Brevet FR2588373A1 — publié le 19870410

Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs pour la mise à feu d'une fusée dite de proximité servant à l'amorçage d'un projectile balistique ou autopropulsé. Des fusées qui mettent en oeuvre des rayonnements e1lec- tromagnétiques spécialement générés à bord ont été proposées. Dans ces fusées, une partie du rayonnement émis par la source située dans la fusée est rediffusée par la surface de la cible et une fraction de cette énergie revient à la fusée et se trouve traité à bord pour déterminer l'instant de mise à feu de la charge militaire. On connait ainsi des fusées radio-électriques à effet "Doppler", des fusées à impulsions radio-électriques et des fusées utilisant le rayonnement infrarouge. De telles fusées nécessitent une importante source d'énergie pour engendrer un signal d'émission suffisamment puissant pour être discerné après réflexion sur l'objectif. Cette source d'énergie est volumineuse et implique une réduction importante de la charge militaire du projectile. En raison des contraintes mécaniques importantes à laquelle elle est soumise en cours de vol, une telle source d'énergie est de fabrication délicate et par là-même très couteuse. Un autre inconvénient de ce type de fusées réside dans le fait qu'elles possèdent un diagramme de sensibilité spatiale trop large pour leur utilisation tactique. De plus, elles sont facilement repérables en raison de la puissance de la source d'énergie embarquée. La présente invention pallie les inconvénients précités' en proposant une fusée qui ne nécessite pas de source électrique pour générer le signal de sondage. Dans la fusée selon l'invention, seule la réception du signal et la mise à feu exigent une source d'énergie. Cependant, cette source est de faible puissance et en raison de cette caractéristique semi-passive, une fusée de ce type n'est que difficilement repérable. La présente invention a donc pour objet un dispositif pour la mise à feu d'une fusée servant à l'amorçage d'un projectile balistique autopropulse ou mixte,- le dispositif étant actionné par un rayonnement infrarouge émis par une source et rediffusé par la cible et comportant - au moins un capteur de rayonnement infrarouge pouvant être positionné axiale ment ou latéralement sous un angle quelconque, - des moyens électroniques de traitement du signal délivré par le capteur, - des moyens de déclenchement de la mise à feu de ladite fusée, - et une source d'énergie électrique, ce dispositif étant caractérisé en ce que la source de rayonnement infrarouge est constituée par le corps du projec tile émettant naturellement un flux infrarouge. En effet, un projectile balistique est une masse oblongue chargée d'une composition adaptée pour obtenir un pouvoir vulnérant : perforant, explosif,incendiaire ou de tout autre type choisi. Cette masse est animée d'une vitesse initiale élevée et d'une accélération importante communiquée dans le tube du canon. Ainsi, les parois du projectile sont soumises à un premier échauffement important qui résulte des contraintes mécaniques importantes que l'obus subit lors de son passage dans le tube du canon De plus, au cours de son vol, l'obus atteint une vitesse supersonique. Sa température s'éléve donc notablement en raison de l'échauffement cinétique dû à sa pénétration dans l'air. Les deux échauffements précités concourent donc à une élévation importante de la température de l'obus et en particulier de sa paroi externe. Ainsi il est généralement admis qu'un obus dont la vitesse est égale au double de celle du son, voit sa température augmenter de 700C engiron par rapport à sa température initiale. Ainsi cet obus émet un rayonnement propre discernable par rapport au spectre d'émission naturelle de son environnement. Plus précisément, il est facile de calculer, en application des "lois de Wien", qu'un obus de 105 mm,par exemple,rayonne selon son axe longitudinal vers l'avant plus de 2,18 Watts par stéradian et ceci dans une bande de longueur d'onde centrée sur 8,42 mictions. A l'approche d'une surface matérielle, l'énergie infrarouge rayonnée par l'obus est rediffusée sur la surface en fonction de son coefficient de réflexion. Dans la bande de longueur d'onde considérée de 5 à 14 microns, les corps présentent généralement un coefficient de réflexion compris entre 0,3 et 0,6. Un exemple non limitatif de réalisation est décrit ci-après en références aux figures annexées. La figure I représente un shéma synoptique d'une fusée de proximité selon l'invention. La figure 2 montre un type de réalisation de la chaîne elec- tronique de traitement du signal délivré par le capteur infrarouge. La figure 3 est un shéma de principe montrantl'émission du flux infrarouge naturel de l'obus, sa réflexion par une cible 10 et la réception du flux réfléchi par le capteur 9. Les figures 4 et 5 montrent des modes de réalisation de l'ogive permettant de suppléer à un échauffement insuffisant de celle-ci pour produire un flux infrarouge discernable. Un tel obus comporte une fusée 2 et une charge militaire 8. La fusée elle-même se compose d'un détecteur infrarouge 3, un ensemble optique 9, un étage amplificateur 4, un étage différentiateur 5, un étage comparateur 6 et un étage de mise à feu 7. L'organisation fonctionnelle d'une telle fusée selon l'invention est assurée essentiellement par le détecteur infrarouge 3 qui délivre un signal à une chaîne d'élaboration de la décision de mise à feu. Le détecteur infrarouge 3 est sensible dans le spectre requis, ou dans une fraction de ce spectre. Dans l'exemple numérique cité plus haut, le spectre utile sera choisi dans la bande comprise entre 5 ou 9 microns de longueur d'onde. Le champs de sensibilité de ce détecteur infrarouge est égal à 2x tel que le montre la figure 1 annexée et défini à partir d'un ensemble optique 9 catoptrique,.dioptrique ou mixte associé au détecteur derayon- nement pour adapter de façon optimale, la fonction de proximité aux besoins du système tactique embarqué dans le projectile. Le signal délivré par le détecteur 3 est amplifié par un circuit amplificateur 4 puis est transmis à un étage différentiateur 5 qui en effectue la dérivée première afin d'éliminer les signaux d'origine parasite, tel, entre autres, que le signal imputable au basculement de l'axe du projectile sur l'horizon. Le signal ainsi délivré par l'étage 5 et proportionnel à la dérivée première du signal reçu par le capteur est ensuite appliqué à un étage comparateur 6 où il est confronté avec un niveau de référence pré-établi. Cet étage comparateur peut-être constitué également par un déclencheur dans lequel la comparaison s'effectue entre le signal et le propre seuil de basculement du déclencheur. Dès que le déclencheur bascule, il envoie un signal de commande à l'étage de mise à feu 7, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un étage amplificateur de puissance. La présente invention est applicable sans limitation aux projectiles purement balistiques mais aussi aux projectiles autopropulsés ou aux projectiles mixtes, semi-balistiques puis autopropulsés sur leur trajectoire. Dans certains de ces cas, l'échauffement naturel de l'ogive pourra se révéler insuffisant pour engendrer un rayonnement infrarouge discernable. Des essais ont montré qu'il est possible d'y suppléer en ménageant un dispositif d'échauffement auxiliaire artificiel de l'ogive à partir d'une composition exothermique 11 convenablement choisie, répartie sur la sur face ou de façon jacente à la surface de l'ogive, ainsi que le montrent les figures 4 et 5. Cette composition peut être constituée, à titre d'exemple, par un mélange de poudre d'aluminium et d'oxyde de fer. Un autre mode de réalisation de cet échauffement consiste à ajouter à l'ogive un isolant thermique, tel par exemple qu une résine époxy, en sous-couche ou en couche superficielle de façon à diminuer l'échange thermique entre la surface extérieure et le corps de la fusée, l'échauffement restant ainsi localisé. Selon un mode avantageux de réalisation, ou juxtaposera des couches isolantes et des couches exothermiques, disposées soit en couches superficielles, soit en couches sous-jacentes. Le dispositif selon l'invention peut-être également utilisé de façon non limitative en combinaison avec d'autres dispositifs de type connu et assurant d'autres fonctions complémentaires telles que des sécurités de stockage, de bouche, de trajectoire, des fonctions d'autodestruction ou d'autoneutralisation. REVENDICATIONS l - Dispositif pour la mise à feu d'une fusée servant à l'amorçage d'un projectile, ledit dispositif étant actionné par un rayonnement infrarouge émis par une source et rediffusé par la cible, et comportant - au moins un capteur de rayonnement infrarouge - des moyens de traitement du signal délivré par le capteur, - des moyens de déclenchement de la mise à feu de la fusée, - une source d'énergie électrique, caractérisé en ce que la source de rayonnement infrarouge est constituée par le corps du projectile émettant naturellement un flux infrarouge. 2 - Dispositif selon la revendication l caractérisé en ce que les moyens électroniques de traitement du signal délivré par le capteur comprennent - des moyens d'amplification dudit signal, - un étage différentiateur dont le signal de sortie est proportionnel à la dérivée première du signal émis par le capteur, - des moyens de comparaison du signal de sortie de l'étage différentiateur par rapport à un niveau de référence, - des moyens de mise à feu de la fusée déclenchés dès que le signal de sortie de l'étage différentiateur est supérieur audit niveau de référence. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications l ou 2, carac térisé en ce que le champ de sensibilité au rayonnement est défini par un ensemble optique catoptrique, dioptrique ou mixte associé au détecteur. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont constitués par un étage déclencheur où la comparaison est effectuée par rapport au propre seuil de basculement du déclencheur. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 5 caractérisé en ce qu'il comporte une composition à caractère exothermique en surface ou de façon sous-jacente à la surface de la fusée. 6 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la composition exothermique est constituée par un mélange d'oxyde de fer et de poudre d'aluminium. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 5 caractérisé en ce qu'il comporte une composition thermiquement isolante en surface ou de façon sous-jacente à la surface de la fusée. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des couches isolantes et des couches exothermiques juxtaposées, et disposées soit en couche superficielles, soit en couches sous-jacentes.