Brevet FR2631109A1 — publié le 19891110

DISPOSITIF DE VISEE OPTIQUE AEROPORTE ET EVOLUANT A GRANDE VITESSE La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs de visée optique aéroportés et pouvant évoluer à grande vitesse. Les fluides opposent une résistance au mouvement des corps qui y sont plongés. Cette résistance est fonction essentiellement de la nature du fluide, de la vitesse relative du corps par rapport au fluide et de la forme du corps. Elle se traduit en particulier par une dépense énergétique. Ainsi pour les aéronefs qui doivent évoluer à grande vitesse, il est nécessaire de donner au fuselage et aux diverses parties en saillie, des formes profilées, dites aérody- namiques de manière à opposer une moindre résistance à l'avan- cement. Un corps mal profilé, par exemple comportant des discon- tinuités de pentes, provoque une augmentation de la traînée qui résulte,essentiellement de l'apparition de zones d'écoulement décol- lé dans lesquelles prennent naissance des remous et des tourbillons. Parmi les éléments en saillies on trouve des radomes ou des carénages transparents pour abriter divers systèmes de visée opti- que. On entend par visée optique aussi bien des systèmes émetteurs lasers ou autres, que des systèmes photorécepteurs. Ces systèmes peuvent servir notamment à la reconnaissance de cible ou au guidage de missiles; ils sont embarqués sur l'avion ou disposés dans une nacelle (dite "pod" en terminologie anglo-saxonne) fixée géné- ralement à l'intrados de l'avion. Compte tenu de la manoeuvrabilité des appareils, du genre chasseur en particulier, la visée optique devient nécessaire dans un champ important allant de l'avant de l'appareil vers l'arrière et s'étalant sur les c8tés. Ainsi l'ouverture angulaire du champ dans le plan longitudinal de l'appareil peut être par exemple de 120 ou plus. Un bon compromis est actuellement obtenu en disposant des moyens optiques d'émission et/ou de réception dans le nez d'une nacelle. Avec cette configuration, comme dans le cas des radomes et des carénages déjà cités, la visée vers le dessous et vers l'arrière impose que le faisceau optique prenne des positions faiblement inclinées par rapport à la paroi transparente qu'il traverse sur une grande longueur. Or, cette paroi devient le siège, au fur et à mesure que la vitesse croît, de zones d'écoulements turbulents qui gênent la traversée du rayonnement lumineux, et cela conduit à une mauvaise qualité de l'image vidéo détectée. Si l'on considère par ailleurs le paramètre vitesse, il est certain que les épaisseurs de ces zones turbulentes croissent avec la vitesse et lorsque le domaine transsonique est atteint des inter- actions avec des ondes de choc amplifient encore ces perturbations. Le but de l'invention est de remédier à de tels inconvénients en réduisant le plus possible ces phénomènes de turbulence au niveau de la paroi transparente afin de préserver le confort de la visée optique. Il est connu en aéronautique d'interposer une pièce de liaison entre une prise d'air et l'aile ou le fuselage, et dont la forme avant est étudiée pour évacuer des couches d'air à basse énergie qui se développent le long de la paroi en amont de la prise d'air et qui dégraderaient les performances du moteur. Cette pièce à un profil avant en forme d'étrave; elle constitue un piège à couche limite et assure ainsi l'alimentation en air du moteur avec une énergie suffisante. On appelle couche limite l'épaisseur de fluide accolée à une paroi et dans laquelle les effets visqueux sont mis en évidence par suite du mouvement du corps. Cette solution est reprise ici pour produire une fonction différente qui est de réduire le plus possible l'épaisseur de la couche limite le long des parois optiques, de sorte que la visée optique, notamment vers l'arrière, puisse être effectuée dans de bonnes conditions. Suivant l'invention il est proposé de réaliser un dispositif de visée optique aéroporté, comportant des parois transparentes dans des zones longitudinales et latérales pour permettre la visée optique dans un champ utile désiré, ledit champ s'étendant entre autre au- dessous et vers l'arrière du fuselage, ledit dispositif de visée optique étant caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour éliminer les effets sur la visée optique et la perception d'image des perturbations engendrées par des turbulences présentes dans la couche limite le long desdites parois transparentes lors d'un dépla- cement à grande vitesse, lesdits moyens comportant un dispositif déviateur de filets d'air avec une pièce en matériau transparent pour le rayonnement utilisé, et en forme d'étrave vers l'avant en sorte d'assurer des déversements latéraux des filets d'air lors du dépla- cement longitudinal du véhicule porteur et ce faisant réduire, voire éliminer, ladite couche limite. Les particularités et avantages de la présente invention appa- raîitront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple à l'aide des figures annexées qui représentent: - Fig. 1, un dispositif de visée optique équipé d'un dispositif déviateur, conformément à l'invention; Fig. 2, une variante de réalisation du dispositif de visée selon la Fig. 1; - Fig. 3, une vue partielle montrant divers modes d'exécution possibles du dispositif déviateur; - Fig. 4, en perpective, un mode de réalisation du dispositif déviateur. Pour résoudre les problèmes de reconnaissance d'objectif ou de guidage de missiles, il est généralement nécessaire d'embarquer dans les avions, ou dans un nacelle fixée sous l'avion, des moyens optiques (appareil photo, caméra,...) combinés ou non avec des moyens de désignation d'objectif (laser). Compte-tenu de la manoeuvrabilité des appareils, la visée optique est nécessaire dans un champ étendu: vers l'avant de l'appareil, sur les côtés, en dessous, mais également vers l'arrière. 26 3 1 109 Comme il a été rappelé précédemment, un bon compromis est actuellement obtenu avec des moyens optiques disposés dans la partie avant, ou nez, d'une nacelle fixée sour le fuselage de l'avion. Une telle configuration est envisagée dans ce qui suit de manière non exhaustive. Avec Cette configuration, la visée arrière symbolisée par un rayon R2 sur la Fig.l impose que le faisceau optique devient peu incliné par rapport à l'axe longitudinal Z et donc au corps 1 de la nacelle. En effet, ce corps constitue un habitacle qui a généra- lement une forme allongée d'axe Z et le nez est pourvu de parois transparentes V1 à V3 pour permettre la visée optique dans le champ utile désiré. Ce champ peu s'étendre dans le plan longitudinal considéré sur la Fig.1, par exemple, entre la direction Z vers l'avant et la direction arrière R2 limite traversant la paroi transparente V3. Latéralement les parois VI à V3 ont des dimensions suffisantes pour satisfaire la valeur angulaire du champ désirée en ce sens. Ces parois peuvent être constituées, comme représenté, par des plaques transparentes planes en verre ou autre matériau, inclinées différem- ment par rapport à l'axe Z pour former la partie avant V1-V2 et la partie inférieure V3; cette dernière permet la visée au-dessous de la nacelle et vers l'arrière et est considérée parallèle à l'axe Z, ou faiblement inclinée sur cette direction. Les arêtes ainsi formées en AI et A2 à la jonction des plaques sont le siège de zones de décollements d'air en particulier pour une évolution à grande vitesse; aux vitesses transsoniques des ondes de chocs peuvent se produire dans la région A2 de raccordement du nez et du corps généralement cylindrique de la nacelle, et interessant les visées optiques. Ces perturbations, ainsi initiées au niveau du nez, condui- sent à un écoulement turbulent qui se développe le long de la paroi extérieure de la lame V3, cette couche limite étant d'épaisseur croissante au fur et à mesure que l'on se déplace vers l'arrière. Les épaisseurs des zones turbulentes croissant en même temps que la vitesse, lorsque des vitesses transsoniques sont atteintes, les inter- actions avec les ondes de choc amplifient encore l'effet parasite. On se rend ainsi compte que les rayons, tel que R2, d'une visée arrière ont à traverser une longueur plus importante de la paroi transparente V3 et des zones d'écoulement turbulent, ce dernier point surtout affectant notablement la qualité de la transmission lumineuse et notamment celle d'une image détectée par les moyens optiques embarqués. L'aménagement proposé a pour but de réduire notablement, voir d'éliminer pratiquement dans la zone utile pour la visée optique, l'épaisseur de cette couche limite, siège des zones de turbulence. Il utilise une pièce en forme d'étrave vers l'avant pour dévier laté- ralement, de part et d'autre de la zone vitrée VI à V3, les filets d'air et contrecarrer ainsi les effets des décollements en évitant ou limitant la formation d'une couche limite turbulente sur la paroi extérieure de la lame V3. Cette pièce 2 ne doit pas gêner la trans- mission du rayonnement lumineux à travers la paroi V3 et est donc réalisée également en matériau transparent pour une conception par exemple en version pleine, comme celles représentées. Ce matériau est choisi pour avoir la qualité optique désirée pour l'exploitation du dispositif de visée. Suivant la version simple de la Fig. l la pièce 2 constituant un dispositif déviateur de filets d'air est formé d'une plaque trans- parente à faces parallèles montée sur la surface plane extérieure de la paroi transparente V4 et dont l'avant est en forme d'étrave 2a. Selon une version plus élaborée représentée sur la Fig.2 et la Fig.4, une plaque mince 2b (rapportée ou obtenue par usinage) est située au dessous de la partie 2a en forme d'étrave afin de mieux canaliser l'écoulement et accroître encore l'efficacité du montage. Cette plaque 2b peut avoir la même dimension latérale LI que la plaque 2 vers l'arrière, cette dimension correspondant au moins à celle de la paroi V3 de la nacelle. En variante, la plaque 2b comporte des ailes latérales 2c, qui peuvent être rapportées, et dont les dimensions L2, L3 et la forme sont déterminées pour compléter la fonction du moyen déviateur 2 en sorte que les tourbillons marginaux se développent en dehors de la zone vitrée V3. La forme rectangulaire de ces éléments 2c représentée sur la Fig.4 est à considérer à titre d'exemple. Ces ailes 2c se situent en dehors du champ utile de la visée optique et peuvent donc être en matériau non transparent pour le rayonnement utilisé. Il apparaît que le dispositif déviateur 2 peut être exécuté de mutiples façons dont celles représentées, l'essentiel étant de dis- poser de surfaces frontales formant une étrave pour rejeter l'air l'atéralement et empêcher la formation des turbulences gênantes. En particulier, ces surfaces frontales peuvent être constituées par un dièdre comme indiqué en pointillé sur la vue de dessus Fig.3 ou par des surfaces courbes assurant un profil aérodynamique (version en trait plein) . De plus, dans le sens vertical (perpendiculaire au plan de la Fig.3), ces surfaces pourront être inclinées pour former une base inférieure plus large que celle en contact avec la paroi V3 et orienter les rejets latéraux des filets d'air. Il y a lieu de considérer également que le montage pourra être conçu en sorte que le dispositif déviateur 2 présente une surface inférieure inclinée par rapport à l'axe Z dans un sens d'éloignement vis à vis de cet axe lorsqu'on se déplace vers l'arrière pour accentuer encore l'effet de déversement de la couche limite. L'avantage d'un tel dispositif déviateur de filets d'air est d'améliorer la visée arrière sans perturber la visée latérale en évitant la formation de turbulences dans le champ de vision pour des vitesses d'évolution élevées. Il est en particulier possible de profiler I'étrave selon la direction du faisceau optique afin de minimiser la perturbation qui pourrait être apportée par ce profil dans le champ de vision par effet de masque. Parmi les variantes possibles, on peut encore considérer que l'ensemble de la paroi V3 et du dispositif déviateur 2 peut être réalisé monobloc, usiné dans le matériau de la paroi V3. Dans le cas d'une pièce 2 distincte, on' peut aussi envisager le montage qui la rend solidaire de la paroi V3 tel, qu'une mince lame d'air reste ménagée entre les surfaces 2-V3 en vis à vis. Il importe essen- tiellement de respecter la-géométrie extérieure pour préserver le profil aérodynamique de l'ensemble. REVENDICATIONS 1. Dispositif de visée optique aéroporté, comportant des parois transparentes (Vi à V3) dans des zones longitudinales et latérales pour permettre la visée optique dans un champ utile désiré, ledit champ s'étendant entre autre au-dessous et vers l'arrière du véhicule porteur, ledit dispositif de visée optique étant caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour éliminer les effets, sur la visée optique et la perception d'images, des perturbations engendrées par des turbulences présentes dans la couche limite le long desdites parois tansparentes lors d'un déplacement à grande vitesse, lesdits moyens comportant. un dispositif déviateur de filets d'air (2) avec une pièce en matériau transparent pour le rayonnement utilisé, et en forme d'étrave (2a) vers l'avant en sorte d'assurer des déversement latéraux des filets d'air lors du déplacement longitudinal et ce faisant réduire, voire éliminer, ladite couche limite. 2. Dispositif de visée selon la revendication 1, dans lequel les turbulences prennent naissance le long de la surface extérieure d'une desdites parois transparentes, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (2) est rendu solidaire de cette paroi (V3). 3. Dispositif de visée selon la revendication 2 et dans lequel ladite paroi transparente est plane, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (2) est réalisé sous forme d'une plaque accolée par une surface à ladite paroi plane (V3). 4. Dispositif de visée selon la revendication 2 et dans lequel ladite paroi transparente est plane, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (2) est réalisé sous forme d'une plaque disposée au voisinage de ladite paroi plane (V3). 5. Dispositif c; visée selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif déviateur comporte en outre une plaque mince (2b), la partie en forme d'étrave (2a) étant entre cette plaque mince et ladite paroi transparente (V3). 6. Dispositif de visée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil de l'étrave est celui d'un dièdre. 7. Dispositif de visée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil de l'étrave est courbe, de type aérodynamique. 8. Dispositif de visée selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le profil de l'étrave est incliné pour minimiser l'effet de masque pour la transmission lumineuse. 9. Dispositif de visée selon la revendication 3, 4 ou 5, carac- térisé en ce que ledit habitacle (1) est une nacelle fixée sousle fuselage d'un aéronef et la paroi transparente inférieure (V3) est le siège desdites turbulences, ledit dispositif déviateur (2) étant amé- nagé pour assurer la vision arrière. 10. Dispositif de visée selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de déviation et la paroi associée sont inclinés-par rapport à l'axe de la nacelle. Il. Dispositif de visée selon la revendication 2 ou, selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (2) et ladite paroi (V3) auquel il est associé sont réalisés en une seule pièce. 12. Dispositif de visée selon la revendication 5 seule ou combinée avec l'une quelconque des revendications 6 à 1, carac- térisé en ce que la plaque mince (2b) se prolonge latéralement au sens de déplacement par des éléments complémentaires (2c) consti- tuant des ailes latérales pour renforcer l'effet déviateur en contr8- lant les tourbillons marginaux. 13. Dispositif de visée selon la revendication 12, caractérisé en ce que les ailes latérales (2c) sont hors du champ utile et réalisées en matériau non transparent pour le rayonnement utilisé.