Comment ça marche?
La pyro sur le Web.
Retour à la Home Page.
! Avertissement : N'oubliez pas que faire un feux d'artifices n'est pas seulement un art, c'est aussi manipuler des explosifs !!!






Cette page explique d'une manière technique le fonctionnement d'une pièce d'artifice de type aérien, comme les bombes, marrons, fusées...
Essayer de comprendre ce qui se passe dans un feu d'artifices revient à étudier des combustions (les combustions sont des oxydations). Elles nous environnent à chaque instant: LAVOISIER (1743-1794) a identifié la respiration comme une combustion lente; à l'opposé, les combustions explosives font rouler nos voitures. Pour une pièce d'artifice, il y a le plus souvent une propulsion initiale suivie d'un éclatement. Nous allons décrire ces phases.

La Propulsion .......... Les Effets .......... La Lumière


Retour au début de la page.






1- LA PROPULSION

C'est essentiellement l'oeuvre de la poudre noire.
La poudre située au pied de la fusée ou de la bombe est appelée chasse. Sa mise à feu propulse la pièce à une certaine altitude et peut actionner un dispositif d'allumage à retardement qui déclenche l'explosion d'une seconde charge de poudre noire, laquelle fait éclater la carcasse et disperse les granules du mélange coloré: les étoiles.
Aspects chimiques :
C'est probablement avec les premières armes à feux qu'est apparue la poudre noire ou poudre à canon; il fallait une matière susceptible de brûler rapidement et en même temps produire un volume important de gaz.
Ainsi, en trouve-t-on les traces chez les Chinois qui, d'après l'Allemand VON BOMOCKI, utilisaient des flèches incendiaires propulsées par un mélange semblable à la poudre à canon au XIe siècle.
La poudre à canon proprement dite est apparue en Europe au milieu du XIIIe siècle. Ce serait un moine anglais, Roger BACON qui en aurait dévoilé les composants en 1257 dans « De Secretis Operibus Artis et Naturae et de Nullitate magiae ». Mais Albert LE GRAND, plus connu sous le nom de SAINT-ALBERT, en revendique la paternité dans « De mirabilibus mondi » (Les merveilles du monde ).

Au XIVe et XVe siècle, la composition était (en masses): 6 parties de salpêtre pour une partie de soufre et une partie de charbon de bois.
Mais ultérieurement, on trouve des compositions variables selon les usages.
Par exemple :
30 % de charbon, 30 % de soufre, 40 % de salpêtre pour la poudre de mine (lente),
ou bien 12 % de charbon, 10 % de soufre, 78 % de salpêtre pour la poudre de chasse,
ou encore 12,5 % de charbon, 12,5 % de souffre, 75 % de salpêtre pour la poudre dite de guerre.


Dans les pièces d'artifices, on trouve plutôt la composition (15 %, 10 %, 75 %). Cette poudre est un mélange de deux éléments très combustibles (le soufre et le charbon), avec un corps très oxydant: le salpêtre. La qualité de la poudre est due en grande partie au charbon utilisé. S'il provient du bois, il s'agit du peuplier, de l'aulne ou du tilleul et, par distillation à 3500 degré, on obtient du charbon noir (poudre de guerre), tandis que la distillation à 300° donne du charbon roux (poudre de chasse).


Aspects physiques

Parmi les avantages de la poudre noire, notons qu'elle est peu onéreuse, stable et qu'une faible quantité d énergie en provoque la combustion. Ainsi, peut-on l'enflammer à l'aide d'une flamme, d'un impact, d'une friction, d'une étincelle, ou même d'un laser. Il en résulte évidemment que sa manipulation est dangereuse !!!
Le principe de propulsion d'une pièce d'artifice à partir d'un mortier est alors en tout point comparable au tir d'une balle à partir d'un pistolet à silex (type 1777 par exemple).
La première dose de poudre noire placée dans le bassinet (partie creuse sur le côté du canon dans lequel va arriver l'étincelle provoquée par le silex) peut être comparée à la mèche;
la deuxième dose de poudre placée dans le fond du canon peut être comparée à la chasse. Lorsque cette poudre entre en combustion, une première cause d'augmentation de la pression est l'élévation de la température (c'est la loi de MARIOTTE: à volume constant, la pression augmente proportionnellement à la température); une deuxième cause est le dégagement de gaz dû à la combustion, le tout dans un temps très court.
Dans le cas des artifices, la mèche est enflammée par un allumeur électrique; elle conduit la flamme jusqu'à la chasse de la bombe et provoque l'expulsion du mortier.

Evidemment, les pièces aériennes ne sont pas forcément lancées à partir d'un mortier. Elles peuvent être mises en place par un ballon, ou même un hélicoptère. Un peu comme pour les missiles, on distinguera des pièces sol-sol comme les fontaines de perles rouges, ou sol-air comme les marrons ou air-air.


Retour au menu de la page.


2- LES EFFETS

Son et Lumière
Qu'il ait été ou non propulsé, le composé pyrotechnique doit maintenant produire son effet. Il s'agira de produire du son (explosion, sifflement...) ou de la lumière. Dans tous les cas, il y a encore combustion.
Un composé oxydant libère de l'oxygène. Un composé réducteur capte de l'oxygène (le combustible).
Ces composés se présentent en poudre. Des mélanges tels que l'aluminium en poudre très fine avec du perchlorate de potassium produisent à la fois lumière (blanche) et son (la combustion est explosive). En ce qui concerne la production de lumière, on imagine qu'il n'est pas simple d'obtenir une couleur donnée, pendant une durée fixée, avec une intensité lumineuse donnée , de telle sorte que les deux pièces de la même espèce soient effectivement identiques. Même si la mise à feu est simultanée, on observe fréquemment des différences.
La recherche d'un mélange produisant une couleur donnée est évidemment une activité essentielle du fabricant. LAVOISER a déposé des communications à l'Académie Royale des Sciences où il indiquait comment obtenir du jaune ou du bleu. Pendant longtemps, ces données ont relevé du secret de fabrication.
Actuellement, l'information circule davantage dans des publications scientifiques, mais leur lecture n'est possible qu'avec de bonnes connaissances en chimie !

En ce qui concerne les couleurs, le résultat est essentiellement fonction du combustible: aluminium et magnésium donnent le blanc, le sodium pour le jaune orangé, le fer est plutôt doré, les composés du strontium donnent le rouge, les composés du baryum le vert, et le bleu est obtenu à l'aide du chlorure cuivreux.
Mais en réalité, C'est beaucoup plus compliqué; une couleur correspond à une température et elles peuvent être très élevées (3.000° pour le magnésium). Il faut agir sur la vitesse de combustion et la température par le choix de l'oxydant mais aussi de la taille des grains de poudre. Ainsi, les bleus sont ils difficiles à produire si l'on veut qu'ils soient assez lumineux.
Une petite variation de composition peut entraîner une modification importante de l'effet produit: dans l'exemple cité plus haut, remplacer le perchlorate de potassium par du perchlorate d'ammonium revient à peu près à transformer une pièce d'artifice en moteur de navette spatiale ! Elle remplaçant évidemment quelques grammes par quelques centaines de tonnes...


Retour au menu de la page.


3- LA LUMIERE

Au delà de toutes ces techniques sophistiquées, il reste la question première: d'où vient la lumière ? La physique nous apprend que la lumière est une forme d'énergie.
Qu'il s'agisse d'une lampe à incandescence, à gaz ou d'un composé de molécules, un apport d'énergie augmente la température et modifie l'énergie des électrons.
Ceux-ci sont ainsi "dopés" mais ne conservent pas cette énergie; ils reviennent à l'état fondamental en libérant l'énergie accumulée sous forme de « grains de lumière » appelés photons .
La longueur d'onde de ces photons dépend à la fois de la substance considérée et de la température, mais c'est cette longueur d'onde qui caractérise la couleur. Par exemple, le rouge correspond à 630 nanomètres, c'est-à-dire une longueur d'onde de 0,000.000 63 mètres; plus court on va vers l'infra-rouge. Qu'il s'agisse d'un morceau de fer plongé dans un feu de bois ou d'un composé de strontium dans une pièce d'artifice, c'est la longueur d'onde de l'onde lumineuse qui donne la couleur.



Retour au menu de la page.



La Pyrotechnie sur le Web

* Le coin de la pyrotechnie :
http://nicewww.cern.ch/~depond/www/pyro.html

* Journal of Pyrotechnics :
http://ourworld.compuserve.com/homespages/kosankes

* Guild International :
http://www.pacificnet/~pgi/html/contents.html

Retour à la Home_page.