Brevet FR2696535A1 — publié le 19940408

PIECE D'ARTILLERIE A STATOREACTEUR ET MUNITION POUR UNE TELLE PIECE D'ARTILLERIE La présente invention se rapporte principalement à une pièce d'artillerie à statoréacteur et à une munition pour une telle pièce d'artillerie. II est connu de générer une onde de choc dans un statoréacteur dont la partie antérieure appelée souris, placée au niveau d'une prise d'air, se déplace avec une vitesse supérieure à la célérité du son dans l'air. Cette onde de choc située au niveau de la souris empêche la sortie des gaz de combustion par la prise d'air du statoréacteur et provoque leur écoulement vers une tuyère de sortie. II en résulte une poussée qui a été utilisée avec succès pour la propulsion d'aéronef. L'on a également envisagé d'utiliser un étage statoréacteur pour accélérer un projectile tiré par un canon. Une réalisation de ce type est décrite plus en détail ci-après en référence à la figure 1. La complexité de ce système n'a jamais permis de déboucher sur un dispositif suffisamment fiable pour que l'on puisse en envisager l'industrialisation. C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une pièce d'artillerie conférant une très grande vitesse à un projectile. C'est également un but de la présente invention d'offrir une telle pièce d'artillerie de structure relativement simple. C'est aussi un but de la présente invention d'offrir une pièce d'artillerie fiable. C'est également un but de la présente invention d'offrir une pièce d'artillerie permettant un tir de grande précision. Ces buts sont atteints par une pièce d'artillerie monobloc incorporant un canon pour conférer à un projectile au moins la vitesse du son et un étage statoréacteur pour accélérer le projectile à une très grande vitesse. La présente invention a principalement pour objet une pièce d'artillerie comportant un canon et un étage statoréacteur alimentés en mélange gazeux dont la combustion accélère un projectile, le canon et l'étage statoréacteur étant alignés selon un même axe, caractérisée en ce que le canon et l'étage statoréacteur sont réunis en une unique pièce rigide monobloc. L'invention a également pour objet une pièce d'artillerie, caractérisée en ce que l'étage statoréacteur comporte une chambre tronconique dont la partie la plus large est dirigée vers le canon. L'invention a également pour objet une pièce d'artillerie, caractérisée en ce que l'étage statoréacteur est muni de patins de guidage de projectile. L'invention a également pour objet une pièce d'artillerie, caractérisée en ce que les patins de guidage sont rectilignes et en ce que la distance de chaque patin à l'axe de l'étage statoréacteur est sensiblement égale sur toute sa longueur au calibre du canon. L'invention a également pour objet une pièce d'artillerie, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'allumage du mélange gazeux, notamment une bougie alimentée en électricité par un générateur haute tension. L'invention a également pour objet une pièce d'artillerie, caractérisée en ce que le canon comporte un détecteur de passage du projectile connecté audit générateur haute tension. L'invention a également pour objet une munition pour pièce d'artillerie selon l'invention comportant une charge propulsive et un projectile, caractérisée en ce qu'elle comporte un piston disposé entre ladite charge propulsive et ledit projectile. L'invention a également pour objet une munition, caractérisée en ce que le piston comporte un joint pour assurer l'étanchéité au niveau des parois de la chambre du canon. L'invention a également pour objet une munition, caractérisée en ce que le projectile comporte une flèche de faible diamètre réalisée en un matériau de haute densité. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs et sur lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pièce d'artillerie de type connu - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation d'une pièce d'artillerie selon la présente invention - la figure 3 est une coupe radiale du dispositif de la figure 2; - la figure 4 est une coupe longitudinale d'un deuxième exemple de réalisation d'une pièce d'artillerie selon la présente invention - les figures 5 à 7 sont des coupes longitudinales des détails de réalisation de la pièce d'artillerie de la figure 2;; - la figure 8 est une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'une munition pour une pièce d'artillerie selon la présente invention - la figure 9 est une vue en coupe d'un deuxième exemple de réalisation d'une munition pour une pièce d'artillerie selon la présente invention. Sur les figures 2 à 9, I'on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. Sur la figure 1, I'on peut voir une pièce d'artillerie de type connu comportant un canon classique 1 dont l'axe de tir est aligné avec un étage statoréacteur 2. Le canon classique 1 n'est pas solidarisé avec l'étage statoréacteur, mais constitue une partie mécaniquement indépendante. L'étage statoréacteur 2 comporte un tube 3 dont l'extrémité arrière est obturée par un opercule 4 et l'extrémité avant par un opercule 5. Le tube 3 comporte une chambre cylindrique dont le diamètre est supérieur au calibre du canon 1. Une alimentation 6 en mélange gazeux de carburant et de comburant est reliée au tube 3 par une canalisation 7 équipée d'une vanne 8. Les axes du canon 1 et du tube 3 de l'étage statoréacteur 2 sont alignés avec une grande précision. L'on charge le canon 1, I'on obture les extrémités avant et arrière du tube 3 avec les opercules 4 et 5 et l'on ouvre la vanne 8 pour remplir le tube 3 avec un mélange gazeux de carburant et de comburant, puis l'on referme la vanne 8. Le tir du canon 1 confère à un projectile 9 une vitesse suffisante pour, qu'après avoir quitté le canon et parcouru une trajectoire dans l'air symbolisée par la flèche 10, il pénètre dans la chambre du tube 3 en perforant l'opercule 4 avec une vitesse supérieure à la célérité du son nécessaire à l'amorçage du statoréacteur. La combustion du mélange gazeux dans la chambre du tube 3 provoque une surpression à l'arrière du projectile 9 propulsant ce dernier vers l'avant en lui conférant une grande vitesse. Le projectile 9 quitte le tube 3 en perforant l'opercule 5. Le bon fonctionnement de la pièce d'artillerie de type connu exige un alignement très précis des axes du canon 1 et du tube 3 de l'étage statoréacteur. De plus, après chaque tir, il est nécessaire de remplacer les deux opercules 4 et 5 pour assurer le confinement dans la chambre du tube 3 du mélange gazeux. Sur la figure 2, I'on peut voir un premier exemple de réalisation d'une pièce d'artillerie selon l'invention réunissant en une seule pièce monobloc un canon 11 et un étage statoréacteur 12 alignés axialement. La liaison mécanique entre le canon 11 et l'étage statoréacteur assure leur alignement permanent selon un axe unique. L'on évite ainsi le risque de destruction de l'étage statoréacteur par un projectile tiré par le canon. De plus, il n'est plus nécessaire d'isoler par un opercule l'entrée du tube de l'étage statoréacteur. Le canon 11 comporte, par exemple, une chambre cylindrique 13 ayant une longueur comprise entre 15 et 20 fois le calibre, débouchant dans une chambre 14 de l'étage statoréacteur 12. La chambre 14 de l'étage statoréacteur 12 est, avantageusement, légèrement conique pour adapter l'entrée du statoréacteur en fonction de la vitesse, de longueur par exemple égale à 40 fois le calibre du canon 11. L'extrémité antérieure de l'étage statoréacteur 12 est fermée par un opercule 15 susceptible de résister à la pression du mélange gazeux d'alimentation de l'étage statoréacteur 12. La chambre 14 du statoréacteur 12 comporte avantageusement des patins de guidage 16 d'un projectile 17 mieux visibles sur la figure 3. Les patins de guidage 16 peuvent être rectilignes, tels que représentés sur la figure 2 ou en hélice pour conférer une rotation autour d'un axe longitudinal au projectile 17. Avantageusement, la distance entre la face dirigée vers le projectile 17 de chaque patin 16 et l'axe du statoréacteur est sensiblement égale au calibre du canon 11. Une alimentation 18 en mélange gazeux de propulsion est reliée par l'intermédiaire d'une vanne 19 et d'une canalisation 20 à la chambre 14 du statoréacteur 12. Le dispositif d'alimentation 18 comporte, par exemple, une bouteille de stockage sous pression du carburant et une bouteille de stockage sous pression de comburant ainsi que des moyens permettant de réaliser un mélange, avantageusement stoechiométrique du carburant et du comburant. L'on utilise, par exemple, comme comburant, de l'air ou avantageusement de l'oxygène. L'on utilise, par exemple, de l'hydrogène ou du méthane comme carburant. L'on charge une munition 21 dans le canon 11, l'on place un opercule 15 à l'extrémité avant de la chambre 14 de l'étage statoréacteur 12 et l'on ouvre la vanne 19 pour remplir la chambre 14 avec le mélange propulsif. L'on ferme la vanne 19 et l'on procède au tir. Comme l'on peut le voir sur les figures 8 et 9, la munition 21 comporte une charge propulsive 22, par exemple de la poudre, un piston 23 et un projectile 17. Le piston 23 comporte avantageusement un joint d'étanchéité 24 correspondant au calibre du canon 11. Le projectile 17 a une forme adaptée pour former la souris du statoréacteur. Dans l'exemple illustré sur les figures 8 et 9, le projectile 17 comporte à l'avant une partie conique ou une ogive 25 raccordée par un col 26 à une partie arrière évasée 27. Le col 26 est avantageusement muni d'un joint d'étanchéité 28. Avantageusement, comme illustré sur la figure 9, le projectile 17 comporte une flèche 29, centrée sur son axe longitudinal, de faible diamètre et de haute densité présentant une faible résistance aérodynamique à très grande vitesse. Avantageusement, une liaison mécanique fragile réunit le projectile 17 au piston 23 de façon à dissocier ces deux éléments lors de l'accélération du projectile 17 dans la chambre 14 de l'étage statoréacteur 12. Le fonctionnement de la pièce d'artillerie, selon la présente invention, sera expliqué en référence aux figures 5 à 7. Lorsque la pièce d'artillerie est prête à fonctionner, la pression atmosphérique règne dans la partie de la chambre 13 délimitée par les joints 24 et 28 de la munition, alors qu'une pression moyenne, par exemple égale à 5 106 Pa, règne dans l'espace s'étendant entre le joint d'étanchéité 28 et l'opercule 15. Lors de la mise à feu de la munition, la combustion de la poudre fait apparaître une haute pression sur la face arrière du piston 23 qui confère une vitesse supersonique au projectile 17 avant son arrivée dans l'étage du statoréacteur. Lorsque, comme illustré sur la figure 6, le projectile 17 entre dans la chambre 14 de l'étage statoréacteur 12, la réaction de combustion du mélange gazeux se déclenche. La réaction de combustion est soit déclenchée spontanément par la pénétration du projectile 17 dans l'étage statoréacteur, comme illustré sur la figure 2, soit elle est déclenchée, par exemple, avec une bougie, comme illustré sur la figure 4. La pièce d'artillerie de la figure 4 comporte avantageusement un détecteur 31 de passage du projectile 17 raccordé par l'intermédiaire d'un générateur haute tension 32, par exemple d'une bobine, d'un condensateur et'ou d'un tube électronique à une bougie 33 avantageusement disposée dans la partie arrière de la chambre 14 de l'étage statoréacteur 12. Le détecteur 31 est, par exemple, un détecteur de pression ou comporte un circuit électrique qui est fermé lors du passage du projectile 17 à une position prédéterminée. Avantageusement, le détecteur 31 est disposé sur le canon 11 de telle manière que l'allumage du mélange gazeux intervient au moment de la pénétration du projectile 17 dans l'étage du statoréacteur 12. En d'autres mots, la durée du trajet entre le détecteur 31 et l'étage du statoréacteur 12 est sensiblement égale au temps de détection, de transmission, de traitement et d'allumage. Bien qu'une unique bougie 33 ait été représentée sur la figure 4, il est bien entendu que l'utilisation d'une pluralité de bougies alimentées simultanément ou successivement en haute tension électrique, ne sort pas du cadre de la présente invention. Lors de la pénétration du projectile dans l'étage du statoréacteur 12, I'on assiste à la séparation du projectile 17 et du piston 23. Le diamètre de la chambre 14 de l'étage du statoréacteur 12, tout au moins au niveau de sa jonction avec la chambre 13 du canon 11, étant supérieur au diamètre du calibre du canon 11, le joint 28 étant plus étanche, il se produit un écoulement du mélange gazeux symbolisé par les flèches 34 sur les figures 6 et 7. Le joint 28 sert d'appui sur les patins de guidage 16 et l'écoulement 34 steffectue entre les patins 16. La combustion du mélange gazeux provoque une augmentation de pression derrière le projectile 17 et son accélération. Le projectile 17 perfore l'opercule 15 et sort de la pièce d'artillerie, selon la présente invention, à très grande vitesse, par exemple comprise entre 2500 et 3000 m/s. Le piston 23 est éjecté de la pièce d'artillerie, selon la présente invention, à une vitesse nettement inférieure. Dans le cas de l'exemple de réalisation de munition, illustré sur la figure 9, le projectile 17 perd son enveloppe extérieure et seule la flèche 29 poursuit sa trajectoire balistique en direction de la cible. D'une part, le projectile 17 quitte la pièce d'artillerie, selon la présente invention, avec une très grande énergie cinétique lui conférant un pouvoir de destruction accru et, d'autre part, la durée du trajet entre la pièce d'artillerie, selon la présente invention, et la cible est réduite, ce qui diminue la possibilité de manoeuvre de la cible pour éviter le projectile ou pour détruire la pièce d'artillerie. Il en résulte une efficacité accrue de la pièce d'artillerie, selon l'invention. II est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute pièce d'artillerie monobloc comportant un étage statoréacteur. Notamment, il est possible d'intercaler un opercule entre le canon 11 et l'étage statoréacteur 12 sans sortir du cadre de la présente invention. La présente invention s'applique à la réalisation de toute pièce d'artillerie. Elle s'applique principalement à la réalisation de pièces d'artilleries de moyen et gros calibres. REVENDICATIONS 1. Pièce d'artillerie comportant un canon (11) et un étage statoréacteur (12) alimentés en mélange gazeux dont la combustion accélère un projectile, le canon (11) et l'étage statoréacteur (12) étant alignés selon un même axe, caractérisée en ce que le canon (11) et l'étage statoréacteur (12) sont réunis en une unique pièce rigide monobloc. 2. Pièce d'artillerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étage statoréacteur (12) comporte une chambre tronconique (14) dont la partie la plus large est dirigée vers le canon (11). 3. Pièce d'artillerie selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'étage statoréacteur (12) est muni de patins de guidage (16) de projectile (17). 4. Pièce d'artillerie selon la revendication 3, caractérisée en ce que les patins de guidage (16) sont rectilignes et en ce que la distance de chaque patin (16) à l'axe de l'étage statoréacteur (12) est sensiblement égale sur toute sa longueur au calibre (13) du canon (11). 5. Pièce d'artillerie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'allumage du mélange gazeux, notamment une bougie (33) alimentée en électricité par un générateur haute tension (32). 6. Pièce d'artillerie selon la revendication 5, caractérisée en ce que le canon (11) comporte un détecteur (31) de passage du projectile (17) connecté audit générateur haute tension (32). 7. Munition pour pièce d'artillerie selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant une charge propulsive (22) et un projectile (17), caractérisée en ce qu'elle comporte un piston (23) disposé entre ladite charge propulsive (22) et ledit projectile (17). 8. Munition selon la revendication 7, caractérisée en ce que le piston (23) comporte un joint (24) pour assurer l'étanchéité au niveau des parois de la chambre (13) du canon (11). 9. Munition selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le projectile (17) comporte une flèche (29) de faible diamètre réalisée en un matériau de haute densité.