Brevet FR2585667A1 — publié le 19870206

La présente invention concerne des véhicules munis de systèmes de réglage du vecteur poussée et plus précisément de systèmes de commande de direction de tels véhicules. L'in- vention est décrite essentiellement dans son application à des engins guidés mais il faut noter qu'elle n'est pas li- mitée à cette application et convient par exemple à des vé- hicules de transport sur l'eau et notamment sous l'eau. Au début de l'utilisation des engins guidés, le guidage et la direction de ceux-ci étaient réalisés par des surfaces aérodynamiques réglables dont l'orientation angu- laire était réglée par des dispositifs de mise en action assurant la manoeuvre voulue de l'engin, la vitesse néces- saire vers l'avant étant donnée par un moteur exerçant une poussée unidirectionnelle. Lors de l'apparition d'un sys- tème de réglage du vecteur poussée pour engins guidés, la fonction de commande de vol a été transférée à ce système et les surfaces aérodynamiques réglables ont été supprimées. Un tel engin s'est révélé satisfaisant parce que le système de réglage du vecteur poussée donne de très bonnes qualités de manoeuvre à l'engin, mais il présente une restriction en ce que, lorsque le moteur devient inopérant, aucun réglage supplémentaire du vol ne peut être assure. L'invention repose sur la reconnaissance du fait qu'un engin plus souple pourrait être obtenu par utilisa- tion d'un système de commande de direction ou de guidage combinant le réglage du vecteur poussée avec la commande aérodynamique. En fait, cette disposition correspond à un engin à double application en ce qu'il présente des ma- noeuvres très commodes pendant la phase propulsive du vol, qui suit normalement immédiatement le lancement, lorsque le moteur exerce sa poussée maximale, si bien qu'il con- vient parfaitement aux situations dans lesquelles chaque engin se dirige séparément et/ou au lancement en direction quelconque par rapport à une cible. Apres la fin du fonc- tionnement du moteur, l'engin peut être dirigé en phase radioguidée par des ailettes réglables ou d'autres surfaces aérodynamiques réglables, dans la mesure o la vitesse T d'avance reste suffisante, si bien que l'engin a un second rôle ou une seconde fonction, celle de poursuivre une cible à longue distance. Un engin peut avoir une phase de régime permanent entre les phases de lancement et de radioguidage, pendant laquelle le moteur exerce une poussée réduite, suf- fisante cependant pour que le réglage du vecteur poussée puisse être utilisé. L'invention concerne ainsi un véhicule ayant un appareil de réglage du vecteur poussée comprenant plusieurs tuyères montées par articulation universelle autour de points correspondants de pivotement, des surfaces aérodyna- miques ou hydrodynamiques pouvant pivoter autour d'axes cor- respondants, et un système de commande de direction qui com- porte un dispositif de mise en action destiné à provoquer le pivotement des tuyères, et des tringleries disposées en- tre les tuyères et lesdites surfaces, l'arrangement étant tel que chaque tuyère est couplée à au moins deux des sur- faces et le pivotement de la tuyère provoque un déplacement des surfaces associées autour de leurs axes de pivotement. Les surfaces aérodynamiques ou hydrodynamiques peuvent être sous forme d'empennages qui sont ainsi montés sur le corps de l'engin à proximité des tuyères de réglage du vecteur poussée. La relation angulaire entre les axes de pivotement des empennages et le point d'articulation de la tuyère associée peut être choisie mais, pour la simplification des liaisons et de la disposition géométrique, il est pré- férable que l'axe de pivotement de chaque empennage soit tel qu'il soustende un anglede 45 dans le plan contenant les points de pivotement de deux tuyères, ce plan coincidant avec l'axe longitudinal de l'engin ou étant parallèle à cet axe. Grâce à cet arrangement, un mouvement parfaitement complémentaire est obtenu entre les tuyères et les empenna- ges associés, en ce qui concerne la commande de direction, si bien que cette dernière est optimale. Il arrive que, lorsque deux surfaces aérodynami- ques ou hydrodynamiques associées à une tuyère sont montées de manière que l'axe de pivotement de l'une se trouve dans ledit plan et l'autre soit perpendiculaire audit plan, seule une surface donne un effet de roulis, l'autre étant ineffi- cace à cet effet si bien que la commande de direction n'est pas optimale. Cependant, la surface inefficace au moins ne contrarie pas l'effet de roulis créé par la tuyère et l'au- tre surface comme dans le cas de l'arrangement d'un appareil de réglage du vecteur poussée et de surfacesaérodynamiques ou hydrodynamiques liés autre que les arrangements selon l'invention. Dans un arrangement satisfaisant, deux tuyères de réglage du vecteur poussée coopèrent avec deux empennages ou autres surfaces aérodynamiques ou hydrodynamiques asso- ciés à chaque tuyère, l'axe de pivotement étant égal à 450 si bien que ces axes sont répartis régulièrement autour du véhicule. Le déplacement angulaire des tuyères autour de leurs points de pivotement peut être égal au déplacement correspondant des empennages ou des autres surfaces associés autour de leurs axes de pivotement ou peut être différent. La tringlerie est de préférence sous forme de sim- ples bielles partant des tuyères et rejoignant les surfaces aérodynamiques ou hydrodynamiques associées. Chaque bielle peut être fixée,à ses extrémités, à une tuyère et à une ex- trémié d'un bras coudé monté sur la surface aérodynamique ou hydrodynamique associée, les fixations étant réalisées par des raccords universels. La description détaillée qui suit se rapporte à des engins guidés selon l'invention, considérés à titre purement illustratif en référence aux dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 est une perspective schématique de la queue d'un engin; - la figure 2 est une vue schématique de bout re- présentant l'arrière de l'engin de la figure 1; - la figure 3 est une élévation latérale avec des partiesarrachées de la queue d'un autre engin; - les figures 4 et 5 sont des élévations dans la direction des flèches IV et V de la figure 3; et - la figure 6 est une élévation dans le sens de la flèche VI de la figure 5. Les figures 1 et 2 montrent de manière simple et schématique un engin guidé selon l'invention, utilisé com- me engin guidé. Cet engin comprend un corps sensiblement cylindrique 1 dont seule laqueue est représentée sur les dessins. Un moteur non représenté de l'engin est monté dans le corps -1 et ses gaz d'échappement sont guidés par deux tuyauteries 2 et 3 de soufflage vers des tuyères d'échappement correspondantes 4 et 5 faisant partie de l'appareil de ré- glage du vecteur poussée de l'engin. Les tuyères 4 et 5 sont montées afin qu'elles puissent pivoter dans toute les directions autour de points 6 d'articulation, d'une maniè- re classique non représentée, les points 6 d'articulation se trouvant sur un diamètre du corps du missile comme in- diqué sur la figure 2. Le mouvement des tuyères autour des points 6 est assuré par quatre dispositifs 7 de mise en action dont un seul est représenté sur la figure 1. Ces dispositifs 7 peuvent être hydrauliques ou autres et com- prenennt des vérins à simple effet ou à double effet. Le piston 8 de chaque vérin est relié à une première extré- mité d'un bras coudé 9 dont l'autre extrémité est fixée à un arbre 11 sur lequel est montée une ailette aérodynamique 12. Les quatre ailettes 12 sont montées sur le corps 1 et sont réparties régulièrement autour de l'axe longitudinal 13 de l'engin. Chaque tuyère 4, 5 est reliée à deux ailettes adjacentes 12 par de simples bras 14 formant bielles reliés chacun, à une première extrémité et par un joint universel , à la tuyère et, à l'autre extrémité, par un joint uni- versel 16 aussi, à l'autre extrémité du bras coudé associé 9 auquel le dispositif 7 de mise en action est fixé. On note que le mouvement de la tuyère 4 et/ou 5 assure le guidage nécessaire de l'engin lorsque le moteur fonctionne, par l'intermédiaire de l'appareil de réglage du vecteur poussée d'une manière classique, c'est-à-dire par déviation du courant formé par le jet provenant des tuyères d'échappement. Cependant, le mouvement des tuyères 4 et 5 provoque aussi la rotation des ailettes associées 12 si bien que, en mode de réglage du vecteur poussée, le mouvement des ailettes est complémentaire de celui des tuyères et facilite le guidage de l'engin qui possède ainsi des pro- priétés de manoeuvre encore supérieures à celles de l'uti- lisation du seul réglage du vecteur poussée. Lorsque le mo- teur de l'engin ne fonctionne plus, les ailettes 12 peuvent encore être réglées en position par commande des dispositifs 7 de mise en action en assurant le guidage de l'engin dans la phase de guidage, pourvu que l'engin possède une vitesse suffisante d'avance. Pour simplifier la configuration géométrique et rendre le mouvement des quatre ailettes 12 complémentaire de celui des tuyères associées 4 et 5 pour le guidage de l'engin, l'axe de chaque arbre 11 d'ailette est orienté à 45 par rapport au plan 17 contenant les plans 6 d'ar- ticulation des tuyères, ce plan passant par l'axe longitudinal 13 de l'engin comme indiqué sur la figure 2. On peut monter une paire d'ailettes opposées 12 dans le plan 17 mais on constate que, dans ce cas, une ailette de chaque paire ne contribue aucunement au mouvement de roulis de l'engin qui peut être toléré dans certaines circonstances mais qui n'est pas normalement souhaitable. Le cas échéant, chaque bras coudé 9 peut être prolongé afin que l'ailette soit fixée entre ses extrémités et un second bras 14' formant bielle peut relier l'extrémité du prolongement à la tuyère associée comme indiqué en traits interrompus pour une tuyère et une ailette sur la figure 2. On considère maintenant les figures 3 à 6 qui re- présentent un arrangement avantageux d'engin guidé qui a encore un corps 20 de forme générale cylindrique et dont seule la queue est représentée sur les dessins. Un moteur 21 de l'engin est monté dans le corps 20 et ses gaz d'échappe- ment sont conduits par deux tuyauteries 22 et 23 de souf- flage vers les tuyères respectives 24 et 25 d'échappement faisant partie de l'appareil de réglage du vecteur poussée de l'engin. Les tuyères 24 et 25 sont montées afin qu'elles puissent pivoter dans toutes les directions sur des extré- mités en forme de parties de sphère des tuyauteries corres- pondantes de soufflage, de manière classique, autour de points 26 de pivotement qui se trouvent sur un diamètre vertical du corps 20 comme indiqué sur la figure 5. Pour éviter la rotation des tuyères 24 et 25 autour d'axe pa- rallèles à l'axe longitudinal 27 de l'engin, deux dispo- sitifs anti-rotation sont utilisés, un seul étant repré- senté sur la figure 4. Chaque dispositif a une paire d'o- reilles 30 fixée à la tuyère associée 4 ou 5, et un axe 28 d'articulation qui tourillonne dans un support 29 fixé à l'intérieur du corps 20 de l'engin. L'axe 28 a une tête 28' à côtés parallèles qui est placée entre les oreilles 30 et qui peut coulisser par rapport à elles. L'axe 28 et la tête 28' permettent entre eux tout mouvement de la tuyère 4 ou 5 par rapport à eux dans toutes les directions, sauf la rotation autour de l'axe longitudinal 27 qui est évitée par coopération de la tête entre les oreilles 30. Quatre empennages aérodynamiques réglables 31 sont montés sur le corps 20 à intervalles réguliers autour de l'axe longitudinal 27, c'est-à-dire à 90 les uns des autres, autour d'arbres 32 fixa à une première extrémité aux empennages respectifs et à l'autre extrémité sur les extré- mités des bras coudés correspondants 33. Les empennages 31 sont reliés aux tuyères 24 et 25 par des tringleries de manière que le mouvement d'une tuyère provoque le mouvement de deux empennages adjacents. La tringlerie comprend des tiges ou bielles 34 partant des autres extrémités des bras coudés 33 et de la tuyère associée 24, 25, les bielles étant reliées à ces éléments par des joints universels. Les tuyères 24, 25 et les empennages 31 sont dé- placés à l'unisson autour des axes 26 de pivotement et des arbres 32 de pivotement par des dispositifs de mise en ac- tion comprenant une source d'énergie hydraulique montée dans le corps 20 mais non représentée sur les dessins, quatre servovalves 35 reliées à la source d'énergie et quatre paires de vérins hydrauliques 36, 37 à double effet comman- dés par les servovalves correspondantes. Comme indiqué clai- 7' rement sur la figure 6, les vérins 36, 37 de chaque paire sont décalés l'un par rapport à l'autre en direction lon- gitudinale par rapport au corps 20 de l'engin et le vérin arrière 36 a son piston 38 qui est raccordé directement à la tuyère associée par un joint universel. L'autre vérin 37 de la paire a son piston 39 relié au bras coudé 33 de l'un des empennages 31 associés à la tuyère à laquelle le vérin 36 de cette paire est relié. Ainsi, les vérins 37 sont reliés aux tuyères par les bielles 34 par l'intermé- diaire des bras coudés 33. Une paire donnée de vérins 36, 37 est reliée effectivement (directement ou indirectement comme expliqué) en des points diamétralement opposés de la tuyère associée et chaque tuyère a deux paires de vérins raccordés à elle, le diamètre passant par les points de raccordement d'une paire étant perpendiculaire au diamètre passant par les points de raccordement de l'autre paire. Il faut noter que, sur la figure 6, une seule paire de vé- rins 36, 37 est représentée, avec un vérin 36' d'une secon- de paire et un vérin 37" d'une troisième paire. Les vérins 36, 37 sont reliés hydrauliquement aux servovalves corres- pondantes 35 par des passages percés dans des blocs 41 de montage comme indiqué par la référence 42 sur la figure 3. Les pistons 38 et les bielles 34 sont reliés aux tuyères respectives 24, 25 en des points 43 qui se trouvent dans un plan commun perpendiculaire à l'axe longitudinal 27, ce plan étant décalé d'une petite distance par rapport au plan contenant les points 26 de pivotement des tuyères. Il est avantageux que des deux plans coincident afin que la configuration géométrique soit simplifiée mais, dans ce mode de réalisation, des restrictions portant sur l'es- pace dans le corps du missile empêchent l'utilisation de cette disposition. C'est pour la même raison que les vé- rins 36, 37 de chaque paire sont décalés longitudinalement car il conviendrait normalement que tous les vérins soient directement raccordés aux tuyères 24, 25. Le bras de levier M (figure 6) de chaque piston 38 et de la bielle 34 par rap- port à la tuyère 24, 25 à laquelle il est raccordé est supé- rieur à la longueur efficace de chaque bras coudé 33 si bien que, pour un déplacement angulaire donné d'une tuyère 24, 25, les empennages associés 31 se déplacent d'un angle plus grand autour des arbres 32, le rapport des mouvements de la tuyère à l'ailette étant d'environ 2/3 dans ce mode de réalisation. Lors du fonctionnement, l'engin est lancé par mise à feu du moteur 21, et les gaz chauds sous pression descen- dent ensuite dans les tuyauteries 22 et 23 et sortent par les tuyères 24 et 25 en propulsant l'engin. Lorsque les tuyères 24 et 25 et les empennages 31 sont dans les po- sitions indiquées en trait plein sur les figures 3 à 6, l'engin se déplace en ligne droite vers l'avant. Pendant cette phase de lancement du vol de l'engin, le moteur exer- ce une poussée maximale et, lorsque l'engin doit manoeuvrer soit parce qu'il va être engagé dans un combat en guidage individuel, soit parce qu'il doit être dirigé vers une ci- ble placée à grande distance, les tuyères 24 et 25 pivotent dans la direction convenable afin qu'elles assurent le ré- glage du vecteur poussée qui donne à l'engin des propriétés importantes de manoeuvre. Le déplacement des tuyères est réalisé par trans- mission de signaux électriques convenables aux servovalves afin qu'elles règlent la transmission de fluide hydrauli- que aux vérins 36 ou 37 qui doivent être allongés et permet- tent l'échappement du fluide du vérin d'une paire qui ne doit pas être allongé mais au contraire rétréci. Il faut noter que le fonctionnement d'urepaire de vérins 36, 37 d'une tuyère donnée provoque un déplacement de cette tuyère autour de son point 26 de pivotement dans un sens, et que la commande de l'autre paire de vérins associés provoque un déplacement de tuyères en direction perpendiculaire à la première direction, mais la commande des deux paires de vé- rins assure le déplacement de la tuyère dans toute direction voulue autour du point 26 de pivotement. Ainsi, le mouve- ment universel des tuyères 24 et 25 permet le guidage de l'engin en tangage, en roulis et en lacet, ou suivant toute combinaison,le cas échéant. Comme les tuyères 24 et 25 sont reliées chacune à deux empennages 31, le déplacement des tuyères autour de points 26 provoque un déplacement des empennages autour des arbres 32 et l'arrangement est tel que les mouvements des tuyères et des empennages sont parfaitement complémentaires en ce qui concerne la direction ou le guidage de l'engin, si bien que ce guidage est optimal. Les figures 3 et 5 in- diquent en traits mixtes le déplacement de la tuyère 24 et d'un empennage associé 31 de la position rectiligne vers l'avant à une autre position. Après la phase de lancement du vol de l'engin arrive une phase de vol permanent ou de guidage. Dans la phase de vol permanent, le moteur 21 exerce une poussée ré- duite par rapport à celle de la phase de lancement et la direction peut encore être réglée par une combinaison du réglage du vecteur poussée à l'aide des tuyères 24 et 25 et du réglage aérodynamique par les empennages 31 comme dans la phase de lancement. En phase de guidage cependant, le moteur 21 ne fonctionne plus si bien que le réglage du vecteur poussée ne peut pas être assuré mais, pourvu que la vitesse d'avance de l'engin soit suffisante, la direc- tion ou le réglage aérodynamique peut être assuré par com- mande des empennages 31 à l'aide des servovalves 35 comme décrit précédemment. Le fait que les tuyères 24 et 25 sont aussi déplacées pendant cette phase du vol de l'engin n'a pas d'importance. L'invention concerne ainsi un engin d'une très grande souplesse ayant des propriétés extrêmement bonnes de manoeuvre en phase de lancement, convenant idéalement aux situations de combat rapproché à commande indépendante ou lorsque l'engin doit manoeuvrer rapidement après le lancement, pour d'autres raisons. Lorsque l'engin doit par- venir sur une cible à grande distance, un réglage spécifique de vol peut être assuré pendant la plus grande partie du - temps de vol d'abord par utilisation du réglage du vecteur poussée et du réglage aérodynamique, puis par utilisation 1 0 du seul réglage aérodynamique. L'invention non seulement per- met la réalisation d'un engin ou d'un autre véhicule très souple auquel elle est appliquée mais permet aussi des éco- nomies importantes d'éléments qui auraient dû par ailleurs être employéspour l'obtention de la même souplesse. Ce com- portement est dû au fait que, si les tuyères 24 et 25 et les empennages 31 ne sont pas liés selon l'invention, des dispositifs séparés de mise en action des tuyères et des empennages doivent être utilisés. Ainsi, il y a une économie de quatre dispositifs de mise en action, un pour chaque em- pennage 31, dans le mode de réalisation des figures 3 à 6, et ce fait signifie que l'engin peut être plus petit et plus léger, ces deux propriétés étant des considérations très importantes non seulement dans les applications des engins mais dans d'autres. En outre, les tuyères et les empennages sont reliés de manière qu'ils donnent un mouvement de direc- tion du véhicule ou de l'engin entièrement compatible ou au moins le déplacement de l'empennage ne contrarie pas en réalité le déplacement de la tuyère pour le guidage du vé- hicule. L'utilisation combinée du réglage du vecteur poussée et du réglage aérodynamique ou hydrodynamique permet l'ob- tention d'excellentes propriétés de direction car une ma- noeuvre donnée peut être réalisée avec un déplacement angu- laire réduit de la tuyère d'échappement et en conséquence avec les surfaces aérodynamiques et hydrodynamiques associées. Il apparaît clairement que des modifications peu- vent être apportées au mode de réalisation des figures 3 à 6 sans sortir du cadre de l'invention. On a déjà indiqué que tous les vérins 36 et 37 pouvaient être commandés directe- ment sur les tuyères 24 et 25 mais, dans une variante, tous les vérins peuvent agir sur les bras coudés 33 ou tout autre intermédiaire de la tringlerie monté entre les empennages et les tuyères. En outre, la bielle simple 34 peut être rempla- cée par une tringlerie complexe lorsque les circonstances l'exigent. Les vérins hydrauliques 36, 37 peuvent être rem- placés par d'autres types de dispositifs de mise en action, par exemple de type électrique ou pneumatique ou à palettes Si rotativespar exemple. A la place des empennages ou en plus de ces empen- nages, des ailerons stabilisateurs placés à l'avant ou d'au- tres surfaces aérodynamiques peuvent être utilisés et peu- vent être reliés aux tuyères de réglage du vecteur poussée. REVENDICATIONS 1. Véhicule muni d'un appareil de réglage du vecteur poussée ayant plusieurs tuyères d'échappement montées afin qu'elles pivotent dans toutes les directions autour de points correspondants de pivotement, ledit véhicule étant caractérisé en ce qu'il comporte des surfaces aérodynamiques ou hydrodynamiques (12) destinées à pivoter autour d'axes correspondants (11), et un système de réglage de direction comprenant des dispositifs (7) de mise en action destinés à assurer le pivotement des tuyères, et une tringlerie (14) placée entre les tuyères et lesdites surfaces, l'arrangement étant tel que chaque tuyère est couplée à au moins deux des surfaces et le pivotement de la tuyère provoque un déplace- ment des surfaces associées autour de leurs axes respectifs de pivotement. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (11) de chaque surface aérody- namique ou hydrodynamique sous-tend un angle de 45 dans le plan contenant les points de pivotement des deux tuyères, ce plan coincidant avec l'axe longitudinal du véhicule ou étant parallèle à celui-ci. 3. Véhicule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tringlerie ou chaque tringlerie est fixée à une première extrémité à une tuyère (4) et à l'autre extrémité à un bras coudé (9) monté sur un arbre formant l'axe de pivotement d'une surface aérodynamique ou hydrodynamique. 4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur efficace de chaque bras coudé est infé- rieure au bras de levier de la buse entre le point de fi- xation de la tringlerie à la tuyère associée et le point de pivotement de la tuyère. 5. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque tuyère (24) a deux paires de dispositifs de mise en action associés à elle, une première paire (36, 37) étant destinée à assurer le dé- placement de la tuyère dans une première direction et l'autre paire (36') étant destinée à assurer le déplacement de la tuyère en direction perpendiculaire à la première. 6. Véhicule selon la revendication 5 et l'une des revendications 3 et 4, prises ensemble, caractérisé en ce qu'un premier dispositif de mise en action (36) d'unepaire est relié directement à la tuyère associée et l'autre dis- positif de mise en action (37) de la paire est relié au bras coudé de l'une des surfaces aérodynamiques ou hydrodynami- ques associées à cette tuyère. 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque paire de dispositifs de mise en action est commandéepar une servovalve. 8. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mise en action comprend une alimentation hydraulique et des vérins hydrauliques reliés hydrauliquement à l'alimentation. 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque vérin est du type à simple effet.