Brevet FR2588651A1 — publié le 19870417

i La présente invention se rapporte à un disposi- tif envoyé par air, décrit ici comme un projectile secon- daire, et permet de manoeuvrer latéralement ce projectile pour le rapprocher d'une cible. Cela augmente la capacité létale et l'efficacité d'une attaque verticale par des pro- jectiles secondaires lancés par air. Dans l'art antérieur, on tirait des obus d'artil- lerie dans une zone,le long de trajectoires qui étaient calculées pour obtenir un impact aussi bien sur des cibles mobiles que sur des cibles fixes. Pour améliorer la préci- sion du tir, un observateur regardait la zone d'impact et envoyait des instructions par radio au site de lancement pour informer les tireurs des changements nécessaires afin de tenir compte des forces dues au vent et des forces de Coriolis. Plus récemment, on s'est intéressé au lancement d'obus de gros calibre qui, lorsqu'ils arrivent au-dessus de la zone de cible prévue, se séparent en plusieurs pro- jectiles secondaires, capables chacun de détruire une ci- ble au sol. L'existence de circuits électroniques miniatu- risés donne la possibilité d'équiper chaque projectile se- condaire de détecteurs et de processeurs de données qui peuvent reconnaître une cible spécifiée et diriger le pro- jectile sur cette cible, à l'intérieur d'une zone de re- cherche au sol spécifiée. On ajoute une ailette de samare à la cartouche de projectile secondaire, de sorte que ce dernier tournoie pendant sa descente, sensiblement comme une graine d'érable qui tombe d'un arbre au printemps. La présente invention ajoute le pivotement de l'ailette sur la base d'une entrée de détection. Par modification sélec- tive de l'angle d'attaque de l'ailette en fonction de la position de pivotement, on peut diriger automatiquement le projectile secondaire vers une cible. L'énergie potentielle que possède le projectile secondaire du fait de la gravité, lorsqu'il descend d'une altitude supérieure à une altitude plus faible fournit,les forces d'accélération nécessaires pour déplacer la cartouche latéralement par rapport au vecteur de vitesse initial. L'invention a pour objet un projectile aérien secondaire d'attaque verticale qui est capable d'effectuer une manoeuvre latérale de manière à augmenter la dimension de sa zone effective de recherche au sol pour trouver et détruire des cibles. La manoeuvre est réalisée par fixa- tion d'une ailette de samare à l'arrière du projectile secondaire du type à cartouche. L'ailette de samare agit comme une aile qui s'étend vers l'extérieur, d'un seul côté du projectile secondaire. L'aile présente un angle d'attaque négatif par rapport au plan horizontal, ce qui provoque la rotation du projectile secondaire pendant sa chute vers le sol, sensiblement comme un hélicoptère à une pale pourrait entrer en autogiration s'il perdait à la fois le rotor de puissance et le rotor de queue. Par un dimensionnement approprié de l'aile, on peut obtenir une vitesse de descente du projectile secondaire presque constante. L'aile est fabriquée en une matière semblable à du tissu, ce qui permet de l'enrouler ou de la plier pour l'arrimage dans l',obus avant la dispersion. Elle est lestée à l'extrémité libre, de sorte qu'elle se déploie rapidement sous l'effet de la force centrifuge, lorsque le projectile secondaire est libéré de l'obus, dans un état de rotation sur lui-même, à une altitude de l'ordre de 450 m au-dessus du sol. La cartouche de projectile secondaire contient un capteur à infrarouges et/ou à ondes millimétriques qui détecte des cibles au sol. L'ailette de samare excentrée en- gendre un angle de basculement et une rotation par rapport à l'axe principal du projectile secondaire. Cette rotation permet aux capteurs de voir une plus grande zone de recher- che au sol. Cette zone au sol forme une spirals vers l'in- térieur, au fur et à mesure de la descente du projectile secondaire. Lorsqu'un point chaud est détecté, le proces- seur de données reçoit l'information du capteur et génère des instructions qui provoquent une flexion de l'aile en synchronisme avec la rotation du projectile secondaire. Ces commandes orientent le projectile secondaire vers la cible pendant la suite de la descente. Lorsque le projec- tile arrive à portée létale, son ogive explosive est mise à feu. La manoeuvre latérale est effectuée de l'une ou l'autre de deux façons. Une méthode consiste à utiliser un câble de commande noyé dans l'aile. Lorsqu'il est actionné à partir de la racine de l'aile, le cable de commande dé- place l'angle d'attaque de l'extrémité de l'aile, ce qui a pour effet d'orienter la cartouche de projectile secon- daire hors de sa trajectoire de vol initiale. Lorsqu'on actionne le câble par impulsion en synchronisme avec la ro- tation du projectile secondaire autour de son axe, on ob- tient une accélération vers un point visé. En variante, on peut effectuer la manoeuvre latérale par modification de l'angle d'attaque de l'ensemble de l'aile en fonction de la position de pivotement de l'ailette. Cette méthode est analogue à celle qui est utilisée pour la pale de rotor d'un hélicoptère mais elle nécessite toutefois une ailette rigide. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses modes préférés de réalisation, non limitatifs, représentés sur les dessins annexes dans les- quels: Fig. 1 est une vue de c6té de la cartouche de projectile secondaire, à l'extrémité supérieure de laquelle l'aile s'étend vers l'extérieur; Fig. 2 et une vue de dessus de l'aile et de la cartouche; Fig. 3 est une coupe de l'aile, suivant la ligne 3-3 de la figure 2; 25886-51 Fig. 4A à 4B sont des vues de dessus et une vue en perspective du projectile secondaire, illustrant le dé- roulement de l'aile de sa position d'arrimage à sa position intermédiaire et à sa position déployée finale; Fig. 5 est une vue en perspective du projectile secondaire, illustrant son mouvement de rotation sur lui- même pendant la descente vers une cible; - Fig. 6 représente la zone de recherche tridimen- sionnelle du projectile manoeuvré; Fig. 7 est un graphique représentatif des dépla- cements X et Y lorsque l'aile est commandée à fréquence azimuthale; et Fig. 8 est un schéma de principe du système de commande utilisé dans le projectile secondaire. On se reporte aux figures 1 à 5 qui représentent un projectile secondaire 10 comprenant une cartouche 12 qui contient une ogive explosive et qui est munie d'une aile de manoeuvre horizontale 14 fixée à son extrémité su- périeure. Lorsque le projectile secondaire est dans sa po- sition d'arrimage à l'intérieur du corps d'obus (non repré- senté), l'aile 14 est enroulée comme représenté sur la figure 4. Afin que l'aile 14 soit assez flexible pour s'en- rouler, on a trouvé commode de la fabriquer en une matière fibreuse tissée. Il est entendu que le projectile secondai- re tourne sur lui-même lorsqu'il est éjecté du corps de l'obus. Après la sortie de l'obus, la force centrifuge pro- voque donc le mouvement de l'aile, de la position repré- sentée sur la figure 4A à celle qui est représentée sur la figure 4D. Pendant le stockage dans le corps d'obus, l'aile fibreuse tissée 14 est enroulée autour de tiges 16, dispo- sées comme représenté sur l'extrémité de la cartouche 12. Lorsque la cartouche tourne sur elle-même, comme indiqué par une flèche 20, l'aile se déploie rapidement, comme il- lustré séquentiellement par les figures 4A, 4B, 4C et 4D. L'addition d'une masse 18 à l'extrémité libre de l'aile 2588651- assure un déploiement rapide de l'aile, de l'état de la fi- gure 4A à l'état de la figure 4D, dès que le projectile secondaire s'est libéré du corps de l'obus. La vitesse de rotation de la cartouche sur elle- même (comme indiqué par la flèche 20 sur la figure 5) est de 30 révolutions par seconde. Une valeur typique pour la masse 18 est de 42 g pour une cartouche de 4050g. L'enver- gure effective de l'aile 14 est de 190 mm et la corde de l'aile est de 100mm. Il est entendu que des ailes de dimen- sions différentes conviennent également. Par exemple, une aile de 75 mm de corde et 300 mm d'envergure est également efficace. On peut calculer la force centrifuge qui main- tient l'aile dans la position déployée représentée sur la figure 1, par:la formule F = W/g ( 2 n)21 dans laquelle W = masse à l'extrémité de l'aile g = 9,8 m/s2 n = 30 révolutions/s 1 = distance du centre de rotation à l'extrémité de l'aile. A partir des valeurs utilisées dans le mode pré- féré de réalisation, on calcule que la force centrifuge qui maintient l'aile dans une position déployée est de l'or- dre de 55 daN pour une cartouche 12 ayant un diamètre de 114 mm. Cette valeur est adéquate pour maintenir l'aile 14 dans un état relativement rigide, comme représenté sur la figure 1. L'aile 14 est attachée à la surface supérieure de la cartouche 12, le long du diamètre de cette dernière. La fixation peut être effectuée par tout moyen approprié, par exemple une pince à l'endroit 22 de la racine de l'aile (voir la figure 2). La figure 6 illustre la séquence des opérations après l'éjection d'un projectile secondaire hors d'un obus porteur et sa préparation pour l'orientation vers une cible. Le point A représenté l'éjection du projectile secondaire d'un obus porteur, à 450 m environ au-dessus du sol. Le projectile secondaire descend du point A à un point B, a- vant que le capteur ne découvre une cible 40 située au sol. Dans le projectile secondaire effectif, le détecteur de cible consistait en un détecteur 26 du type à infrarouges, placé au centre de la face inférieure de la cartouche (voir la figure 1). Lorsqu'il est éjecté de l'obus porteur, le projectile secondaire est programmé pour activer le capteur à infrarouges 26, afin de commencer la recherche d'une ci- ble. Le capteur détecte des points chauds au sol, qui pour- raient par exemple être un moteur à combustion interne d'un camion. Lorsqu'une cible est détectée, le projectile secon- daire est prêt à manoeuvrer vers la cible. Lorsque la cible se trouve à l'intérieur de la zone létale de l'ogive, l'explosion du projectile peut avoir lieu. Le point C sur la figure 6 représente l'altitude à laquelle le projectile secondaire devient capable de détruire la cible 40 qui est maintenant à l'intérieur de la zone létale 41. La manoeuvre du projectile secondaire vers la cible est effectuée par modification de l'angle d'attaque de l'aile 14 (voir la figure 3). Sur la figure 3, l'angle d'attaque est indiqué par les flèches 24. Dans un mode de réalisation (non représenté), l'angle d'attaque est modifié par déplacement de l'extrémité libre de l'aile vers le haut et le bas par rapport à la cartouche. Ce résultat est at- teint par torsion cyclique d'un cable de commande noyé dans l'aile et qui s'étend sur la longueur de l'aile 14. Dans le'présent procédé illustré par les figures 3 et 4, une tige 25 est mise en extension vers le haut et se ré- tracte vers le bas, à partir de la face supérieure de la cartouche 12. Puisqu'il suffit de vaincre une très faible inertie pour provoquer la flexion du bord arri.ère de l'aile en matière fibreuse tissée, on peut utiliser un simple so- lénolde pour effectuer les modifications de l'angle d'at- taque. La figure 8 est un schéma de principe du système de commande utilisé. Le détecteur 26 à infrarouge observe le terrain, vers le bas à partir de la cartouche. Lorsqu'un point chaud est détecté, une référence de temps 34 est dé- terminée afin d'établir les coordonnées X-Y pour l'action de manoeuvre subséquente. Un altimètre 28 fournit une deu- xième entrée à un processeur de données 32. Le processeur de données fonctionne à partir d'un simple programme 30 en mémoire. Le processeur de données génère des commandes d'o- rientation qui fléchissent cycliquement l'aile 14 (voir la figure 5), de sorte que le projectile secondaire manoeuvre vers la cible. Lorsque l'altimètre 26 détermine que la ci- ble se trouve dans la zone létale du projectile, le pro- cesseur de données 32 fournit une commande pour un circuit de détonateur 38. La figure 7 illustre la façon dont le projectile secondaire, lancé à une altitude de 450 m au-dessus du sol, peut être manoeuvré. La variation périodique de l'angle d'attaque de l'aile, lorsque le projectile secondaire tourne sur lui-même à 30 révolutions par seconde, engendre une vi- tesse latérale. Le graphique de la figure 7 représente le déplacement latéral en fonction du temps, après le lance- ment. Au cours d'une variation d'altitude de l'ordre de 360 m, il a été possible de déplacer le projectile secondai- re de 26 mètres environ le long de l'axe Y et de 32 m envi- ron le long de l'axe X. Par exécution d'une manoeuvre laté- rale du projectile secondaire dans la direction d'une cible détectée, on peut augmenter sensiblement la zone de recher- che effective et la capacité létale du projectile secondai- re. L'utilisation des mêmes lois physiques utilisées par la nature dans la configuration d'une graine d'érable permet d'équiper un projectile secondaire avec une aile qui lui permet de descendre à une vitesse relativement constan- te de 32 m/s. En même temps, on peut choisir la dimension de surface de l'aile, la masse de I'ensemble et les cons- tantes d'inertie, de sorte que la fréquence spécifique de rotation engendre une rotation du projectile secondaire sur lui-même de 30 révolutions par seconde. Du fait de la masse incorporée dans le bout d'aile, il y a une certaine incli- naison de l'axe de la cartouche 12 lorsque le projectile secondaire descend en tournoyant. Cela augmente le champ de recherche du détecteur à infrarouges et procure une zone de recherche plus grande que celle d'un projectile secondaire non manoeuvrant. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention,sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1. Projectile secondaire aérien (10) capable d'exécuter une manoeuvre latérale pendant la descente sur une zone de cible, comprenant: une cartouche (12) possé- dant un axe et une configuration sensiblement cylindrique, cette cartouche contenant une ogive explosive; des moyens d'induction d'un mouvement de rotation de la cartouche au- tour de son axe longitudinal; une aile (14) attachée par une première extrémité (22) à l'extrémité supérieure de la cartouche, la deuxième extrémité de l'aile s'étendant vers l'extérieur perpendiculairement à l'axe de la cartouche, la corde de l'aile ayant un angle d'attaque suffisant pour communiquer un couple de rotation au projectile secondaire pendant la descente; des moyens de détection (26) pour dé- tecter des cibles éventuelles dans la zone de recherche au sol au-dessous du projectile secondaire en descente, le champ de vision de cette zone de recherche étant plus grand que la portée létale de l'ogive explosive; et des moyens d'activation de signal pour engendrer un ordre d'explosion de l'ogive; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de traitement de données, pour engendrer des commandes d'orien- tation à partir des informations de cible recueillies par les moyens de détection, et des moyens (25) qui agissent sur l'aile (14) de manière à modifier son angle d'attaque en réponse aux commandes d'orientation, afin d'amener le projectile secondaire à portée létale de la cible. 2. Projectile secondaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aile (14) est fabriquée en une matière flexible, de sorte qu'elle peut être enroulée pour stockage sur l'extrémité supérieure de la cartouche pendant la phase de lancement. 3. Projectile secondaire suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une masse de lestage (18) est prévue à l'extrémité libre de l'aile, de façon à entrainer, 1 0 sous l'effet de la force centrifuge, une érection rapide de l'aile à son état déployé. 4. Projectile secondaire suivant l'une des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de détection (26) comprennent un dispositif de détection pas- sive de rayonnement infrarouge. 5. Projectile secondaire suivant l'une des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens qui agissent sur l'aile comprennent un solénoïde qui fait pi- voter l'extrémité libre de l'aile de façon à régler son angle d'attaque en réponse aux commandes d'orientation four- nies par le processeur de données. 6. Projectile secondaire suivant l'une des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'in- duction d'un mouvement de rotation de la cartouche sur elle-même comprennent l'éjection dans un état de rotation, hors d'un corps d'obus, à 450 m environ au-dessus de la cible. 7. Projectile secondaire suivant l'une des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'envergure et la corde de l'aile sont choisies de manière à engendrer une vi- tesse de descente constante de la cartouche. 8. Projectile secondaire suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse de descente est de l'or- dre de 32 m/s pour un projectile secondaire ayant une vi- tesse de rotation de 30 révolutions par seconde. 9. Projectile secondaire suivant l'une des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que l'aile a la forme d'une ailette de samare. 10. Dispositif distribué par air et capable d'ef- fectuer une manoeuvre latérale pendant la descente, qui comprend: un bottier présentant un axe et une forme sensi- blement cylindrique; des moyens d'induction d'une rotation de ce boîtier autour de son axe longitudinal; une aile at- tachée par une première extrémité au boîtier, la deuxième extrémité de l'aile s'étendant vers l'extérieur perpendi- culairement à l'axe du bottier, la corde de l'aile ayant un angle d'attaque suffisant pour communiquer un couple de rotation au dispositif pendant la descente; et des moyens de détection d'objets dans une zone de recherche au-dessous du dispositif en descente; caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour engendrer des commandes d'orientation à partir des informations de cible recueil- lies par les moyens de détection, et des moyens qui agis-- sent sur l'aile pour modifier son angle d'attaque en ré- ponse aux commandes d'orientation, de manière à manoeuvrer le bottier latéralement vers l'objet.