Brevet FR2679022A1 — publié le 19930115

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L'invention se propose au contraire de réaliser un capteur réagissant à l'approche d'un projectile même très rapide et très mince, pour déclencher un dispositif de protection actif, avant l'impact du projectile-et qui puisse en outre être utilisé sur des objets mobiles, en particulier des véhicules blindés. Ce but est atteint suivant 1 'invention en ce que le dispositif de protection est équipé d'un capteur électromagnétique, orienté à peu près perpendiculairement à la plaque blindée extérieure, à détacher par explosion, d'un module de blindage correspondant. Cette solution repose sur la découverte selon laquell E même dans le cas d'un mince barreau à énergie cinétique, avec section réfléchissante minimale, la localisation par rêtrodiffusion électromagnétique permet quant même d'obtenir une information suffisamment claire et rapide pour une réalisation efficace, dite active à distance (AAP), du blindage qui doit agir de manière caractéristique à quelques dizaines de mètres de distance de l'approche du projectile D'une manière avantageuse, la cible s'approchant à une vitesse bien supérieure à 1 000 m/s, est détectée frontalement par un radar à très haute fréquence et ondes entretenues, qui fournit ensuite une fréquence doppler d'un ordre de grandeur caractéristique de 100 k Hz Si les mesures du temps écoulé ne donnent pas une résolution suffisante, à la grande vitesse d'approche, pour une mesure de la distance de l'objectif en temps réel, cette information peut être obtenue aussi par une modulation de fréquence (variation linéaire ou modulation par déplacement) de la fréquence d'émission avec ensuite mesure de la différence de phase par rapport à la fréquence de réception, en fonctionnement à ondes entretenues Dans le cas en particulier d'une fréquence d'émission dans la gamme des micro-ondes ou des ondes millimétriques du spectre de rayonnement électromagnétique, il se présente comme possibilité de concevoir le capteur sous la forme d'un radar à bande X dont le fonctionnement n'est pas critique et l'appareillage relativement bon marché, l'antenne d'émission et de réception peut être conçue particulièrement plate sous la forme d'une antenne a microbandes, ce qui fait qu'elle peut être appliquée, sur une épaisseur réduite, sur la plaque blindée associée au capteur ou même encastrée avec le capteur, dans la surface extérieure de cette plaque Un fonctionnement groupé de plusieurs antennes de capteur donne l'effet d'un ensemble d'antennes pour une caractéristique de directivité plus fortement resserrée et offrant cette possibilité connue de pouvoir orienter cette caractéristique, par commande de phase, pour explorer par exemple l'espace entourant un objet à protéger, a la recherche d'un missile s'approchant, avant que l'on repasse en fonctionnement individuel, sur les capteurs associés aux différents modules de blindage actifs Pour le module duquel s'est approché le projectile â haute énergie, jusqu'à la distance d'action du mécanisme de défense, la plaque blindée placée devant est ensuite accélérée, au moyen d'un dispositif d'accélération pyrotechnique ou électromagnétique, transversalement à son plan et est ainsi projetée à l'encontre de la barre à énergie cinétique afin d'absorber cette énergie ou de la dévier ou même de la détruire. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit Un mode de réalisation de l'invention est représenté 3 tire d'exemple non limitatif et de façon très schématique sur les dessins hors échelle. La figure 1 est un croquis en coupe longitudinale ouverte montrant la construction d'un dispositif de protection actif avec capteurs de déclenchement et la figure 2 est un schéma fonctionnel de l'un des capteurs de déclenchement de la figure 1. Un objet 11 a protéger, fixe ou mobile, en particulier un char de combat, porte sur son blindage principal 12, comme dispositif de protection 13 actif, des modules de blindage 14 supplémentaires, interchangeables, sous la forme de plaques blindées 15 massives ou lamifiées, devant des dispositifs d'accélération 16 Lorsque l'objet 11 est menacé par un projectile à énergie cinétique 17, le dispositif d'accélération 16 concerné, dans la zone menacée 18, est initialisé par un capteur 19, par l'intermédiaire d'un dispositif d'allumage 20 et la plaque blindée 15, placée devant, est ainsi détachée du blindage principal 12, au moyen d'un explosif ou par induction et est projetée 3 l'encontre du projectile à énergie cinétique s'approchant Ceci consomme, lors de la percée de cette plaque blindée 15, une part importante de son énergie cinétique et il est dévié de sa trajectoire d'approche 21 ainsi qu'éventuellement détruit, ce qui fait que dans tous les cas l'objet 11 3 protéger n'est sollicité que d'une manière fortement affaiblie et pouvant être absorbée par le blindage principal 12, sans grands dommages. L'approche d'un projectile à énergie cinétique 17 est détectée à bord de l'objet 11, par un capteur 19 électromagnétique qui, par la voie de la localisation par rétrodiffusion, détecte une cible en mouvement et mesure sa vitesse par le spectre doppler de l'énergie réfléchie sur le projectile à énergie cinétique 17 A partir des données fournies par le capteur il est possible, au besoin, de déduire aussi une mesure de distance, afin d'initialiser le dispositif d'accélération 16 seulement lorsque le projectile à énergie cinétique 17 s'est approché suffisamment, par rapport à la distance d'action de la plaque blindée 15 à projeter à son encontre De préférence, le capteur 19 est un radar doppler à ondes entretenues dans la gamme des ondes micrométriques ou millimétriques du spectre électromagnétique Un générateur à bande X 22, fournit par exemple une fréquence d'émission Fz, modulée périodiquement en fréquence, par laquelle est alimentée, par l'intermédiaire d'un circulateur 23 servant de commutateur émission-réception, une antenne 24 plate qui est placée sur la surface extérieure 25 de la plaque blindée 15 correspondante, ou encastrée dans celle-ci, sous la forme d'une petite antenne à ouverture ou plus avantageusement encore sous la forme d'un guide d'ondes à microbandes Tandis que sur la figure 1 du dessin, pour plus de clarté, le capteur 20 a été représenté sur le côté, derrière la plaque blindée 15 du module 14 respectif, la construction du capteur 20 peut être si miniaturisée qu'il peut être encastré directement derrière l'antenne 24, dans la plaque blindée 15. Malgré la section réfléchissante extrêmement faible du projectile à énergie cinétique 17 mince, approchant, l'antenne 24 absorbe cependant suffisamment d'énergie avec une fréquence de réception Fe dans laquelle l'énergie d'émission réfléchie présente, par suite de la très grande vitesse d'approche du projectile 17, une composante doppler importante, avec un rapport signal-bruit augmentant rapidement, au cours de l'approche Ce spectre de la fréquence de réception Fe est rassemblé, après le circulateur 23, dans un mélangeur de réception 26, avec une puissance de mélange inverse, qui contient, par un découplage 27, la fréquence d'émissions Fs actuelle de l'oscillateur 22. Le résultat du mélange est une fréquence intermédiaire Fz à partir de laquelle on obtient, par un amplificateur de régulation 28 avec comportement passe- bas, la fréquence doppler Fd dépendant de l'approche et donc une information concernant la menace actuelle par un projectile à effet cinétique 17, information qui est transmise à un circuit de sortie 29 Dans celui-ci, il est encore possible par exemple de procéder à une analyse signal-parasite (s'appuyant par exemple sur la plausibilité avec des informations comparables obtenues par des capteurs 19 voisins), jusqu'à ce que l'approche optimale du projectile à effet cinétique 17 soit donnée pour l'initialisation du dispositif d'allumage 20. En particulier, le circuit de sortie 29 peut être conçu aussi pour procéder à une transformation de Fourier rapide, afin de déterminer clairement la fréquence doppler et donc la vitesse d'approche, dans l'intérêt d'un instant de déclenchement optimalisé pour le dispositif d'accélération 16 Etant donné que les temps d'observation sont relativement courts, compte tenu de la grande vitesse d'approche du projectile, allant jusqu'à 2 000 m/s d'une part et compte tenu d'autre part de la distance d'action, limitée à quelques dizaines de mètres, du dispositif de protection très actif, la transformation de Fourier, destinée à détecter avec certitude le doppler de l'objectif, peut s'effectuer dans le spectre radar reçu, avec une largeur de bande réduite, ce qui permet de concevoir, du point de vue technique, des circuits d'un coût avantageux. Si les oscillateurs 22 des capteurs 19, associés aux différentes plaques blindées 15, sont synchronisés par un oscillateur-mêre 30 (ou sont remplacés par celui-ci) et si les antennes 24 sont commandées simultanément, on obtient alors la configuration d'un ensemble d'antennes à plusieurs éléments, c'est-à-dire au total une antenne à gain élevê et de grande directivité Dans le cas d'une commande ou d'une interrogation décalée dans le temps des différentes antennes 24, par un interrupteur d'antenne 31, commandé à partir d'un calculateur 32, il est possible de réaliser, selon le principe de l'antenne commandée électroniquement en phase, un balayage du faisceau pour observer l'environnement moyen et lointain de l'objet 11 à protéger, avant que, lorsqu'un projectile à énergie cinétique 17 probable est détecté, on passe au fonctionnement individuel décrit précédemment de chaque module de blindage 14 avec son propre capteur 19 d d'initialisation Pour la surveillance de plusieurs régions partielles de l'espace, décalées les unes par rapport aux autres, il est possible de procéder, en conséquence, à un sous- regroupement, se recouvrant ou non, des antennes 24 existantes, afin de procéder simultanément à une analyse de la menace, dans différentes directions. REVENDICATIONS 1 Capteur de déclenchement ( 19) pour un dispositif de protection ( 13) actif contre la menace d'un projectile ( 17) s'approchant, en particulier d'un projectile à effet cinétique, caractérisé en ce que le dispositif de protection ( 13) est équipé d'un capteur ( 19) électromagnétique, orienté à peu près perpendiculairement à la plaque blindée ( 15) extérieure, à détacher par explosion, d'un module de blindage ( 14) correspondant. 2 Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un capteur réfléchissant, déterminant la fréquence doppler (Fd) du projectile ( 17) détecté. 3 Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est conçu sous la forme d'un radar doppler à ondes entretenues. 4 Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est conçu comme un radar doppler à ondes entretenues avec une fréquence d'émission (Fs) dans la gamme des micro-ondes ou des ondes millimétriques du spectre électromagnétique. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une antenne à ouverture ( 24) plate sur la plaque blindée ( 15). 6 Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que son antenne ( 24) est une antenne plane à microbandes sur ou dans la surface extérieure ( 27) de la plaque blindée ( 15) modulaire à projeter. 8 Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que plusieurs antennes ( 24) peuvent fonctionner, réunies en un ensemble, pour une meilleure caractéristique d'émission et de réception. 9 Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les antennes ( 24), fonctionnant réunies, subissent une commande de phase pour orienter leur caractéristique d'émission et de réception. Capteur selon l'une quelconque des revendications i à 9, caractérisé en ce qu'il est conçu comme un radar â ondes entretenues et bande X, modulé en fréquence, avec modulation par déplacement de fréquence ou balayage de fréquences pour la mesure de la distance.