Brevet FR2595809A1 — publié le 19870918

Dispositif de freinage pour un projectile stabilisé par rotation. L'invention concerne un dispositif de freinage pour un projectile stabilisé par rotation, avec augmentation de la surface active d'attaque de l'air sur le projectile pouvant être déterminée en fonction de la durée du vol. Un dispositif de freinage de ce type est connu par le DE-A- 33 35 997 pour un projectile d'exercice sans rotation, dans lequel le centre de gravité effectif est disposé en fonction de la durée du vol de manière que le projectile, après une durée de vol déterminée, bascule de sa position de vol stable vers une position 10 transversale instable et soit freiné rapidement en raison des forces d'attaque de l'air qui augmentent de ce fait. Des dispositifs de freinage de type analogue consistent à prévoir, ainsi que cela est connu par le DE- A-34 21 140 ou par le DE-A -32 28 461 pour une munition larguée et guidée en fin de phase, un 15 parachute de freinage ou un ballon de freinage dans la région arrière du projectile, qui est libéré par un dispositif de commande à minuterie en vue de son déploiement, c'est-à-dire de sa mise à l'état actif. Le fonctionnement de ce moyen de freinage n'est cependant pas garanti avec la sécurité de fonctionnement souhaitable pour des projectiles à rotation élevée. L'inconvénient quand on utilise des moyens de freinage aérodynamiques de ce type est en outre que ceux-ci, pour ne pas gêner le tir d'un projectile dans un tube, doivent être montés et ancrés dans la pointe ou dans la partie de fond du projectile. Mais dès que le moyen de freinage devient actif, une freinage agissant sur la pointe du -2- 15 20 projectile provoque une inversion brusque de l'orientation du corps volant par rapport à la direction du mouvement qu'il avait jusqu'alors, ce qui souvent n'est pas admissible pour des raisons opérationnelles et aérodynamiques. En outre, la place nécessaire aux dispositifs de recherche et de détection en vue de l'allumage ne réservent souvent dans la pointe aucun emplacement permettant le montage de moyens de freinage aérodynamiques. D'autre part, la pose la fixation permettant l'éjection dans la région de la partie de fond du projectile ne sont souvent pas possibles pour des raisons constructives car la totalité des forces importantes qui sont dégagées dans le tube lors du tir doit être absorbée par la partie de fond pour transmettre au projectile sont mouvement longitudinal et de rotation. Connaissant ces difficultés, l'invention a pour but de proposer un dispositif de freinage du type mentionné dans le préambule qui puisse être intégré dans un projectile stabilisé par rotation de façon peu critique en ce qui concerne sa mise en place et son fonctionnement. Dans un dispositif de freinage du type indiqué, ce but est atteint essentiellement du fait que l'on prévoit une voile de freinage pouvant être déployée radialement par des masses centrifuges. Selon cette solution, le point de fixation du dispositif de freinage sur le projectile et également l'endroit o est disposé le dispositif de freinage dans le projectile sont situés dans une région qui est moins critique sur le plan aérodynamique que la pointe du projectile et moins critique sur le plan constructif que la région arrière du projectile, à savoir la région centrale de la surface cylindrique d'enveloppe du projectile. Lors du tir du projectile, celle-ci est relativement moins sollicitée, et c'est pourquoi il est habituel, pour diminuer le poids et adapter le centre de gravité, de creuser au tour l'enveloppe du projectile dans sa région centrale et de l'amener au contour extérieur désiré sur le plan aérodynamique au moyen de matériaux plus légers tels que des matériaux coulés en matière plastique. La solution de l'invention repose donc sur le fait connu qu'au moyen d'une voile de freinage pouvant être déployée radialement par une force centrifuge, il est possible de provoquer des effets de freinage 35 - 3 qui sont au moins de l'ordre de grandeur de ceux de parachutes de freinage ou de ballons de freinage qui peuvent être réalisés par des mesures constructives; cas dans lequel on peut déterminer à l'avance, par des mesures constructives et dans de larges limites, le comportement de vol de ce projectile sous l'effet de la force de freinage par une adaptation géométrique de la surface et de la répartition de la surface de la voile de freinage le long de la périphérie du projectile et par le point d'attaque de la voile de freinage par rapport au centre de gravité du projectile. On peut notamment déterminer à l'avance par des mesures constructives et dans de larges limites, par le nombre et l'importance des masses centrifuges réparties sur le pourtour extérieur de la voile de freinage déployée et par son étendue radiale à l'extérieur de la surface d'enveloppe du projectile, avec quelle rapidité diminuent le mouvement longitudinal et 15 la rotation; avec pour conséquence qu'après une diminution suffisante de la rotation, l'arrivée de l'air parallèlement à l'axe conduit à l'application de la voile de freinage, qui n'est plus tendue radialement, contre la région arrière de la surface d'enveloppe du projectile et que le projectile retrouve des propriétés de vol approximativement aérodynamiques mais avec des composantes de mouvement fortement réduites et éventuellement avec une orientation modifiée par rapport à la position de vol qu'il avait jusqu'alors. Selon l'invention, la toile de la voile de freinage, avant d'être tendue radialement, est disposée dans des cavités prévues dans la 25 périphérie autour de l'enveloppe du projectile. Les régions de fixation de la voile de freinage qui sont à l'opposé des masses centrifuges sont fixées à des tiges de retenue de forme courbe qui sont maintenues dans les cavités de l'enveloppe. Selon l'invention, on prévoit des couvercles sur les cavités dans 30 lesquelles est contenue la toile repliée de la voile de freinage, couvercles qui peuvent être éjectés radialement de l'enveloppe du projectile. Avantageusement, les masses centrifuges attachées à la toile de la voile de freinage sont fixées dans la région de l'enveloppe du 35 projectile de manière à pouvoir être projetées en direction axiale, -4- 15 20 25 périphérique et radiale par rapport à l'axe longitudinal du projectile. Les tiges de retenus peuvent être constituées sous forme de sections de cercle, et sont bloquées périphériquement dans les cavités entre les parois intermédiaires des chambres. Ces tiges de retenue peuvent être fixées par des attaches flexibles dans l'enveloppe du projectile. Elles peuvent être bloquées radialement dans les chambres des cavités, et axialement et périphériquement au moyen de couvercles. L'invention prévoit que le point de fixation de la voile de freinage sur le projectile dans la direction du vol est situé à l'arrière du centre de gravité dynamique du projectile. L'invention va maintenant être décrite plus en détail dans ce qui suit à l'aide d'un mode de réalisation préféré représenté sur le dessin qui est limité à l'essentiel et est fortement abstrait, et n'est pas exactement à l'échelle. Sur le dessin: la figure 1 est une vue latérale et partiellement découpée d'un projectile volant stabilisé par rotation, la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la région découpée de la figure 1, la figure 3 montre une section de la figure 2, quand la voile de freinage est déployée, et la figure 4 est une vue frontale du projectile selon la figure 3. Le projectilell stabilisé par rotation qui est représenté à la figure 1 comprend dans son enveloppe 12 et dans une région située entre la pointe 13 et la partie de fond 14 au moins une cavité 15 s'étendant périphériquement et destinée au logement d'une voile de freinage 16 qui est d'abord à l'état plié. La cavité 15 est fermée par des couvercles courbes 17 ayant le même contour que celui de l'enveloppe 12. La toile 30 pliée de la voile de freinage 16 est fixée d'une part à la structure du projectile, c'est-à-dire indirectement par son enveloppe 12, et d'autre part équipée d'au moins deux, et de préférence d'au moins trois masses centrifuges 18 espacées périphériquement les unes des autres, qui sont de préférence profilées aérodynamiquent et constituées par exemple sous 35 forme de petites sphères métalliques. La région de fixation 19 de la -5 voile de freinage 16 entoure une tige de retenue de forme courbe 20, qui dans le mode de réalisation représentée est supportée par une attache flexible 21. Dans une direction parallèle à l'axe longitudinal et à l'axe de vol 22, c'est-à-dire parallèlement à l'enveloppe 5 cylindrique creuse 12 du projectile, la tige de retenue de forme annulaire 20 est maintenue mécaniquement en étant enfoncée dans l'étroite cavité 15 pour éviter un déplacement indésirable provoqué par l'accélération du projectile 11 au moment du tir. Pour la maintenir périphériquement, c'est-à-dire pour l'empêcher de tourner en raison de 10 la rotation 23 du projectile 11, la tige de retenue de forme annulaire est subdivisée de préférence en sections courbes individuelles 20.1, 20.2... (voir figure 4) qui, pour éviter un déplacement périphérique, s'appuient respectivement par leur c6té frontal contre des parois intermédiaires 24 s'étendant radialement, au moyen desquelles la partie 15 située radialement à l'intérieur de la cavité 15 est subdivisée en chambres 25.1, 25.2,... espacées périphériquement les unes des autres. En conséquence, les masses centrifuges 18 et en cas de besoin également les éléments courbes de la tige de retenue 20 sont fixés par concordance de formes dans la région de l'enveloppe 12-du projectile, 20 de préférence à proximité des régions de subdivision 26 du couvercle 17, pour éviter un déplacement périphérique et axial, ainsi que cela est montré à la figure 2. Après une durée de vol prédéterminée du projectile 1, la fixation du couvercle 17 est éliminée. Ce résultat peut être obtenu (d'une façon 25 non représentée sur le dessin) par une circuit électrique ou pyrotechnique à minuterie, qui tire sur un boulon de blocage au moyen par exemple d'un élément de force électromagnétique ou pyrotechnique; mais on peut aussi obtenir ce résultat par exemple par combustion d'une patte de retenue 27 prévue sur l'enveloppe 12 du projectile, qui 30 s'échauffe en raison de l'écoulement de l'air 28 jusqu'à un moment défini cinématiquement dans le temps et qui modifie sa stabilité mécanique et/ou sa forme géométrique qu'elle présentait jusqu'alors. De toute manière, il arrive un point dans le temps au cours du vol du projectile 11 o les couvercles sont libérés de leur blocage constructif d'origine et sont éjectés en direction radiale 29 par les -6- forces centrifuges provenant du mouvement de rotation 23. Les masses centrifuges 18 sont alors libérées et également projetées en direction radiale 29, et elles extraient radialement du contour de l'enveloppe 12 du projectile la toile de la voile de freinage 16 pliée dans la cavité 5 15 ou dans ses chambres 25 puis la tendent radialement sous l'influence des forces centrifuges 30 (figure 3) transversalement à l'axe 22 du projectile. Pour éviter des dégâts à l'ouverture de forme annulaire 31 de l'enveloppe 12 du projectile, il est prévu dans le mode de réalisation représenté sur le dessin que la fixation flexible 21 permet 10 aux tiges de retenue en forme de sections de cercle 20 un déplacement radial hors de l'ouverture 31 jusque dans une région située radialement à l'extérieur de l'enveloppe 12, o la force centrifuge 30 est absorbée par la région de fixation 19 de la voile de freinage. L'écoulement 28 de l'air environnant qui s'engouffre dans la voile de freinage 16 15 déployée radialement provoque une légère bombure convexe en direction contraire à la direction de vol 32 du projectile; mais en raison de la rotation 23 du projectile 11 qui est très forte, du moins au début, la composante de la force centrifuge 30 est prédominante et la voile de freinage 16 se dispose périphériquement sensiblement sous la forme d'un 20 large anneau radial autour de l'enveloppe 12 du projectile, ainsi que cela est montré aux figures 3 et 4. Cette voile de freinage déployée 16 s'étend selon une forme d'autant plus régulière autour du projectile 11 que l'on a prévu un nombre plus important de masses centrifuges discrètes 18. Il est 25 avantageux que la toile de la voile de freinage 16 soit découpée de manière que les masses centrifuges 18 qui sont projetées radialement soient disposées, quand la voile de freinage 16 est tendue, sur un cercle 33 concentrique à l'axe 22 du projectile, de manière que l'on obtienne une attaque de la force de freinage due à l'écoulement de 30 l'air 28 sur le projectile 11 qui soit symétrique et axiale. On peut exercer par des mesures constructives une autre influence sur le comportement de vol du projectile 11 freiné par la voile de freinage 16 déployée en déterminant à l'avance la position des points de fixation 34 des attaches 21 de la voile de freinage en relation avec la position 35 du centre de gravité dynamique 35 du projectile 11 (voir figure 1). Le -7 projectile 11 passe de son vol stable à un état de vol instable quand le point de fixation 34 de la voile de freinage est situé à l'avant de chaque centre de gravité 35. Le déploiement de la voile de freinage 16 provoqué par les forces 5 centrifuges 30 conduit à une réduction très prononcée de la vitesse qui existait jusqu'alors dans la direction 32 du vol, avec affaissement ou basculement du projectile 11 (en fonction des données du centre de gravité) par rapport à la position de vol momentanée. L'augmentation du moment d'inertie massique provoquée par les masses centrifuges 18 10 déployées radialement et reliées à la toile de la voile de freinage superpose à cet effet de freinage en translation une diminution rapide de la rotation 23, ce qui entraîne une diminution correspondante des forces centrifuges 30, c'est-à-dire des forces de traction radiales qui sont appliquées à la toile de la voile de freinage 16. Même après une durée relativement courte, les forces centrifuges peuvent diminuer tellement que malgré un mouvement longitudinal freiné, les forces dues à l'écoulement de l'air 28 qui sont appliquées à la voile 16 à l'inverse de la direction longitudinale 32 du mouvement provoquent l'application de la voile 16 contre la partie de fond 14 du 20 projectile 11 en direction 36 (figure 3). Ainsi, les forces qui réduisaient jusqu'alors la rotation 23 et la vitesse en direction longitudinale 32 deviennent pratiquement inactives; et le projectile 11 se déplace en tournant moins rapidement et à vitesse réduite, en suivant également éventuellement une 25 trajectoire de vol modifiée. Lorsqu'il est équipé de capteurs d'allumage et/ou de dispositifs de commande aérodynamiques (non montrés sur le dessin), le projectile 11 peut être alors utilisé comme munition à allumeur chercheur ou de munition chercheuse manoeuvrable en phase finale, car les vitesses longitudinales et de rotation peuvent être 30 diminuées selon une mesure correspondant au fonctionnement désiré. Quand on utilise le projectile 11 comme munition d'exercice, le point de fixation 34 de la voile de freinage peut être choisi par rapport au centre de gravité 35 du projectile de manière que ce dernier soit freiné suffisamment fortement directement après l'éjection du couvercle 35 17 de la cavité, après passage à une position de vol instable, pour -8- qu'il se précipite sur une trajectoire plongeante en direction du sol, et de manière qu'il soit par exemple intercepté fiablement dans la zone de sécurité d'exercice après une trajectoire de vol purement balistique. - 9 REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage pour projectile stabilisé par rotation (11), avec augmentation de la surface effective d'attaque de l'air sur le projectile (11) pouvant être déterminée en fonction de la durée du vol, caractérisé en ce qu'il est prévu une voile de freinage (16) pouvant être tendue radialement par des masses centrifuges (18). 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la toile de la voile de freinage (16), avant d'être tendue radialement, est disposée dans des cavités (15) prévues 10 périphériquement autour de l'enveloppe (12) du projectile. 3. Dispositif de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la région de fixation (19) de la voile de freinage (16) qui est à l'opposé des masses centrifuges (18) est fixée à des tiges de retenue de forme courbe (20) qui sont maintenues dans 15 les cavités (15) de l'enveloppe. 4. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des couvercles (17) qui peuvent être éjectés radialement sont prévus sur l'enveloppe (12) du projectile, sur les cavités (15) contenant la toile pliée de la 20 voile de freinage (16). 5. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les masses centrifuges (18) fixées à la toile de la voile de freinage (16) sont disposées dans la région de l'enveloppe (12) du projectile de façon à 25 pouvoir se déplacer en direction axiale, périphérique et radiale par rapport à l'axe longitudinal (22) du projectile. 6. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que des tiges de retenue (20) sont prévues sous la forme de sections de cercle bloquées périphériquement dans les cavités (15) entre les parois intermédiaires (24) des chambres. 7. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les tiges de retenue (20) sont fixées par des éléments de retenue flexibles (21) à l'enveloppe 35 (12) du projectile. - 10 - 8. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les tiges de retenue (20) sont bloquées axialement et périphériquement dans des chambres de la cavité (25) et également radialement par des couvercles (17). 9. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le point de fixation (34) de la voile de freinage au projectile (11) est reporté en direction du vol à l'arrière du centre de gravité dynamique (35) du projectile.