Brevet FR2660063A1 — publié le 19910927

La présente invention a pour objet un autodirecteur pour missile. Plus particulièrement, elle s'applique aux autodirec- teurs à faible coût susceptibles d'équiper des sous- munitions sol-sol ou air-sol. On connaît déjà des autodirecteurs pour missile, dans lesquels la position de la cible poursuivie par le missile est déterminée par un écartomètre comprenant un système optique, focalisé sur une mosaïque de photodétecteurs détectant des rayonnements visibles ou infrarouges, et des circuits électroniques de traitement des signaux détectés, pour délivrer deux signaux électriques représentatifs des angles de site et de gisement de la cible, mesurés par rapport à la ligne de visée de l'écartomètre Sur les autodirecteurs connus, l'écartomètre est monté sur une plate-forme mobile, en site et en gisement, par rapport au corps du missile, et commandée pour que la ligne de visée de l'écartomètre reste aussi proche que possible de la cible. Toutefois, la liaison mécanique entre la plate-forme mobile et le corps du missile, ainsi que les moteurs et circuits de commande de la position de la plate-forme augmentent la complexité et le coût de l'autodirecteur. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en procurant un autodirecteur dans lequel il n'est pas nécessaire de monter l'écartomètre sur une plate-forme mobile selon deux axes, relativement au corps du missile. -2- A cet effet, elle a pour objet un autodirecteur pour missile pourvu d'une voie de site et d'une voie de gisement, et comprenant, pour chacune des voies: un dispositif de détermination de la valeur de l'angle sous lequel est vue une cible poursuivie, mesuré par rapport à une ligne de visée, une centrale inertielle pour déterminer la valeur de la dérivée de l'angle entre l'axe du missile et une référence inertielle, et, des moyens de commande des gouvernes du missile, en réponse aux valeurs ainsi déterminées, autodirecteur caractérisé par le fait que, pour au moins une des deux voies: ledit dispositif de détermination est monté sur le missile pour que le débattement de sa ligne de visée par rapport au missile soit nul en moyenne, et, lesdits moyens de commande comprennent des premiers moyens soustracteurs reliés à la sortie dudit dispositif de détermination et à la sortie de moyens intégrateurs, des moyens amplificateurs reliés à la sortie desdits premiers moyens soustracteurs, des deuxièmes moyens soustracteurs reliés à la sortie desdits moyens amplificateurs et à la sortie de la centrale inertielle, lesdits moyens intégrateurs sont reliés à la sortie des deuxièmes moyens soustracteurs, et la sortie desdits moyens amplificateurs commande les gouvernes. Dans l'autodirecteur de l'invention, il est tout au plus nécessaire de prévoir une articulation autour d'un seul axe, entre le corps du missile et la plate-forme qui -3 - supporte le dispositif de visée, puisque autour de l'autre axe, la position relative de la ligne de visée et de l'axe du missile varie peu Il en résulte une simplification à la fois sur le plan mécanique et sur le plan électronique Naturellement, pour conserver un champ de vision de dimension raisonnable selon l'axe pour lequel le débattement de la ligne de visée est nul en moyenne, il est nécessaire d'augmenter la taille de la mosaïque de détecteurs selon cet axe, relativement à la taille de la mosaïque des écartomètres des autodirecteurs connus Ceci ne pose pas de problème particulier, des mosaïques de taille relativement grande étant disponibles aujourd'hui pour un prix raisonnable. Avantageusement, ledit dispositif de détermination est monté sur le missile par l'intermédiaire de moyens amortisseurs des vibrations du missile. Dans ce cas, la ligne de visée du dispositif de détermination de la position angulaire de la cible n'est pas soumise aux vibrations du corps du missile, ce qui permet d'utiliser des circuits de traitement électronique, en aval de ce dispositif de détermination, ayant sensiblement les mêmes performances en rapidité que les circuits de traitement des autodirecteurs connus Or, dans ces autodirecteurs connus, les circuits de traitement électronique bénéficient du fait qu'il est prévu un asservissement pour stabiliser la position de la plate-forme mobile Dans l'autodirecteur de l'invention, on parvient à des performances identiques avec de simples moyens amortisseurs, qui peuvent être, par exemple, un joint "Bendix", un bloc élastomère, ou encore un amortisseur à gaz. Dans la forme de réalisation préférée, pour l'autre des deux voies -4 - le dispositif de détermination est monté mobile sur le missile, et la valeur de l'angle entre ladite ligne de visée et ledit axe du missile est commandable, et, lesdits moyens de commande comprennent des moyens amplificateurs reliés à la sortie dudit dispositif de détermination, des moyens soustracteurs reliés à la sortie desdits moyens amplificateurs et à la sortie de la centrale inertielle, des moyens intégrateurs reliés à îO la sortie desdits moyens soustracteurs, des moyens de commande de la position de ladite ligne de visée relativement audit axe du missile, et la sortie desdits moyens amplificateurs commande les gouvernes. Avantageusement, la voie pour laquelle le débattement de ladite ligne de visée par rapport au missile est nul en moyenne est la voie de site, et la voie pour laquelle l'angle de ladite ligne de visée est commandable est la voie de gisement. Dans ce cas, l'autodirecteur de l'invention est bien adapté pour un missile sol-sol ou air-sol, dans la mesure o la mobilité du dispositif de visée permet d'obtenir un champ de vision panoramique en gisement avec une mosaïque de détecteurs de dimension raisonnable selon l'axe de gisement En site, le champ de vision n'a pas besoin, pour un tel missile, d'être très important, ce qui conduit également à une dimension raisonnable de la mosaïque selon l'axe de site. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de la forme de réalisation préférée de l'autodirecteur de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels -5- la figure 1 représente une vue en perspective de la partie optique et mécanique de l'autodirecteur de l'invention, la figure 2 représente un schéma par blocs de la voie de site de l'autodirecteur de l'invention, et, la figure 3 représente un schéma par blocs de la voie de gisement de l'autodirecteur de l'invention. Sur la figure 1 on a représenté en 1 la partie avant du corps d'un missile sol-sol Cette partie 1 supporte un dispositif 2 de détermination de la position angulaire de la cible poursuivie par le missile, en vue de la commande des gouvernes du missile par l'autodirecteur objet de l'invention. Le dispositif 2 est, dans son principe, analogue à un écartomètre, c'està-dire qu'il comporte un système optique d'axe, ou ligne de visée 21, focalisant sur une mosaïque de photodétecteurs, sensibles dans le visible ou dans l'infrarouge, l'image de la cible poursuivie. Les signaux de sorties des photodétecteurs de la mosaïque sont traités dans un circuit de traitement qui délivre deux signaux, l'un noté S représentant l'angle de site de la cible, mesuré par rapport à la ligne de visée 21, l'autre noté G représentant l'angle de gisement de la cible, mesuré également par rapport à la ligne de visée 21 Ici, toutefois, la taille de la mosaïque est, au moins selon l'axe de site, notablement supérieure à celle de la mosaïque d'un écartomètre, de taille relativement réduite, comme cela est connu. Comme le montre la figure 1, le dispositif 2 est monté sur une plateforme 24 mobile en rotation autour d'un axe 25 vertical La plate-forme 24 est donc mobile en -6 - gisement Un moteur 26 permet de commander la position relative de la plate-forme 24 et donc de la ligne de visée 21 par rapport à l'axe du missile 11 Un capteur 27 permet de mesurer l'angle entre la ligne de visée 21 et l'axe du missile 11. En site, il n'est pas prévu d'articulation entre la plate-forme mobile 24 et la partie 1 du corps du missile Toutefois le dispositif 2 est monté sur la plate-forme 24 par l'intermédiaire, ici, de blocs élastomères tels que le bloc 23, dont la fonction est d'amortir les vibrations du corps 1 du missile afin que celles-ci ne soient pas intégralement transmises au dispositif 2 et n'affectent donc que peu la position de la ligne de visée 21, qui s'en trouve ainsi stabilisée en vol. Ainsi, on peut dire que, en site, ledit dispositif de détermination est monté sur le missile pour que le débattement de sa ligne de visée 21 par rapport à l'axe 1 l du missile soit nul en moyenne. Les blocs élastomères tels que 23 pourraient être remplacés par des amortisseurs à gaz, des joints "Bendix", ou tout autre dispositif approprié Un joint "Bendix" comprend, de façon connue, deux lames métalliques souples fendues, et engagées l'une dans l'autre à angle droit. Sur la figure 2, on a représenté un schéma par blocs des circuits électroniques de traitement de la voie de site. Un soustracteur 3 est pourvu d'une entrée plus recevant le signal S, d'une entrée moins recevant un signal A et d'une sortie délivrant un signal SA. -7 - Un amplificateur 4 est pourvu d'une entrée recevant le signal SA et d'une sortie délivrant un signal amplifié GS. Un soustracteur 6 est pourvu d'une entrée plus recevant le signal GS, d'une entrée moins recevant un signal DSM délivré par la centrale inertielle 5 embarquée à bord du missile, et d'une sortie délivrant un signal KDS. îO Un intégrateur 7 est pourvu d'une entrée recevant le signal KDS et d'une sortie délivrant le signal A. Le signal DSM en sortie de la centrale inertielle 5 représente la valeur de la dérivée, par rapport au temps, de l'angle entre l'axe il du missile et une référence inertielle, mesuré dans le plan de site. Le signal GS est utilisé pour commander les gouvernes du missile de façon à corriger sa position dans le plan de site. Sur la figure 3, on a représenté un schéma par blocs des circuits électroniques de traitement de la voie de gisement. Un amplificateur 4 ' est pourvu d'une entrée recevant le signal G et d'une sortie délivrant un signal amplifié GG. Un soustracteur 6 ' est pourvu d'une entrée plus recevant le signal GG, d'une entrée moins recevant un signal DGM délivré par la centrale inertielle 5, et d'une sortie délivrant un signal KDG. Un intégrateur 7 ' est pourvu d'une entrée recevant le signal KDG et d'une sortie délivrant un signal P. -8 - Un circuit d'asservissement 8 est pourvu d'une première entrée recevant le signal P, d'une deuxième entrée recevant un signal GP et d'une sortie délivrant un signal CP. Le signal CP est utilisé pour commander le moteur 26 qui oriente, en gisement, la plate-forme 24 et donc la ligne de visée 21 Le signal GP est le signal de sortie du capteur 27 qui mesure en permanence la valeur de l'angle 1 o entre la ligne de visée 21 et l'axe du missile 11, angle mesuré dans le plan de gisement. Le signal DGM en sortie de la centrale inertielle 5 représente la valeur de la dérivée, par rapport au temps, de l'angle entre l'axe 11 du missile et une référence inertielle, mesuré dans le plan de gisement. Le signal GG est utilisé pour commander les gouvernes du missile de façon à corriger sa position dans le plan de gisement. L'autodirecteur qui vient d'être décrit fonctionne comme suit. Le signal A de la figure 2 peut s'écrire: A = GS/p -S ( 1) Dans la relation ( 1), la lettre p est celle de la transformation de Laplace, et SM désigne l'angle entre l'axe 11 du missile et une référence inertielle, mesuré dans le plan de gisement. La relation ( 1) traduit simplement le fait que le signal A, résultant de l'intégration, dans l'intégrateur 7, du -9 - signal représentant la différence entre le signal GS et le signal DSM, est égal la différence des signaux représentant les intégrales des signaux GS et DSM. Mais, par ailleurs, le signal GS peut s'écrire de manière évidente GS = K (S A) ( 2) K étant le gain de l'amplificateur 4. En reportant la relation ( 1) dans la relation ( 2) on trouve: GS = K (S GS/p + SM) ( 3) La relation ( 3) s'écrit: GS ( 1 + K/p) = K (S + SM) ( 4) ce qui donne: GS = p (S + SM) l 1/( 1 + p/K)l ( 5) La relation ( 5) montre que, si le gain K est assez grand pour que, en première approximation, on puisse négliger le terme entre crochet de l'équation ( 5) on peut écrire: GS = p (S + SM) ( 5 ') Comme le signal S représente l'angle de site de la cible mesuré par rapport à la ligne de visée 21, c'est-à-dire, ici, l'axe 11 du missile, et la valeur SM l'angle de l'axe 11 du missile, par rapport à un référentiel inertiel, dans le plan de site, il apparait que la -10- relation ( 5 ') traduit le fait que le signal GS est égal à la dérivée de l'angle de la cible par rapport à un référentiel inertiel, mesuré dans le plan de site, qui convient donc pour commander les gouvernes du missile en site. En remarquant que, pour la voie gisement de la figure 3 le circuit 8 est agencé pour comparer en permanence le signal GP au signal P et commander le moteur 26 pour qu'il en soit ainsi, on peut faire le même type de calcul que le calcul précédent, qui montre que le signal GG est représentatif de la dérivée de l'angle de la cible par rapport à un référentiel inertiel, mesuré dans le plan de gisement, approprié à la commande des gouvernes en gisement. Les circuits des figures 2 et 3 peuvent naturellement être réalisés sous forme analogique ou sous forme numérique On notera qu'ils mettent en oeuvre des fonctions similaires. Le fonctionnement qui a été décrit correspond au mode poursuite, mis en oeuvre pour poursuivre une cible dont la présence a été détectée au cours d'une phase préliminaire de fonctionnement en mode recherche De façon connue, en mode recherche, la plate-forme est commandée pour effectuer un balayage panoramique jusqu'à ce que la présence d'une cible soit détectée. Ici, et comme l'homme du métier a pu le comprendre, la dimension de la mosaïque de détecteur dans le plan de site est plus grande que sa dimension dans le plan de gisement. -11- Revendications 1 Autodirecteur pour missile ( 1) pourvu d'une voie de site et d'une voie de gisement, et comprenant, pour chacune des voies: un dispositif de détermination ( 2) de la valeur de l'angle (S, G) sous lequel est vue une cible poursuivie, mesuré par rapport à une ligne de visée ( 21), une centrale inertielle ( 5) pour déterminer la valeur de la dérivée (DSM, DGM) de l'angle entre l'axe ( 11) du missile ( 1) et une référence inertielle, et, des moyens ( 3, 4, 6, 7, 4 ', 6 ', 7 ', 8, 24) de commande des gouvernes du missile ( 1), en réponse aux valeurs ainsi déterminées, autodirecteur caractérisé par le fait que, pour au moins une des deux voies: ledit dispositif de détermination ( 2) est monté sur le missile ( 1) pour que le débattement de sa ligne de visée ( 21) par rapport au missile ( 1) soit nul en moyenne, et, lesdits moyens de commande comprennent des premiers moyens soustracteurs ( 3) reliés à la sortie dudit dispositif de détermination ( 2) et à la sortie de moyens intégrateurs ( 7), des moyens amplificateurs ( 4) reliés à la sortie desdits premiers moyens soustracteurs ( 3), des deuxièmes moyens soustracteurs ( 6) reliés à la sortie desdits moyens amplificateurs ( 4) et à la sortie de la centrale inertielle ( 5), lesdits moyens intégrateurs ( 7) sont reliés à la sortie des deuxièmes moyens soustracteurs ( 6), et la sortie (GS) desdits moyens amplificateurs ( 4) commande les gouvernes. -12- 2 Autodirecteur selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de détermination ( 2) est monté sur le missile ( 1) par l'intermédiaire de moyens amortisseurs ( 23) des vibrations du missile ( 1). 3 Autodirecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, pour l'autre des deux voies: le dispositif de détermination ( 2) est monté mobile o 10 sur le missile ( 1), et la valeur de l'angle entre ladite ligne de visée ( 21) et ledit axe ( 11) du missile ( 1) est commandable, et, lesdits moyens de commande comprennent des moyens amplificateurs ( 4 ') reliés à la sortie dudit dispositif de détermination ( 2), des moyens soustracteurs ( 6 ') reliés à la sortie desdits moyens amplificateurs ( 4 ') et à la sortie de la centrale inertielle ( 5), des moyens intégrateurs ( 7 ') reliés à la sortie desdits moyens soustracteurs ( 6 '), des moyens de commande ( 8, 24) de la position de ladite ligne de visée ( 21) relativement audit axe ( 11) du missile ( 1), et la sortie (GG) desdits moyens amplificateurs ( 4 ') commande les gouvernes. 4 Autodirecteur selon la revendication 3, dans lequel la voie pour laquelle le débattement de ladite ligne de visée ( 21) par rapport au missile est nul en moyenne est la voie de site, et la voie pour laquelle l'angle de ladite ligne de visée ( 21) est commandable est la voie de gisement.