Brevet FR2663729A1 — publié le 19911227

"Procédé pour déterminer la déviation du tir lors du bombardement de buts d'exercices et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé " L'invention concerne un procédé pour déter- miner la déviation du tir lors du bombardement de buts d'exercices immobiles ou mobiles en mesurant l'onde de pression de projectiles passant à côté du but, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Il est connu d'employer des procédés acous- tiques pour mesurer la déviation du tir sur des buts d'exercices immobiles ou bien se déplaçant à une vi- tesse subsonique Dans ce cas, l'onde de pression en forme de cône produite par les projectiles se dépla- çant à vitesse transsonique est détectée en utilisant un ou plusieurs microphones, et on fait appel pour la mesure, au point d'émission de l'onde de pression sur la trajectoire du projectile ainsi qu'à l'amplitude de l'onde de pression et/ou à la durée de l'onde de pres- sion Cette mesure directe dans le cas de buts se dé- plaçant, en fonction des grandeurs vectorielles des vitesses du projectile, du but et du son, est entachée d'erreur et le résultat correct n'est obtenu que dans de rares cas particuliers. Par le document DE-OS 31 22 644 on connaît un procédé pour la mesure acoustique de la déviation du tir lors du bombardement de buts d'exercices vo- lants, ce procédé évitant une partie des erreurs. Ce procédé part de la mesure acoustique de la déviation du tir lors du bombardement de buts d'exercices volants, l'intensité sur le but de la pression de l'onde de choc du projectile étant captée et envoyée à un appareillage d'exploitation au sol En tenant compte de paramètres prédéfinis, la distance entre la trajectoire du projectile et le but d'exerci- ce est déterminée au moment du passage du projectile à côté du but, en ce que la durée de la période de l'on- de de pression sur le but d'exercice, et l'angle de tir entre la trajectoire du but et la trajectoire du projectile est déterminée, tandis que pour obtenir la distance vraie entre la trajectoire du projectile et le but d'exercice, un facteur de correction est calcu- lé La précision de la mesure dépend ainsi des paramè- tres prédéfinis Dans chaque cas, l'onde de pression est mesurée par l'intermédiaire de microphones, l'ef- fet dit de détonation intervenant dans la mesure Mais les difficultés qui se présentent lors de la mesure, par l'intermédiaire de microphones, sont universelle- ment connues. En outre, le document EP O 003 095 décrit une extension du procédé précité en utilisant cinq mi- crophones, quatre de ces microphones étant disposés au sommet d'un polyèdre On peut ainsi déterminer, non seulement, des informations de distances en valeurs entre la trajectoire du projectile et le but d'exerci- ce, mais également des indications de direction. Dans le cas de ce procédé connu, il y a lieu toutefois de tenir compte de ce qui suit: La configuration de l'onde de pression du projectile dépend de nombreux paramètres de mise en oeuvre, tels que par exemple le type de projectile et son éloignement, la vitesse du but et l'angle de tir, de sorte que pour chaque combinaison de ces parame- tres, on doit procéder à un étalonnage et les facteurs de correction correspondants doivent être présélec- tionnés dans le programme d'exploitation lors de la mise en oeuvre. Comme la modification de la configuration de l'onde de pression lors de sa propagation, ne peut pas être déterminée exactement par le calcul, ou ne peut l'être que de façon restreinte, une exploitation ne peut s'effectuer que par des étalonnages dispendieux pour les différentes conditions de mise en oeuvre, un calibrage cyclique de l'installation est alors néces- saire. Le captage de la configuration de l'onde de pression par des microphones est en outre influencé de façon défavorable par de multiples paramètres pertur- bateurs, tels les fluctuations de température et le niveau de bruit, notamment pour des vitesses élevées du but et la conversion technique de la mesure dans le microphone est rendue plus difficile du fait des ef- fets Doppler et de la caractéristique propre du micro- phone. Le but de la présente invention est, en conséquence, de créer un procédé d'un type entièrement nouveau, grâce auquel la précision de la détermination de la dérive de tir, lors du bombardement de buts d'exercices, est augmentée et dans lequel, à partir de l'onde de pression du projectile passant à côté du but, seule l'information en ce qui concerne la traver- sée du front de l'onde de pression est exploitée, sans qu'il soit nécessaire, dans ce cas, d'utiliser des mi- crophones. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion en ce que le projectile, sur sa trajectoire de vol arrive au voisinage d'au moins une chaîne de dé- tection associée au but d'exercice et s'étendant ap- proximativement en ligne droite, et par laquelle l'on- de de pression du projectile est coupée, et en ce que les détecteurs influencés par l'onde de pression déli- vrent des impulsions déclenchées et décalées dans le temps, à une unité d'exploitation dans laquelle l'hy- perbole d'intersection du cône de mach du projectile est enregistrée en au moins deux points. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention la position du canal de tir dans le domaine du but est déterminée par la succession dans le temps des impulsions d'un détecteur placé au milieu et des dé- tecteurs sollicités ensuite par l'onde de pression, en tenant compte des vitesses relatives du projectile et du but. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la position du canal de tir est déterminée de façon univoque au moyen d'un détecteur auxiliaire, placé en dehors du plan horizontal passant par la chaîne de détection, en mesurant la durée d'impulsion de l'impulsion déclenchée par le détecteur auxiliaire. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, pour des buts d'exercices mobiles, dans le cas desquels la chaîne de détection se déplace égale- ment et/ou pour des angles d'intersection quelconques entre la chaîne de détection et la trajectoire du pro- jectile, l'image affine de l'hyperbole d'intersection, résultant des impulsions décalées dans le temps des détecteurs sollicités par l'onde de pression, est cap- tée dans l'unité d'exploitation et est transformée à l'inverse en l'hyperbole originale à l'échelle par des moyens symboliques, géométriques ou numériques. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la vitesse de déplacement du but et/ou d'au- tres paramètres de mise en oeuvre sont mesurés ou bien calculés de façon cyclique ou stationnaire pendant la mise en oeuvre, ou bien sont introduits au préalable et peuvent être simultanément traités en tant que grandeurs connues pour permettre l'exploitation. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le cône susceptible d'être calculé à partir de l'équation de l'hyperbole d'intersection, est uti- lisé pour détecter la distance de l'axe de l'hyperbole à l'axe du cône de mach du projectile. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, à partir des paramètres de transformation, lors de la transformation inverse de la reproduction affine de l'hyperbole dérivée des impulsions décalées dans le temps en l'hyperbole originale à l'échelle, les vitesses sont déterminées dans le triangle de vi- tesse à partir du déplacement du but, du déplacement du projectile et de la propagation du bruit. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la température environnante est mesurée par un détecteur de mesure de la température dans le do- maine du but et la vitesse absolue du projectile et/ou du but est détectée à l'aide de cette grandeur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'à chaque but d'exercice est associée une chaîne de détection qui forme une droite à l'intérieur du domai- ne du but d'exercice. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la chaîne de détection s'étend à ses deux extrémités au-delà du but d'exercice. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, au moins deux autres détecteurs sont associés à la chaîne de détection, ces détecteurs étant décalés latéralement en dehors de la droite constituée par les détecteurs. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, dans le cas de buts d'exercices avec des structures à trois dimensions, il est prévu deux ou plusieurs chaînes de détection qui concourent selon un angle prédéfini. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'unité d'exploitation est constituée par une mémoire intermédiaire et un calculateur. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'unité d'exploitation, dans le cas de buts d'exercices mobiles, est disposée sur le câble de re- morquage de la structure remorquée. Enfin, selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu, comme détecteurs, des pié- zomembranes. Grâce à la présente invention, on emprunte une voie tout à fait nouvelle en ce qu'à partir de dé- tecteurs de pression simples, qui sont disposés selon une chaîne essentiellement rectiligne ou allongée (chaîne de détection), seule la traversée du front de l'onde de pression du projectile à vitesse transsoni- que passant à côté du but, est enregistrée sous la forme d'impulsions déclenchées avec un décalage dans le temps Géométriquement parlant, ce processus d'en- registrement signifie une intersection de la chaîne de détection avec le cône de Mach du projectile, c'est-à- dire la détermination d'une coupe conique. Ainsi, on supprime la détermination de la configuration de l'onde de choc qui est produite par les projectiles transsoniques et qui, de façon connue, est déterminée à l'aide de microphones alors qu'elle se déplace à la vitesse du son radialement à partir de la face avant du projectile et de sa face arrière. Ainsi, les corrélations connues entre la modification de la configuration, c'est-à-dire l'amplitude décrois- sante, et la distance croissante entre la tête et la queue de l'onde, lorsque la longueur parcourue croît depuis le lieu d'émission, ne jouent plus aucun rôle, parce que grâce à l'invention, on renonce délibérément à la détermination de la distance entre le microphone et le point de la trajectoire du projectile le plus proche du microphone. Comme détecteur de pression, il suffit d'em- ployer, dans le cas de la présente invention, des dé- tecteurs simples et bon marché sans aucune propriété particulière qui délivrent simplement les signaux éventuellement déclenchés lesquels peuvent être dis- tingués nettement du niveau de bruit En conséquence, on peut utiliser comme détecteurs de pression, par exemple des piézo-membranes. Du fait des prix de revient considérablement plus réduits de ces détecteurs, il est possible de mettre en oeuvre un nombre plus important de détec- teurs de pression au lieu d'un petit nombre de micro- phones coûteux comme dans les procédés connus Dans le résultat final, l'importance du coût de ces détecteurs est si réduite qu'une telle chaîne de détection peut être placée dans la zone de perte à proximité immédia- te du but. Comme figure de coupe entre la chaîne de dé- tection et le cône de mach du projectile, la coupe a lieu dans le présent cas dans la direction de déplace- ment du cône de mach, c'est-à-dire en direction de l'axe du cône, et il en résulte à partir de considéra- tions géométriques élémentaires une hyperbole ou dans un cas particulier, à savoir le coup au but, une paire de droites, ou bien dans le cas de buts d'exercices mobiles, leur représentation affine Cette représenta- tion affine apparaît également, pour tous les angles de coupe différents de 90 *. Si une chaîne de plusieurs détecteurs de pression est coupée par le cône de mach du projectile, les différents détecteurs de pression sont successive- ment atteints par le front d'onde du cône de mach al- lant en s'élargissant et ces détecteurs déclenchent des impulsions successives décalées dans le temps. A partir de ce décalage dans le temps des impulsions des différents détecteurs de pression, on peut déterminer de façon univoque la configuration de la figure d'intersection entre le cône de mach du vé- hicule et la chaîne de détection rectiligne Ces figu- res de coupe sont, la plupart du temps, comme déjà mentionné, des hyperboles ou bien leur représentation affine. Comme une hyperbole a une configuration dé- finie de façon exacte mathématiquement, il suffit de peu de points, c'està-dire d'au moins trois points, pour déterminer de façon univoque les coefficients de la fonction à décrire dans sa totalité. Dans le cas d'une hyperbole complètement connue, on peut calculer, avec une dépense relative- ment réduite, le cône de mach du projectile coupé par la chaîne de détection, et la distance de l'axe du cône à la chaîne de détection. A l'aide d'un détecteur de pression supplé- mentaire qui est disposé en dehors du plan horizontal passant par la chaîne de détection, on peut alors dé- terminer nettement la position du canal de tir. Dans le cas de buts d'exercices mobiles et pour des angles de coupe quelconques différents de 900 entre la chaîne de détection et la trajectoire du pro- jectile, il faut en outre effectuer une transformation inverse de l'image affine de l'hyperbole originale à l'échelle, qui apparait en tant que figure d'intersec- tion entre le cône de mach du projectile et la chaîne de détection, sur l'hyperbole originale à l'échelle. La vitesse du but d'exercice et celle du projectile peuvent être déterminées par l'intermédiai- re de la formation du triangle du nombre de mach. Le procédé conforme à l'invention comporte par rapport aux méthodes connues, les particularités suivantes: on n'utilise pas pour la mesure de microphones d'une technique coûteuse, et de ce fait, toutes les diffi- cultés résultant de la mesure avec des microphones sont supprimées, le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre avec des détecteurs de pression simples qui, du fait de leur prix de revient réduit, peuvent éga- lement être disposés en plus grand nombre dans la zone de perte, au lieu de la configuration de l'onde de pression du projectile passant à côté du but, la figure d'inter- section pouvant être obtenue de façon beaucoup plus précise entre la chaîne de détection et le cône de mach est uniquement déterminée par l'intermédiaire de l'information sur le passage à travers le front de l'onde de pression, il n'est pas imposé d'exigences particulières à la transmission du signal de mesure entre les détec- teurs de pression et l'unité d'exploitation, une détermination préalable des paramètres de mise en oeuvre par un tir d'étalonnage, tout comme un étalonnage cyclique de l'installation, sont suppri- més dans une large mesure. L'invention va être exposée ci-après à l'ai- de d'un exemple de réalisation en se référant aux des- sins ci-joints: la figure 1 montre la trajectoire du pro- jectile avec la chaîne de détection, le cône de mach et l'hyperbole d'intersection qui en résulte, la figure 2 est un diagramme de détection en fonction du temps pour la reconstruction de l'hy- perbole d'intersection, la figure 3 est un -diagramme d'impulsion en fonction du temps d'un détecteur de pression. Sur la figure 1, la chaîne rectiligne de dé- tection 1 est représentée avec les détecteurs de pres- sion 2, cette chaîne étant survolée par un projectile transsonique 6 dont l'onde de pression se propage sous la forme du cône de mach 7 L'hyperbole 8 représente la figure d'intersection du cône de mach 7 avec la chaîne de détection 1. Sur la figure 2 est représentée la recons- truction de l'hyperbole d'intersection 8 à partir des impulsions décalées dans le temps des différents dé- tecteurs de pression 2 de la chaîne de détection 1, cette reconstruction s'effectuant dans l'unité d'ex- ploitation. Les détecteurs de pression délivrent une im- pulsion à l'unité d'exploitation lorsque, de façon correspondante à la figure 3, lors de la traversée du front d'onde de pression, une valeur de seuil détermi- née 12 ou bien un niveau de bruit de par exemple 68 d B est dépassée La valeur de seuil 12 doit tenir compte du niveau de bruit existant normalement et être simul- tanément accordée au niveau de bruit de l'onde de pression minimale du projectile Cette valeur de seuil se situe ainsi au-dessus du niveau de bruit 13 exis- tant normalement et au-dessous du niveau de bruit 14 du projectile Avec la transmission de l'impulsion à l'unité d'exploitation, l'identification du détecteur de pression concerné, c'est-à-dire sa position, doit être simultanément annoncée à l'unité d'exploitation, afin qu'une reconstruction de l'hyperbole d'intersec- tion selon la figure 2, soit possible. A partir de l'hyperbole d'intersection com- plètement connue ou bien de son image affine 8 à la figure 1, dont les branches se prolongent en 9 en asymptotes, on peut déterminer avec une dépense rela- tivement réduite le cône de mach 7, l'axe 10 de l'hy- perbole et l'axe 11 du cône, ainsi que leur distance. L'angle entre la chaîne de détection et la trajectoire du projectile peut également être ainsi déterminé. Le détecteur de pression 5, par exemple à la figure 1, est associé au milieu du but, de sorte que la déviation du tir peut être déterminée par la posi- tion de l'axe de l'hyperbole d'intersection en tenant compte de la vitesse relative, dans le cas de buts im- mobiles, par exemple à droite ou à gauche du milieu du but, et dans le cas de buts mobiles en avant ou en ar- rière dans la direction de déplacement du but. Grâce à au moins un détecteur de pression 4 à la figure 1 (détecteur auxiliaire), en dehors du plan horizontal passant par la chaîne de détection, la position du canal de tir peut être déterminée de façon univoque au-dessus ou bien au-dessous de la chaîne de détection. Dans le cas o il s'agit de buts d'exercices mobiles, la figure 1 est un exemple de réalisation avec une chaîne de détection intégrée sur le câble de remorquage de la structure remorquée, qui est guidée par le milieu du but dans la direction de déplacement de ce but. Dans ce cas, l'hyperbole d'intersection 8 est la reproduction affine de l'hyperbole originale à l'échelle Cette reproduction affine doit d'abord être ramenée par la transformation inverse à l'hyperbole originale à l'échelle avant que la déviation du tir puisse être déterminée. La détermination de la vitesse du but et de la vitesse du projectile en tant que fonction du nom- bre de mach s'effectue par l'intermédiaire de la for- mation du triangle du nombre de mach. A l'aide du détecteur de température-3 à la figure 1, la température environnante est mesurée, de sorte qu'à partir des grandeurs précitées, les vites- ses absolues du projectile et du but d'exercice peu- vent être déterminées. * En outre, la distance entre le canon et le but d'exercice, ainsi que l'altitude de vol d'un but d'exercice mobile, peuvent être déterminées en intro- duisant des paramètres marginaux appropriés. Pour jouer le rôle de buts d'exercices mobi- les, des structures en trois dimensions, dites struc- tures remorquées, sont normalement remorquées à l'aide d'un câble de remorquage à une distance appropriée d'un avion de remorquage Dans ce cas, la chaîne de détection qui doit former une droite à l'intérieur du domaine du but d'exercice peut s'étendre à l'une de ses extrémités, ou bien à ses deux extrémités, au-delà du but d'exercice. La chaîne de détection peut, dans le cas de buts d'exercices mobiles, être par exemple intégrée dans le câble de remorquage et passée par le milieu du but dans la direction de déplacement de ce but Mais dans le cas d'un but d'exercice à trois dimensions, il peut également être prévu deux ou plusieurs chaînes de détection qui se rencontrent selon un angle déterminé. -Dans le cas d'un sac remorqué, on peut par exemple disposer sur le contour de ce sac, deux ou plusieurs chaînes de détection Dans le cas de deux ou plusieurs chaînes de détection concourantes, on peut renoncer à un ou plusieurs détecteurs auxiliaires en dehors du plan horizontal passant par une chaîne de détection unique La chaîne de détection doit être équipée d'au moins trois détecteurs de pression pour permettre la détermination univoque de l'hyperbole d'intersection. La chaîne de détection peut, également, comporter une densité d'équipement différente de détecteurs de pres- sion lorsque des précisions différentes sont exigées dans l'environnement proche du but d'exercice et son environnement moins proche. Aucune exigence particulière n'est imposée à la transmission des impulsions des détecteurs de pres- sion vers l'unité d'exploitation En conséquence, l'u- nité d'exploitation peut être disposée à une distance de sécurité du but d'exercice Dans le cas de but d'exercice mobile, l'unité d'exploitation peut être disposée dans la zone du câble de remorquage ou bien dans l'avion ou bien même dans la station au sol Des unités d'émission et de réception appropriées assurent la transmission des données exploitées ou bien non en- core exploitées. L'unité d'exploitation peut comprendre, à côté d'un calculateur, un convertisseur analogique/nu- mérique et une mémoire intermédiaire. La station au sol comprend au moins un dis- positif d'affichage qui prend en charge la représenta- tion des résultats A côté de l'affichage numérique des résultats obtenus, la représentation précise du canal de tir est également possible en perspective tri-dimensionnelle, telle que la représentation d'une cible avec des zones superposées, des anneaux et des points On peut également effectuer une exploitation statistique des résultats du tir sur un laps de temps déterminé. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer, lors du bombar- dement de buts d'exercices immobiles ou mobiles, la déviation du tir en mesurant l'onde de pression de projectiles passant à côté du but, procédé caractérisé en ce que le projectile, sur sa trajectoire de vol, arrive au voisinage d'au moins une chaîne de détection associée au but d'exercice et s'étendant approximati- vement en ligne droite, et par laquelle l'onde de pression du projectile est coupée, et en ce que les détecteurs influencés par l'onde de pression délivrent des impulsions déclenchées et décalées dans le temps à une unité d'exploitation dans laquelle l'hyperbole d'intersection du cône de mach du projectile est enre- gistrée en au moins deux points. 2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la position du canal de tir dans le domaine du but est déterminée par la succession dans le temps des impulsions d'un détecteur placé au milieu et des détecteurs sollicités ensuite par l'onde de pression, en tenant compte des vitesses relatives du projectile et du but. 3. Procédé selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé en ce que la position du canal de tir est déterminée de façon univoque au moyen d'un détecteur auxiliaire, placé en dehors du plan ho- rizontal passant par la chaîne de détection, en mesu- rant la durée d'impulsion de l'impulsion déclenchée par le détecteur auxiliaire. 4 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que pour des buts d'exercices mobiles, dans le cas desquels la chaîne de détection se déplace également et/ou pour des angles d'intersection quel- conques entre la chaîne de détection et la trajectoire du projectile, l'image affine de l'hyperbole d'inter- section, résultant des impulsions décalées dans le temps des détecteurs sollicités par l'onde de pres- sion, est captée dans l'unité d'exploitation et est transformée à l'inverse en l'hyperbole originale à l'échelle par des moyens symboliques, géométriques ou numériques. 5. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement du but et/ou d'autres paramètres de mise en oeuvre sont mesurés ou bien calculés de façon cyclique ou stationnaire pendant la mise en oeuvre, ou bien sont introduits au préalable et peuvent être si- multanément traités en tant que grandeurs connues pour permettre l'exploitation. 6 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cône sus- ceptible d'être calculé à partir de l'équation de l'hyperbole d'intersection, est utilisé pour détecter la distance de l'axe de l'hyperbole à l'axe du cône de mach du projectile. 7. Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce qu à partir des paramètres de transformation, lors de la transforma- tion inverse de la reproduction affine de l'hyperbole dérivée des impulsions décalées dans le temps en l'hy- perbole originale à l'échelle, les vitesses sont dé- terminées dans le triangle de vitesse à partir du dé- placement du but, du déplacement du projectile et de la propagation du bruit. 8 Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tempéra- ture environnante est mesurée par un détecteur de me- sure de la température dans le domaine du but et la vitesse absolue du projectile et/ou du but est détec- tée à l'aide de cette grandeur. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'à chaque but d'exercice est associée une chaîne de détection qui forme une droite à l'intérieur du domaine du but d'exercice. 10 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la chaîne de détection s'étend à ses deux extrémités au-delà du but d'exercice. 11. Dispositif selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'au moins deux autres dé- tecteurs sont associés à la chaîne de détection, ces détecteurs étant décalés latéralement en dehors de la droite constituée par les détecteurs. 12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que dans le cas de buts d'exercices avec des structures à trois dimensions, il est prévu deux ou plusieurs chaînes de détection qui concourent selon un angle prédéfini. 13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'unité d'exploitation est cons- tituée par une mémoire intermédiaire et un calcula- teur. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 et 13, caractérisé en ce que l'unité d'exploitation, dans le cas de buts d'exercices mobi- les, est disposée sur le câble de remorquage de la structure remorquée. 15. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est prévu, comme détecteurs, des piézomembranes.