Brevet FR2514487A1 — publié le 19830415

La présente invention concerne un système de conduite de tir pour une arme à tir tendu, notamment un canon, montée sur un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère. On sait que la conduite de tir pour canon monté sur avion a fait l'objet de nombreuses études En revanche, la conduite de tir d'une telle arme à partir d'un hélicoptère est un domaine relativement nouveau, dans lequel les études effectuées à propos des avions ne peuvent pas être purement et simplement transposées En effet, d'une part, les caractéristiques particulières de vol d'un hélicoptère et, d'autre part, la possibilité de prévoir sur un hélicoptère un montage d'arme mobile autour de deux axes, par exemple rectangulaires, rendent originale la conduite de tir d'une arme montée sur l'hélicoptère par rapport à une conduite de tir de la même arme montée sur avion (sur lequel, en général ladite arme est montée à axes fixes par rapport au fuselage) De plus, sur un hélicoptère de combat, contrairement à ce qui se passe sur un avion de combat, le canon monté généralement en tourelle de façon à le rendre orientable en site et gisement avec de grands débattements angulaires, ne peut être, sans dispositions particulières, servi par le pilote; une telle charge supplémentaire serait incompatible avec la conduite de l'hélicoptère dont on sait que les instabilités naturelles de vol rendent le pilotage beaucoup plus délicat et absorbant que celui d'un avion à ailes fixes En conséquence, dans ce type d'hélicoptère armé la visée du canon est réalisée habituellement soit par le copilote, soit par un servant spécialement prévu. La présente invention a pour objet un système de conduite de tir pour arme à tir tendu montée sur un aéronef à voiluje tournante susceptible d'être actionné par le pilote lui-même et permettant le découplage total entre la visée effectuée par le pilote et les corrections de tir. A cette fin, selon l'invention, le système de conduite de tir pour une arme à tir tendu montée sur un aéronef à voilure tournante, susceptible d'être actionnée par le pilote lui-même et comportant une calculatrice électronique, ladite arme étant montée rotative autour de deux axes transversaux grâce à des moyens moteurs commandés par ladite calculatrice, est remarquable en ce qu'il comporte un système de visée sur lequel sont susceptibles d'apparaître simultanément une cible et un repère, ledit repère pouvant être déplacé sur ledit système de visée par une commande du pilote, ainsi que des moyens pour déterminer les coordonnées de la position dudit repère par rapport à un système d'axes lié à l'aéronef et les transmettre à ladite calculatrice électronique au moins lorsque, sur ledit système de visée, ledit repère est amené en superposition à ladite cible. De préférence, le système de visée est du type miroir semi-transparent laissant apparaître par transparence la cible et formant l'image d'un symbole lumineux engendré par un dispositif électro-optique, par exemple un écran cathodique, ladite image constituant le repère, tandis que le dispositif électro-optique forme lesdits moyens pour déterminer les coordonnées du repère et les transmettre à la calculatrice électronique. Ainsi, le pilote, après avoir détecté une cible peut orienter l'axe de son aéronef vers elle, grâce aux commandes de vol, jusqu'à ce que l'alignement soit à peu près réalisé et que la cible apparaisse dans le champ du miroir de visée. Ensuite, en continuant à piloter pour maintenir et si possible parfaire cet alignement, par l'intermédiaire d'un organe de commande, il fait coïncider, sur le système de visée, le repère avec la cible. Des moyens pour indiquer à la calculatrice la distance séparant l'aéronef de la cible sont prévus dans ledit système Ces moyens sont constitués par un dispositif d'affichage commandé par le pilote ou par un dispositif de télémétrie. Ainsi, la calculatrice reçoit les coordonnées du repère de visée, c'est-à-dire celles de la cible lorsque la coincidenc est obtenue par le pilote Elle reçoit de plus, une informat concernant la distance séparant l'aéronef de la cible Par ailleurs, la calculatrice reçoit des gyromètres, gyroscopes et/ou capteurs anémométriques du bord, des informations concernant l'attitude et les variations d'attitude de l'aéronef, ainsi que sa vitesse relative par rapport à l'air ambiant L'ensemble de ces données est utilisé pour prédire le mouvement de la cible et déterminer l'orientation à donner à l'arme. La calculatrice est programmée pour prendre en compte le mouvement de la cible Si l'on fait intervenir les accélé- rations, il est nécessaire de mesurer la distance séparant la cible de l'aéronef et non pas simplement de l'estimer. Aussi, dans un mode de réalisation simplifié du système, dans lequel, la distance à la cible est estimée par le pilote de la façon mentionnée cidessus, le programme de la calculatrice suppose que la cible suit une trajectoire rectiligne à vitesse constante (ou à accélération constante) pendant le temps de vol du projectile tiré par l'arme et il permet de déterminer la position à donner à l'arme par rapport à un repère lié à l'aéronef pour que les trajectoire de la cible et du projectile se coupent à un même instant. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre schématiquement, partiellement en perspective, un mode de réalisation du système selon l'invention. La figure 2 montre en vue de face le système de visée du système selon l'invention. Le système selon l'invention, montré schématiquement sur la figure 1, est destiné à conduire le tir d'un canon 1 monté sur un hélicoptère (non représenté) d'axe longitudinal L-L' Le canon 1, par exemple solidaire d'une tourelle (non représentée), peut tourner autour d'un axe de gisement Z-Z' et d'un axe de site Y-Y' sous l'action de moteurs ou de vérins 2 et 3, respectivement. Ce système comporte un viseur clair 4, du type miroir semi-transparent, à travers lequel le pilote dont seul l'oeil 5 est représenté sur la figure 1, peut voir une cible 6, par exemple un hélicoptère ennemi Le centre du viseur 4 passe par exemple par l'axe L-L' de l'hélicoptère pourvu du système selon l'invention ou occupe une position fixe déterminée par rapport à celui-ci et le plan dudit viseur est incliné à 450 par rapport audit axe L-L'. Sous le viseur 4 est prévu un dispositif électro-optique 7, sur lequel apparait un symbole 8, l'agencement étant tel que le pilote peut voir simultanément sur le viseur 4 la cible 6 et l'image 8 ' du symbole 8 La position du symbole 8 sur l'écran 7 (et donc celle de l'image 8 ' sur le viseur 4) peut être réglée selon deux axes perpendiculaires Y-Y' et Z-Z' dont l'un se trouve par exemple dans le plan vertical passant par l'axe LL', par action sur un bouton de commande 9, à la disposition du pilote et par exemple-monté sur le manche 10 de commande cyclique Deux axes de référence, par exemple gravés sur le viseur 4 et portant respectivement les repères y 1-y', et zl-z'l, permettent au pilote de s'aligner avec l'axe L-L' lorsqu'il fait coïncider optiquement l'image des axes y-y' et z-z' sur le viseur 4 avec lesdits axes de référence. Par ailleurs, également à la disposition du pilote, est prévu un bouton de commandé 11, d'un dispositif 12 d'affichage de la valeur à laquelle ledit pilote estime la distance le séparant de la cible 6, lorsque le système ne comporte pas de télémètre réalisant automatiquement cette mesure. Le système selon l'invention comporte enfin une microcalcula- trice 13 en liaison avec le dispositif électro-optique 7, le dispositif d'affichage de distance 12, les gyromètres de bord 14, les gyroscopes de bord 15 et un capteur anémométrique 16, dont elle reçoit des informations, ainsi qu'avec les moteurs 2 et 3, auxquels elle adresse des ordres. Comme on va le voir, le système de conduite de tir selon l'invention permet d'une part, de faciliter la visée de la cible 6 par le pilote, et d'autre part de découpler les corrections de tir de la visée. Quand il a détecté une cible 6, le pilote oriente l'axe L-L' de son appareil, grâce à ses commandes de vol, jusqu'à ce que la cible 6 se trouve dans le champ de son viseur clair 4. De plus, sur le viseur clair 4 apparaît l'image 8 ' du symbole 8 représentant la direction de la visée du pilote. Au début, cette direction de visée coïncide avec l'axe longitudinal de l'hélicoptère. Une fois que la cible 6 est dans le champ du viseur clair 4, le pilote, par l'intermédiaire du bouton de commande 9 placé sur son manche cyclique 10 va faire coïncider l'image 8 ' du symbole 8 et la cible 6 Le travail du pilote est alors de poursuivre la cible 6 avec le symbole 8 durant toute la phase de pointage de l'arme et le tir, de sorte à maintenir constamment les coordonnées Cb' Eb de la cible respectivement égales aux coordonnées Ca, Ea de l'image 8 ' (voir figure 2). Le bouton de commande 9 est un bouton à "deux axes" (site et gisement) permettant de déplacer l'image du symbole sur le viseur Si le pilote exerce un effort sur le bouton de commande 9, le symbole 8 se déplace dans la direction correspondante En l'absence d'action sur le bouton 9, l'image du symbole 8 garde une position fixe sur le viseur clair 4 et donc indique une direction fixe dans un repère lié à l'hélicoptère. Le pilote dispose de deux moyens pour affiner et poursuivre la visée, à savoir ses commandes de vol et le bouton de commande 9 Il utilise ce dernier bouton, notamment dans le cas o la visée aux commandes de vol l'amènerait vers des domaines de vol dangereux. La calculatrice numérique 13 gère le système et calcule le pointage à donner à l'arme 1 Pour calculer ce pointage, elle reçoit des mesures: des gyromètres de bord 14 et/ou des gyromètres spécifiques du viseur, qui fournissent les trois composantes par rapport à un système d'axes lié à l'hélicoptère de la vitesse de rotation absolue de la ligne virtuelle hélicoptère-cible. des gyroscopes de bord 15 qui fournissent une mesure de l'assiette longitudinale et de l'angle de gite. de capteurs anémométriques 16 mesurant les composantes de la vitesse de l'hélicoptère par rapport à l'air. du dispositif électro-optique 7 qui fournit la direction de la ligne de visée 17 par rapport à une référence liée à l'hélicoptère sous forme des coordonnées Ea et Ca (voir figure 2). du dispositif 12 qui fournit une estimation de la distance le séparant de la cible 6, ce dispositif pouvant être remplacé par un télémètre. Toutes ces informations sont filtrées pour arriver dans la calculatrice 13 sous la même forme et à la même fréquence. La calculatrice traite ces informations et en déduit le pointage à donner au canon 1 pour que l'obus atteigne la cible 6 Une hypothèse simple prise en compte dans le pro- gramme de la calculatrice 13 pour calculer le pointage de l'arme 1 est que la cible 6 se déplace en ligne droite et à vitesse uniforme pendant le temps du trajet de l'obus Si l'hélicoptère est équipé d'un télémètre, une hypothèse sur l'accélération de la cible peut être prise en compte. Les consignes issues de la calculatrice 13 donnent le site sc et le gisement gc à donner au canon et sont envoyées aux asservissements de rotation 2 et 3 de celui-ci. Ainsi, tant que le pilote maintient en superposition l'image 8 ' sur la cible 6, il est sûr que l'arme 1 est correctement pointée, en accord avec le programme de la calculatrice 13, de sorte qu'il peut actionner la détente dudit canon. Dans certains cas, la visée telle qu'elle a été présentée ci-dessus risque d'être difficile pour le pilote, essentiellement à cause des petits mouvements à haute fréquence de l'hélicoptère A cet effet, on peut prévoir deux améliorations au niveau de la visée pour une meilleure précision. 1 Le déplacement du symbole 8 est commandé en gisement par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes qui est laissé libre en site et qui, en gisement, est asservi à rester au voisinage de Ca = O Le symbole 8 est donc découplé des petits mouvements en gisement En site, le pilote ne peut déplacer sa visée qu'à l'aide de son bouton de commande 9; en effet, le gyroscope est libre en l'absence de commande du pilote et garde donc une direction fixe par rapport à la terre. 2 On commande le déplacement du symbole 8 par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes de sorte que, en l'absence de commande de la part du pilote, le gyroscope est asservi à garder une direction fixe par rapport à l'hélicoptère en étant découplé des petits mouvements Le gros avantage de ce type de visée est qu'en l'absence de commande, le pilote voit un symbole qui est stable par rapport au paysage extérieur et qui suit le mouvement moyen de l'hélicoptère Le pilote peut affiner sa visée aux commandes de vol. REVENDICATIONS 1.-Système de conduite de tir pour une arme à tir tendu ( 1) montée sur un aéronef à voilure tournante, susceptible d'être actionné par le pilote lui-même, et comportant une calculatrice électronique, ladite arme ( 1) étant montée rotative autour de deux axes Y-Y' et Z-Z' transversaux, grâce à des moyens moteurs commandés par ladite calculatrice, caractérisé en ce qu'il comporte un système de visée ( 4) sur lequel sont susceptibles d'apparaître simultanément une cible ( 6) et un repère ( 8 ') , ledit repère pouvant être déplacé sur ledit système de visée par une commande du pilote, ainsi que des moyens ( 7) pour déterminer les coordon- nées de la position dudit repère ( 8 ') par rapport à un système d'axes lié à l'aéronef et les transmettre à ladite calculatrice électronique ( 13) au moins lorsque sur ledit système de visée ( 4) ledit repère ( 8) est amené en superposition à ladite cible ( 6). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de visée est du type miroir semi-transparent laissant apparaître par transparence la cible et formant l'image d'un symbole lumineux ( 8) engendré par un dispositif électro-optique, ladite image constituant le repère ( 8 '), tandis que ledit dispositif électro-optique forme lesdits moyens ( 7) pour déterminer les coordonnées du repère ( 8 ') et les transmettre à la calculatrice ( 13). 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 11,12) pour indiquer à la calculatrice ( 13) la distance séparant l'aéron( de la cible. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 11,12) sont des moyens d'affichage commandés par le pilote. 5. Système selon la revendication 3, caractérisé én ce que lesdits moyens ( 11,12) sont constitués par un système télémétrique. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour un aéronef comportant des gyromètres, des gyroscopes et/ou des capteurs anémométriques, caractérisé en ce que ces gyromètres ( 14), gyroscopes ( 15) et/ou capteurs ( 16) fournissent à la calculatrice ( 13) des informations sur l'attitude et les variations d'attitude dudit aéronef, ainsi que sur sa vitesse relative par rapport à l'air ambiant. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans ses calculs, la calculatrice suppose que la cible ( 6) suit une trajectoire rectiligne à vitesse constante pendant le temps de vol du projectile tiré par l'arme ( 1) ou une trajectoire à accélération constante et détermine la position à donner à la ligne de visée de l'arme ( dans un repère lié à l'hélicoptère pour que les trajectoires de la cible et du projectile se coupent à un même instant. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le déplacement du symbole ( 8) est commandé en gisement par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes qui est laissé libre en site. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on commande le déplacement du symbole ( 8) par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes de sorte que, en l'absence de commande de la part du pilote, le gyroscope est asservi à garder une direction fixe par rapport à l'hélicoptère.