Brevet FR2551195A1 — publié le 19850301

Dispositif pour le guidage d'un missile sur un objectif L'invention se rapporte à un dispositif pour le guidage d'un missile sur un objectif, comprenant un appareil pour l'observation et éventuellement la poursuite d'un objectif à l'intérieur d'un premier champ visuel et un appareil qui, destiné à la localisation et le guidage d'un missile et déterminant un second champ visuel, est relié au missile par un raccordement pour la transmission des signaux de guidage, l'appareil d'observation et l'appareil de localisation et de guidage étant groupés dans un même poste de guidage. De tels dispositifs pour le guidage d'un missile sur un objectif comportentien tant qu'appareil d'observation monté dans un poste de guidage, par exemple un périscope orientable 15 avec lequel un tireur peut prendre un objectif dans sa ligne de mire et l'y maintenir par un déplacement approprié du périscope Le missile porte à son extrémité arrière une charge éclairante pyrotechnique ou analogue émettant dans la zone optique et dans la zone IR Le rayonnement IR de la charge éclairante est capté par un goniomètre placé dans le poste de guidage et servant d'appareil de localisation et de guidage A partir de la déviation du missile par rapport à la ligne de visée du périscope, un goniomètre émet des signaux de guidage qui sont transmis au missile par exemple par l'intermédiaire 25 d'un raccordement par fil Le missile est ramené par les signaux de guidage sur la ligne de visée du périscope et maintenu sur celle-ci de façon que l'objectif soit toujours atteint lorsque le tireur le garde dans sa ligne de mire De tels modes de guidage sont généralement désignés sous le terme 30 de procédés automatiques. De tels dispositifs ne sont en général utilisables que le jour, attendu que l'observation et la poursuite de l'objectif avec le périscope s'effectuent dans la zone de la lumière visible Pour permettre également une utilisation de nuit, il 35 est connu d'employer comme appareils d'observation, des appareils d'imagerie thermique ou des amplificateurs d'image supplémentaires installés dans le poste de guidage. Pour un tel cas d'utilisation, l'invention a pour objet de simplifier les dispositifs placés dans le poste de guidage pour l'observation et la poursuite de l'objectif ainsi que pour le guidage de missiles, et de mettre au point un dispositif robuste pour le guidage du missile sur l'objectif désigné. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que l'appareil d'observation ainsi que l'appareil de localisation et de guidage sont réunis en un appareil d'imagerie ther10 mique comportant deux canaux optiques respectivement associés à l'appareil d'observation et à l'appareil de localisation et de guidage, que chaque canal optique est muni d'éléments d'exploration pour le balayage ligne par ligne en hauteur et sur le c 8 té des champs visuels relatifs à l'appareil d'observation et 15 à l'appareil de localisation et de guidage et que les éléments d'exploration pour l'un des sens de balayage sont disposés sur un commutateur de rayon commandé qui est commun aux deux canaux optiques et qui dirigent les trajectoires des rayons de l'appareil d'observation et de l'appareil de localisation et de 20 guidage ligne par ligne alternativement sur un récepteur d'imagerie thermique commun. Selon cette caractéristique, pour l'observation et la poursuite de l'objectif, de m 8 me que pour le guidage du missile, on utilise un appareil d'imagerie thermique commun qui comporte 25 cependant pour l'appareil d'observation et pour l'appareil de localisation et de guidage deux canaux optiques séparés qui peuvent être raccordés au récepteur commun à l'aide d'un commutateur de rayons commutable périodiquement Les systèmes de visualisation pour l'appareil d'observation de môme que pour 30 l'appareil de localisation et de guidage sont de construction identique, mais l'optique d'entrée de l'appareil de localisation et de guidage a toutefois une plus grande distance focale de telle sorte que le champ visuel de l'appareil de localisation et de guidage est plus petit que celui de l'appareil d'obser35 vation Avec ce dispositif selon l'invention, il est possible de balayer simultanément ligne par ligne deux champs visuels de grandeurs différentes, une ligne du champ visuel étant dirigée sur le récepteur commun après une ligne de l'autre champ visuel. Les deux champs visuels sont donc balayés périodiquement et imbriqués l'un dans l'autre Les deux optiques d'entrée présentent respectivement, en tant qu'éléments d'exploration en 5 hauteur, des miroirs tournants, tandis que le commutateur de rayons commun est de préférence réalisé sous ia forme d'une roue polygonale rotative sur la périphérie de laquelle sont aménagées des pentes en forme de toits qui, servant à la déviation du rayonnement de chaque canal optique et en même temps au balayage ligne par ligne, sont disposés, par rapport à la direction du rayon de la roue polygonale, de façon que le rayonnement des deux canaux optiques soit dévié sur le récepteur commun. Grâce à l'invention, il est possible d'intégrer 15 l'observation et la poursuite de l'objectif ainsi que le guidage du missile dans une unité robuste et compacte à l'intérieur du poste de guidage, si bien que les dimensions, le poids, et les installations mécaniques peuvent être réduits par rapport aux dispositifs connus. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les pentes de la roue polygonale ont toutes le même angle au centre et le même angle d'inclinaison par rapport à la direction de son rayon et la position angulaire de l'axe de rotation de la roue polygonale peut être modifié périodiquement de façon 25 que les trajectoires des rayons de l'appareil d'exploration de même que l'appareil de localisation et de guidage puissent être dirigés ligne par ligne alternativement sur le récepteur d'imagerie thermique commun Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les pentes successives de la roue polygonale ont toutes le même angle au centre et présentent des angles d'inclinaison identiques mais respectivement opposés par rapport à la direction de son rayon, et la roue polygonale est entraînée en rotation autour d'un axe de rotation fixe et perpendiculaire à la direction de son rayon. Selon une autre particularité de l'invention, les canaux optiques de l'appareil d'observation et de l'appareil de localisation et de guidage comportent respectivement une optique d'entrées un miroir de balayage en hauteur ainsi qu'une optique intermédiaire pour diriger la trajectoire des rayons y associés du miroir de balayage en hauteur sur le commutateur de rayon commun Il est par ailleurs préférable 5 que les optiques d'entrée de l'appareil d'observation et de l'appareil de localisation et de guidage aient des distances focales différentes. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'appareil de localisation et de guidage peut être raccordé au récepteur d'imagerie thermique même pendant la phase d'observation lorsque le canal optique de l'appareil d'observation est commuté sur le récepteur d'imagerie thermique. L'appareil d'observation, de même que l'appareil de localisation et de guidage peuvent en outre respectivement 15 comporter un écran de visualisation relié au récepteur d'imagerie thermique. L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description de deux modes de réalisation prix comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur 20 lequel: la figure 1 représente schématiquement et en coupe partielle une vue en élévation d'un dispositif pour le guidage d'un missile sur un objectif selon l'invention, comportant un appareil d'observation ainsi qu'un appareil de localisation et 25 de guidage; la figure 2 représente schématiquement la structure de l'appareil d'observation et de l'appareil de localisation et de guidage selon la figure 1, avec une roue polygonale rotative pour le balayage ligne par ligne; les figures 3 a et 3 b représentent schématiquement une vue en élévation et une vue en coupe suivant II Ib-II Ib de la roue polygonale représentée sur la figure 2; la figure 4 représente -schématiquement la structure d'un appareil d'observation et d'un appareil de localisation 35 et de guidage selon un second exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 représente une partie d'un poste de guidage 1 dans lequel sont intégrés un appareil d'observation 2 et un appareil de localisation et de guidage 3 L'appareil d'observation comporte un télescope d'entrée 4, et l'appareil de localisation et de guidage, un télescope d'entrée 5 à plus 5 grande distance focale Les lignes de visée 6 et 7 de l'appareil d'observation et de l'appareil de localisation et de guidage sont parallèles si bien que le télescope d'entrée 5 de l'appareil de localisation et de guidage fournit un secteur agrandi du champ visuel perçu par l'appareil d'observation 2. 10 Le rayonnement thermique capté par le télescope d'entrée 5 de l'appareil de localisation et de guidage 3 est envoyé dans un bloc de balayage/réception désigné par 10 par l'intermédiaire de deux miroirs de déviation 8 et d'une optique à treillis à traits 9, tandis que le rayonnement thermique capté par le télescope d'entrée 4 de l'appareil d'observation 2 est envoyé directement à ce bloc de balayage/réception 10. Ce bloc de balayage/réception est représenté plus en détail sur la figure 2 Les systèmes de visualisation optiques pour l'appareil d'observation 2 ainsi que pour l'appareil de 20 localisation et de guidage 3 sont de construction identique. Après avoir traversé l'optique d'entrée, le rayonnement de chaque appareil arrive sur un miroir de balayage en hauteur 11 a ou 11 b qui tourne respectivement autour d'un axe 12 a, 12 b perpendiculaire à la trajectoire des rayons Pour clarifier 25 l'illustration, la trajectoire des rayons de l'appareil de localisation et de guidage est représentée hachurée et désignée ici par 13 b, tandis que la trajectoire des rayons de l'appareil d'observation est représentée par une ligne en tirets et désignée par 13 a La trajectoire des rayons à l'intérieur du bloc de- balayage/réception 10 est expliquée à l'aide de l'appareil de localisation et de guidage 3: Les rayons sont déviés par un miroir de balayage en hauteur 11 b sur un miroir parabolique 14 b d'une optique intermédiaire 15 b, en l'occurrence une optique dite de Bouwers, et de là sont ren35 voyés sur un miroir de déviation hyperbolique 16 b placé au foyer du miroir parabolique 14 b A partir de la, la lumière est à nouveau renvoyée sur le miroir parabolique 14 b et réfléchie par ce dernier parallèlement à la trajectoire des rayons incidents en direction d'un commutateur de rayons 17. Ce commutateur de rayons 17 est une roue polygonale rotative sur la périphérie de laquelle sont aménagées des pentes planes en forme de toits 18 a et 18 b Comme il ressort des figures 3 a et 3 b, la roue polygonale comporte huit pentes de ce type, les rayons de l'appareil de localisation et de guidage 3 arrivant, dans le cas représenté sur la figure 2, sur une pente 18 b qui présente un angle d'inclinaison a par 10 rapport à la direction 19 du rayon de la roue polygonale 17. La pente en forme de toit 18 b fait office d'élément de renvoi pour les rayons 13 b et les dirige sur un récepteur d'imagerie thermique 20 sur le détecteur duquel les rayons sont focalisés à l'aide d'une optique convergente 21 Si, le miroir de dévia15 tion en hauteur 1 lb étant fixe, la roue polygonale 17 est tournée, une ligne du champ visuel de l'appareil de localisation et de guidage 3 est balayée par cette pente 18 b. Dans la trajectoire 13 a des rayons est installée l'optique intermédiaire 15 a, identique à l'optique intermédiaire 20 15 b et comportant un miroir parabolique 14 a et un miroir de déviation 16 a A la position représentée sur la figure 2 de la roue polygonale 17, les rayons de l'appareil d'observation arrivent également sur la pente 18 b, mais ne sont pas renvoyés par celle-ci sur le récepteur d'imagerie thermique 20 Ce n'est 25 que lorsque la roue polygonale 17 est encore tournée de façon que la pente suivante 18 a se trouve placée dans la trajectoire des rayons, que les rayons de l'appareil d'observation sont dirigés sur le récepteur d'imagerie thermique 20 de manière qu'une ligne du champ visuel de l'appareil d'observation 2 soit 30 balayée Les rayons de l'appareil de localisation et de guidage 3 arrivant sur cette pente 18 a sont renvoyés hors du récepteur d'imagerie thermique De façon analogue, les pentes 18 a présentent par rapport à la direction 19 du rayon de la roue polygonale le même angle d'inclinaison a qui est cependant situé de 35 l'autre c 8 té de cette direction 19 du rayon Les angles d'incidence sont par conséquent identiques, mais de sens contraire. Pendant le balayage d'une ligne des deux champs visuels, les miroirs de balayage en hauteur 11 a et 11 b restent à la même position et ne sont alors à nouveau pivotés que lorsque les rayons correspondants 13 a ou 13 b arrivent sur la pente suivante 18 a ou 18 b de la roue polygonale 17 Il en résulte que 5 les deux champs visuels de l'appareil d'observation 2 et de l'appareil de localisation et de guidage 3 sont captés ligne par ligne en s'imbriquant l'un dans l'autre dans le récepteur d'imagerie thermique 20 Les images des deux champs visuels peuvent être séparées par des méthodes classiques de façon, par exemple, que les champs visuels des deux appareils soient représentés sur deux écrans de visualisation différents Il est également possible de reproduire les deux champs visuels sur un écran de visualisation commun, l'imagerie du champ visuel de l'appareil de localisation et de guidage 3 pouvant être incorporée au choix à l'image de l'appareil d'observation sur l'écran de visualisation. Pour obtenir une haute qualité d'image avec le balayage décrit, il faut que la roue polygonale 17 soit entratnée autour de son axe de rotation 22 perpendiculaire à 20 la direction 19 du rayon environ deux fois plus vite que lors du balayage d'une image individuelle Les importantes accélérations centrifuges se produisant en pareil cas peuvent être maîtrisées sans difficulté par des matériaux appropriés de la roue polygonale Un tel matériau est par exemple du Zerodur. 25 La construction de la roue polygonale 17 ressort également de la figure 3 On peut y voir que toutes les pentes 18 a et 18 b ont le même angle au centre et ont par conséquent la même longueur le long de la périphérie de la roue polygonale 17 La grandeur du champ visuel est donc uniquement déterminée 30 par les télescopes 4 et 5 de l'appareil d'observation 2 et de l'appareil de localisation et de guidage 3. La figure 4 représente uniquement un bloc de balayage/ réception 10 ' pour un autre exemple de réalisation d'un dispositif de guidage d'un missile sur un objectif Ce bloc de balayage/réception 10 ' est de construction identique à celle du bloc de balayage/réception 10 selon la figure 2 à l'exception du commutateur de rayons 17 ' Les éléments analogues ou exerçant les mêmes fonctions sont désignés par les mêmes signes de référence auxquels est cependant ajouté le signe ('). Pour l'appareil d'observation 2 ' on prévoit donc ici aussi un miroir de balayage en hauteur 11 a', une optique intermédiaire 15 a' comportant un miroir parabolique 14 a' et un miroir de déviation 16 a' Pour l'appareil de localisation et de guidage 3 ' on prévoit également un miroir de balayage en hauteur 11 b', une optique intermédiaire 15 b' comportant un 10 miroir parabolique 14 b' et un miroir de déviation 16 b' On utilise en outre un récepteur d'imagerie thermique 20 ' et une optique convergente 211 pour focaliser le rayonnement arrivant au récepteur d'imagerie thermique 20 '. Le commutateur de rayons 17 ' est pareillement réalisé 15 sous la forme d'une roue polygonale avec, par exemple, huit pentes 18 ' en forme de toits Ces pentes 18 ' présentent toutes le même angle d'inclinaison ct par rapport à la direction 19 ' du rayon de la roue polygonale La roue polygonale 17 ' tourne autour de son axe de rotation central 22 ' La roue polygonale 20 17 ' peut pivoter dans deux positions A et B, la position A étant représentée par une ligne en tirets L'angle de pivotement v correspond au double de l'angle d'inclinaison c La position angulaire de l'axe de rotation varie en conséquence; ces deux positions angulaires sont désignées par 22 A et 22 B sur la 25 figure 4. A la position A de la roue-polygonale 17 ', les rayons 13 a' de l'appareil d'observation 2 ' sont dirigés sur le récepteur d'imagerie thermique 20 ', si bien que pendant la rotation le champ visuel de l'appareil d'observation 2 ' se trouve balayé sur une ligne le long d'une pente 18 ' La roue polygonale est ensuite pivotée à la position B, si bien que maintenant, pendant la rotation de la roue polygonale autour de la nouvelle position 22 B de l'axe de rotation, les rayons 13 b' de l'appareil de localisation et de guidage 3 ' sont déviés 35 par la pente suivante 18,' et dirigés sur le récepteur d'imagerie thermique 20 '. Dans ce dispositif également, les deux champs visuels de l'appareil d'observation 2 ' et de l'appareil de localisation et de guidage 3 t sont balayés ligne par ligne, ces balayages par ligne étant imbriqués les uns dans les autres Par un pivotement commandé des miroirs de balayage en hauteur 11 at et 11 b', on peut balayer les deux champs visuels dans leur totalité. A la sortie de l'appareil d'imagerie thermique apparaissent, dans les deux exemples de réalisation, des signaux d'image qui, selon les position des différents éléments de déviation, peuvent être associés à la phase observation ou 10 a la phase de localisation et de guidage Bien entendu, il est possible d'utiliser aussi les signaux d'image de la phase d'observation pour la localisation et le guidage du missile. Pour ce faire on peut recourir à un montage sélecteur électrique non représenté Une telle utilisation peut être avantageuse lorsque le missile a guider n'est pas lancé à proximité immédiate du poste de guidage Dans ce cas, il convient de veiller à ce que le missile soit repéré le plus tôt possible après son lancement par l'appareil de localisation et de guidage. Grâce au montage sélecteur électrique indiqué, au début de la phase de vol, on peut utiliser l'appareil d'observation ayant le plus grand angle d'ouverture de champ visuel pour repérer le missile et aussi pour le ramener sur la ligne de visée. 2551 195 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour le guidage d'un missile sur un objectif, comprenant un appareil pour l'observation et éventuellement la poursuite d'un objectif à l'intérieur d'un premier champ visuel et un appareil qui, destiné à la localisation et le guidage d'un missile et déterminant un second champ visuel, est relié au missile par un raccordement pour la transmission des signaux de guidage, l'appareil d'observation et l'appareil de localisation et de guidage étant groupés dans un même poste de guidage, caractérisé par le fait que l'appareil d'observation ( 2) ainsi que l'appareil de localisation et de guidage ( 3) sont réunis en un appareil d'imagerie thermique ( 10) comportant deux canaux optiques ( 13 a, 13 b) respectivement associés à l'appareil d'observation ( 2) et à l'appareil de localisation et de guidage ( 3), que chaque canal optique ( 13 a, 13 b) est muni d'éléments d'exploration ( 11 a, 11 b, 18 a, 18 b) pour le balayage ligne par ligne en hauteur et sur le c 8 té des champs visuels relatifs à l'appareil d'observation ( 2) et à l'appareil de localisation et de guidage ( 3); et que les 20 éléments d'exploration ( 18 a, 18 b) pour l'un des sens de balayage sont disposés sur un commutateur de rayons commandé ( 17) qui est commun aux deux canaux optiques ( 13 a, 13 b) et qui dirigent les trajectoires des rayons de l'appareil d'observation ( 2) et de l'appareil de localisation et de guidage ( 3) ligne par ligne alternativement sur un récepteur d'imagerie thermique commun ( 20). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le commutateur de rayons comporte une roue polygonale ( 17) entrainée en rotation et sur la périphérie de 30 laquelle sont disposées des pentes en forme de toits ( 18 a, 18 b) inclinées par rapport à la direction ( 19) de son rayon et servant d'éléments d'exploration pour l'un des sens de balayage. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé 35 par le fait que les pentes ( 18 ') de la roue polygonale ( 17 ') ont toutes le même angle au centre et le même angle d'inclinaison (a) par rapport à la direction ( 19 ') de son rayon et 1 1 que la position angulaire ( 22 A, 22 B) de l'axe de rotation ( 22) de la roue polygonale ( 17 ') peut être modifié périodiquement de façon que les trajectoires des rayons de l'appareil d'exploration ( 2 ') de même que de l'appareil de localisation et de guidage ( 3 ') puissent être dirigées ligne par ligne alternativement sur le récepteur d'imagerie thermique commun ( 20 '). 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les pentes successives ( 18 a, 18 b) de la roue 10 polygonale ( 17) ont toutes le mame angle au centre et présentent des angles d'inclinaison (a) identiques mais respectivement opposés par rapport à la direction ( 19) de son rayon et que la roue polygonale ( 17) est entraînée en rotation autour d'un axe de rotation ( 22) fixe et perpendiculaire à la 15 direction ( 19) de son rayon. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les canaux optiques ( 13 a, 13 b) de l'appareil d'observation ( 2) et de l'appareil de localisation et de guidage ( 3) comportent respectivement une 20 optique d'entrée (télescopes d'entrée 4, 5), un miroir de balayage en hauteur ( 11 a, 11 b) ainsi qu'une optique intermédiaire ( 15 a, 15 b) pour diriger la trajectoire des rayons y associés du miroir de balayage en hauteur sur le commutateur de rayons commun ( 17). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les optiques d'entrée ( 4, 5) de l'appareil d'observation ( 2) et de l'appareil de localisation et de guidage ( 3) ont des distances focales différentes. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé par le fait que l'appareil de localisation et de guidage peut être raccordé au récepteur d'imagerie thermique ( 20) même pendant la phase d'observation lorsque le canal optique ( 13 a) de l'appareil d'observation ( 2) est commuté sur le récepteur d'imagerie thermique ( 20). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que pour l'appareil d'observation ( 2) de même que pour l'appareil de localisation 12 22551195 et de guidage ( 3), on prévoit respectivement un écran de visualisation relié au récepteur d'imagerie thermique ( 20).