Arc et flèche

En termes simples, un arc est un bâton long et flexible; une corde plus courte est attachée aux deux extrémités du bâton, ce qui fait plier le bâton. Une flèche est un arbre avec des aubes de type plume près d’une extrémité, qui est crantée, et une tête pointue à l’autre extrémité. L’extrémité crantée de la flèche est montée contre la corde, la tête pointue s’étendant juste au-delà de l’arc. Avec une main appuyée contre l’arc et l’autre agrippant la corde, un archer tire sur la corde, stockant de l’énergie potentielle dans l’arc. Lorsque l’archer libère la corde, cette énergie potentielle est convertie en énergie cinétique, qui est transmise à la flèche, la propulsant soudainement et rapidement vers l’avant. Les arcs sont principalement utilisés pour la chasse et pour le tir à la cible.

Contexte

Les archéologues pensent que les chasseurs utilisaient des arcs et des flèches il y a 50 000 ans. Les peuples autochtones ont utilisé de telles armes dans toutes les régions du monde, sauf en Australie. En plus de la chasse et de la guerre, les arcs et les flèches étaient utilisés pour le sport dans les anciennes cultures d’Égypte, de Chine et d’Inde.

À l’origine, les arcs étaient faits de n’importe quel matériau élastique, y compris le bambou ainsi que divers types de bois, et les cordes d’arc étaient faites d’boyaux d’animaux. Les fabricants d’arc amérindiens et asiatiques ont indépendamment fait une innovation importante lorsqu’ils ont renforcé l’arme en collant le tendon animal (tendon) à l’arrière de l’arc (le côté faisant face à la cible). L’arc composite (composé de trois couches ou plus de substances différentes) a été inventé par plusieurs cultures d’Asie centrale, du Nord et du Sud-Ouest il y a 4 500 ans. La technique consistait à renforcer le dos de l’arc avec jusqu’à trois couches de tendons déchiquetés mélangés à de la colle et à renforcer la face de l’arc (le côté faisant face à l’archer) avec une couche collée de corne d’animal. Les Européens du Nord utilisaient une méthode différente pour renforcer les arcs; au début du quatrième siècle après JC. , ils liaient un dos d’aubier à une face de bois de cœur (bois dense prélevé sur le noyau non vivant d’un arbre).

Les flèches, qui étaient normalement faites de tiges de bois, étaient inclinées avec des pointes de flèches en forme de bois dur, d’os, de corne, de silex, de bronze ou (éventuellement) d’acier. En Inde, les fabricants d’armes ont largement expérimenté le fer et l’acier, et ils ont produit une flèche entièrement en métal au cours du troisième siècle avant JC. Bien qu’il soit probable qu’ils aient également fabriqué des arcs en métal à cette époque, ce n’est qu’au XVIIe siècle que les arcs en acier sont vraiment devenus populaires en Inde.

Le tir à l’arc (en utilisant un arc pour tirer des flèches) était un moyen de guerre dominant (les arcs standard se révélant généralement supérieurs aux arbalètes assistées mécaniquement) jusqu’à la fin du XVIe siècle, lorsque les armes à feu sont devenues pratiques. Depuis lors, la chasse et le tir à la cible se sont développés comme les principales activités du tir à l’arc.

De 1929 à 1946, sept archers qui étaient également des scientifiques ou des ingénieurs ont étudié les performances des conceptions d’équipements et des matériaux en utilisant des techniques telles que la photographie à grande vitesse. Ils ont publié leurs résultats dans diverses revues et, en 1947, trois d’entre eux ont édité un recueil de ces articles, intitulé le livre Archery: The Technical Side. Ces analyses expérimentales et mathématiques de la dynamique de l’arc ont jeté les bases des premières améliorations significatives de la conception des équipements de tir à l’arc depuis le Moyen Âge. Parmi les innovations apparues après la Seconde Guerre mondiale, citons l’utilisation de nouveaux matériaux tels que le plastique et la fibre de verre et la modification de la section de poignée de l’arc pour ressembler à une poignée de pistolet.

Conception

Le type d’arc le plus basique, appelé arc long, est formé d’un arbre essentiellement droit. La puissance et la stabilité supplémentaires sont obtenues par des arcs recourbés, qui ont des courbes permanentes qui rendent le dos de l’arc concave à chaque extrémité. Encore plus de puissance peut être obtenue avec un arc à poulies, un dispositif à assistance mécanique qui attache la corde à un système de poulies plutôt qu’aux pointes de l’arc.

Un arc recourbé se compose de trois parties — deux membres flexibles s’étendant des extrémités opposées d’une colonne montante rigide. La longueur totale de l’arc peut être de 125 à 175 cm (50-70 po). La colonne montante, qui mesure environ 50 cm (20 po) de long, fournit une poignée confortable et un rebord sur lequel la flèche repose avant le relâchement. Les membres peuvent être fixés en permanence à la colonne montante, ou ils peuvent être amovibles, ce qui permet à l’archer de démonter l’arc pour faciliter le transport et le stockage ou d’échanger des membres avec des caractéristiques de fonctionnement différentes.

Matières premières

Lorsqu’il est fait d’une seule pièce de bois, un arc peut se déformer à cause de l’humidité ou devenir cassant par temps froid. Il peut également se déformer en permanence dans la forme incurvée atteinte lorsque l’arc est enfilé (la corde est attachée aux deux extrémités, pliant l’arc). Lorsque cela se produit, le ressort de l’arc diminue et il perd de la puissance. La fabrication d’arcs en fibre de verre résout certains de ces problèmes, mais avec des caractéristiques de performance réduites. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des matériaux composites formés par collage de couches de divers bois, fibre de verre ou fibre de carbone. Parmi les bois couramment utilisés pour les arcs figurent l’orme rouge, l’érable, le cèdre, le bambou et les bois exotiques tels que le bubinga.

Historiquement, les cordes d’arc ont été fabriquées à partir de tendons, de cuir brut torsadé, d’intestin, de chanvre, de lin ou de soie. Aujourd’hui, les cordes pour les arcs longs en bois sont souvent faites de fil de lin. Les arcs composés peuvent être enfilés avec du fil d’acier. Les cordes d’arc pour les arcs recourbés populaires sont généralement en Dacron, qui s’étire très peu et s’use bien. Du fil de nylon est enroulé autour de la corde pour la renforcer aux extrémités et au milieu où la flèche et les doigts de l’archer entrent en contact avec la corde pendant le tir.

Les flèches sont traditionnellement faites de bois massif comme le frêne, l’orme, le saule, le chêne, le cèdre ou l’épinette de Sitka. Les arbres à flèche creuse peuvent être formés de matériaux modernes tels que l’aluminium, la fibre de verre, le graphite ou la fibre de carbone. Les plumes (généralement des ailes de dinde) montées sur l’arbre près d’une extrémité font tourner la flèche pendant le vol, stabilisant sa trajectoire. En raison de leur meilleure durabilité et de leur résistance à l’humidité, les aubes en plastique ou en caoutchouc moulé sont devenues plus populaires que les plumes naturelles à cet effet. Une encoche (une pièce en plastique rainurée pour s’adapter à la corde d’arc) est fixée à l’extrémité arrière de la flèche. Les pointes de flèches, qui étaient historiquement faites de silex, d’os, de corne, de bronze ou de bois dur, sont maintenant généralement en acier. Ils peuvent avoir deux à six lames saillantes, ou ils peuvent simplement amener l’arbre à une extrémité arrondie ou pointue.

Le processus de fabrication

L’arc

Les paragraphes suivants décrivent la construction d’un arc recourbé avec des membres attachés en permanence.

• 1 Divers matériaux sont découpés en rectangles pour les couches des membres. Les couches de bois sont teintes de la couleur souhaitée. La colle est appliquée et les couches sont empilées dans l’ordre approprié.
• 2 La section de branche multicouche est montée sur une forme qui déterminera sa courbure finale. Lorsqu’il est attaché à la forme, le membre est durci dans un four à 80 ° C (180 ° F) pendant six heures.
• 3 La colonne montante est constituée d’un bloc massif d’aluminium ou d’un bloc formé par laminage de différentes couches de bois. Après avoir coupé le bloc jusqu’à un contour de base de sa forme finale, des épingles sont insérées près des extrémités de la colonne montante pour permettre la fixation des membres.
  

  Un arc typique. Afin de former une boucle de corde, la corde peut être épissée ou tissée.

• 4 Des trous sont percés dans les membres pour correspondre à la position des broches dans la colonne montante, et les membres sont temporairement attachés à la colonne montante. Une fois les articulations poncées, les membres sont retirés de la colonne montante.
• 5 À l’aide d’un gabarit, le bowyer (fabricant d’arc) marque les membres à couper. À l’aide d’une scie électrique et d’une ponceuse, l’artisan effile et façonne les extrémités des branches à partir de leur forme rectangulaire d’origine. Les extrémités des membres sont limées pour faire des rainures où la corde peut être montée.
• 6 Le bowyer commence à façonner la colonne montante en découpant des sections pour former une étagère sur laquelle la flèche peut reposer et pour fournir une fenêtre de visée. À l’aide d’une scie électrique, d’une ponceuse et d’une râpe à main (lime à bois), le bowyer façonne la colonne montante en une forme qui sera confortable à saisir.
• 7 Les membres sont fixés à la colonne montante finie et collés en place. La mise en forme finale se fait sur les extrémités des membres. L’ensemble de l’arc est poncé à la main puis fini avec un revêtement protecteur d’époxy transparent.
  

  Lors de la fabrication de l’arc, le membre est monté sur une forme qui déterminera sa courbure finale. Lorsqu’il est attaché à la forme, le membre est durci à haute température et la colonne montante est ensuite fixée à l’arc avec des épingles.

La corde

Bien que des cordes d’arc fabriquées soient disponibles, certains amateurs de tir à l’arc préfèrent fabriquer les leurs.

• 8 Le nombre de brins de fil nécessaires est déterminé. Cela dépend de la force du fil utilisé et du poids de traction (force) de l’arc. Le faisceau de brins est divisé en trois ensembles égaux, et chaque ensemble est recouvert de cire d’abeille (peut-être avec de la résine ajoutée). Les ensembles de brins sont ensuite formés en un cordon en les tordant et en les tissant ensemble.
• 9 Lorsque suffisamment de cordon a été formé, une boucle est formée en rapprochant l’extrémité du cordon et en l’épissant ou en le tissant dans la nouvelle section en cours de cordage. Lorsque la longueur souhaitée de la corde est presque atteinte, la corde est pré-étirée en la suspendant à la boucle initiale tout en attachant un poids à l’extrémité libre. La longueur est ensuite réévaluée et le cordage continue jusqu’à ce que la longueur désirée soit atteinte. La formation d’une autre boucle termine la chaîne.
• 10 « Portion » est appliquée en enroulant du fil de nylon autour d’une section de 25 cm (10 po) au centre de la corde et d’une section de 13 cm (5 po) près de chaque boucle d’extrémité. Un renfort appelé point d’encoche, en caoutchouc ou en plastique, est fixé à l’endroit où les flèches seront montées contre la ficelle.

La flèche

Les étapes suivantes décrivent la fabrication des flèches en bois.

• 11 Un « deux par quatre » (2 pouces d’épaisseur et 4 pouces de largeur) de bois approprié est sélectionné, en veillant à ce que le grain du bois soit le plus proche possible de la longueur de la planche. Une section est coupée d’environ 7,5 cm (3 po) de plus que la longueur de flèche prévue. À l’aide d’un couteau lourd ou d’une hache, la planche est divisée d’un côté pour former un bord qui longe vraiment le grain du bois.
• 12 Après le bord fendu, des ébauches carrées sont sciées légèrement plus grandes que le diamètre d’arbre souhaité. Si nécessaire, les ébauches peuvent être redressées en les chauffant et en les pliant.
  

  La flèche est généralement en bois et recouverte de polyuréthane et de peinture. Les plumes taillées ou les aubes en plastique sont collées à l’arbre entre la crête et l’encoche dans un motif parallèle à l’arbre, en spirale (en diagonale droite par rapport à l’arbre) ou en hélice (dans une courbe qui commence et se termine parallèlement à l’arbre). Une pointe de flèche est montée sur l’arbre. La forme de la tête est déterminée par le but pour lequel la flèche sera utilisée — tir à la cible ou chasse à des types spécifiques d’animaux.

• 13 Chaque côté de l’ébauche est raboté pour assurer sa douceur et sa rectitude. Ensuite, les quatre coins sont rabotés pour former une tige octogonale. Encore une fois, les coins sont rabotés. Enfin, l’arbre est poncé pour former une cheville ronde.
• 14 Une encoche, ou fente, est découpée à une extrémité de l’arbre de flèche. Alternativement, l’extrémité de l’arbre peut être insérée dans une encoche en plastique.
• 15 L’arbre est revêtu de polyuréthane ou de vernis. La crête (bandes de couleur qui identifient le propriétaire ou le fabricant de la flèche) est appliquée autour de l’arbre.
• 16 La flèche est écaillée en collant des plumes taillées ou des aubes en plastique sur la tige entre la crête et l’encoche. Ces plumes réelles ou artificielles peuvent être appliquées parallèlement à l’arbre, en spirale (en diagonale droite par rapport à l’arbre) ou en hélice (dans une courbe qui commence et se termine parallèlement à l’arbre). Habituellement, trois plumes sont appliquées, dont l’une sera directement éloignée de l’arc lorsque la flèche sera montée pour le tir. C’est ce qu’on appelle la plume de coq, et les deux autres sont appelées plumes d’arbre.
• 17 Une pointe de flèche est montée sur l’arbre. La forme de la tête est déterminée par le but pour lequel la flèche sera utilisée — tir à la cible ou chasse à des types spécifiques d’animaux.

L’avenir

S’appuyant sur l’approche analytique entamée dans les années 1930, les chercheurs modernes affinent les modèles mathématiques décrivant la performance des arcs, afin d’évaluer les modifications possibles de la conception. En plus de varier la taille et la forme des composants de l’arc, les bowyers expérimentent également de nouveaux matériaux. Par exemple, au moins un fabricant propose désormais des branches réalisées avec une couche centrale de mousse syntactique (un matériau à haute résistance et à faible densité, composé de résine époxy et de billes de verre microscopiques pouvant être coulées et usinées).

Certains archers utilisent des accessoires sur leurs arcs pour améliorer leurs performances, et les fabricants développent des modèles de plus en plus sophistiqués de tels accessoires. Par exemple, un dispositif de visée électronique est maintenant disponible qui aide non seulement les archers à fixer leur objectif sur une cible, mais agit également comme un télémètre à affichage numérique. De nouveaux modèles sont également développés pour les stabilisateurs montés sur des tiges s’étendant vers l’extérieur à partir de l’arrière de la proue. Ces stabilisateurs sont constitués de poids ou de dispositifs d’amortissement hydrauliques (poids mobiles enfermés dans un cylindre rempli de liquide) qui aident à empêcher la torsion de l’arc pendant le tir en absorbant une partie du choc lorsque la corde est relâchée.