Brevet FR2657690A1 — publié le 19910802

DISPOSITIF DE MESURE D'ATTITUDE EN ROULIS ET/OU EN TANGAGE D'UN PROJECTILE La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure d'attitude en roulis et/ou en tangage d'un projectile évoluant au dessus du sol. La mise en oeuvre de projectiles guidés conduit à faire appel, pour le guidage de ces projectiles, à des capteurs d'attitude en roulis et en tangage qui forment des sous-ensembles qui sont intégrés dans la munition. Par ailleurs, la réalisation de certaines missions particulières dévolues à des systèmes larmes impose le principe de la stabilisation en roulis des munitions mises en oeuvre par ces systèmes, ce qui nécessite qu'une mesure d'attitude en roulis puisse être en permanence effectuée sur ces projectiles. I1 en est ainsi en particulier pour les munitions anti-char à attaque en survol où la direction d'attaque de la charge n'est plus confondue avec le vecteur vitesse et où la position en roulis doit être maîtrisée afin de déclencher la charge dans une direction parfaitement connue.Ce cas se présente également pour les munitions antihélicoptère si l'on choisit un principe de guidage en roulis stabilisé et où la difficulté réside dans la détermination d'une référence angulaire et dans le pilotage en roulis du projectile en fonction de cette référence. Cette mesure d'attitude en roulis et/ou en tangage peut être effectuée, comme c'est le cas actuellement pour les missiles guidés, par l'utilisation d'une centrale inertielle de navigation qui est intégrée dans la munit ion et qui permet, par l'utilisation de gyroscopes ou de gyromètres dont les mesures sont intégrées au cours du temps, de déterminer l'attitude de la munition selon les trois axes. I1 s'agit là d'une solution particulièrement onéreuse, et donc difficilement envisageable pour des projectiles dont le coût doit être maintenu très bas. I1 se pose par ailleurs le problème de l'initialisation des mesures, et plus particulièrement celui de la transition entre l'instant précédant le lancement et la phase de vol de la munition. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à un dispositif de mesure d'attitude en roulis et/ou en tangage d'un projectile évoluant au dessus du sol, ce dispositif comportant pour la mesure d'attitude en roulis : au moins un ensemble de deux dispositifs télémétriques à capteurs directifs aptes chacun à mesurer leur distance par rapport au sol dans une direction déterminée, ces deux capteurs télémétriques directifs étant disposés sur le projectile et dans une section transversale de celui-ci, et étant dirigés vers le sol selon deux directions symétriques par rapport à une direction de référence, située dans le même plan transversal et également pointée vers le sol, jouant le rôle d'index de roulis pour ce projectile ; pour la mesure d'attitude en tangage : au moins un ensemble de deux dispositifs télémétriques à capteurs directifs, aptes eux-aussi à mesurer chacun leur distance par rapport au sol dans une direction déterminée, ces deux capteurs télémétriques étant eux aussi disposés sur ce projectile, mais cette fois-ci dans un plan méridien de celui-ci et de façon à être longitudinalement espacés l'un de l'autre le long d'une génératrice du projectile, et étant chacun dirigés vers le sol selon un angle déterminé par rapport à l'axe longitudinal du projectile ; et des moyens de calcul pour déduire, de ces mesures de distance, par utilisation d'un plan de référence représentatif du sol qui est soit la position instantanée du plan moyen formé par le sol à l'endroit de la mesure soit une valeur moyennée ou pondérée de cette position sur tous les points de la trajectoire précédant l'endroit de la mesure, l'attitude en roulis et/ou en tangage de ce projectile. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel . Figure 1 est une vue latérale du projectile, évoluant à faible hauteur au dessus du sol, avec indication des pinceaux des différents capteurs télémétriques directifs qu'il comporte ; . Figure 2 est une vue en bout et de face de ce même projectile, toujours avec indication des pinceaux de ses capteurs télémétriques directifs ; . Figure 3 est un schéma géométrique applicatif de la détermination de l'attitude en roulis ; et Figure 4 est un schéma géométrique explicatif de la détermination de l'attitude en tangage. En se reportant aux figures 1 à 4, il s'agit d'un projectile militaire 1, par exemple une munition antichar, évoluant à basse altitude au dessus du sol 2, et comportant un ogive 3, un corps principal 4 contenant entre autres un calculateur de bord 5, et un empennage arrière 6. Conformément à l'invention, ce projectile 1 comporte, pour la mesure d'attitude en roulis et en tangage, deux couples de capteurs télémétriques directifs, rayon laser par exemple, dont Pour la détermination de l'attitude en roulis, un premier couple constitué par deux télémètres optiques laser 7, 8, connectés au calculateur 5, placés dans une même section transversale 9 du corps 4, et aptes à effectuer de manière quasi-instantanée des mesures directives des distances télémètre-sol di et d2 (figure 3) selon deux directions 10 et 11 choisies par construction symétriques (al = a2) par rapport à une direction 22 constituant la référence de roulis du projectile. Pour la détermination de l'attitude en tangage, un deuxième couple constitué par deux autres télémètres optiques laser 12, 13 connectés au calculateur de bord 5 et disposés, l'un 12 à l'avant du projectile et l'autre 13 à l'arrière de celui-ci, dans un plan méridien et le long d'une génératrice du projectile.Dans cet exemple simple de réalisation, le projectile est supposé sensiblement stabilisé en roulis, et ces télémètres 12, 13 sont dirigés vers le sol, le pinceau directif 14 du capteur télémétrique avant 12 étant dirigé vers l'avant et selon une première direction 15 faisant un angle déterminé 13i avec l'axe longitudinal 17 du projectile, tandis que le pinceau directif 18 du capteur télémétrique arrière 13 est dirigé vers l'arrière et selon une deuxième direction 16 faisant un angle déterminé 132 avec l'axe longitudinal 17 de ce projectile. De la sorte, ces télémètres 12, 13 effectuent en permanence des mesures directives quasi- instantanées des distances télémètre-sol d'i et d'2 (figure 4) selon les directions 15 et 16. Le calculateur 5, qui traite les mesures di, d2, d'i, d'2 précitées, détermine en permanence l'attitude en roulis et tangage par rapport à une référence de sol constituée par un "plan moyen" 19 qui est soit la position instantanée du plan moyen formé par le sol 2 à l'endroit de la mesure, soit une valeur moyennée ou pondérée de cette position sur tous les points de la trajectoire précédant le point de mesure selon les algorithmes mis en oeuvre dans ce calculateur 5. Il détermine en conséquence, par un calcul géométrique simple (figures 3 et 4) et après filtrage la position angulaire en roulis du projectile par triangulation ; et son attitude en tangage par détermination de l'angle de tangage O entre l'axe 17 du projectile et le plan moyen du sol 19, c'est à dire de l'inclinaison de ce projectile par rapport à ce plan moyen. La stabilisation en roulis est effectuée classiquement, sous commande du calculateur 5, par action sur l'orientation des plans d'ailettes de l'empennage 6. De même, la commande (asservissement ou autre) en tangage est effectuée classiquement par un actuateur, du genre servogouverne, agissant dans le plan de tangage et modifiant par voie de conséquence l'orientation du vecteur vitesse par création d'un facteur de charge : la trajectoire du projectile, s'agissant en l'espèce d'un missile guidé, est alors modifiée selon des consignes provenant du calculateur de guidage (non représenté). Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Le projectile pourrait ne comporter qu'un ou plusieurs couples de télémètres pour la mesure de son attitude en roulis, ou à contrario qu'un ou plusieurs couples de télémètres pour la mesure de son attitude en tangage.Au lieu de posséder deux couples de télémètres séparés, un pour la mesure du roulis et un pour la mesure du tangage, un de ces deux couples pourrait utiliser un télémètre de l'autre couple, de sorte qu'il ne serait nécessaire d'utiliser en tout que trois télémètres pour la mesure de l'attitude en roulis et en tangage : par exemple deux télémètres à l'avant du projectile et dans un même plan transversal pour la mesure du roulis et un télémètre à l'arrière dans le plan de symétrie du dispositif de mesure en roulis pour la mesure du tangage en combinaison avec les deux télémètres ou précédents. On pourrait aussi prévoir deux télémètres dans une section transverse avant et deux autres télémètres dans une section transverse arrière, avec à chaque fois au moins un couple de télémètres avant-arrière dans un même plan méridien, etc...Dans le cas où le projectile ne serait pas stabilisé en roulis, mais serait au contraire en autorotation par exemple, il faudrait prévoir, pour la mesure de tangage, une répartition régulière d'un ensemble de capteurs télémétriques sur deux sections transversales de la munition, les capteurs disposés dans les mêmes plans méridiens étant alors associés deux à deux. De la même façon, pour permettre la mesure de l'évolution en roulis pendant le vol du projectile, il convient de multiplier pareillement, de manière paire ou impaire et supérieure à deux, le nombre de capteurs autour de la section transversale de mesure 9 afin d'obtenir des mesures pour toute la position angulaire de roulis de la munition. A noter que la mesure des distances di, d2, d'i, d'2 précitées peut avantageusement être simultanément exploitée par le calculateur 5 à de multiples autres fins: commande d'un séquencement, mesure de la vitesse de rotation apparente de la munition par rapport au sol, mesure de la vitesse de chute du projectile, comportement en suivi de terrain du projectile piloté en tangage, calcul de la vitesse longitudinale de ce projectile, calcul de sa vitesse angulaire de tangage relativement à la variation de pente du plan moyen du sol, etc... REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la mesure de l'attitude en roulis et/ou en tangage d'un projectile (1) évoluant au dessus du sol (2), caractérisé en ce qu'il comporte pour la mesure d'attitude en roulis : au moins un ensemble de deux dispositifs télémétriques à capteurs directifs (7, 8) aptes chacun à mesurer leur distance (dl, d2) par rapport au sol (2), dans une direction déterminée (10, 11), ces deux capteurs télémétriques directifs (7, 8) étant disposés sur le projectile (1) et dans une section transversale (9) de celui-ci, et étant dirigés vers le sol (2) selon deux directions (10, 11) symétriques par rapport à une direction de référence (22) située dans le même plan transversal et également pointée vers le sol (2), jouant le rôle d'index de roulis pour ce projectile ; pour la mesure d'attitude en tangage : au moins un ensemble de deux dispositifs télémétriques à capteurs directifs (12, 13) aptes eux-aussi à mesurer chacun leur distance (doit d'2) par rapport au sol (2) dans une direction déterminée (15, 16), ces deux capteurs télémétriques directifs (12, 13) étant disposés sur ce projectile et dans un plan méridien de celui-ci de façon à être longitudinalement espacés l'un de l'autre le long d'une génératrice du projectile, et étant chacun dirigés vers le sol (2) selon un angle déterminé (ssl, ss2) par rapport à l'axe longitudinal (17) du projectile ; et des moyens de calcul (5) pour déduire de ces mesures de distances (di, d2, d'i, d'2) et par utilisation d'un plan de référence (19) représentatif du plan moyen du sol, l'attitude en roulis et/ou en tangage de ce projectile. 2 - Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, pour la mesure de roulis, une répartition régulière d'un ensemble pair ou impair et supérieur à deux de de capteurs télémétriques, dont les mesures sont associées deux à deux, dans une même section transversale (9) du projectile. 3 - Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte, pour la mesure de tangage, une répartition régulière d'un ensemble de capteurs télémétriques sur deux sections transversales du projectile, les capteurs disposés dans les mêmes plans méridiens étant alors associés deux à deux. 4 - Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque couple de capteurs (12, 13) pour la mesure du tangage comprend un capteur (12) à l'avant du projectile (2) et un capteur (13) à l'arrière de ce projectile. 5 - Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour la mesure de l'attitude en roulis et en tangage, il comporte au moins un premier couple de télémètres dans un plan transversal et au moins un autre télémètre longitudinalement espacé de ce premier couple et situé dans le plan de symétrie de ce premier couple de télémètres de ce premier couple. 6 - Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour la mesure de l'attitude en roulis et en tangage, il comporte au moins un premier couple de télémètres dans une section transverse avant et au moins un deuxième couple de télémètres dans une section transverse arrière, avec au moins un couple de télémètres avant- arrière dans un même plan méridien. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la mesure desdites distances (dl, d2, d'1, d'2) est utilisée par les dits moyens de calcul (5) à d'autres fins : commande d'un séquencement, mesure de la vitesse de rotation apparente de la munit ion par rapport au sol, mesure de la vitesse de chute du projectile, comportement en suivi de terrain du projectile piloté en tangage, calcul de la vitesse longitudinale de ce projectile, calcul de sa vitesse angulaire de tangage relativement à la variation de pente du plan moyen du sol, etc...