Brevet FR2595810A1 — publié le 19870918

i1 2595810 La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux munitions à sous-munitions pour attaque de zone. La conception de la guerre moderne envisage, entre autres, la mise hors de combat à de grandes distances, pouvant aller jusqu'à 20-25Km environ, de fortes concentrations de chars, réparties sur des zones importantes de surface de terrain (10 - 20 ha.). Pendant la dernière guerre mondiale, et depuis celle-ci, les grandes nations du monde se sont intéressées à ce problème. Différents moyens ont été conçus, ont été précédemment, ou sont actuel10 lemment envisagés pour répondre à ce problème. Ce sont, d'une part, les lanceroquettes multiples, tels les "orgues de Staline" (URSS),le SYRA (FRANCE),le MLRS (USA) et, d'autre part, lesprojectiles d'artillerie de gros calibre 155 mm, 175 mm, 203 mm, par ex., et pour lesquels une évolution importante est en cours. Toutes ces solutions préconisées ont pour but de rechercher la probabi15 lité de destruction optimale, dans les conditions du combat retenues, par amélioration de la détection des cibles et de la répartition sur le terrain des munitions, de leurs sous-munitions, et de l'amélioration de l'effet terminal, notamment par l'emploi de têtes "intelligentes", réputées ne tirer que des coups au but, grâce à leurs propres moyens de détection, et même de manoeuvre. La présente invention vise à des perfectionnements apportés, avec des moyens relativement simples, à l'un ou aux autres domaines,en vue d'augmenter la probabilité de destruction des objectifs. En conséquence, cette invention concerne une munition caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de sous-munitions à trajectoire planante, 25 chaque sous-munition étant pourvue d'un parachute dont le sommet est attaché au corps de la charge de la sous-munition et dont la jupe est munie d'un lest sur sa périphérie, un système de surliure assurant un déploiement progressif dudit parachute, à vitesse et durée contrôlées sous de très fortes vitesses de roulis. Ainsi, selon l'invention, on délivre respectivement au-dessus de la zone des objectifs une pluralité de sous-munitions équipées, par exemple, d'une charge du type assiette déformable ou génératrice de noyau (C.G.N.) et d'un détecteur de cible. Selon l'invention, ces charges, d'organisation simple, sont au calibre 35 de la munition elle-même (obus ou corps de roquette, etc.), de manière à augmenter leur efficacité. Le confinement de celles-ci, si possible à fragmentation préparée, constitue par lui-même la paroi de la munition. Il est capable de résister aux contraintes du départ et du vol. A l'altitude fixée et reconnue par une fusée altimétrique à diode laser, 2 2595810 les sous-munitions sont séparées par voie pyrotechnique. Selon une autre caractéristique de l'invention, la jupe lestée de chaque parachute, dont le sommet est accroché au corps de charge de la sousmunition, présente des persiennes radiales. Conformément à l'invention, en fin de déploiement de son parachute lesté, chaque sous-munition descend en régime sensiblement établi, avec une vitesse verticale de l'ordre de quelques m/s (par exemple, 5 m/s) et une vitesse de roulis importante (par exemple 30 t/s) autour d'un axe voisin de celui du parachute et par rapport auquel l'axe de la charge fait un angle f (de l'ordre de 20 ). Selon l'invention, la sous-munition demeure un temps prolongé (8 secondes, par exemple) à une basse altitude (par exemple, de 70 à 20 m) au-dessus des objectifs, ce qui améliore sensiblement la détection des cibles, la résistance au brouillage et l'effet terminal des charges, tout en s'affranchissant des obstacles du terrain. L'effet du vent traversier, en altitude, combiné à celui de dissymétries prédéterminées, confère alors à la sous-munition une vitesse latérale de l'ordre de quelques m/s (environ 10 m/s, par exemple). Selon la présente invention, pour chaque sous-munition, l'analyse du terrain et la recherche des cibles sont effectuées sur une surface réduite, de 20 l'ordre d'environ 0,5 ha ou plus, par détection infrarouge des "sauts de température", avec un pas de balayage de l'ordre de moins de 0,50 m par exemple. Les divers caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la lecture de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent un exemple de réalisation. 0 Il est bien précisé qu'il s'agit uniquement d'exemples, et que tous autres modes de réalisation, formes, proportions, dispositions, munitions telles que roquettes, obus d'artillerie, mortiers, etc., peuvent être également utilisés sans sortir du cadre de l'invention. Au cours de cette description, on se réfère aux dessins annexés, sur les30 quels: - la Figure 1 représente, en coupe longitudinale, un exemple de réalisation d'une munition selon l'invention, comprenant trois sousmunitions; - la Figure 2 est une coupe similaire à la Figure 1, montrant, en une vue partielle à plus grande échelle, l'une des sous-munitions; les Figures 3 et 4 représentent, en vue extérieure, la sous-munition larguée, avec son parachute respectivement plié et déployé; - la figure 5 représente, en coupe selon 5-5 de la Figure 4, la voilure du parachute à la hauteur de ses persiennes; - les Figures 6 à 9 représentent, en perspective, les différentes étapes - de la mise à poste du parachute dans la sous-munition; et, - la Figure 10 est un schéma illustrant la séquence de l'ensemble du fonctionnement de la munition selon l'invention. On se réfère en premier lieu aux Figures 1 et 2, qui montrent respec5 tivement l'ensemble de la munition 10 (un obus, dans l'exemple non limitatif représenté) et une sous-munition. La munition 10 comporte, d'arrière en avant: un ensemble de culots assurant la mise en roulis et l'étanchéité vis-à-vis des gaz du canon, et comprenant un fond 12 en alliage à haute résistance (titane, par exemple), un corps 14, une ceinture 16 adaptée aux dispositions intérieures 10 du canon, un joint d'étanchéité 18, ainsi qu'une entretoise de soutien. L'ogive 20 de la munition comprend: - une fusée altimétrique à diode laser 22, qui fournit un signal électrique d'initiation de la séquence de largage des sous-munitions à une altitude de l'ordre de 150 à 200 m, par exemple; - une pile thermique 26, qui sert à l'alimentation des sousensembles précédents et à la mise à feu des cordeaux détonants découpeurs 28, 28', 28" et 30. Selon l'invention, la munition/est munie d'une pluralité de sousmunitions (trois dans cet exemple non limitatif), et chaque-sous-munition 32, 32', 32" comporte, respectivement: - un corps en acier 34, 34', 34", renfermant la charge militaire à explosif 36, 36', 36" à assiette déformable 38, 38', 38", ou "charge génératrice de noyau" (C.G.N.), ou "Self forging fragment" (SFF), et un bloc d'amorçage 40, ', 40" des sous- munitions, qui constituent la paroi de l'obus; - une fusée pyrotechnique d'amorçage 42, 42' et 42", comportant les sécurités 25 mécaniques et électriques; - un détecteur de cible 44, 44', 44", basé sur le relevé des "sauts de température"; - un miroir déployable 46, 46', 46", qui réfléchit sur le détecteur les rayonnements émis parallèlement à l'axe de la charge, et notamment par la cible; 30 - une pile thermique et l'électronique de traitement 48, 48', 48"; et, - un parachute lesté 50, 50', 50", dont la voilure est accrochée directement au fond de la charge. En se référant aux dessins, on voit que chaque sous-munition 32, 32', 32" est composée des ensembles suivants: de la charge militaire, qui présente 35 un calibre sur corps de D mm, un calibre sur explosif de d ou d' mm, et un confinement important (parois structurales) à fragmentation préparée par exemple par rainurage ou par faisceaux d'électrons (FFE). Chaque charge comporte: - un revêtement en cuivre ou en tantale par exemple, en appui sur l'explosif 4 2595810 comprimé (octocire) ou en octolite, respectivement 36, 36', 36", immobilisé en roulis par des crantages ou moletages (non représentés), situés en regard de ceux figurant sur la bague de blocage; - un explosif comprimé et son bloc d'amorçage, respectivement 40, 40', 40"; le taux de compression de l'explosif est tel que, sous l'effet de l'accélération de départ, il n'y ait pas de déplacement du revêtement; - une bague de blocage du revêtement, respectivement 52, 52' et 20 (ogive éjectable), avec la face orientée vers le revêtement, des crantages ou moletages, non représentés. Selon l'invention, la fusée pyrotechnique, respectivement 42, 42', 42", de conception classique, comporte essentiellement un volet d'interruption de chatne pyrotechnique vis-à-vis de l'amorçage du cordeau détonant de découpage et de l'amorçage de la charge militaire. Ce volet (non représenté sur. le dessin) est à deux positions, et il permet ainsi de rétablir successivement les possibi15 lités d'initiation du cordeau, puis de'la charge. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque détecteur de cible 44, 44' et 44", basé sur le relevé des "sauts de température", comporte un groupe de cellules infrarouges (Se-Pb) et un circuit logique de traitement. Selon l'invention, et à partir d'une altitude limitée (A, sur la Ficorrespondant à gure 10)/ l'effet terminal, très voisin de celui obtenu à bout portant, soit a, à titre d'exemple, l'activation du détecteur 44, 44' et 44" est obtenue par retard électronique ou pyrotechnique, non représenté sur le dessin, dont le déclenchement est commandé par la fusée altimétrique 22 de l'obus 10. Celle-ci est réglée toujours pour la même altitude; l'activation du détecteur est donc obtenuepour une altitude A sensiblement constante (75 m par ex.). Le parachute lesté 50 selon l'invention est représenté sur la Fi6are 3 à l'état ployé, à poste sur une sous-munition 32, et, sur la Figure 4, à l'état entièrement déployé au-dessus de la sous-munition. Dans cet état déployé, la surface du parachute se présente sensiblement 30 come celle d'un tronc de cÈne, dont la petite base b est fixée à la charge 32 (ou 32', 32"), et la grande base B se situe en arrière de la charge. La périphérie de la grande base B est lestée, selon l'invention, pour assurer le maintien de l'ouverture de la voilure sous l'effet des forces centrifuges. On réalise la voilure du parachute 50 dans un tissu de Kevlar, voire de carbone de faible 35 épaisseur (par exemple 1 à 2/10 mm). Le lest 54 du parachute est en matériau lourd, plomb par exemple, et il est réparti sur toute la périphérie du parachute. Pour assurer au parachute déployé 50 le maintien d'un moment cinétique, l'accroissement de sa portance, et pour lui permettre ainsi le plané, le para- 2 2595810 chute présente, selon l'invention, des persiennes radiales 56. L'axe de la charge Y-Y' et la petite base b de la surface de la voilure déployée forment un angle l (20 par exemple) par rapport à l'axe X-X' de cette voilure 50, de manière à permettre le balayage de la zone des cibles. 5 Selon l'invention, on prévoit des moyens pour éviter un déploiement entièrement libre de la voilure du parachute sous l'effet des forces centrifuges, entraînant une extraction très rapide de la voilure assortie d'une quasi discontinuité des vitesses de roulis, soumettant le parachute à des contraintes inacceptables et à un risque de rupture, voire de refermeture. A cet effet, et selon l'invention, l'ouverture dz parachute 50 est freinée de manière à assurer celle-ci de façon sûre et reproductible en serrant le parachute dans une surliure 58, au cours de son pliage. Après séparation des sous-munitions, le déroulement de cette surliure 58, sous l'effet des forces centrifuges, assure le déploiement du parachute 50 en quelques dixièmes de se15 condes, au rythme de la vitesse de roulis de la charge. Les Figures 6 à 9 représentent la mise à poste du parachute 50 dans une sous-munition 32 (ou 32', 32"), en plusieurs opérations: - accrochage au culot de la charge; - tension des génératrices de la voilure de longueur Z L R - R0 sin 0 - application de ses n plis de largeur progressive e: 2i Ro 2 e 21T R1 n n le long d'un cylindre centreur de diamètre voisin de 2 Ro l'axe est incliné de l avec celui de la charge; - surliure de la surface du parachute ainsi préparée avec m fils régulière25 ment décalés de l'angle 2lV/m, et en roulis sur la surface du parachute au pas p; p = 21'Ro tg a% après dépSt d'un vernis d'accrochage (≤ inclinaison de la surlture). - tassement le ong du cylindre centreur dans un outillage cylindrique, jusqu'à la hauteur Ho qui lui est affectée dans la sous-munition: après alignement de l'axe du cylindre par rapport à celui de la charge; 30. puis par action d'un poussoir tubulaire; polymérisation du vernis après tassement. En se référant aux figures 3, 4 et 5, et selon l'une des caractéristiques de l'invention, le dispositif de sustentation et de balayage du terrain est concu et satisfait aux conditions suivantes: 35 Début du déploiement: Au cours de la séquence de séparation successive et brève (C- 0,3 s) du culot, des sous-munitions 32, 32' et 32" et de l'ogive 20, ces éléments, par exemple, tournent à la vitesse de l'ordre de 1000 rad/s,/et les orces centrifuges continuent de s'exercer sur chaque parachute 50, 50', 50", alors que les parois de l'obus 10 ne sont plus là pour s'opposer à leur expansion radiale. Les fils surliés, tels que 58, autour de chaque parachute 50, 50', 50", sont alors sollicités par ces forces centrifuges, mais les forces de frottement (et de cisaillement du vernis) s'opposent au desserrement de la surliure sous -la poussée radiale du parachute. Par contre, le fil de surliure 58 est libre, au vernis près, à son extrémité. Celle-ci peut donc se dérouler tangentiellement au diamètre de la partie du parachute encore maintenue par la surliure, de diamètre ds " 2 Ro. L'initiation et la poursuite de ce déroulement, avec la vitesse tan10 gentielle r = 6 Ro, peuvent alors être facilitées par le lest, tel que 54, à l'extrémité libre des fils de surliure. Le déroulement de ces fils à la vitesse c- libère l'extrémité des génératrices du parachute de longueur L, à la vitesse: (àL)= -to.P Ro tgo -' 2 1rRo. En définitive, le déploiement du lest s'effectue avec la vitesse radiale: R' = L' sin 9 = Ro tg o relation o 9 représente l'angle des génératrices de la voilure avec l'axe du parachute: dans le cas le plus simple, on peut faire: Ro tg o≤ K = cte. En fait, le déploiement ne commence qu'après déroulement d'une surlongueur de la surliure, dont on peut faire correspondre la durée du déroulement au délai compris entre la séparation des éléments respectivement situés en ar25 rière et en avant de la charge. Poursuite et fin du déploiement: Le déploiement s'effectue rapidement, par exemple en moins de 0,2 s, depuis le rayon initial Ro jusqu'au rayon maximal, soit R1, correspondant au périmètre du parachute déployé 21-R1, et tendu par les forces centrifuges avec 30 la tension T. Les rayons Ro et R1 sont fonction du calibre D de l'obus 10; par exemple, pour D = 0,155 m, Ro = 0,05 m, R1 = 0,40 m. Ce mouvement s'effectue sensiblement perpendiculairement à l'axe de la charge dans un repère lié à celle-ci 9 e-- /2. Après quoi, le déroulement du sommet de la voilure se poursuit sous l'effet des forces aérodynamiques qui -35 repoussent le lest vers l'arrière, dans un plan situé à AZ =.AL Cos C du fond de la charge. C'est à l'issue de ce mouvement que la dissymétrie de longueur des génératrices de la voilure provoque le basculement de la charge à un angle 7 2595810 (20 environ) par rapport à l'axe du parachute. Un changement des pas de la surliure peut alors donner à ce basculement toute la progressivité nécessaire (limitation des contraintes). Phase planée: Le parachute 50 étant entièrement déployé et tendu par les forces centrifuges, l'ensemble charge + parachute se comporte comme un solide. Les persiennes, telles que 56, ménagées dans chaque parachute 50, prolongent l'action qu'elles ont commencé à exercer au cours du déploiement. Elles appliquent à la sous-munition un couple Cr, qui entretient le roulis en effaçant 10 l'effet du couple antagoniste Cj dû aux forces de viscosité. Elles sont inclinées d'un angle e (par exemple 3 ), dont l'écartement est maintenu par des cales 56'. Cet effet de persiennes se poursuit même à la fin de la phase planée, pour de très faibles valeurs de la vitesse restante V de la sous-munition. En effet, du fait de la valeur élevée de la vitesse de roulis ( 6) 110 t/s, par exemple), les persiennes 56 apportent également un supplément de portance important, qui permet de réduire la vitesse moyenne de la charge à environ 5 m/s pendant 10 s, par exemple. Conformément à l'invention, la phase de déploiement et la phase planée sont réglées par application des relations de la mécanique et de l'aérodynamique 20 au modèle proposé, dans le cadre d'hypothèses simplificatrices raisonnables: - symétrie de la disposition initiale des masses; - assimilation de la surface du parachute 50 à la surface tronconique définie par le lest périphérique (rayon R) et par le périmètre d'accrochage ou de surliure (rayon Ro 0,05 m, par exemple). Le type de parachute 50 permet de donner à la sous-munition 32, 32', 32", après séparation, une trajectoire caractérisée par: - une phase de déploiement (0,2 s par exemple) et freinage rapide de la vitesse de descente (par exemple de: 300 m/s à environ 0 m/s en moins de 1 s, avec une perte d'altitude de moins de 50 m); - une phase de vol plané, avec une vitesse moyenne de descente de l'ordre de m/s pendant près de 10 s, par exemple; - au cours de cette phase planée, les persiennes maintiennent l'ordre de grandeur de la vitesse de roulis de 40 à 20 t/s, par exemple. De plus, on sait que le vent apporte à la sous-munition, respectivement 35 32, 32', 32", une vitesse transversale de valeur efficace de l'ordre de 10 m/s, à laquelle la dissymétrie du parachute apporte sa contribution. Il est bien entendu que toutes les valeurs caractéristiques ne sont indiquées qu'à titre d'exemple, et que toutes autres valeurs entrent également dans le cadre de l'invention. 8 2595810 La figure 10 représente la séquence de l'ensemble du fonctionnement de l'obus 10 selon les caractéristiques de l'invention. On effectue, sur la trajectoire de l'obus 10, les séparations des trois sous-munitions 32, 32', 32", décalées les unes des autres d'un temps lt, et on obtient, après le planer des sous-munitions, la dispersion recherchée. La séparation S est obtenue par le séquenceur 24, qui commande la mise à feu des cordeaux découpeurs, respectivement 28, 28' et 28", depuis l'arrière jusqu'à l'avant, lequel est commandé à son tour par la fusée altimétrique 22 de l'obus 10. L'activation du détecteur est effectuée à faible altitude A, à la hauteur de 75 m environ, par un retard dont la valeur est liée à l'altitude moyenne constante des trois séparations. En partant de l'arrière vers l'avant, on libère successivement: - la première sous-munition 32, par le fonctionnement simultané, au temps t, des deux cordeaux découpeurs l'entourant, 28, 28'; ceci est réalisé à partir des première et deuxième fusées pyrotechniques 42 et 42'; - la deuxième sous-munition 32', par le fonctionnement, avec un retard a t, du cordeau découpeur 28" situé immédiatement devant, réalisé à partir de la troisième fusée pyrotechnique 42"; - la troisième sous-munition 32", par le fonctionnement, avec un retard 2 À t, par exemple, du dernier cordeau découpeur 30; ceci est aussi réalisé à partir de la troisième fusée pyrotechnique 42", mais en interposant un retard pyrotechnique, par exemple zdt. Bien entendu, il est rappelé que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Munition caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de sousmunitions (32, 32', 32") à trajectoire planante, chaque sous-munition étant pourvue d'un parachute (50, 50', 50") dont le sommet est attaché au corps de la charge de la sous-munition, et dont la jupe est munie d'un lest (54) sur sa pé5 riphérie, un système de surliure (58) assurant un déploiement progressif dudit parachute à vitesse et durée contrô6lées sous de très fortes vitesses de roulis. 2 - Munition selon la revendication 1, caractérisée en ce que les jupes desdits parachutes (50, 50', 50") sont munies de persiennes (56) qui entretiennent une vitesse de roulis élevée, et qui apportent également un supplé10 ment de portance. 3 - Munition selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le système de surliures (58) et les persiennes (56) desdits parachutes sont conçus de façon à donner aux sous-munitions (32, 32', 32") une trajectoire, une phase de déploiement et de freinage de la vitesse de chute rapide, suivie 15 d'une longue phase de vol plané à faible vitesse de descente. 4 - Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les sous-munitions (32, 32', 32") sont au calibre de la munition (10), la paroi de cette munition étant constituée par les parois des corps (34, 34', 34") des sous-munitions. 5 - Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque sous-munition (32, 32', 32") est munie d'un détecteur de cible (44, 44', 44"), fonctionnant sur le principe du relevé des sauts de température, et qui comporte un groupe de cellules infrarouges et un circuit logique de traitement. 6-Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'une fusée altimétrique (22) donnant l'ordre de séparation des différents étages, constitués par les sous-munitions, à un séquenceur de séparation (24), par l'intermédiaire de cordeaux découpeurs (28, 28', 28", 30) les entourant, en passant par les fusées pyrotechniques équi30 pant chaque sous-munition. 7 - Munition selon la revendication 6, caractérisée en ce que les ordres donnés par ladite fusée altimétrique (22) sont tels que la zone du plané du parachute de chaque sous-munition est amorcée à une altitude (A), de l'ordre de 70 m. 8 - Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le parachute de chaque sous-munition est mis à poste, au montage, par accrochage au culot de la charge, suivi d'un pliage autour d'un cylindre centreur, suivi à son tour des opérations de surliure, vernissage, tassement. 9 - Munition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque sous-munition est munie d'une charge du type à assiette déformable ou générateur de noyau.