 5 à 10 m/s), située sur le trajet du projectile et caractérisée par un refoulement brutal des tissus mous qui, en raison de leur propriété élastique, ont tendance à revenir à leur état initial. Un tel phénomène ne peut être observé qu’avec une caméra haute vitesse ou dans du savon balistique (voir plus haut). Dans le cas du savon balistique, la cavité permanente ne sera pas visible. La cavité permanente (ou résiduelle) est constituée de tissu broyé, nécrosé et correspond aux lésions définitives. Les dimensions de cette cavité résiduelle sont le vrai reflet de la vulnérabilité du projectile, il s’agit de la cavité réelle causée par le projectile. Le profil lésionnel d’un projectile d’arme de poing est relativement stable dans la gélatine, du fait qu’il bascule peu, créé une faible cavité temporaire et ne se fragmente pas (il ne se déforme pas non plus). Lorsque le projectile touche une cible, il garde sur une certaine distance une ligne droite appelée tunnel d’atrition (neck ou narrow channel), puis, en fonction de sa forme, de son poids, de sa vitesse, ainsi que de la structure du milieu, le projectile a tendance à se mettrre en travers et à être brutalement freiné dans le milieu traversé. Le tunnel d’attrition créé est régulier et possède un diamètre proche du calibre du projectile, offrant tout de même une pénétration importante. En raison du phénomène du champignonnage, le diamètre du tunnel d’attrition est plus important avec des munitions à tête creuse. (image munition à tête creuse)

Expansion des projectiles à tête creuse ou en plomb Les projectiles à tête creuse (hollow point) ont tendance à s’ouvrir en corolle (on dit aussi champignonner) lorsqu’ils touchent certains types de cibles comme l’eau, la plastiline et les tissus mous. Selon les caractéristiques intrinsèques et la vitesse du projectile, ce dernier augmente plus ou moins de diamètre. Il se produit un tunnel d’attrition plus grand que le calibre initial. Le trou d’entrée produit par un projectile à tête creuse est plus large et irrégulier que celui causé par un projectile FMJ ou TMJ. Le degré d’expension de la munition (ou du champignoannage) peut être contrôler comme en préfragmentant la tête des munitions. Les projectiles d’armes d’épaule ont tendance à se retourner lorsqu’ils ont touché la cible, provoquant une (ou plusieurs) cavité temporaire importante. (mettre scan fig 3.33 et 3.34 page 96) Dans le cas où le projectile a un potentiel de déstabilisation faible (projectiles FMJ et TMJ pour armes de poing), celui-ci peut ne pas se retourner et le trajet se limite alors à un simple tunnel d’attrition (pour autant qu’aucun os n’est touché). La cavité temporaire est limitée.

Projectiles agissants par fragmentation Certains projectiles ont pour effets un polycriblage lorsqu’ils touchent leur cible. Chaque éclat formé crée son propre tunnel d’attrition, le tout étant potentialisé par une cavité temporaire vaste. La peau offre une résistance assez grande à la pénétration des projectiles ; après avoir été percée, il suffit qu’il reste au projectile une énergie minime pour qu’il pénètre profondément dans les chairs. Un projectile qui pénètre dans les parties molles à une vitesse supérieure à 150 m/s y fait un trajet sensiblement rectiligne et dans le prolongement de sa trajectoire dans l ‘air. Pour une vitesse inférieure à 150 m/s, le projectile, frappant très obliquement, peut cheminer entre cuir et chair et contourner les organes. Les projectiles en plomb dur et les balles Dum Dum dont la pointe est dépourue de chemisage commencent à se déformer dans les chairs à la vitesse d’arrivée de 330 m/s. Leur déformation y est très grande à 400 m/s. Les projectiles en plomb mou et nu commencent à se briser sur les os quand leur vitesse est de 160 m/s. La pulvérisation dde l’avant du projectile et la fragmentation du reste sont d’autant plus complètes que la vitesse est plus grande et que l’os est plus résistant. La fragmentation du projectile sur les gros os est complète à la vitesse d’environ 350- 400 m/s. Le chemisage de moyenne épaisseur commence à se briser sur les gros os à la vitesse de 150 m/s, sa rupture est complète à la vitesse de 400 m/s. Ces enveloppes n’augmentent que peu la résistance des balles à la fragmentation.

Voir aussi

Bibliographie

• Scène de crime, l'encyclopédie de la police scientifique, de Richard Platt.
• Expertise des armes à feu et des éléments de munitions dans l'investigation criminelle, d'Alain Glausser, Monica Bonfanti, Frederic Schütz

Liens internes

• Munition
• Recul d'une arme à feu

Liens externes

• Larmurier.net/balistique

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