Brevet FR2326676A1 — publié le 19770429

La portée utile des armes à tube est, fondamentalement, limitée par la dispersion de l'arme qui dépend elle-meme de la précision du pointage et de 11 angle de relèvement. Lorsque la dispersion de l'arme est supérieure aux dimensions de l'objectif, la probabilité d'atteinte devient trop faible pour une utilisation rationnelle. Pour atteindre une portée utile supérieure à cette distance critique, on connaît deux procédés qui sont essentiellement appli qués aux missiles mais qui peuvent également etre employés pour des projectiles tirés à partir d'armes à tube : il s'agit du principe de la tête chercheuse et de celui du faisceau directeur. Ces deux procédés sont fondés sur le guidage du projectile sur toute la trajectoire ou tout au moins sur une portion importante de celle-ci au voisinage de l'objectif. Les corrections appliquées résultent de l'écart déterminé par rapport à l'objectif proprement dit ou par rapport à un faisceau directeur dirigé sur celui-ci. Ces deux procédés exigent des dispositifs fort complexes, en particulier à bord des projectiles à guider. L'objet de la présente invention est une correction de la trajectoire dans le cas d'un tir direct, réalisée par des moyens très simples sur une portion relativement courte de la trajectoire, par exemple à mi-parcours. A titre d'exemple non limitatif, il est supposé que le projectile est animé d'un mouvement de rotation. Suivant le procédé conforme à l'invention, pour augmenter la portée utile des projectiles tires contre des objectifs ponctuels, on applique au projectile en vol au moins une impulsion passant par son centre de gravité de maniere à modifier la direction de la trajectoire en vue de ramener sur l'objectif un projectile risquant de passer à côté de celui-ci. On-ramène ainsi au voisinage de la trajectoire théorique les projectiles qui sten écartent du fait de la dispersion, et l'on augmente ainsi la probabilité de toucher un but ponctuel à grande distance. Le module de l'impulsion est choisi de telle sorte que son application provoque une modification de la direction de la trajectoire de l'ordre de grandeur de la dispersion de l'arme. La correction par impulsion est déclenchée à distance de manière à obtenir, lorsque le projectile risque de manquer l'objectif, une diminution de I'écart. A cet effet 1) on observe une portion de la trajectoire et on la compare avec la trajectoire théorique qui devrait conduire à un impact du projectile sur l'objectif Cette opération permet de vérifier si le projectile est susceptible d'atteindre l'objectif. 2) On détermine l'écart entre la trajectoire réelle et la trajectoire théorique dans le plan perpendiculaire à la tangente à la trajectoire, lorsque le projectile risque de manquer l'objectif. 3) On détermine la position en roulis du projectile. Si d'après l'observation faite, il apparaît probable que le projectile n'atteigne pas l'objectif, l'impulsion de correction est déclenchée dans une position de roulis telle qu'elle agit dans le sens d'une diminution de l'écart constaté. Les calculs ont montré qu'en appliquant ce procédé dans le cas d'un tir tendu contre des objectifs de faible dimension se trouvant au repos (ou animés d'un mouvement lent), la probabilité d'atteinte reste la même pour une portée environ double par rapport à celle d'un tir sans correction. Pour obtenir ce résultat, il n'est pas absolument nécessaire que l'impulsion de correction agisse exactement dans le sens opposé à l'écart. Jusqu'à une déviation de +20% par rapport à la direction optimale d'application, la probabilité d'atteinte ne se trouve pas notablement diminuée. La mise en oeuvre de dispositifs pyrotechniques pour produire de fortes impulsions de correction est connue en liaison avec un système de guidage en phase terminale par la Demande de brevet allemand 1 578 139. Mais dans le cas présent, il s'agit d'impulsions faibles qui sont appliquées au voisinage du milieu de la trajectoire et qui peuvent être obtenues par des moyens pyrotechniques simples. Ce qui importe, ctest que la durée de l'impulsion de correction soit nettement inférieure au temps nécessaire à une rotation complète du projectile. L'observation de la trajectoire s'effectue à partir d'un point situé au voisinage de l'arme, de référence par des moyens optiques mettant en jeu une source lumineuse placée au culot du projectile. Dans le champ de l'appareillage optique apparaît, à c6té de l'image du projectile, le point correspondant de la trajectoire théorique qui conduirait à un impact sur l'objectif que l'on vise. Suivant l'écart séparant les deux points, il est décidé si une correction est nécessaire ou non pour atteindre l'objectif, et, le cas échéant, la direction suivant laquelle il y a lieu de l'appliquer. Cette décision est prise de préférence de manière automatique durant la partie ascendante de la trajectoire à l'aide d'un circuit électronique logique. Pour assurer le déclenchement correct d'une impulsion s'avec rant nécessaire pour corriger la trajectoire, il faut déterminer la position en roulis du projectile par rapport à un plan de référence. Compte-tenu de l'écart que présente la trajectoire réelle par rapport à la trajectoire théorique, on définit ensuite la position en roulis par rapport au plan de référence, dans laquelle il y a lieu de déclencher l'impulsion de correction Une application unique d'une impulsion de correction de module constant suivant le principe sur lequel est fondé le procédé faisant l'objet de l'invention permet déjà, d'une manière simple, de doubler la portée utile de l'arme. I1 est évident qu'un tel procédé ne permet pas de réaliser des portées utiles aussi grandes que celles résultant de l'emploi de têtes chercheuses ou de faisceaux directeurs.Mais dans la gamme des distances qui intéressent du point de vue pratique, le rapport coût/efficacité est beaucoup plus élevé que pour les missiles et plus élevé aussi que pour le projectile à trajectoire non corrigée. Dans le cas d'une correction unique, on fera de préférence appel à un dispositif pyrotechnique pour produire l'impulsion de correction. Mais cette correction peut également être réalisée par des moyens aérodynamiques (par exemple à l'aide de gouvernes à décollement du genre dit "spoilers" se déployant pendant une très courte durée). Dans ce cas, il apparat opportun de réaliser la correction de la trajectoire en appliquant de manière répétée les impulsions de module constant suivant une même direction. Conformément à l'invention, ceci pourrait être obtenu en déclenchant les impulsions de correction successives chaque fois que le projectile se trouve dans la même position de roulis. Suivant le nombre d'impulsions de correction qui seront appliquées, on pourra ainsi compenser l'écart observé par rapport à la trajectoire idéale, non seulement en direction mais également en valeur et obtenir ainsi une portée utile plus grande que dans le cas d'une correction unique. L'invention concerne également un dispositif principalement destiné à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus et comprenant une arme capable de tirer un projectile, cette arme étant placée sur un affilt muni d'un dispositif optique pour la mesure automatique de l'écart du projectile par rapport à la trajectoire idéale, un calculateur balistique et un laser éclairant le projectile et lui transmettant des données correctives déterminées par le calculateur, et le projectile comprenant un élément correcteur pouvant créer l'impulsion de correction précitée, un élément récepteur du faisceau laser et un circuit de colncidence déclenchant l'impulsion de l'élément correcteur lorsque ce dernier se trouve dans le quadrant correspondant à la position de roulis dans laquelle la correction de roulis doit être effectuée. Les dessins joints en annexe permettent d'expliquer le procédé visant à augmenter la portée utile de projectiles par corrections impulsionnelles. Ils donnent en même temps un exemple d'une réali- sation préférentielle de l'objet de l'invention. La figure illustre comparativement l'augmentation de la porte utile de projectiles par corrections impulsionnelles. La figure 2 montre le diagramme des vecteurs vitesse au point d'application de la correction de la trajectoire. La figure 3 indique le diagramme de fonctionnement pour l'application de la correction impulsionnelle de la trajectoire du projectile. La figure 4 présente le dispositif au niveau de l'arme permettant de réaliser la correction impulsionnelle de la trajectoire La figure 5 présente le dispositif à bord du projectile assurant le déclenchement de l'impulsion de correction. La figure 1 résume le procédé de correction impulsionnelle de la trajectoire. Afin de pouvoir lutter efficacement, sur une portée donnée, contre un objectif 1, le projectile devrait être lancé à partir d'une arme se trouvant en position 2 sur une trajectoire théorique 3, indiquée en tirets. Surtout en raison des erreurs dues aux influences de l'arme et de la munition au départ du coup, la probabilité de lancer le projectile sur cette trajectoire idéale conduisant à un impact sur l'objectif est très faible. Pour des dimensions données de l'objectif, la probabilité d'attein -dre l'objectif diminue donc en fonction de la portée, si le projec tile suit la trajectoire non corrigée 4 et 5. L'écart de la trajectoire 4 par rapport à la trajectoire idéale 3 augmente au fur et à mesure du trajet parcouru par le projectile et il devient nettement décelable au voisinage du sommet de la trajectoire (point 9). En appliquant au point 6 de la trajectoire une impulsion de correction, qui rapproche la trajectoire 7 de la trajectoire idéale 3, on augmente la probabilité d'atteinte par rapport à un tir non corrigé. La figure 2 montre que la modification de la direction de la trajectoire résulte de l'addition vectorielle de la vitesse transversale Av produite par l'impulsion de correction et de la vitesse v(4) du centre de gravité du projectile, ce qui entraîne une modification de la direction de la trajectoire d'un petit angle qui se traduit en radians par le quotient des modules de Av sur v(4). De préférence, on cherche à maintenir constant le module de Av et on le choisit de manière à obtenir une amélioration optimale de la probabilité d'atteinte dans les conditions données. La direction de l'impulsion de correction 8, à laquelle Av sera ensuite parallèle, formera de préférence un angle de 450 par rapport à l'horizontale ou la verticale dans le plan perpendiculaire à la trajectoire 4 au point 6. Pour le procédé de correction, il importe que le nouveau vecteur vitesse v(7) ait une direction différente de celle de v(4). La différence entre les modules de ces deux vecteurs n'a pratiquement pas d'importance. L'impulsion de correction modifie donc la direction de la trajectoire d'un petit angle dont la valeur envradians est égale au quotient du module de Av sur le module de v(4).Cet angle se situe dans le même plan que AV. Av est dirigé dans le sens opposé à l'impulsion de correction et se situe dans le plan perpendiculaire à la trajectoire 4 au point 6 (figure 2) et dans ce plan de préférence sous un angle de 450 par rapport à l'horizontale ou la verticale. Le quadrant dans lequel doit se situer Av est défini par l'écart du projectile par rapport à la trajectoire idéale, écart qui doit etre déterminé par la mesure. Comme le montre la figure 3, l'affût de l'arme est équipé d'un dispositif opto-électronique permettant de mesurer l'écart que présente le projectile par rapport à la trajectoire idéale, d'évaluer la nécessité d'une correction et d'indiquer, le cas échéant, la direction suivant laquelle cette correction devra être appliquée. Le projectile en vol, qui est animé, en général, d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, comporte, sur sa surface externe, un élément de correction de sorte que l'impulsion de correction agisse dans le plan de la section passant par le centre de gravité du projectile. Les dispositifs nécessaires à la détection de la position en roulis du projectile par rapport à un système de référence lié à la trajectoire, à la détermination de la position en roulis dans laquelle devra être appliquée la correction et au déclenchement de la correction seront placés de préférence à bord du projectile (indiqué par la double flèche à droite de la fig. 3). Suivant les besoins tactiques ou technologiques, l'ensemble de ces fonctions ou une partie pourrait être assuré par des dispositifs placés au niveau de l'arme. La figure 4 représente une solution préférentielle du dispositif de correction au niveau de l'arme. A l'aide du calculateur balistique, le tireur pointe l'arme 10, le dispositif optique 11 pour la mesure automatique de l'écart du projectile et la source lumineuse 12 constituée par un laser qui éclaire le projectile envol pour mesurer sa position en roulis et qui transmet les données correctives déterminées à l'aide de 11. Le dispositif automatique 11 pour la mesure de l'écart est pointé en direction du point 9 (figure 1) de la trajectoire idéale théorique 3.Le plan perpendiculaire à la trajectoire idéale au point 9 est divisé de préférence en quadrants (de manière analogue à celle indiquée sur la figure 2 pour le plan perpendiculaire à la trajectoire 4 au point 6). I1 suffit ainsi de déterminer dans quel quadrant se situe l'écart du projectile en vol pour définir la direction suivant laquelle l'impulsion de correction 8 (figure 2) devra être appliquée. Comme le montre la figure 5, les données définissant le quadrant dans lequel se situe l'écart du projectile seront transmises de préférence au moyen d'un faisceau laser à l'élément recep- teur 13 placé au culot du projectile; en même temps s'effectue, dans cet élément-récepteur 13 la mesure de la position en roulis. Dès que l'élément correcteur 14 se trouvera dans la position de roulis dans laquelle la correction devra être appliquée, le circuit de colncidence 15 transmettra à l'élément de correction 14 une impulsion de déclenchement de l'artifice pyrotechnique. Le traceur 15 placé au culot du projectile et qui sert au marquage pour la mesure de l'écart au moyen du dispositif optique 11, fonctionne de préférence de manière indépendante par rapport au dispositif assurant le déclenchement de l'impulsion de correction. Le cés échéant, ce traceur pourrait également être utilisé pour transmettre des données mesurées à l'intérieur du projectile, qui seraient ensuite disponibles à la sortie du dispositif optique Il (figure 4). L'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution du procédé et du dispositif qui viennent d'être décrits et de nombreuses variantes sont possibles. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour augmenter la portée utile des projectiles tirés contre des objectifs ponctuels, caractérisé en ce que l'on applique au projectile en vol au moins une impulsion passant par son centre de gravité de manière à modifier la direction de la trajectoire en vue de ramener sur l'objectif un projectile risquant de passer à côté de celui-ci. 2.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la correction à appliquer est déterminée par mesure de l'écart existant en vol entre le projectile et le point de la trajectoire théorique par lequel il devrait passer pour atteindre l'objectif sans correction. 3.- Procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le module de l'impulsion de correction est fixé à l'avance. 4.- Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le module de l'impulsion a une valeur correspondant approximativement à la dispersion de l'arme. 5.- Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, carac térisé en ce que la direction de l'impulsion de correction est adaptée à l'écart mesuré entre le projectile et la trajectoire idéale. 6.- Procéde conforme à l'une des revendications 1 à 5, carac térisé en ce que l'impulsion de correction est appliquée suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la vitesse du centre de gravité du projectile et correspond à une vitesse additionnelle orientée dans la même direction et dont le module est petit par rapport à celui du vecteur vitesse de la trajectoire du centre de gravité. 7.- Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 6, carac térise en ce que l'impulsion de correction est réalisée par des dispositifs pyrotechniques. 8.- Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 6, carac térisé en ce que l'impulsion de correction est réalisée par des moyens aérodynamiques. 9.- Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 8, carac térisé en ce que l'on applique une succession d'impulsions synchro nisées avec la fréquence de rotation du projectile. 10.- Dispositif destiné principalement à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une arme capable de tirer un projectile, cette arme étant placée sur un affut muni d'un dispositif optique pour la mesure automatique de l'écart du projectile par rapport à la trajectoire idéale, un calculateur balistique et un laser éclairant le projectile et li transmettant des données correctives déterminées par le calculateur et en ce que le projectile comprend un élément correcteur pouvant créer l'impulsion de correction précitée, un élément récepteur du faisceau laser et un circuit de colncidence déclenchant l'impulsion de l'élément correcteur lorsque ce dernier se trouve dans le quadrant correspondant à la position de roulis dans laquelle la correction doit être effectuée.