Les munitions allemandes de 7,92 mm au phosphore blanc

La cartouche réglementaire allemande pour arme longue en usage entre 1898 et 1945 était l’excellente cartouche de calibre 7,92 mm pour une longueur d’étui de 57 mm. Le calibre « 7,92 mm » fait référence au diamètre moyen du canon portant la munition adoptée en 1888 : dénommé «8×57 I » par la CIP, le canon est doté d’un diamètre 7,80 mm en plat de rayure et de 8.02 mm en fond de rayure pour un projectile de 8.09 mm. Celle-ci fût remplacée en 1905 par la munition dite « Spitzgeschoß » aussi appelé plus simplement « S ». En plus d’un nouveau profil désormais familier à tous les tireurs (cylindro-ogival pointu à base plate), celle-ci voyait son calibre augmenter : 7,89 mm en plat de rayure et 8,20 mm en fond de rayure, pour un diamètre de projectile annoncé à 8,22 mm.

Les Allemands utilisèrent principalement trois matériaux pour fabriquer les étuis. Furent successivement puis concomitamment employés :

• Le laiton : alliage de cuivre et de zinc classiquement dans une proportion de 67% de cuivre et 33% de zinc.
• Dès la seconde moitié de la Première Guerre mondiale, de l’acier protégé par électrolyse contre l’oxydation grâce un revêtement de cuivre (vernis ou non)
• Et enfin des étuis en acier laqué vert. Apparus dans les années 40.

Les munitions Spitzgeschoß mit Phosphor et Flugzeubrand

Les projectiles eux, offrent, une multitude remarquable de variantes et de compositions, signe du dynamisme et de l’esprit fécond des ingénieurs de l’armement allemand. Dès la Première Guerre Mondiale furent développées des munitions dont le projectile, qui outre du plomb, contenait une charge de phosphore blanc. Pour mémoire, le phosphore blanc, du grec purophoros « qui porte le feu », est un composé chimique solide dit « pyrophorique », c’est-à-dire, qui s’enflamme spontanément au contact de l’oxygène de l’air. Sa combustion dégage une très forte température (annoncée comme pouvant atteindre 2 760°C) ainsi qu’un nuage de fumée blanche très dense, ce qui lui vaut un usage fréquent pour la composition de fumigène (Fig.1). Une version précoce de munition contenant du phosphore semble avoir été inspirée par des munitions britanniques de calibre .303 British fréquemment qualifiées de « smoke-tracers » par les anglo-saxons. La munition allemande développée en 1916, elle fût dénommée « Pr.L » (sans doute pour Phosphor Leuchtspur, soit « traçante au phosphore ») et céda rapidement la place à une autre version dénommée « S.Pr » Spitzgeschos mit Phosphor : balle pointue au phosphore. Ces cartouches étaient principalement destinées aux armes embarquées dans les aéroplanes ou les Zeppelins pour enflammer les combustibles des réservoirs des avions alliés ou les ballonnets d’hydrogènes des ballons de réglage d’artillerie. 

Un manuel Français de « renseignements sur les cartouches étrangères que l’on peut rencontrer sur les champs de bataille édité le 19 mars 1920 par la section d’artillerie du ministère de la guerre » nous permet d’observer un plan en coupe de ce projectile incendiaire « S.Pr. ». Il présente un noyau en plomb durci surmonté d’un noyau acier, lui-même surmonté par la charge incendiaire de phosphore blanc. Cette disposition est logique au regard de la balistique externe, le centre de gravité devant être vers l’arrière du projectile pour des questions de stabilité en vol. Un examen attentif permet d’observer la présence d’un trou « operculé » par une goutte d’alliage Darcet. Il s’agit d’un alliage à bas point de fusion (95 °C), constitué par 50 % de bismuth, 25 % de plomb et 25 % d’étain, utilisé pour fabriquer des éléments fusibles de sécurité. Ce point est visible à gauche sur le plan, au niveau du noyau acier. Quand la munition est assemblée, cet opercule est couvert par le collet de la douille, ce qui lui assure une bonne protection lors des manipulations. Au moment du tir, l’opercule de l’alliage Darcet est fondu par la montée en température liée à la friction de la chemise du projectile sur les parois du canon. Ainsi, lorsque le projectile quitte le canon, le phosphore se met à brûler au contact de l’oxygène de l’air. Ceci a deux conséquences :

• La combustion du phosphore produit une vive lueur et comme évoqué plus haut, une fumée blanche très dense. Ainsi, la trajectoire du projectile est matérialisée par l’émission de la lueur et de la fumée : le projectile se comporte comme une munition traçante, et plus particulièrement comme une munition « traçante fumigène » telle que connue pour les munitions de .303 British.
• La chaleur et la flamme inextinguible du phosphore en phase terminale et lors de l’impact enflamme facilement tous les combustibles rencontrés. Nous pensons particulièrement au carburant des véhicules terrestres ou aériens mais aussi au gaz des différents Zeppelins et ballons d’observation alors en usage comme déjà signalé plus haut. Comme l’émission de la flamme est constante sur la trajectoire de la portée utile de la munition, il n’est ainsi pas besoin de disloquer le projectile sur une surface dure pour initier un incendie.  Cette disposition trouve tout son sens dans le panachage des cartouches sur les bandes de mitrailleuse : certaines munitions perforent, d’autres enflamment.

Le contact entre le phosphore contenu dans le projectile et l’air ambiant à l’extérieur est assuré par le trou obturé par l’alliage Darcet dans la chemise, le noyau en acier n’est pas strictement cylindrique. Nos recherches ont permis de déterminer que deux variantes semblent exister :

• Un noyau de profil tronconique et ne touchant la chemise qu’en quatre points, le reste du noyau ayant un diamètre plus faible. (Fig.2)
• Un noyau de section carrée : le carré inscrivant par définition ses quatre angles dans un cercle du diamètre de sa diagonale. Il s’agit peut-être d’une simplification de production. (Fig.3)

On peut ainsi s’interroger sur la vocation de cette partie en acier. Celle-ci paraît bien légère pour officier en tant que perforateur (la munition n’est d’ailleurs pas présentée comme « perforante »), bien que la présence d’un élément en acier soit souvent un « plus » en matière de perforation. Cependant, son positionnement au sein du projectile correspond parfaitement à la partie comportant l’orifice permettant la combustion du phosphore en vol. Dès lors, il n’est pas étrange de supposer qu’en réalité, la réalisation de cette partie du noyau en acier découle uniquement de la vocation « incendiaire en vol » de la munition. Réaliser cette même partie en plomb est plus hasardeuse quant à la fiabilité du dispositif : le plomb ayant un point de fusion bas (environ 327,5°C), la combustion du phosphore pourrait rapidement le faire fondre. Le plomb pourrait alors s’écouler ou boucher le trou avec des conséquences quelque peu problématiques en matière d’efficacité. Nous vous invitons à considérer ceci comme une hypothèse, et comme toujours, à vous forger votre propre opinion sur la question ! Pour le reste, comme souvent, le dispositif semble extrêmement bien étudié. Cependant, l’ensemble peut paraitre fragile lors des manipulations : un choc accidentel sur la fine chemise du projectile S.Pr. peut mettre le phosphore à nu, ce qui semble garantir l’apocalypse ! Enfin, à l’époque des ballons et des avions de bois et de toile très fragiles la présence d’un noyau perforant n’était pas fondamentale (voire même contre-productive dans le cas des ballons !) et le choix fut sans doute fait de privilégier le poids de la charge utile de phosphore qui aurait été réduite si l’ogive avait contenu un noyau d’acier trempé conséquent.  Finalement, la fin de la première guerre mondiale vu naitre une munition réellement « perforante et incendiaire » baptisée « Flugzeugbrand » soit « F », ce qui signifie « incendiaire pour avion ». Son noyau perforant, d’une taille conséquente est surmonté par une faible charge de phosphore blanc. Contrairement à la S.Pr, cette charge est uniquement libérée par le déchirement de la chemise à l’impact. De même, à l’inverse de la F, les projectiles de la S.Pr. chemisés d’acier (plaqués de cuivre, de tombac ou de maillechort) contenant juste un noyau de plomb et une charge incendiaire auraient eu tendance à se fragmenter contre les structures des nouveaux avions, sans pénétrer ni générer des incendies et des dégâts suffisants pour envoyer la machine à terre. Car bien évidemment, les progrès de l’aviation dans l’entre-deux-guerres avaient rendu les aéronefs plus solides. Les postes de pilotages étaient souvent blindés et les ogives ordinaires ne pénétraient pas non plus les tôles d’aciers spéciaux.

La munition Phosphor mit Kern

À la fin des années 30, les projectiles incendiaires au phosphore furent repensés, avec une munition qui constitue finalement la synthèse de la S.Pr. et de la F. Cette nouvelle version de cartouche incendiaire destinée à l’armée de l’air fût dénommée « Phosphor mit Kern » soit P.m.K. Le « K » de la dénomination signale la présence d’un noyau (perforant) en acier, en Allemand « Stahl Kern ». Ici, le noyau en acier est traité de façon à augmenter ses capacités perforantes. Celles-ci sont systématiquement montées, sauf à de rarissimes exceptions près, avec des étuis laitons. Elles peuvent s’identifier par :

• Une bande rouge qui barre le culot sur la première variation.
• Une amorce entièrement teintée en noir (rarement observé).
• Un anneau noir sur le pourtour de l’amorce, variante la plus couramment rencontrée.

Le projectile d’une longueur de 37,30 mm pèse 10,15 grammes. Il contient un noyau en acier trempé de 2,4 grammes de forme ogivale pointue avec un pédoncule basal. Ce pédoncule de diamètre plus réduit que la tête du projectile baigne dans une charge de 0,5 gramme de phosphore blanc. (Fig.4) On note que la présence du noyau perforant constitue un renfort structurel pour le projectile, qui en plus de lui conférer une capacité de perforation accrue, peut se prévaloir d’une solidité face à la manipulation bien supérieure à la S.Pr.. On retrouve l’orifice latéral de l’ogive operculé par un point d’alliage Darcet comme sur la S.Pr..

Les cartouches que nous avons destinées aux essais et aux tests furent fabriquées en 1942 et sont du 6^e lot de l’année, l’étui est en laiton comme l’indique le marquage « S*» , le code « emp » désigne le fabricant, l’usine Dynamit A.G., vormals Alfred Nobel & Co, Werk Empelde bei Hannover. (Fig.5 et 6). Il s’agit ici de version « tropicalisée » dite « P.m.K. Trop. ». La notion de « tropicalisation » indique la présence d’un vernis de sertissage au niveau de la jonction entre l’ogive et l’étui renforçant l’étanchéité pour des usages spécifiques en zone tropicale ou pour faire face à des changements brusques d’altitude et donc supporter les amplitudes thermiques extrêmes.

La découverte d’une poignée de ces cartouches a donné l’occasion de procéder à des essais de ces vénérables reliques du patrimoine industriel militaire de la Seconde Guerre mondiale. Étant titulaire d’une autorisation de commerce et de fabrication d’armes de catégorie « A » adéquate, cet essai a pu être effectué dans le respect de la législation des armes en France. Souvenons-nous en effet que les cartouches incendiaires sont classées en catégorie « A-2-2 », donc interdites à la détention pour les particuliers.

Nous avons utilisé comme cible quelques petits conteneurs de butane en tôle fine. Ceux-ci furent disposées sur une souche elle-même posée contre une bouteille d’oxygène industriel servant de cible depuis des années. Cette dernière est destinée à déformer et fragmenter l’ogive par sa résistance à la pénétration, ceci pour faciliter la libération instantanée du phosphore. L’utilisation de ces conteneurs à gaz nous permet de simuler, de façon maitrisée (pas de projection de liquide) et économique, un réservoir de carburant. On pourrait, bien entendu, objecter que les conditions d’inflammation du gaz et des carburants liquides sont différentes : certes, mais en réalité, la mise à feu du gaz exige un mélange carburant (le gaz) / comburant (l’air) sans doute plus complexe à coordonner que la mise à feu de vapeurs d’essence ordinaire, contenues dans un réservoir. Par le passé, nous avons conduit des essais similaires avec des munitions traçantes du même calibre (S.m.K L’spur), sans que la mise à feu systématique du gaz ne puisse être observée.

Un Mauser K98 k fut utilisé pour l’essai et le tireur se plaça à une distance raisonnable pour éviter tout risque de blessures. Le stand de tir étant une ancienne gravière, le sol est constitué de galets et limite donc tout risque d’incendie.

Lors du tir, nous avons enflammé instantanément le gaz s’échappant du conteneur facilement percé par la balle, nous avons obtenu une belle boule de feu. La technologie moderne nous a permis de filmer l’essai et le visionnage image par image s’est révélé fort instructif !

Sur une des captures d’écrans (Fig.7) on voit très nettement la rotation du projectile induite par les rayures et matérialisée par la scintillance du phosphore brûlant par l’orifice latéral du projectile. L’intensité de la flamme augmente à partir de quelques mètres et sa couleur devient plus rougeâtre. Le passage de l’ogive à travers de la masse de gaz comprimé enflamme instantanément ce dernier. (Fig.8 à 13).

Ce résultat nous permet de tirer quelques conclusions intéressantes : malgré 80 ans d’âge ces cartouches sont toujours parfaitement fonctionnelles et leur pouvoir incendiaire semble intact. Aussi, la force de perforation du noyau de 2,40 grammes seulement est non négligeable. Avec une dotation de ce genre de cartouche le moindre fantassin armé d’un simple fusil pouvait infliger des dégâts immenses dans les véhicules adverses et générer ainsi une panique importante. Concernant son utilisation dans le cadre de combats aériens, rappelons-nous que la cadence de tir d’une MG 81 varie entre 1400 et 1600 coups par minute, cadence à doubler pour la version jumelée de l’arme qualifiée de MG 81 Z (Z pour Zwilling « jumelée »). La cadence d’une mitrailleuse MG 15 est de 1000 coups par minute en moyenne. Par conséquent, le passage pendant une seconde dans l’axe du tir d’une mitrailleuse d’avion envoie donc dans la cible entre 53,3 ogives dans le cas d’une MG 81 Z (jumelée) et 16,6 ogives dans le cas d’une MG 15. Même si les bandes sont panachées (1 incendiaire sur 5 cartouches) cela implique que les œuvres vives, les réservoirs, le moteur ou l’équipage de l’avion adverse sont assurés d’encaisser entre 10,6 et 3,3 ogives perforantes incendiaires ! Résultat garanti ! Une question reste sans réponse formelle pour nous : quelle était la technologie permettant d’introduire du phosphore solide en évitant qu’il ne s’enflamme lors des opérations de fabrication ?

Un peu d’archéologie militaire

Dans la nuit du 14 au 15 Juin 1944 un bombardier allemand Dornier Do.217 K-3 numéro 4749 immatriculé 6N+HR de la Kampfgeschwader 100 (KG100) s’est écrasé . Cet avion avait décollé de Toulouse avec deux autres appareils identiques (le N°4555 et le N°4748) plus tôt dans la soirée pour aller bombarder la flotte alliée à Cherbourg, notamment à l’aide de bombes planantes guidées « Fritz X » ou Hs 293. Le 4748 fut abattu par la D.C.A alliée. Les deux autres semblent s’être égarés ce soir-là et s’écrasèrent ensemble au milieu de la nuit lors du vol retour dans des circonstances non déterminées. Le Do 217 N°4749 percuta le Mont Sacon (Tourroc) dans les Pyrénées centrales après avoir dévié de sa route en direction de Toulouse probablement à cause d’un vent latéral.

L’équipage était composé de:

• Flugzeugführer (pilote): Fw (Adjudant) Stoll Rudolf
• Kampfbeobachter (obervateur): Lt  (Sous-lieutenant) Sühnel Rudolf
• Bordfunker (radio): Uffz (Sergent)Welte Erwin 
• Bordwart (ingénieur de bord): Ogfr  ( Caporal-chef)Wettermann Johann.  

Il n’y eu aucun survivant.

Les données techniques du Dornier 217 version K-3 :

• Poids (à vide – maximal) : 9,45 tonnes – 16,57 tonnes
• Longueur : 17 m
• Envergure : 24,8 m
• Hauteur : 5 m.
• Moteurs : 2 x BMW 801 D à 14 pistons disposés en double étoile.
• Puissance : 1 700 chevaux par moteur
• Vitesse maximale : 533 km/h
• Distance maximale franchissable : 2 100 km
• Plafond maximal : 9 000 m
• Équipage : 4 hommes.

L’armement embarqué se composait selon les versions et les modèles de :

• 2 mitrailleuses MG 131 de calibre 13×64 mm B (une dans la tourelle arrière, une dans la tourelle ventrale)
• 3 mitrailleuses MG 15 de calibre 7,92×57 mm IS (une de chaque côté du cockpit)
• 6 mitrailleuses MG 81 de calibre 7,92×57 mm IS (une mitrailleuse jumelée dans le nez de l’appareil)
• Jusqu’à 1,5 tonnes de bombes sur pylône extérieur, ce qui pouvait inclure 2 bombes planantes radioguidées SD 1400 Fritz X ou deux missiles Henschel Hs 293
• Jusqu’à 3 (2.5) tonnes de bombes en soute

L’armement secondaire de bord était constitué par une mitrailleuse Mg-81 Zwilling (jumelée) dans le nez et diverses Mg-81 et Mg-15 en tourelle ou tirant par des hublots sur les flancs de la carlingue. Ces mitrailleuses étaient chambrées en 7,92X57 IS et alimentées par des bandes panachées de divers types de projectiles dont des P.m.K. alternées avec des cartouches traceuses de nuit.

En 2013 une expédition archéologique fut organisée sous le patronage de la Direction Régionale des Affaires Culturelles du ministère de la Culture. Une grande quantité de vestiges découverts dont des cartouches déformées et tordues par la violence du choc. Vous trouverez ici le lien vers un article sur cette expédition (en Français).

Autopsie d’une cartouche P.m.K..

L’examen raisonné de cette cartouche ramassée sur le site du crash aérien d’un Dornier DO 217 K-3 est riche d’enseignements.(Fig.14) Tout d’abord on constate que la cartouche est fortement déformée et encore chargée mais que la chemise du projectile ne s’est pas déchirée, preuve que que sa structure est suffisamment solide au regard des besoins opérationnels. On peut aussi en conclure qu’elle a vraisemblablement été immédiatement éloignée du brasier terminal. On remarque également un détail plus original, la composition incendiaire de phosphore blanc a fini par s’échapper de la base du projectile où elle était contenue (la fine chemise ayant probablement cédé à cause de l’oxydation) et se trouve présente sous forme d’une boursouflure de matière désormais inerte blanche. Le phosphore blanc ayant pour propriété de brûler au contact de l’air, il est surprenant que la chaleur de la combustion de ce dernier n’ait pas communiqué sa chaleur à la charge propulsive contenue dans la douille, on peut presque certainement affirmer que la cartouche était enfouie sous terre, et que la rupture de la chemise eut lieu dans un milieu sans oxygène (enfoui), qui permit l’écoulement et l’altération du phosphore blanc sans sa mise à feu, sans doute longtemps après le crash de l’avion.

Poursuivons notre investigation en pratiquant l’autopsie de la cartouche !

La logique voudrait que nous ayons affaire à une cartouche type « P.m.K. v. » la lettre « v » pour « verbesserte » (« amélioré » dans la langue de Goethe) dont la dénomination indique un chargement optimisé de la cartouche avec de la « Nitropenta Gewehr Röhrenpulver », unepoudre propulsive double base se présentant sous forme de bâtonnets cylindriques noirs. (Fig.15) Destinée aux mitrailleuses d’aviation, la Nitropenta développe une pression (et une vitesse) nettement supérieure(s) aux munitions « ordinaires ». Le gain de puissance est parfois annoncé à environ 115 ms^-1 de vitesse supplémentaire, parfois à 500 bars de pression supplémentaire, voire 10% et même parfois 30% de pression supplémentaire. Pour mémoire, la pression d’épreuve de la norme CIP est de 25% supérieure à la pression maximale moyenne admise pour un calibre. C’est ce genre de cartouche très complexe qui aurait dû en théorie équiper les armes de bord. Les armes de défense de l’aéronef étaient souvent difficilement accessibles par les équipages, aussi lors des combats, il était donc vital que les armes aient un fonctionnement irréprochable. L’emploi de cartouches tropicalisées garantissait l’étanchéité, la charge de Nitropenta rendait le fonctionnement des armes plus régulier et enfin, les étuis en laiton évitaient les collages de ces derniers dans les chambres et limitaient les enrayages.

Or, en vidant la cartouche nous découvrons une charge classique de nitrocellulose sous forme de grains carrés ! Les armuriers de la base aérienne de Toulouse Francazal abritant la KG 100 semblaient avoir subi des pénuries d’approvisionnement en cartouches “V” pour être contraint d’alimenter les bandes avec des cartouches moins compatibles avec le fonctionnement des mitrailleuses MG 81 et MG 15. (Fig.16)

La poudre récupérée dans la cartouche s’est facilement enflammée et ne semblait pas gâtée par son long séjour sous terre !

En procédant au démontage du projectile, rendu possible et beaucoup plus facile par la décomposition de la charge de phosphore blanc, nous avons pu récupérer le noyau perforant spécifique des cartouches P.M.K. confirmant ainsi ce que la présence d’un anneau d’amorçage noir sur la douille encore visible malgré les outrages du temps laissait supposer !(Fig.17) La découpe de deux autres projectiles a été réalisée après mise à feu préalable de leurs charges phosphore blanc.

Cette étude se termine par le souhait que jamais une époque aussi affreuse qu’une guerre ne vienne endeuiller l’humanité, mais je crains hélas que ce ne soit qu’un vœux pieux! Nos essais eux n’ont qu’un but technique et historique, loin de nous l’idée d’une quelconque nostalgie, seule la fascination pour la technologie militaire nous anime !

Gilles Sigro-Peyrousère

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Rappel : toutes les opérations décrites au sein de cet article ont été réalisées par des professionnels expérimentés et dûment autorisés en France métropolitaine. La manipulation de ces matériels est fortement dangereuse et illégale pour les particuliers.

Article sur les fouilles archéologiques du site du crash:

https://aerocherche.fr/pdf/DO217_FINAL.pdf