Canon électromagnétique

Les canons électromagnétiques sont des canons expérimentaux utilisant un champ magnétique puissant pour propulser un projectile inerte à très haute vitesse (domaine de l'hypersonique^[1]).

Les canons électromagnétiques peuvent être soit des canons électriques, soit des canons magnétiques.

En raison de son caractère expérimental et futuriste, ce type d'arme est fréquemment utilisé dans les œuvres de science-fiction, les jeux vidéo…

Le premier projet de canon électrique au monde fut proposé en 1884 par un avocat daxois, Maître La Lauze. À une époque où l'énergie électrique était encore balbutiante, il fut qualifié par la Direction de l'Artillerie de Bayonne de « curiosité de laboratoire ». En 1908 un nouvel engin fut proposé par un certain Ponteux mais il resta dans les tiroirs. Durant la Première Guerre mondiale des études sérieuses furent menées par M. Fauchon-Villeplée sur un canon électrique dans lequel le champ magnétique créé par un fort courant parcourant le « tube » propulsait des fléchettes de 50 g. Des essais permirent d'atteindre la vitesse de 200 m/s.

La construction d'un démonstrateur en vraie grandeur fut lancée en 1918 mais l'engin arrivait trop tard et le prototype inachevé fut abandonné le 3 novembre 1918^[2].

Les canons électromagnétiques peuvent être soit des canons électriques, soit des canons magnétiques.

Un canon électrique, en anglais : railgun ou Electro-Magnetic Rail Gun (EMRG), utilise la force de Laplace comme principe de propulsion électromagnétique. Le projectile est parcouru par un courant.

Le concept consiste à établir une différence de potentiel électrique entre deux rails parallèles conducteurs de l'électricité et à insérer entre eux un projectile conducteur pouvant glisser ou rouler dessus, en faisant contact. Dès que le contact a lieu, un courant électrique circule entre les deux rails, un champ magnétique naît et le projectile est accéléré par la force de Laplace (interaction entre le courant qui circule dans le projectile et le champ magnétique créé).

Un canon magnétique (ou canon de Gauss), en anglais : coilgun ou Gauss cannon, a une propulsion assurée par attraction/répulsion magnétique. Le champ magnétique est parallèle à l'axe, et le projectile est ferromagnétique.

Dans ses réalisations plus évoluées, on dispose plusieurs solénoïdes courts en série autour du tube. Quant à l'obus, il possède en son sein un bobinage conducteur.

1. Un courant électrique impulsionnel de forte intensité (délivré par un banc de condensateurs) est injecté dans le premier solénoïde. Ce bref et fort courant engendre un champ magnétique dans le tube, d'intensité rapidement croissante.
2. Les spires à l'intérieur du projectile sont le siège d'un courant induit selon la loi de Lenz de l'induction magnétique. Ce courant électrique est à cet instant de sens contraire à celui circulant dans le solénoïde inducteur. Le projectile crée donc à son tour un champ magnétique induit, et de ce fait deux pôles magnétiques identiques se font face : le projectile subit un effet magnétique répulsif qui le propulse .
3. Les solénoïdes sont successivement commutés les uns à la suite des autres, au moment où le projectile passe devant eux, ce qui lui procure une accélération supplémentaire.

Les canons électromagnétiques procurent une vitesse à la bouche très supérieure à celle qu'atteint un obus tiré par une pièce classique à charge propulsive à poudre, leur portée est beaucoup plus importante, la défense antiaérienne est améliorée par la réduction du temps de vol, la létalité augmentée par la forte vitesse d’impact, la capacité d’emport de munitions accrue et les risques d'explosion diminués, du fait de l’absence de charges propulsives^[3]. Les projectiles sont moins exposés aux interceptions et leur prix est plus faible que celui d'un missile^[1].

L'apport en énergie électrique doit être très importante, ce qui est peut être une difficulté pour un canon embarqué sur navire. Il existe également de nombreux problèmes à résoudre comme la dissipation thermique, la tenue mécanique, l’usure et la masse du système^[1].

En 2007, General Atomics, une entreprise de défense et de physique nucléaire basée à San Diego en Californie, a conçu le prototype de canon électromagnétique Blitzer. Après de nombreuses améliorations, le Blitzer a réussi à lancer des projectiles à la vitesse de Mach 5 et des niveaux d'accélération supérieurs à 60 000 G lors de phases de tests en 2009 et 2010.

En janvier 2012, la marine des États-Unis a reçu son premier canon électromagnétique grandeur nature fabriqué par BAE Systems, une entreprise britannique travaillant dans les secteurs de la défense et de l'aérospatiale.

Un canon électromagnétique est capable d'exploiter une énergie de 32 mégajoules apportée par des supercondensateurs. L'organisme de recherche scientifique de la Navy, l'Office of Naval Research (ONR), a lancé en 2012 une phase de test des canons électromagnétiques qui devait durer jusqu'en 2017. L'ONR espérait à cette date pouvoir tirer des projectiles de 18 kg à une vitesse d'environ 9 600 km/h sur une distance de 90 à 350 kilomètres^[4]. En 2024, faute de crédits suffisants, le projet tourne au ralenti^[5].

La France lance très discrètement en 1987 un projet de canon dans le cadre de l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (ISL), avec le concours de MBDA, Naval Group, Nexter Systems (Aujourd'hui KNDS France) et Nexter Munitions. Soutenu par le dispositif RAPID de la DGA, il aboutit en 1997 au développement d’un premier prototype d’une puissance de 10 MJ, le canon « Pegasus »^[6],[7].

En juin 2020, l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis a annoncé l’apparition d’un consortium afin de mettre au point, à l’échelle européenne, un canon électromagnétique d’une portée de 200 km^[8],[9]. L'étude de faisabilité de ce projet, nommé PILUM (en anglais : Projectiles for Increased Long-range effects Using ElectroMagnetic railgun) dans le cadre du Programme de recherches Action préparatoire sur la recherche en matière de défense (PADR) de l’Union européenne, a débuté en avril 2021 et doit durer deux ans. L'ISL dispose de « plusieurs démonstrateurs en laboratoire », dont le canon NGL-60 (en anglais : New Generation Launcher), un lanceur de calibre 60 mm capable de tirer des projectiles de l’ordre du kilogramme, et le canon RAFIRA (en anglais : RApid FIre RAilgun), un lanceur de calibre 25 mm pouvant tirer des salves de projectiles de petit calibre à des cadences de tir extrêmement élevées ». En mai 2024, l’ISL annonce que les ministères japonais, français et allemand de la Défense venaient de signer un accord de type TOR (en français : « termes de référence ») « ouvrant la voie à une coopération » sur la technologie des armes électromagnétiques^[5].

En octobre 2023, l’agence du ministère japonais de la Défense pour la technologie, les acquisitions et la logistique (ATLA) a réalisé un premier tir avec un canon électrique depuis le navire JS Asuka (ASE-6102). D’une puissance d’au moins 5 mégajoules, ce canon aurait été en mesure d’expédier des projectiles de 320 g calibre 40 mm à la vitesse de 2 230 m/s (soit Mach 6,5)^[10]. Ce canon effectue en 2025 ce qui est déclaré comme le premier tir sur un navire cible^[11].

La Chine a suggéré en 2024 qu’elle avait testé un canon électromagnétique depuis le navire d’assaut amphibie Haiyang Shan. Sans confirmation début 2025^[3].

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