Brevet FR2707751A1 — publié le 19950120

La présente invention est relative à un procédé et un appareil pour assurer la libération de plusieurs missiles filles à partir d'un missile mère allongé, pendant le vol du missile mère, avec prati- quement aucune perte d'énergie cinétique des missiles filles. La Demanderesse cherche actuellement à créer un système de missiles dans lequel des missiles "fil- les" guidés par antenne volent le long d'une trajec- toire vers une cible et qui sont accélérés jusqu'à leur vitesse de vol par un missile mère propulsé par fusée. La libération des missiles filles à partir du missile mère doit se produire lorsque le ou le dernier moteur de fusée du missile mère a terminé sa combus- tion. Toute perturbation indésirable pour les trajets de vol calculés des missiles filles et toute perte de leur énergie cinétique pendant leur lancement doivent être évitées. L'invention a pour but de satisfaire à ces conditions. Suivant un aspect de la présente invention, il est fourni un procédé pour effectuer un lancement en vol d'un missile fille vers l'avant à partir d'un missile mère propulsé par fusée après une'période d'accélération du missile fille obtenue par la combus- tion du moteur de fusée du missile mère, caractérisé en ce qu'il consiste à: i) établir avant la fin de ladite période d'accélération une force de catapulte pour assurer ledit lancement vers l'avant et ii) à utiliser la force deréaction à l'accélération dudit missile fille pour l'opposer à la force de catapulte, de sorte que la force de catapulte est insuffisante pour causer le lancement vers l'avant pendant ladite période d'accélération tout en étant suffisante dés que la période d'accélération prend fin. Suivant un second aspect de la présente in- vention, il est fourni un missile guidé par antenne comprenant un missile mère et au moins un missile fil- fle porté par le missile mère, le missile mère ayant un moteur de fusée pour l'accélérer pendant une pério- de le long d'un trajet de vol vers une cible et le missile fille étant monté en vue d'un lancement vers l'avant en vol à partir du missile mère à la fin de la période d'accélération, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens pour imposer au missile fille, pen- dant la période d'accélération, une force de catapulte suffisante pour assurer ledit lancement vers l'avant en l'absence de l'accélération à laquelle le missile est soumis pendant-ladite période d'accélération, mais qui est insuffisante lorsqu'elle est contrecarrée par la force de réaction du missile fille sur le missile mère, qui existe pendant ladite période d'accéléra- tion. Il est avantageux de se servir de la pres- sion du gaz de propulsion du moteur de fusée (norma- lement un moteur de second étage) pour fournir la force de catapulte. Celle-ci peut être délivrée au ou à chaque missile fille par un piston agencé pour être en contact avec les missiles filles et pour être sollicité vers l'avant par la pression du gaz. Si on le désire, une goupille de cisaille- ment peut être utilisée pour empêcher un déplacement vers l'avant prématuré du piston. Un lancement pré- maturé vers l'avant peut être empêché en clavetant le ou chaque missile fille au missile mère à l'aide d'un dispositif de fixation dont la force de clavetage est calculée pour être surmontée par la force de catapulte au moment de la libération du ou de chaque missile fi- lle. Un moyen pour assurer le clavetage est d'utiliser une goupille de cisaillement qui est rompue au moment de libération. Un certain nombre de missiles filles peuvent être montés côte à côte sur un manchon (également ap- pelé sabot) pouvant coulisser sur l'axe du missile mère, les missiles filles étant agencés régulièrement autour de l'axe du manchon. Le manchon peut être sol- licité dans une disposition de stockage à l'arrière de sa course de déplacement. Une telle sollicitation est efficace pour absorber les chocs de manutention avant la libération des missiles filles. Le dispositif de fixation à l'aide duquel chaque missile fille est fixé par une force de clavetage au manchon comporte un ta- quet susceptible d'être brisé par les forces de ci- saillement qui lui sont imposées par la force de cata- pulte lorsque le missile mère n'est plus accéléré. De préférence, chaque dispositif de fixation est consti- tué par une seule goupille de cisaillement se trouvant au niveau (suivant la longueur du missile) du centre de gravité du missile fille. De préférence, les missiles filles ont une accélération radiale dirigée vers l'extérieur au mo- ment de leur libération. Celle-ci peut leur être com- muniquée en faisant en sorte que la structure de mis- sile fille tourne autour de son axe au moment del-la libération et/ou en accélérant les missiles filles vers l'extérieur (par exemple à l'aide de rampes) dans un mouvement vers l'avant du missile mère à partir d'une disposition de vol vers une disposition de libé- ration. Dans le but d'une meilleure compréhension de la présente invention et pour montrer plus clairement la manière dont celle-ci peut être mise en oeuvre, on se référera maintenant aux dessins annexés sur les- quels: - La Fig. 1 est une vue en élévation latéra- le d'un mode de réalisation préféré d'un missile guidé par antenne suivant l'invention; - La Fig. 2 est une coupe transversale selon la ligne III-III de la Fig. 1; et - La Fig. 3 est une coupe longitudinale d'u- ne partie du missile de la Fig. 1 entre les lignes III-III et IV-IV de la Fig.l prise à plus grande échelle pour montrer plus de détails. Le missile comprend un missile mère 10 et trois missiles filles 11 portés par celui-ci. Le missile mère 10 a un premier moteur de fusée RI et un second moteur R2 qui-sont allumés séquentiellement et des surfaces de commande de vol 17 qui sont également adaptées pour communiquer un mouvement de rotation au missile mère pendant son vol. A l'avant du matériau de propulsion 12 du moteur R2 du second étage, est dispo- sée une pièce de tête de moteur 13 en alliage léger portée par le carter 22 du moteur R2 à l'aide d'un collier fileté 23. La pièce de tête porte une structure creuse 24 de butée et de carénage des missiles filles qui comporte trois patins de butée 25 dirigés vers l'avant qui prennent appui contre les faces arrière 26 des missiles filles 11. Une partie en saillie axiale 14 de la pièce de tête 13 porte un cylindre de support 15 qui s'étend jusqu'à un nez pointu 16. La saillie 14 délimite une chambre A formant réservoir de pression fermée par le cylindre 15 et le nez 16. (Dans une variante de réali- sation, le réservoir est fermé, non pas par le nez 16, mais par une cloison s'étendant transversalement dans le cylindre creux 15. Ceci permet d'installer dans le cylindre un équipement de télémétrie, entre la cloison et le nez). Lorsque le moteur R2 du second étage est mis à feu, la chambre A est remplie de gaz comprimés à partir du matériau de propulsion 12 par passage de ces gaz a travers un clapet anti-retour 18 de la pièce de tête 13. La structure du clapet 18 n'est pas représen- tée mais elle est du type à "pastille". Le cylindre 15 a, sur sa surface cylindri- que, un évidement annulaire 20 sur lequel peut coulis- ser axialement, mais non en rotation, un manchon 21. Trois missiles filles 11 sont portés par le manchon 21, chacun étant fixé à celui-ci par un dispositif de fixation à goupille de cisaillement 34. Les missiles 11 sont disposés suivant des angles de 120' les uns par rapport aux autres autour de la circonférence du manchon 21, comme représenté à la Fig. 2. Un disposi- tif 31 de sollicitation à ressort hélicoidal est logé dans l'espace entre le cylindre 15 et le manchon 21 entre la surface d'extrémité 23 de l'évidement 20 et une surface de butée dirigée vers l'avant 32 du man- chon 21. La Figure 2 montre une enveloppe extérieure de protection 50 et des blocs 51 et 52 de confinement en polystyrène expansé ou autre matériau extrêmement léger, ladite enveloppe et lesdits blocs étant desti- nés à se détacher des missiles filles 11 à un certain instant avant que le moteur R2 du second étage ait terminé sa combustion mais qui, jusqu'à cet instant au cours du vol du missile, servent à protéger les missl- les filles contre des endommagements accidentels et, pendant la première partie du vol du missile, permet- tent un carénage aérodynamique du missile dans son en- semble. Les présentes indications sont qu'un tel caré- nage n'est pas essentiel, de sorte que l'on pourrait se dispenser de l'enveloppe et des blocs. En se référant- maintenant à la Figure 3, plusieurs ouvertures 19, ménagées à travers le cylin- dre de support 15 et la saillie 14 permettent le pas- sage des gaz de propulsion vers une chambre 39 de gaz sous pression délimitée par un anneau 40 d'un piston 41 et le cylindre 15. Un première bague torique 42 prévue à l'extrémité de tête 43 du piston et une se- conde bague torique 44 prévue sur la surface exté- rieure 47 du cylindre 15 maintiennent l'étanchéité au gaz de l'espace de travail 39. La tête 43 du piston est en contact avec la surface tournée vers l'arrière 26 du missile fille 11 et un dispositif 46 de retenue à goupille de cisaillement résiste au mouvement rela- tif du piston et de la surface annulaire extérieure 47. Les dernières indications sont que cette goupille de cisaillement 46 n'est pas nécessaire. Apres lancement du missile mère, des gaz de propulsion comprimés pénètrent dans l'espace de tra- vail 39 pour engendrer une force de catapulte F sur le piston 41, mais la combinaison entre autres i) de la résistance au cisaillement de la goupille de cisaille- ment 46, ii) de la réaction R des trois missiles fil- les, du manchon et du piston 41 à la poussée du moteur de fusée 12 sur l'extrémité de tête 43 du piston 41 et iii) de la force de sollicitation B du ressort 31 est suffisante pour empêcher que la pression des gaz ne déplace les missiles filles vers l'avant par rapport au cylindre de support 15 mais seulement pendant que le moteur de fusée 12 délivre sa pleine poussée, c'est-à-dire engendre l'accélération de la structure de missile fille des missiles filles 11, du manchon 21 et du piston 41, et de la force de réaction R. La libération des missiles filles est requi- se à l'instant de la vitesse maximale du missile mère, au moment o le second (et dernier) étage du moteur a terminé sa combustion. Lorsque la poussée provenant du moteur R2 disparait, il y a chute correspondante de la force de réaction R sur l'extrémité de tête 43 du pis- ton 41 (bien que les forces de trainée exercées sur les missiles filles procurent certaines pressions ré- siduelles sur le piston). La force de catapulte F exercée sur le piston, produite par la pression accu- mulée des gaz dans l'espace de travail 39, est main- tenant suffisamment élevée pour que le piston cisaille la goupille de cisaillement 46 et pour propulser le piston vers l'avant, entrainant a son tour vers l'a- vant l'ensemble du manchon 21 et des trois missiles filles 11. Ce mouvement vers l'avant comprime le res- sort hélicoïdal 31 jusqu'au point o les spires du ressort deviennent jointives, aucune compression ul- térieure ne se produit et il y a une décélération rapide du manchon 21 sur le cylindre 15. Cette décélération rapide du manchon 21 et le maintien de la pression de la tête 43 du piston sur les missiles filles 11 provoquent le cisaillement des goupilles de cisaillement 34 en coupant ainsi la liai- son entre les missiles filles et le manchon 21. Le mouvement vers l'avant des missiles filles qui a lieu entre le cisaillement de la goupille 46 et des goupil- les 34 peut, par conséquent, être considéré comme un mouvement vers l'avant à partir d'une disposition de vol vers une disposition de lancement. Dans le mode de réalisation qui ne comprend pas de goupille de cisaillement 46, la force de cata- pulte F est contrebalancée par la force de cisaille- ment P. jusqu'à la contrainte de rupture de la goupil- le de cisaillement 34, la force de réaction des trois missiles filles à l'accélération du missile mère, et toutes forces de trainée agissant sur les missiles filles. La masse des missiles filles est importante par rapport à celle du manchon 21. Dans de tels modes de réalisation, le mouvement vers l'avant de la dispo- sition de lancement et la compression du ressort 31, est considérée comme se produisant pendant la phase d'accélération du missile mère. A la fin de la période d'accélération, il n'y a plus de mouvement vers l'a- vant du manchon 21, mais la diminution de la force de réaction R provoque le cisaillement des goupilles 34 et la libération vers l'avant des missiles filles 11. Le missile mère tourne pendant la combustion du moteur 12 et le mouvement de rotation communique aux missiles filles une tendance à être accélérésvers l'extérieur dans le sens de l'éloignement par rapport à l'axe longitudinal du missile mère au moment de la rupture des goupilles de cisaillement 34. Une libéra- tion optimale est obtenue lorsque les goupilles de cisaillement 34 sont disposées au niveau du centre de gravité des missiles filles suivant leur longueur. Le manchon 21 peut être remplacé par un en- semble de trois berceaux, un pour chaque missile fil- le, agencés autour du cylindre de support 11. Les ber- ceaux peuvent être supportés d'une manière qui permet une accélération radiale vers l'extérieur limitée, par exemple par des rampes, pendant le mouvement vers l'a- vant de la disposition du lancement, pour donner aux missiles filles une accélération radiale vers l'exté- rieur qui s'ajoute à l'accélération due à la rotation ou donne une accélération dans le cas o le missile mère ne tourne pas. Si on le désire, le manchon 21 et les gou- pilles de cisaillement 34 peuvent être omis en dotant chacun des missiles filles, par exemple, d'une gou- pille avant et d une goupille arrière qui glissent dans une fente respective du cylindre du support 15, chaque fente étant ouverte à une extrémité avant de celle-ci pour permettre aux goupilles de se déplacer radialement vers l'extérieur lorsque le missile fille atteint la disposition de lancement. 1 0 REVENDICATIONS 1. Procédé pour assurer la libération en vol d'un missile fille vers l'avant à partir d'un missile mère propulsé par fusée après une période d'accéléra- tion du missile fille obtenue par la combustion du mo- teur de fusée du missile mère, caractérisé en ce qu il consiste à i) établir avant la fin de ladite période d'accélération une force de catapulte pour assurer ladite libération vers l'avant et ii) à utiliser la force de réaction à l'accélération dudit missile fille pour s'opposer à la force de catapulte, de sorte que la force de catapulte est insuffisante pour provoquer la libération vers l'avant pendant ladite période d'accélération tout en étant suffisante dès que la période d'accélération prend fin. 2. Procédé suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il consiste en outre à utiliser la pression des gaz de propulsion engendrés par le moteur de fusée pour fournir la force de catapulte. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu il consiste à fixer le missile fille au missile mère à l'encontre de la libé- ration vers l'avant avec une goupille de cisaillement adaptée pour être rompue par cisaillement par la force de catapulte à la fin de ladite période d'accélération. 4. Procédé suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'il con- siste à i) provoquer la rotation du missile mère dans l'espace pendant ladite période d'accélération et ii) à monter le ou chaque missile fille sur le porteur en dehors de l'axe de rotation, de manière que le missile fille soit libéré avec une accélération transversale à sa ligne de vol. 5. Missile guidé par antenne, comprenant un missile mère (10) et au moins un missile fille (11) porté par le missile mère, celui-ci ayant un moteur de fusée (R1, R2) pour accélérer le missile pendant une période le long d'une trajectoire de vol vers une ci- ble et le missile fille (11) étant monté pour une li- bération vers l'avant en vol à partir du missile mère à la fin de la période d'accélération, caractérisé en ce qu il comporte des moyens (40) pour imposer au mis- sile fille pendant la période d'accélération une force de catapulte suffisante pour assurer ladite libération vers l'avant en l'absence de l'accélération à laquelle le missile est soumis pendant ladite période d'accélé- ration, et qui est cependant insuffisante lorsqu'elle est contrebalancée par la force de réaction du missile fille sur le missile mère qui est présente pendant ladite période d'accélération. 6. Missile suivant la revendication 5, ca- ractérisé en ce que les moyens pour imposer la force de catapulte comprennent une surface tournée vers l'arrière (40) d'un piston (41) et des moyens pour délivrer à une chambre à gaz sous pression (39) délimitée par ladite surface (40), des gaz comprimés provenant du moteur de fusée R2 du missile mère (10). 7. Missile suivant la revendication 6, ca- ractérisé en ce que le missile fille est fixé au mis- sile mère à l'encontre d'un déplacement vers l'avant du piston, par la force de clavetage d'un dispositif de fixation ayant un taquet sur le missile fille qui est adapté pour être cisaillé par la force de cata- pulte à la fin de ladite période d'accélération. 8. Missile suivant la revendication 7, ca- ractérisé en ce que ledit dispositif de fixation com- prend une goupille de cisaillement (34). 9. Missile suivant l'une quelconque des re- vendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un clapet antiretour (18) pour empêcher le retour du courant de gaz de la chambre a gaz sous pression (39) vers le moteur de fusée(R2). 10. Missile suivant l'une quelconque des re- vendications 6 à 9, caractérisé en ce que le piston (41) a une surface tournée vers l'avant (43) qui prend directement appui (26) sur le ou chaque missile fille. 11. Missile suivant l'une quelconque des re- vendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs desdits missiles -filles (11) disposés régu- lièrement autour d'un axe longitudinal du missile mère. 12. Missile suivant la revendication 11, ca- ractérisé en ce que les missiles filles sont portés par un manchon (21) d'une structure de missile fille, monté à coulissement sur une saillie (14) du missile mère qui s'étend vers l'avant suivant l'axe longitu- dinal du missile mère. 13. Missile suivant la revendication 12, ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens de sollici- tation (31) qui engendrent une force de sollicitation qui pousse le manchon vers l'arrière, la force de ca- tapulte étant suffisante en l'absence de ladite accé- lération pour surmonter la force de sollicitation, la force de clavetage et toute force de trainée exercée sur les missiles filles pour assurer leur libération vers l'avant.