Brevet FR2504252A1 — publié le 19821022

i PROJECTILE GUIDE L'invention concerne un projectile guidé dont la trajectoire de vol peut être modifiée par l'éjection contrôlée de jets de gaz latéraux dans les plans de pilotage. Un projectile guidé, tel qu'un missile, comprend notamment des moyens de propulsion, des moyens de guidage destinés à mesurer les écarts de trajectoire par rapport à la position de la cible visée et des moyens de pilotage permettant de réduire ces écarts dans le but de minimiser sa distance de passage au droit de la cible Le contrôle de la trajectoire de vol d'un projectile guidé, ce terme recouvrant notamment les missiles, les roquettes, les engins, etc, peut être accompli par l'application d'une force de poussée latérale fournie par des jets de matière dont le débit et la direction peuvent être modifiés Une force de poussée peut être obtenue à partir de nombreuses sources d'énergie, telles que des propergols liquides ou des gaz comprimés qui alimentent des moyens de pilotage adaptés. Tandis que ces moyens de pilotage sont relativement simples et souples du fait qu'ils peuvent être activés ou désactivés de façon intermittente, sans danger pour le projectile, ils présentent, plus ou moins, l'inconvénient d'un poids excessif, une certaine sensibilité à la température et, surtout, d'être difficilement stockables sur de longues périodes de temps Aussi, dans le projectile guidé considéré ici, la source d'énergie nécessaire au pilotage en direction et conjointement au maintien de la vitesse de vol, est-elle constituée par un propergol solide dont la combustion fournit un flux de gaz continu Une difficulté inhérente à l'utilisation d'un propergol solide est qu'une fois la combustion amorcée, elle doit se maintenir à pression substantiellement constante, ce qui implique un débit gazeux qui varie dans de faibles limites En effet, un accroissement du débit des gaz conduirait à l'extinction de la combustion et inversement une réduction de ce débit conduirait à une augmen- tation prohibitive de la pression de combustion avec, pour consé- quence, l'explosion de la chambre de combustion Un autre problème qui se pose, lors de la conception d'un projectile guidé mettant en oeuvre des tuyères d'éjection de gaz est d'obtenir que les directions des forces de poussées élémentaires concourent en un seul point avantageusement situé au voisinage du centre de gravité du pro- jectile. On connaît déjà, notamment par la demande de brevet français n O 77 10755, déposée le 8 Avril 1977, au nom de la Demanderesse, un projectile guidé dans lequel la trajectoire de vol est modifié par l'éjection de jets de gaz latéraux Selon un mode de réalisation décrit, correspondant au pilotage dans un plan unique, le projectile comprend un générateur de gaz, du type à propergol solide, qui alimente une paire de tuyères fixes diamétralement opposées Pour modifier le débit relatif des gaz traversant ces deux tuyères, il est proposé de disposer, à la sortie de la source-de gaz et placée dans les conduits divergents d'alimentation des deux tuyères, une unique vanne comportant une palette pivotante autour d'un axe, située sur l'axe longitudinal du projectile, perpendiculairement au plan de pilotage contenant les deux tuyères La configuration des moyens de réglage du débit relatif des flux de gaz traversants, particulié- rement adaptés au pilotage dans un seul plan présente de nombreux avantages, notamment le débit du flux de gaz est maintenu dans des limites très étroites, la palette pivotante est équilibrée par les forces de pression des gaz agissant sur ses faces latérales et les moyens de positionnement de la palette sont de réalisation simple Le but de l'invention est un projectile guidé du type décrit ci- dessus dans lequel des jets de gaz latéraux peuvent être éjectés dans deux plans mutuellement orthogonaux indépendants. Pour atteindre ce but, l'invention propose de réaliser un projectile guidé comprenant deux paires de tuyères d'éjection orien- tées selon deux plans de pilotage mutuellement orthogonaux, cha- cune des tuyères étant munie d'une vanne de réglage du débit relatif des flux de gaz traversant; ces vannes comportant une palette pivotante équilibrée, autour de son axe de pivotement, sous l'action des forces de pression du flux de gaz traversant; les axes de pivotements de ces quatre vannes étant situées dns un plan perpen- diculaire à l'axe longitudinal du projectile, les palettes pivotantes sont physiquement reliées par paires aux parties extrêmes de deux vérins fixes. Un autre objet de l'invention est un projectile guidé dont les deux vérins de positionnement des vannes de réglage du débit relatif des jets de gaz sont mutuellement imbriqués dans leur partie médiane. Un autre objet de l'invention est un projectile guidé dans lequel les moyens de pilotage sont combinés aux moyens de propul- sion. Un autre objet de l'invention est un projectile guidé dans lequel la section de passage effective totale des tuyères est maintenue constante alors que la section de passage unitaire des tuyères est modifiée. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation d'un projectile guidé selon l'invention, faite en regard des figures anne- xées; sur ces figures: la figure 1 représente, selon l'art antérieur, un projectile guidé équipé d'une section de pilotage par jets de gaz latéraux, la figure 2 représente, sous une forme schématique, les concepts de base d'un projectile guidé selon l'invention, les figures 3 a à 3 d représentent un mode de réalisation cpune section de pilotage d'un projectile guidé conforme à l'invention, la figure 3 a représente, selon une vue frontale, la disposition des principaux éléments qui constituent les moyens de pilotage la figure 3 b représente, selon une vue en coupe, les détails de réalisation des éléments correspondants à un premier plan de pilotage,- la figure 3 c représente, selon une vue en coupe, les détails de réalisation des éléments correspondant au second plan de pilo- tage, la figure 3 d représente, selon une vue en perspective, une variante de réalisation de la palette d'une vanne de réglage du débit de gaz. La figure 1 se rapporte à l'art antérieur Elle représente, en vue partielle, un projectile équipé d'une section de pilotage mettant en oeuvre des jets de gaz latéraux Cette section de pilotage 1 comprend une paire de tuyères d'éjection fixes 2 diamétralement opposées et situées dans le plan de pilotage du projectile Ces tuyères déjection sont alimentées en gaz par des conduits diver- gents 3 dont lentrée commune constitue le col de tuyère et reçoit un flux de gaz continu fourni par une source primaire d'énergie Les moyens permettant de régler le débit relatif des gaz traversant les tuyères comprennent une vanne unique positionnée par un vérin pneumatique La vanne de réglage comprend essentiellement une palette pivotante 5, de forme triangulaire, articulée autour d'un axe 6 perpendiculaire au plan contenant les tuyères Cette palette pivotante est engagée partiellement dans le col de tuyère 4 et ses faces latérales 7 constituent l'une des parois des conduits diver- gents, elle est munie d'un ergot 8 qui est logé dans une échancrure 9 ménagée dans le piston du vérin 10 La position du vérin est commandée par une servovalve 11 comportant une entrée d'air 12 d'alimentation et des électroaimants excités par des signaux élec- triques représentatifs des ordres de pilotage. La figure 2 représente, sous une forme schématique, les concepts de base d'un projectile guidé selon l'invention Ce projec- tile comprend, notamment, une section de pilotage proprement dite, dans laquelle sont disposées deux paires de tuyères fixes respec- tivement T 1, T 3 et T 2, T 4, toutes identiques Par construction, les forces de poussée F 1 à F 4 fournies par les tuyères d'éjection convergent en un même point P situé sur l'axe longitudinal X-X' du projectile, ce point P étant sensiblement confondu avec le centre de gravité G du projectile Chaque paire de tuyères diamétralement opposées est située dans le plan de pilotage correspondant, les deux plans de pilotage étant avantageusement orthogonaux Chacune des tuyères est alimentée à travers des conduits divergents 20, de section rectangulaire, par une source de gaz non représentée qui fournit un flux de gaz continu résultant de la combustion d'un propergol solide placé dans une chambre de combustion; selon l'invention, la source de gaz peut comporter deux générateurs de gaz sensiblement identiques disposés de part et d'autre de la section de pilotage et opérant en parallèle, par l'intermédiaire de conduits de gaz disposés parallèlement à l'axe X-X' du projectile et entre les tuyères. Chacune des quatre tuyères; et plus précisément chacun des conduits divergents 20 est muni d'une vanne de réglage du débit de gaz traversant; ces vannes étant essentiellement constituées par une palette pivotante 30 dont l'une des faces latérales 31 fournit, tout au moins partiellement, l'une des parois de ces conduits divergents Les axes de pivotement 32 de ces palettes sont situés dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X' du projectile. Les palettes diamétralement opposées sont solidarisées phy- siquement par un mécanisme articulé formant un parallélogramme déforrnable dont la branche transverse 40 constit Le l'élément mo- teur; les branches longitudinales 41 constituent les éléments de liaison, la quatrième branche 42, représentée en pointillé et passant par les axes de pivotement des palettes, étant fournie par la structure elle-même du projectile. Selon un mode de réalisation préféré, les tuyères d'éjection sont inclinées plus ou moins sur l'axe longitudinal du projectile, pour créer une force de poussée F dont les composantes fournissent des forces de poussée longitudinale FL et transversale FT permettant respectivement d'entretenir la vitesse de vol du projectile et de modifier la direction de vol de celui-ci. Selon une variante de réalisation, les branches transverses 40 du mécanisme de fonctionnement des palettes sont rendues con- courantes par imbrication de leur partie médiane. ,425 I Les figures 3 a à 3 d représentent un mode de réalisation de la section de pilotage d'un projectile guidé conforme à l'invention. Selon ce mode de réalisation, les quatre tuyères d'éjection sont orientées vers Parrière du projectile pour fournir une composante de S poussée longitudinale et les vérins de positionnement des vannes de réglage des débits de gaz sont imbriqués dans leur partie médiane. La figure 3 a représente une vue frontale de la section de pilotage; cette section comprend deux éléments: un premier élément la incluant les quatre tuyères munies de leurs vannes respectives et un second élément lb portant les vérins de position- nement des vannes. Sur cette figure 3 a sont indiquées les positions relatives des deux paires de tuyères, respectivement T 1, T 3 et T 2, T 4 lesquelles sont disposées à la périphérie du premier élément la de la section de pilotage Ces tuyères, toutes identiques, ont une section rectan- gulaire et les conduits divergents 20 débouchent sur des conduits convergents 21 qui constituent les entrées du flux de gaz Les axes de pivotement 32 des palettes pivotantes sont situés dans un même plan et sont parallèles aux parois de plus grande dimension des tuyères. Sur cette figure 3 a, on a aussi représenté les conduits 50 de passage de gaz assurant la liaison entre les générateurs de gaz situés de part et d'aure de la section de pilotage. La figure 3 b représente, selon une vue en coupe, les éléments qui composent les moyens de pilotage selon un premier plan de pilotage Disposés dans le premier élément la de la section de pilotage 1, on trouve: les deux tuyères T 1 et T 3 diamétralement opposées et leurs conduits divergents 20 et 21, les deux palettes pivotantes 30 articulées sur leur axe de pivotement 32, la face latérale 31 de ces palettes constitue l'une des parois des conduits divergents 20; la position de l'axe de pivotement 32 est telle que la direction de la résultante des forces s'exerçant sur la face latérale 31 passe sensiblement par cet axe de pivotement; '+ 252 les palettes sont munies d'une échancrure 33 destinée au logement d'une tige de liaison 41 avec le vérin de commande correspondant. Disposés dans le second élément lb de la section de pilotage 1, on trouve: un vérin fixe à double effet dont le piston 40 est logé dans un corps de vérin 45; ce corps de vérin comporte deux ouvertures 46 a et 46 b permettant le libre mouvement de translation des tiges de liaison 41 et deux bouchons de fermeture 47 a et 47 b servant conjointement de butée au piston 40; le piston 40 comprend deux éléments cylindriques 40 a et 40 b solidarisés par un élément cylin- drique 40 c, de plus faible diamètre. Sur cette figure 3 b, l'une des palettes est représentée en position ouverte et l'autre en position fermée; toutefois, il faut comprendre que ces palettes peuvent occuper toutes les positions symétriques intermédiaires En outre, le corps de vérin comporte deux entrées de gaz E 1 et E'1 reliées à la sortie d'une servovalve non représentée L'énergie pneumatique nécessaire au fonctionnement des vérins peut être empruntée au flux de gaz fourni par les générateurs de gaz. La figure 3 c représente, selon une vue en coupe, les éléments qui composent les moyens de pilotage selon le second plan de pilotage Ces éléments sont essentiellement identiques à ceux décrits à la figure précédente, seul, diffère le mode de réalisation du piston 40 du vérin pneumatique de positionnement des palettes pivotantes correspondantes Ce piston 40 est une pièce cylindrique dans la partie médiane de laquelle est ménagée une ouverture 40 d autorisant le libre mouvement de translation de l'élément cylin- drique 40 c déjà décrit à la figure 3 b Les entrées de gaz E 2 et E'2 sont reliées à une seconde électrovalve de commande non repré- sentée. La figure 3 d représente un mode de réalisation de la palette 30 visant à réduire son inertie; à cet effet, les parties non actives de la palette sont évidées pour ne laisser qu'une "aile" de raidissement dans laquelle est ménagée l'échancrure 33 Les pièces soumises à l'action des gaz doivent être réalisées en un matériau réfractaire et résistant à l'érosion, par exemple, en graphite ou en molybdène. On voit maintenant plus clairement les avantages et les caractéristiques de l'invention En plus de la caractéristique selon laquelle les direction des forces de poussée élémentaires crées par les tuyères convergent en un seul point, le projectile peut être piloté indépendamment dans deux plans de pilotage D'autre part, le mécanisme de réglage des débits de gaz est extrêmement robuste et compact. L'invention n'est pas strictement limitée au mode de réali- sation décrit et représenté; par exemple, l'échancrure 33, ménagée dans les palettes 30, peut être reportée sur les pistons 40 des vérins pneumatiques et les tiges 41 peuvent être solidaires des palettes. Selon une variante de réalisation, les pistons 40 peuvent comporter une crémaillère entraînée par un moteur rotatif bidirectionnel du type électrique ou pneumatique et des moyens peuvent être prévus sur ces pistons pour accoupler un capteur de position De même, les profils des tuyères, des conduits de gaz et des palettes n'ont été donnés qu'à titre illustratif non limitatif Enfin, il n'est nullement indispensable que le centre de poussée P des tuyères d'éjection soit confondu avec le centre de gravité G du projectile. L'invention s'applique, notamment, aux missiles stabilisés en roulis ou en autorotation. REVENDICATIONS 1 Projectile guidé comprenant, notamment, une source d'énergie fournissant un flux de gaz et deux paires de tuyères latérales (Tl, T 3 et T 2, T 4) mutuellement orthogonales, chacune de ces tuyères étant munies d'une vanne de réglage du débit de gaz traversant, caractérisé en ce que chaque vanne comprend essentiel- lement une palette pivotante ( 30) dont l'une des faces ( 31) constitue une paroi de la tuyère et en ce que les palettes correspondant à chaque paire de tuyères sont solidarisées et positionnées par deux mécanismes à parallélogramme ( 40, 41 et 42) dont les éléments transversaux ( 40) sont les éléments moteurs. 2 Projectile suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments moteurs ( 40) des mécanismes à parallélogramme sont situés dans un même plan, par imbrication de leur partie médiane. 3 Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément moteur ( 40) des mécanismes à parallélogramme est un piston coulissant, logé dans un corps de vérin ( 45) pneumatique à double effet. 4 Projectile suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le piston coulissant d'un premier mécanisme à parallélogramme comprend deux pièces cylindriques ( 40 a et 40 b) reliées par une pièce cylindrique ( 40 c) de plus faible diamètre et le piston coulissant du second mécanisme à parallélogramme comprend une pièce cylin- drique dans la partie médiane de laquelle est ménagée une ouverture rectangulaire ( 40 d).