Brevet FR2554577A1 — publié le 19850510

Système de commande pour munition guidée se propageant dans l'air à une vitesse supersonique La présente invention se rapporte à un système de commande pour munition guidée se propageant dans l'air à une vitesse supersonique, du type des missiles, des fusées ou des projectiles, comportant un dispositif de guidage par pression d'écoulement partiellement variable. Il est connu, par la DE-A 28 56 286, de stabiliser un missile se propageant dans l'air à une vitesse superso- nique pendant son trajet. Sur la chemise du missile, on prévoit des tuyères dirigées radialement. Le fluide qui en est éjecté engendre une force transversale. Cette force transversale suffit pour corriger le mouvement pendulaire du missile. Pour guider le missile, les forces transver- sales engendrées ne sont cependant pas suffisantes. En con- séquence, l'invention a pour objet un système de commande peu coûteux et très efficace. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, on prévoit un ou plusieurs systèmes de guidage en forme d'empennages annulaires ou quasi-annulaires, subdivisés en secteurs, et ces secteurs bloquent l'écoule- ment d'air, en étant commandés sélectivement par des moyens activés dans les secteurs. D'autres variantes avantageuses de l'invention res- sortiront de la suite. Le système selon l'invention, commandé, par exem- ple, par des capteurs, exploite des effets aérodynamiques produits dans une surface annulaire traversée par un écoule- ment, par exemple un empennage annulaire, par une variation partielle de la surface traversée par l'écoulement. Pour cela, la section droite traversée par l'écoule- ment est fermée aérodynamiquement par intermittence entière- ment ou partiellement dans la zone d'un segment par des cou- rants gazeux émanant des tuyères ou bien des charges produi- sant des impulsions en émettant une quantité de gaz pendant une brève durée. En raison de la modification de résistance de l'écoulement subissant cette action, un couple de déviation est appliqué au missile pendant la durée de cette action. Le système de commande est d'une structure très simple, ainsi sans toutes les parties mobiles. Cette struc- ture très simple présente une forte résistance aux accélé- rations axiales extrêmes, comme il peut s'en produire, par exemple, pour des munitions d'armes à canon. Le coût de revient est, de plus, nettement plus faible, par rapport à d'autres systèmes. L'invention exploite l'effet d'étranglement qui se produit pour les projectiles tirés de tubes, toute la zone de l'aile annulaire ou une partie de celle-ci étant bloquée sur commande. C'est un point essentiel de l'invention que, grâce à l'agencement proposé, il suffise pour chaque secteur d'une consommation de gaz ou d'une surface d'arrêt agissant méca- niquement relativement faible, pour bloquer la totalité ou une fraction importante du point de vue du guidage de la surface de section droite du secteur. Cela repose sur l'effet d'amplification, selon lequel il suffit que la section droite, optimale pour l'écoulement supersonique, d'une surface de secteur soit bloquée partiellement, pour dégrader les condi- tions d'écoulement supersonique de façon que la majeure par- tie ou la totalité de la surface de section droite et même éventuellement des zones voisines des secteurs d'aile annu- laire soient bloquées. En prévoyant sur la munition, deux ou plusieurs sys- tèmes de guidage se succédant en direction axiale, le système de guidage antérieur ayant un diamètre inférieur selon les conditions d'écoulement pour le système de guidage postérieur, on peut assurer au composant agissant sur la cible, tel que la charge formant projectile, par un changement de direction relativement important, une position initiale favorable. Lorsque les moyens pyrotechniques sont réalisés sous la forme de charges produisant des impulsions en dégageant des gaz, il suffit, pour l'effet décrit précédemment, des quantités de gaz dégagées en une période brève par une charge produisant des impulsions, pour obtenir un effet de déviation sur la munition. Selon une variante de cette solution, les moyens pyrotechniques sont réalisés sous la forme de générateurs de gaz. Cependant, les générateurs de gaz ont également pour avantage que l'allongement de la phase d'expulsion permet d'augmenter corrélativement l'impulsion de déviation. Lorsque les moyens pyrotechniques et mécaniques sont placés dans la zone délimitée par les ailes annulaires sur la munition, on peut envisager une construction protégée contre des influences extérieures telles que la déterio- ration du système indiqué, et d'une faible longueur axiale. Lorsque les moyens pyrotechniques sont disposés sur la munition symétriquement par rapport aux nervures de l'em- pennage, les moyens pyrotechniques ou mécaniques ont l'effet maximum. Lorsque, sur la munition, les moyens pyrotechniques sont disposés successivement l'un derrière l'autre à plu- sieurs dans chaque secteur de l'empennage circulaire, on peut, sans variantes de structures importantes, obtenir une fonction multiple pour chaque secteur d'empennage annulaire. Cependant, ce qui est important dans ce cas, c'est que les moyens pyrotechniques situés en dernier soient dirigés vers le côté d'afflux de l'empennage annulaire, pour obtenir un effet maximum. Lorsque l'empennage comporte au moins trois secteurs d'écoulement aérodynamique égaux comportant chacun des moyens de blocage de l'écoulement de l'air correspondants, la résis- tance à l'écoulement est relativement favorable. Pour que la munition soit facile à guider, la condition préalable est cependant une rotation relativement faible de la munition. Il suffit pour cela d'un angle d'attaque faible des nervures 5. Des secteurs qui se succèdent dans le sens de rotation se bloquent alors corrélativement, pour obtenir l'effet de gui- dage souhaité. Lorsque le système de guidage antérieur est réalisé sous la forme d'un empennage télescopique à surfaces portan- tes mobiles radialement, les surfaces portantes étant pla- cées, dans l'état rétracté ou inactif, à l'intérieur du contour de la munition, la résistance à l'écoulement est relativement favorable jusqu'à la phase d'approche de la cible. L'empennage est d'une structure simple et est effi- cace, malgré-sa réalisation en plusieurs parties. Lorsque les surfaces portantes peuvent sortir radia- lement sous l'action d'un dispositif de commande, séparément, par groupes-ou toutes ensemble en même temps, et que des moyens pyrotechniques peuvent agir sélectivement sur elles, au cours de la phase d'approche de la cible, la munition peut dévier en passant dans une direction plus favorable pour un composant de combat sous l'action séparée de l'empen- nage antérieur ou sous l'action d'ensemble de l'empennage antérieur et de l'empennage postérieur. On va décrire à présent des exemples d'exécution non limitatifs de l'invention, en regard du dessin annexé dont: La Fig. 1 représente, en coupe partielle, une sec- tion de missile à empennage annulaire; La Fig. 2 est une coupe de l'empennage annulaire de la Fig. 1, suivant la ligne II-II; La Fig. 2a représente un empennage annulaire, avec des secteurs de 120 ; La Fig. 3 représente un autre missile; La Fig. 4 est une coupe transversale, suivant la ligne IV-IV de la Fig. 3; La Fig. 5 représente l'empennage de la Fig. 4, à l'état initial. Un missile 1 se propage dans l'air à une vitesse supersonique dans la direction de la flèche 2, les lignes d'écoulement aérodynamiques étant désignées par la référence 3. Sur le bâti 12, un empennage annulaire 4 comportant des nervures 5, des secteurs 6 d'écoulement aérodynamique à 90 avec une aile annulaire 7, est placé sur le missile 1, ainsi qu'un dispositif de commande 18. La zone d'écoulement à l'in- térieur de l'empennage annulaire 4 est désignée par la réfé- rence 10. La distance entre l'ouverture d'entrée 15 de l'empennage annulaire 4 et le centre de gravité aérodynami- que 16 est désignée par la référence 17. Dans la zone d'écoulement 10, des cellules pyro- techniques 20, avec des câbles électriques 19, amorçables électriquement et sélectionnables par un dispositif de commande 18, sont disposées les unes derrière les autres. Ces cellules 20 peuvent être réalisées sous la forme de charges produisant des impulsions, ou encore de générateurs de gaz. Selon la Fig. 1, le nuage de gaz expulsé de la cel- lule 20 la plus en avant est représenté en traits mixtes et est désigné par la référence 21. Le nuage de gaz expulsé de la cellule située le plus en arrière est désigné par la référence 22. L'étendue du nuage de gaz 21 en section droite res- sort de la Fig. 2, l'angle embrassé par le nuage 21 sur l'aile annulaire étant désigné par la référence 25. L'angle de 90 correspondant d'un secteur d'empennage bloqué est désigné par la référence 26. Selon le nuage 21 représenté sur les Fig. 1 et 2, le secteur d'empennage 6 correspondant est bloqué pour l'écou- lement supersonique 3, comme l'indiquent les lignes d'écou- lement représentées 3a, dans la partie supérieure de la Fig. 1. Selon la surface du secteur d'empennage 6 concerné, il est engendré une force qui produit, en raison de la dis- tance 17, une correction de direction du missile 1, par exemple dans le sens de la flèche 27. Selon la Fig. 2a, on prévoit pour un empennage annu- laire 12 des secteurs de 120 chacun. Selon la Fig. 3, un missile 30, représenté de façon simplifiée, comporte l'empennage annulaire fixe 4 et un em- pennage 31 fonctionnant comme un empennage annulaire. Son diamètre 29 est inférieur au diamètre 9 de l'empennage annu- laire 4. L'empennage 31 comprend des surfaces portantes 32 mobiles radialement. A l'état initial de la Fig. 5, les surfaces portantes 32 se recouvrent. A l'état final de la Fig. 4, les surfaces portantes 32 se trouvent à une distance latérale 33 aussi faible que possible et à une distance radiale 34 aérodynamiquement efficace. Un système de commande 35 représenté de façon fortement simplifiée comprend, de façon connue, des éléments tubu- laires télescopiques 36, 37 et un générateur de gaz 38. Des tuyères 39 destinées à produire des nuages de gaz 21 à l'intérieur de l'empennage 31 sont disposées sur le missile, en correspondance avec les différents secteurs d'écoulement 11. Pour attaquer des véhicules blindés, le missile 30 comporte un composant 40 formant projectile, connu en soi. Le fonctionnement des empenages 4 et 31 consiste en ce que l'empennage annulaire 4 (tel que décrit en regard des Fig. 1 et 2) assure le guidage du missile 30 pendant le parcours de croisière. L'empennage 31 ne sort que pendant l'approche de la cible, pour amener le composant formant projectile dans une position angulaire favorable par rapport à la cible. Pour cela, un ou plusieurs secteurs 11 sélectionnés sont bloqués vis-à-vis de l'écoulement d'air par un dispositif de commande 41, au moyen de tuyères 39. Il en résulte une correction de direction du missile 30 décrite en regard de la Fig. 1. Cependant, lors de l'approche de la cible, les effets des empennages 4 et 31 partiellement bloqués peuvent aussi être combinés entre eux par des secteurs d'écoulement aéro- dynamique 6, 11 activés en même temps ou avec décalage dans le temps. On obtient ainsi un changement de direction du mis- sile beaucoup plus important. Selon la dimension du missile et des secteurs qui y sont incorporés, les variantes suivantes par rapport à la réalisation fixe ou mobile radialement des empennages 4 et 31 sont encore possibles: 1. Empennage 4 fixe; Empennage 31 fixe; 2. Empennage 4 mobile; Empennage 31 mobile. Pour déplacer les surfaces portantes mobiles radiale- ment 32, on peut utiliser aussi des leviers coudés entraînés par gaz ou d'autres systèmes mécaniques, au lieu des éléments télescopiques 36, 37. Il convient d'utiliser tant les systèmes d'entrainement pneumatiques ou pyrotechniques décrits, que des systèmes d'entraînement électriques ou mécaniques, ou encore combinés. Pour le blocage des secteurs 6, il peut aussi con- venir d'utiliser des moyens mécaniques, tels que des la- melles métalliques minces qui sont amenées, au moyen de systèmes de commande appropriés, dans les secteurs 6 pour un blocage bref ou permanent. Au lieu-des secteurs d'écoulement aérodynamique 6 représentés sur la Fig. 4, on peut aussi se contenter d'un nombre minimum de 3 secteurs. Il entre également dans le cadre des exemples d'exé- cution décrits de prévoir, au lieu des cellules pyrotechni- ques 20, une seule tuyère par secteur d'empennage 6, qui envoie un fluide liquide ou gazeux dans les secteurs d'em- pennage. REVENDICATIONS 1. Système de commande pour munition guidée se propageant dans l'air à une vitesse supersonique, du type des missiles, des fusées ou des projectiles,- comportant un dispositif de guidage par pression d'écoulement partielle- ment variable, caractérisé en ce qu'il comprend sur la muni- tion (1,30) un ou plusieurs systèmes de guidage en forme d'empennages (4,31) annulaires ou quasi-annulaires, subdi- visés en secteurs (6,11), et en ce que les secteurs (6,11) bloquent l'écoulement d'air (3,3a) en étant commandés sélec- tivement par des moyens (20,39) activés dans les secteurs (6,11). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur la munition (1,30), deux ou plus de deux systèmes de guidage (4,31) sont places l'un après l'autre en en direction axiale, le système de guidage antérieur (31) ayant un diamètre (29).plus faible, en fonction des condi- tions d'écoulement pour le système de guidage postérieur (4). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pyrotechniques (20) sont réalisés sous la forme de charges produisant des impulsions dégageant des gaz. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pyrotechniques (20) sont réalisés sous la forme de générateurs de gaz. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pyrotechniques et les moyens mécaniques (20,39) sont placés dans la zone (10) limitée sur la muni- tion (1) par l'aile annulaire (7). 6. Système selon les revendications 2 à 4, caracté- risé en ce que les moyens pyrotechniques (20) sont disposés sur la munition (1) symétriquement par rapport aux nervures (5) de l'empennage annulaire (4). 7. Système selon les revendications 2 à 4, caracté- risé en ce que, sur la munition (1), les moyens pyrotechni- ques (20) sont disposés successivement en plusieurs exem- plaires dans chaque secteur (6) de l'empennage annulaire (4). 8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empennage (4) comporte au moins trois secteurs d'écoulement aérodynamiques (6) de même grandeur, compor- tant des moyens (20,39) bloquant l'écoulement d'air (3), qui leur correspondent respectivement. 9. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de guidage antérieur est réalisé sous la forme d'un empennage télescopique (31) à surfaces portantes (32) mobiles radialement, les surfaces portantes (32) étant placées, dans l'état rétracté ou inactif, à l'intérieur du contour de la munition (30). 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les surfaces portantes (32) peuvent sortir radia- lement séparément, par groupes ou toutes ensemble simultané- ment sous l'action d'un mécanisme de commande (41), et en ce que des moyens pyrotechniques (20,39) peuvent agir sélecti- vement sur elles.