Mécanisme de protection balistique des gilets pare-balles et facteurs d'influence
Le mécanisme de protection balistique des vêtements repose sur deux principes fondamentaux : premièrement, la fragmentation de l'impact ; deuxièmement, la libération de l'énergie cinétique de l'ogive par le matériau pare-balles. Dans les années 1920 et 1930, les États-Unis ont développé les premiers gilets pare-balles, intégrant même une plaque de protection sous les genoux. Ce gilet pare-balles, et les équipements similaires ultérieurs, fonctionnent en absorbant l'énergie de la balle ou des éclats, ou en fragmentant la balle, pour la neutraliser.Effet pare-balles. Le gilet pare-balles utilise des fibres haute performance comme principal matériau pare-balles, et son mécanisme balistique repose sur ce dernier, c'est-à-dire l'utilisation de fibres à haute résistance comme matière première pour « accrocher » les balles ou les éclats d'obus et ainsi assurer une protection balistique.
L'étude montre que le gilet pare-balles absorbe l'énergie de cinq manières : (1) la déformation du tissu, notamment lorsque la balle traverse la couche pare-balles, et au point d'impact près duquel la déformation est due à la traction ; (2) l'endommagement du tissu ; (3) l'énergie sonore émise par la balle après avoir traversé la couche pare-balles ; (4) l'énergie du tissu lui-même ; et (5) la déformation du corps du projectile. Afin d'améliorer la capacité de protection balistique et de développer des gilets pare-balles composites souples et rigides, le mécanisme de la balle peut être résumé en considérant les matériaux « souples » et « rigides ». Lors de l'impact, la balle heurte en premier lieu les matériaux pare-balles rigides, tels que l'acier ou la céramique renforcée. À cet instant, la balle et ces matériaux se déforment ou se rompent, absorbant ainsi la majeure partie de l'énergie de la balle. Le tissu en fibres haute résistance sert de doublure au gilet pare-balles et constitue une seconde ligne de défense. Il absorbe et diffuse l'énergie résiduelle de la balle et joue un rôle d'amortisseur, minimisant ainsi les dommages non pénétrants. Dans ce système de protection balistique en deux étapes, la première, grâce à une absorption d'énergie importante, réduit considérablement la pénétration du projectile et constitue la clé de la protection.
L'efficacité des vêtements pare-balles dépend de deux facteurs : l'interaction entre le projectile (balle ou éclat) et le matériau pare-balles. Concernant le corps du projectile, son énergie cinétique, sa forme et sa composition sont des facteurs déterminants pour sa pénétration. Les ogives classiques, notamment celles à noyau de plomb ou d'acier, se déforment au contact d'un matériau pare-balles. Lors de ce processus, une part importante de l'énergie cinétique du projectile est absorbée, réduisant ainsi sa capacité de pénétration. Le mécanisme d'absorption de l'énergie du projectile est donc un aspect crucial. En revanche, pour les bombes, grenades et autres explosions, la situation est très différente. Ces éclats, de forme irrégulière, aux arêtes vives, légers et de petite taille, percutent le matériau pare-balles sans le déformer. Généralement, leur vitesse est faible, mais leur volume et leur intensité sont élevés. La clé de l'absorption d'énergie de tels débris réside dans la coupure et l'étirement des fils du tissu pare-balles, leur rupture, et dans l'interaction entre les fils internes et les différentes couches du tissu, entraînant une déformation globale de celui-ci. Ce processus permet aux débris de travailler à l'extérieur et de consommer ainsi leur propre énergie.