Brevet FR2559893A1 — publié le 19850823

Projectile à ailettes déployables. La présente invention concerne un projectile à ailettes déployables, comportant des ailettes pouvant sortir en basculant de fentes longitudinales ménagées dans la paroi extérieure de son fuselage, comprenant chacune un ensemble de raidisseurs et un entoilage pou- vant être tendu par celui-ci. On connait, par la DE-A 30 26 409, un projectile de ce type pour munitions à tube de grand calibre devant être guidées en phase finale. Cependant, même dans le cas de projectiles lents autopropulsés (comme des roquettes d'artillerie), il peut être intéressant d'améliorer la stabilité de leur trajectoire et, par suite, leur manoeu- vrabilité, au moyen d'ailettes pouvant se déployer seule- ment après le tir. L'inconvénient de la solution mise en oeuvre dans le projectile à ailettes déployables de ce genre est cependant que l'efficacité aérodynamique de telles ailettes est limitée, ailettes qui comprennent un entoi- lage fixé au fuselage du projectile lui-même, qui est seulement tendu par un ensemble de raidisseurs écarté intérieurement, après quoi la forme de l'ailette est déterminée par l'effet de gonflement en coussinet de l'écoulement périphérique pénétrant à l'intérieur de l'entoilage. Compte tenu de ces inconvénients, l'invention a pour objet un projectile à ailettes déployables prenant peu de place, dont l'effet aréodynamique puisse être prédéterminé par construction et, par suite, considéra- blement amélioré, en ce qui concerne les données d'utili- sation pratiques. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, l'entoilage entoure derrière le bord d'attaque de l'ai- lette un longeron avant rigide de profil aérodynamique, articulé de façon à pouvoir basculer latéralement vers l'avant, sur son extrémité intérieure, dans la zone antérieure de la fente longitudinale. Ainsi, l'ensemble de raidisseurs permettant de tendre l'entoilage d'ailette comporte au voisinage du bord d'attaque de l'ailette, qui est fondamental du point de vue aérodynamique, un longeron avant rigide de configuration géométrique définie. L'entoilage se place autour de lui, de sorte que la géométrie de la partie en porte-à-faux de l'entoilage d'ailette est très large- ment prédéterminé, donc optimisable, lorsque l'ailette est déployée. En outre, pour développer l'entoilage, lorsque l'ailette est déployée, un longeron arrière profilé peut être articulé à l'extrémité extérieure du longeron avant, pour garantir une géométrie de section droite définie, même eu égard à l'environnement du bord de fuite de l'ailette. Pour que l'ensemble de raidisseurs soit peu encombrant à l'état replié, la zone postérieure du lon- geron avant est alors, de préférence, conformée en pro- filé en U, ouvert vers l'arrière, dans lequel au moins une partie du reste des raidisseurs peut se replier, lorsque l'ailette est amenée en position repliée dans le fuselage. Pour le raidissement longitidinal de l'entoilage dans la direction longitudinale du projectile, on peut prévoir le long du fuselage du projectile une nervure d'emplanture en deux parties pouvant être déployée de façon stable au moyen d'une articulation à genouillère, ou encore on évite une articulation dans la zone de l'emplanture de l'ailette, ce qui simplifie les condi- tions de construction et les conditions cinématiques. En effet, pour déployer l'ailette, il suffit alors de faire basculer vers l'arrière un bras oscillant rigide d'un seul tenant articulé au longeron avant de l'ailette à son extrémité antérieure, lorsque le longeron avant est dressé, de sorte qu'elle fait pivoter par son extrémité frontale libre postérieure le longeron arrière rabattu derrière dans un sens de pivotement opposé,er donc en sens contraire du sens de déplacement du projec- tile, autour de son articulation à l'extrémité extérieure du longeron avant, contre une force de rappel élastique exercée par l'entoilage ainsi déployé. Du fait que, tout le long du profil de ce bras oscillant, on ne prévoit plus d'articulation, on peut lui donner sur toute sa longueur un profil très résistant au gauchissement, ce qui contribue encore à la possibilité de transmission des forces pour tendre l'entoilage et a pour conséquence une ailette très résistante au gauchissement à l'état déployé. D'autres variantes, caractéristiques et avan- tages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre d'exemples d'exécution non lirai- tatifs de l'invention, representés sur le dessin annexé de façon très simplifiée en se limitant à l'essentiel, mais en respectant approximativement l'échelle, la notion de projectile englobant aussi, de façon générale, les missiles. Sur le dessin annexé: la figure 1 est une vue de dessus d'une ailette sortie en position de fonctionnement, en tenant compte des données géométriques, lorsque le longeron arrière est rétracté; la figure 2 est une vue en coupe dans le plan de la genouillère de la nervure de fixation, lorsque le longeron arrière est rétracté selon la figure 1; la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, mais le longeron arrière étant remplacé par un cable de tension; la figure 4 est une variante d'ensemble de rai- disseurs rétracté en arrière dans le longeron de bord d'attaquede l'ailette, sans tenir compte de l'entoilage replié qui y est fixé; la figure 5 représente l'ensemble de raidisseurs écarté selon la figure 4, sans représentation de l'en- toilage qu'il tend; la figure 6 représente le profil en coupe trans- versale du bras oscillant, suivant la flèche III de la figure 5, en exagérant l'étendue des dimensions trans- versales pour des raisons de clarté et, de façon analogue, la figure 7 représente le profil en coupe trans- versale du longeron arrière, suivant la flèche IV de la figure 5. Le projectile 1 représenté en coupe longitudi- nale partielle sur la figure 1 comporte à la périphérie de son fuselage 2, dans sa paroi extérieure 3, au moins deux fentes longitudinales 4 dirigées dans la direction longitudinale, à axes sensiblement parallèles, décalées périphériquement, dont une seule est représentée sur le dessin. Les fentes longitudinales 4 servent à recevoir chacune une ailette 5 à l'état rétracté. L'ailette 5 comprend un ensemble de raidisseurs 6 entouré par un entoilage 7 (par exemple en toile de voile), qui définit, lorsque l'ailette 5 déployée est à l'état tendu, son extrados et son intrados. Pour obtenir un profil de section droite aréo- dynamiquement favorable de l'ailette 4 qui est déterminé dans sa zone centrale entre les raidisseurs 6, donc par l'entoilage 7 tendu rigidement, l'ensemble de raidisseurs 6 comporte un longeron de bord d'attaque ou longeron avant 8 de section droite optimisées des données relatives à la portance, dont le bord antérieur 9, y compris les surfaces d'ailette 10 qui s'y raccordent, est entouré rigidement par l'entoilage 7, lorsque l'ailette 5 est déployée. Le longeron avant 8 est, grâce à une charnière de pivotement 11 se trouvant (dans le sens de déplacement du projectile 1) dans la zone antérieure de la fente longitudinale 4, articulé au fuselage 2 de façon à pou- voir sortir en pivotant latéralement de la périphérie de la paroi extérieure 3 du fuselage. Pour ce mouvement de pivotement, des éléments de réglage tels que des éléments dynamiques pyrotechniques ou des éléments dyna- miques à ressort accumulateur peuvent être accouplés dynamiquement à un arbre de pivotement 12 (éventuelle- ment avec interposition d'éléments de transmission), pour faire sortir, au cours d'une phase de trajectoire déterminée du projectile 1 (par exemple en fonction du temps ou sous la dépendance d'un programme) l'ailette 5 d'abord rétractée dans la fente longitudinale 4 corres- pondante et garantir ainsi un comportement stable du projectile 1 sur sa trajectoire pendant un certain intervalle de temps après le tir d'un canon, convenant en particulier pour le guidage en phase finale. On peut obtenir une autre amélioration de la dynamique de la trajectoire en garantissant également au voisinage du bord de fuite 13 une géométrie de section droite de l'aimette 5 définie, aérodynamiquement optimisée. Pour cela, un longeron arrière 14 rigide, à profil aérodynamique optimisé correspondant, est articulé à l'extrémité extérieure libre déployable 15 de l'ailette 5 au moyen d'un axe de charnière 16. L'entoilage 7 sur lequel agit l'écoulement affluant a donc aussi une allure géométriquement optimale le long des surfaces d'ailette postérieures 17 rigidement prédéterminées. Ce n'est que dans la zone centrale triangulaire comprise entre les deux longerons 8, 14 et le fuselage 2 du projectile que l'entoilage 7 n'est pas soutenu, ce profil étant large- ment prédéterminé, donc optimisé géométriquement, en raison de l'entoilage tendu lorsque l'ailette 5 est déployée. Pour garantir une tension uniforme de l'entoilage 7 entre le bord d'attaque 9 et le bord de fuite 13, de de façon appropriée, une nervure d'emplanture 18, pou- vant être repliée ou maintenue allongée grâce à une genouillère 19, suit le fuselage 2 du projectile. Les parties de la nervure d'emplanture 18 situées des deux côtés de l'articulation 19 sont articulées d'un côté dans la zone de l'extrémité intérieure 20 du longeron avant 8 et du côté oppposé, dans la zone de l'extrémité intérieure 21 du longeron arrière 14. Il peut convenir de faire passer l'entoilage 7 également autour de cette nervure d'emplanture 18 en deux parties, car alors les trois bords latéraux de l'ailette triangulaire 15 sont définis géométriquement par des éléments de construction rigides, ce qui améliore encore les possibilités d'opti- misation aérodynamiquement de là conformation de section droite de l'ailette 5. On peut prévoir également pour relever la nervure d'emplanture 18 en la faisant pivoter autour de son articulation à genouillère 19 un organe de réglage ana- logue à celui qui agit sur l'arbre de pivotement 12 du longeron avant. Il convient, par exemple au moyen d'un ressort de traction raide 29, d'intercaler un câble de traction 30 entre la nervure d'attache 18 au voisinage de la genouillère 19 et le fuselage 2, par exemple au fond 27 de la fente longitudinale 4, qui, lorsque le longeron avant 8 sort, fait sortir vers l'arrière la nervure emplanture 6 de la cavité intérieure de réception 23 et exerce une traction sur la genouillère 19. Parfois, cependant, la force centrifuge qui agit sur l'extrémité intérieure 21 du longeron arrière 14 est déjà suffisante, lorsque le longeron avant 8 sort avec un mouvement de pivotement rapide de la fente longitu- dinale 4 du projectile, pour faire pivoter le longeron arrière 14 vers l'arrière autour de son axe de charnière 16 et ainsi amener, avec tension de l'entoilage 7, la genouillère 19 constituant une articulation entre les deux parties de la nervure d'emplanture 18 dans la posi- tion allongée stable dans laquelle la nervure d'emplan- ture 18 maintient les longerons 8, 14 écartés en triangle et maintient donc l'entoilage 7 tendu. On a esquissé en traits mixtes, sur la figure 1, l'état du longeron postérieur 14 rabattu au contact du longeron postérieur 14 rabattu au contact du longeron antérieur 8 également, donc la nervure d'emplanture 18 rabattue. Dans cet état rétracté dans lequel, l'entoilage 7 étant replié, le longeron avant 8 peut être ramené vers l'arrière derrière la périphérie de la paroi exté- rieure 3 du fuselage dans la fente longitudinale 4, des zones partielles de la nervure d'emplanture 18, y compris la genouillère 19, et du longeron arrière 14 pénètrent à l'intérieur de la périphérie postérieure du longeron avant 8. Pour cela, la zone postérieure 22 présente une section en U couvert vers l'arrière, comme le montre la figure 6. Sa cavité intérieure 23 a pour rôle de recevoir ces éléments rabattus de l'ensemble de raidisseurs 6, tandis que les branches d'U 24 déterminent extérieure- ment, en tant que surfaces d'ailette 10, le profil d'en- toilage 7, lorsque l'ailette 5 est déployée. Dans la zone postérieure de la fente longitudi- nale 4, près de la paroi extérieure 3 du fuselage, on peut prévoir un cran (une encoche) pour l'extrémité intérieure 21 du longeron arrière 14 rabattu en arrière, ce qui limite le mouvement de sortie du longeron avant 8 et peut garantir, indépendamment des données de l'écou- lement affluant, une inclinaison définie du bord d'atta- que 9 de l'ailette par rapport à la surface latérale du fuselage 2. Il peut être plus simple de former dans la charnière de pivotement 11, comme on l'a indiqué sur la figure 1, un épaulement d'appui 25 qui assure une limitation définie correspondante du mouvement de pivo- tement du longeron avant 8, par contact contre une zone d'appui située au fond 27 de la fente. Il peut être encore plus simple et moins encom- brant, en particulier lorsqu'on a moins d'exigence de rigidité de l'entoilage 7, pour la position de fonction- nement sortie de façon définie de l'ailette 5, pour li- miter le mouvement, d'interposer un câble de traction 28 entre l'extrémité extérieure 15 du longeron avant et le fuselage 2, fixé dans la zone postérieure de la rainure longitudinale 4, comme on l'a indiqué sur la figure 3. Du fait que, comme le montre la représentation en coupe de la figure 2, l'épaisseur de l'ailette 5 au voisinage de son bord de fuite 13, de toutes façons, très faible et que l'intrados 17 de l'ailette n'a guère, en consé- quence (par rapport aux données de l'extrados 10), à être profilé de façon définie, pour des raisons aéro- dynamiques, le cable de traction 29 peut alors servir en même temps à tendre vers l'arrière l'entoilage 7, donc, comme on l'a représenté sur la figure 3, remplacer entièrement un longeron arrière (14 sur les figures 1 et 2) à articuler séparément sur le longeron avant 8. Le cable de traction 28 est tendu, du fait que, lorsque l'ailette 5 est sortie, une force de torsion agit sur l'axe de pivotement 12 du longeron avant. Cependant, le cAble de traction 28 ne prend pas une allure rectiligne, mais suit à peu près la courbe d'allure exponentielle esquissée, lorsque l'entoilage 7 est, dans la direction d'écoulement, tendu uniformément sur toute l'envergure, en étant soumis à une tension (propre). De même que le longeron arrière 14 est articulé à l'extrémité extérieure 15 du longeron avant 8 au moyen d'un axe de charnière 16, selon la figure 4, l'ensemble de raidisseurs 6 comporte alors, au lieu d'une nervure d'emplanture à articulation, un bras oscillant rigide 38 d'un seul tenant, articulé à l'extrémité intérieure 20 du longeron avant 8 au moyen d'un axe de charnière 16. A l'état rétracté de l'ensemble de raidisseurs 6, le bras oscillant 28 et le longeron arrière 14 sont tous deux à l'intérieur de la cavité intérieure 23 ouverte à l'opposé, donc vers l'arrière, ménagée dans la zone pos- térieure 22 du longeron avant 8 et délimitée par ses surfaces d'ailette 10 à la façon de branches d'U 24. L'extrémité frontale libre 39, opposée à l'axe de char- nière 16, du bras oscillant 38, se trouve contre le fond de la cavité intérieure en forme de rainure 23, donc en direction du bord d'attaque 9 de l'ailette. En arrière, donc vers l'ouverture de la cavité intérieure 23 orientée en arrière, le longeron arrière 14 est rétracté. Il est embrassé des deux côtés par le profil en U 41 du bras oscillant 38 rétracté et pénètre dans la cavité 23, par son extrémité intérieure 21, par une fente 42 (cf figure 5) en direction du bord d'attaque 9 de l'ailette. Pour déployer l'ailette 5, donc pour sortir l'ensemble de raidisseurs 6, un câble de traction 30, qui est fixé de l'autre côté au fuselage du projectile (ce qu'on n'a pas représenté sur le dessin) est appliqué, dans la zone de l'extrémité frontale 39, au bras oscil- lant 38, tandis que le longeron avant 8 passe de sa posi- tion de repos rétractée parallèlement à l'axe longitu- dinal du fuselage du projectile dans une position active oblique. De ce fait, le bras oscillant 38 est retiré en arrière, à son extrémité frontale libre 39, de la cavité intérieure 23 du longeron avant, donc pivote autour de son axe de charnière 16 vers l'arrière et, par suite, en direction d'une position parallèle à l'axe longitudinal du fuselage du projectile. En même temps, le bord frontal 43 de l'arche en U 44 parvient contre le bord avant 45 du longeron arrière rétracté à l'arrière et le fait, par suite, également sortir de l'ouverture postérieure de la cavité intérieure 23 du longeron avant, avec un mouve- ment de pivotement autour de!l'axe de charnière 160 Le bord frontal 43 de P'U de l'extrémité frontale 39 du bras oscillant effectue ainsi un mouvement le long du bord antérieur 45 du longeron arrière, en direction de son extrémité intérieure 21 tournée vers le fuselage du pro- jectile. Au cours de ce mouvement de sortie, il faut vaincre une force élastique antagoniste qui est engendrée par la tension de l'entoilage (qui entoure le longeron avant 8 jusque dans une encoche 56 de la profondeur de l'épais- seur de l'entoilage) entre le bord antérieur 9 du longeron avant et le bord postérieur 13 du longeron arrière et augmente avec la tension de l'entoilage. De ce fait, on fait en sorte que le bord frontal 43 du profil soit constamment en contact forcé avec le bord antérieur 45 du longeron arrière pendant ce processus d'étirage. En plus, la distance efficace entre l'axe de charnière 16 du bras oscillant et le bord antérieur 45 du longeron arrière peut être réduite par un bombement 46 (repré- senté de façon exagérée, pour des raisons de clarté). A l'opposé, dans la zone de l'axe de charnière 16 du longeron arrière, le bord antérieur 45 présente un biseautage 47 en direction de l'extrémité frontale 39 - rétractée du bras oscillant, pour obtenir un rapport de démultiplication de transmission des forces plus favo- rable pour le début du mouvement de sortie avec contact du bord frontal 43 du profilé. Au voisinage de l'extrémité intérieure 21, le bord frontal 43 du profil pénètre avec concordance de forme dans une encoche 48 pratiquée dans le bombement 46 du bord antérieur, un peu inclinée en sens opposé au sens d'avancement du bord frontal 43, pour garantir une liaison par crantage plus sûre; par suite, l'arche 44 est positionnée à peu près avec une même inclinaison devant son bord frontal 43. Ainsi, à l'état déployé, donc avec l'entoilage tendu, l'ensemble de raidisseurs de l'ailette est bloqué de façon irréversible, du fait que l'entoilage tendu appuie le longeron arrière 14, avec cette encoche 48, de façon forcée contre l'arête frontale 43 du profil. Comme on l'a représenté, les parois latérales 49 du profil en U 41 du bras oscillant 38 dépassent du bord frontal 43 de l'arche; pour garantir pendant le déplacement du bord frontal 43 le long du bord antérieur du longeron arrière un guidage latéral et produire encore, dans la position de crantage tendue (figure 5), un raidissement latéral supplémentaire au raccordement entre le bras oscillant d'attache 38 et le longeron arrière 14. Le longeron arrière 14 pénètrant, à l'état ré- tracté, entre les parois latérales 49 de IU, présente aussi, de préférence, un profil de section droite 50 en U, entre les parois latérales 51 duquel se trouvent des nervures de renforcement 52 dirigées perpendiculai- rement à la direction longitudinale, ce qui constitue une construction, d'une part plus légère, mais aussi, d'autre part, très résistante à la torsion. L'arche 53 est de préférence, comme on l'a représenté sur la figure 4, arrondie vers l'extérieur, pour garantir que l'en- toilage qui passe autour ne soit pas détérioré par l'effet d'arêtes vives. On évite en outre de contraindre exagérément l'entoilage en munissant en plus le mouve- ment de sortie du longeron arrière 14 vers l'arrière d'un épaulement de contact 54 pour l'extrémité extérieure 55 du longeron arrière 14 au voisinage de l'extrémité exté- rieure 15 du longeron avant. Son effet de limitation du mouvement de sortie ne s'établit cependant que lors- qu'après une forte tension de l'entoilage dans l'encoche de blocage 48, pour des raisons quelconques, il se pro- duit une poursuite du mouvement de sortie du longeron arrière, par exemple à cause de forces d'accélération in- tenses dans la direction longitudinale du fuselage du projectile. REVENDICATIONS 1. Projectile (1) comportant des ailettes (5) pou- vant être déployées hors de fentes longitudinales (4) pratiquées dans la paroi extérieure (3) de son fuselage, comprenant chacune un ensemble de raidisseurs (6) et un entoilage (7) pouvant être tendu par celui-ci, caractérisé en ce que l'entoilage (7) entoure, derrière le bord d'attaque (9) de l'ailette un longeron avant (8) rigide, à profil aérodynamique, articulé par son extré- mité intérieure (20) dans la zone antérieure de la fente longitudinale (4), de façon à pouvoir pivoter latérale- ment vers l'avant. 2. Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entoilage entoure également un longeron ar- rière (14) rigide, à profil aérodynamique, articulé à l'extrémité extérieure (15) du longeron avant de façon à pouvoir pivoter vers l'arrière. 3. Projectile selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une nervure d'emplanture (18) subdivisée par une articulation à genouillère (19) est disposée dans la di- rection longitudinale du projectile entre l'extrémité intérieure (20) du longeron avant et l'extrémité inté- rieure (21) du longeron arrière. 4. Projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entoilage (7) entoure également la nervure d'emplanture (18). 5. Projectile selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que la nervure d'em- planture est réalisée sous la forme d'un bras oscillant rigide (38) articulé par son extrémité antérieure à l'extrémité intérieure (20) du longeron avant et est placé de façon à pouvoir, par son extrémité frontale postérieure (39), lors de la sortie de l'ensemble de raidisseurs (6), se déplacer le long du bord antérieur (45) du longeron arrière, de l'extrémité extérieure (55) du longeron arrière vers son extrémité intérieure (21). 10. Projectile selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une encoche de crantage (48) pour un bord fron- tal postérieur (43) du bras oscillant est formée au voi- sinage de l'extrémité intérieure (21) du longeron arrière dans son bord antérieur (45). 11. Projectile selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bras oscillant (38) comporte dans la zone de son extrémité frontale postérieure (39) un bord frontal en forme d'arche (43) d'un profilé en U (41) au-delà duquel s'étendent les parois latérales (49) du profilé qui enserrent entre elles le longeron arrière (14) derrière le bord frontal arqué (43). 12. Projectile selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 11, caractérisé en ce que le bras oscillant (38) est en forme de profilé en U (41) dans l'arche (44) duquel une fente (42) de passage de l'extrémité intérieure (21) du longeron arrière, lorsque l'ensemble de raidisseurs est rétracté, est pratiquée au voisinage de l'articulation au longeron avant (8). 13. Projectile selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 12, caractérisé en ce que le bord antérieur (45) du longeron arrière comporte, au voisinage de son extrémité intérieure (21), un bombement (56) dans lequel est formée l'encoche de crantage (48) destinée au bord frontal (43) du bras oscillant. 14. Projectile selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 13, caractérisé en ce que le bord antérieur (45) du longeron arrière fait saillie vers l'avant en direction de son extrémité extérieure (55). 15. Projectile selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 14, caractérisé en ce que le bras.oscillant (38) est conformé en profilé en U (41), dont l'arche (44) est placée vers le longeron avant (8), et le longeron arrière (14) en profilé en U (50), dont l'arche (53) arrondie extérieurement est décalée du longeron avant (8). 16. Projectile selon la revendication 15, caracté- risé en ce que des nervures de renforcement (52) sont placées entre les parois latérales (51) du longeron arrière (14). 17. Projectile selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'encoche de crantage (58) est inclinée par rapport à la direction du bord antérieur (45) du longeron arrière, en direction de son extrémité extérieure (15). 18. Projectile selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le bord anté- rieur (9) et les surfaces d'ailette (10) du longeron avant (8) comportent une encoche (56) de la profondeur et de la largeur de l'entoilage devant y entourer le longeron avant (8).