Brevet FR2745899A1 — publié le 19970912

La présente invention se rapporte à des fusées de proximité. Les fusées de proximité à rayons infra-rouges passives pour missiles antioériens sont conçues de manière à pouvoir recevoir un rayonnement dans un champ de visée conique. Le champ de visée conique doit rester non obstrué tout autour de l'axe du missile et, à première vue, cette exigence suggère une fenêtre de fusée "équatoriale" continue autour de la circonférence du missile. Ce type de fenêtre présente deux inconvénients principoux a) la présence du matériau de la fenêtre affaiblit structurellement le tube du corps du missile et tout renforcement obstruerait le champ de visée. b) Les communications entre les parties avant et arrière du missile sont interrompues par l'unité de fusée de proximité, étant donné que tous câbles ou conduites s'étendant de l'avant jusqu'à l'arrière doivent nécessairement traverser la fenêtre de fusée, et, par conséquent, obstruent une certaine partie du champ de visée. Ces problèmes sont évités si l'unité de fusée est disposée dans le nez du missile. La charge portée par la fenêtre est considérablement réduite et il n'existe plus de sections situées plus en avant exigeant des câbles de communication. Toutefois, lorsqu'on utilise les infra-rouges ou un guidage actif, il est impossible de placer l'unité de fusée dans le nez du missile, étant donné que cette position est réservée à la tête de radioguidage. En conséquence, la fusée doit être placée dans la section médiane du missile et, dans une telle position, les problèmes qui s'attachent à une fenêtre équatoriale se posent à nouveau. Compte-tenu de ce qui précède, l'invention a notamment pour objet de réaliser une conception de variante d'une fusée pour section médiane qui évite l'utilisation d'une fenêtre équatoriale. Suivant l'invention, un système de fusée pour section médiane de missile comprend une pluralité de fenêtres étroites ou en forme de fente, régulièrement espacées autour de la circonférence de la paroi extérieure du missile et une pluralité d'ensembles optiques analogues à l'intérieur du missile, ensembles dont le nombre est égal à celui des fenêtres, chacun de ces ensembles optiques étant associé à une fenêtre particulière et étant agencé de manière à diriger le rayonnement qui pénètre à travers cette fenêtre jusque sur un détecteur individuel ou jusque sur un détecteur commun. Sous sa forme préférée, chaque ensemble optique com- prend un miroir plan tourné vers 1 extérieur, situé entre la fené- tre associée et l'axe du missile, dans un plan parallèle a cet axe, pour réfléchir le rayonnement qui pénètre à travers la fenètre et qui vient frapper ce miroir vers l'extérieur en direction de la paroi du missile, et un miroir tourné vers l'intérieur situe entre la paroi du missile et le miroir plan tourné vers 1 'extérieur, pour recevoir le rayonnement réfléchi vers 1 'exté- rieur par ce miroir plan et réfléchir vers l'intérieur en direction de l'axe du missile. Les miroirs plans tournés vers 1 'exté- rieur de tous les ensembles optiques peuvent former ensemble une boite centrée sur l'axe du missile et comportant un nombre de faces latérales réfléchissant vers l'extérieur égal au nombre de fenêtre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit à l'examen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation. Sur ces dessins ; la Figure 1 est une représentation schématique d'un premier système de fusée à quatre modules suivant l'invention ; la Figure 2 est une vue imagée schématique d'un second système de fusée à quatre modules comportant un détecteur commun pour tous ces modules ; le Figure 3 est un schéma d'un troisième système a quatre modules comportant un détecteur commun ; les Figures 4 et 5 sont, respectivement, une vue en coupe transversale schématique et une vue en coupe longitudinale schématique d'un système utilisant un miroir "en forme de boite"; les Figures 6 et 7 sont des schémas de modifications de la disposition des Figures 4 et 5, et les Figures 8 et 9 sont, respectivement, une vue en coupe longitudinale schématique et une vue en coupe transversale schématique d'un systeme de fusée utilisant un miroir "en forme de boite" et comportant deux champs de visée coniques. On va tout d'abord se référer à la Figure 1, sur laquelle est représenté un système de fusée de proximité destiné a étre installé dans la section médiane d'un missile antiaérien et comportant quatre unités 11 régulièrement espacées autour de la circonférence du corps 12 du missile. Chaque unité de viseur 11 est montée à 1 intérieur de la paroi du tube du corps de missile et comporte sa propre fenêtre en forme de fente, son propre ensemble optique et son propre détecteur. Dans le système à quatre modules représenté sur le Fig. 1, chaque unité de viseur observe un quadrant 13 particulier du champ de visée conique. Du fait que les fentes de fenétre 14 (Fig. 2) sont parallèles à l'axe longitudinal du missile, elles n'occupent qu'une faible proportion de la circonférence de celui-ci et le tube 12 du corps du missile est a peine affaibli par leur présence. Des câbles et des conduites peuvent traverser librement l'intérieur du missile sans interrompre le champ de visée. Toutefois, ce système exige quatre détecteurs pour engendrer le cône complet de la fusée et, en raison du prix de revient élevé de ces détecteurs, le système est relativement coûteux. On élimine ce dernier problème en utilisant un système optique n'exigeant qu'un unique détecteur pour le cône d'observation complet de 3600 du faisceau de la fusée, mais pouvant néanmoins couvrir un champ de visée omnidirectionnel à travers un nombre limité de fenêtre en forme de fente. Trois solutions peuvent alors etre envisagées. Dans la solution représentée sur la Fig. 2, au lieu de prévoir un détecteur séparé au foyer de chaque unité de viseur 11, on remplace ce détecteur par une terminaison constituée par une optique de fibres et l'image de l'unité de viseur est transférée, par un guide-lumière à optique de fibres individuel 15, à un unique détecteur 16, commun à toutes les unités de viseur. Cette solution présente encore plusieurs inconvénients résidant en ce que les optiques de fibres pour la transmission des rayons infra-rouges sont relativement peu développées, en ce que de fortes pertes se produisent pour des angles d'incidence sur la plaque d'extrémité supérieure à environ 20 et en ce que des guide-lumière à optique de fibres sont eux-memes couteux. Sur la Figure 3, les systèmes optiques des unités de viseur 11 sont modifiés de telle façon que chacun d'eux amène le rayonnement recueilli à travers la fenêtre en forme de fente associée à un foyer d'un détecteur commun 16 sur l'axe du missile. Toutefois, dans ce cas, des surfaces optiques complexes sont nécessaires pour assurer une réponse optique adéquate. Dans le système de la Fig. 4, on utilise également quatre fenétres en forme de fente 14 angulairement équistantes autour de la circonférence du missile. Chacune de ces fenêtres ad met le rayonnement provenant de 1 un des quadrants du cone de réception de la fusée. Un miroir plan individuel 17 est disposé de manière à recevoir ce rayonnement, à mi-chemin entre l'ouverture de fenétre 14 et l'axe 18 du missile. Les quatre miroirs plans 17 associés chacun à l'une des ouvertures de fenêtre 14, forment une "boite" autour de l'axe 18 du missile. Un rayon pénétrant a travers l'une des fenêtres 14, sous un angle e par rapport à une ligne normale a la surface du miroir plan 17, vient celui-ci et est réfléchi vers la paroi 12 du tube du missile. Quel que soit l'angle a, le rayon réfléchi semble émaner de l'axe 18 du missile. Un miroir cylindrique 19 disposé a faible distance à l'intérieur de la paroi 12 du tube du missile et coaxial a cette paroi reçoit le rayon réfléchi et le renvoie le long de sa propre trajectoire, c'est-a-dire vers l'axe 18 du missile. La Figure 5 montre que, du fait que le faisceau de la fusée est un cône de demi-angle au sommet , les rayons arrivant sur le miroir "en forme de botte" 17 ont un angle d'incidence B dans le plan contenant l'axe du missile. En conséquence, 1 'angle de réflexion par le miroir 17 est également p et il en est de meme pour ce qui concerne 'les angles d'incidence et de réflexion dans le plan de l'axe 18 sur le miroir 19. Le faisceau réfléchi par le miroir 19 est, en conséquence, déplacé dans la direction s'étendant le long de l'axe du missile, par rapport au faisceau incident sur le miroir 17, moyennant quoi le faisceau réfléchi par le miroir 19 peut franchir le miroir en forme de botte 17 pour venir frapper un détecteur 16 disposé sur l'axe du missile. Des conduites et des câbles peuvent traverser l'espace annulaire 20 entre la paroi 12 du missile et le miroir cylindrique 19. On peut obtenir un gain optique en substituant un miroir "ardent" ou concave 21 (Figure 6) au miroir cilyndrique 19 de maniere à concentrer ou à focaliser les rayons sur un détecteur 22. Selon une variante, on peut conserver le miroir cylindrique 19 et ajouter au système une troisième surface de miroir "ardent" 23 (Fig. 7) pour assurer un gain optique. Une meilleure çocalisation est possible avec cette dernière configuration, du fait que les rayons incident et réfléchi du miroir concave 23 peuvent être alignés suivant une direction presque "paraxiale". En outre, la position du détecteur peut être aisément protégée contre un rayonnement direct, ce qui élimine le problème d'un blindage du détecteur. Sur les figures 8 et 9 est représenté un système, dans lequel on utilise deux faisceaux coniques ayant des demi-angles au sommet respectifs de 50 et 700. Le rayonnement incident à 500 est représenté par des lignes en trait plein 24 et les rayons initialement incidents à 700 sont représentés par des lignes en trait interrompu 25. Bien entendu, on peut utiliser d'autres angles pour adapter le système à des applications particulières des missiles. A l'exception du matériau des fenétres et d'un filtre de détecteur, seuls des composants optiques réflecteurs sont utilisés. Le faisceau 25 a 70" est réfléchi a partir du miroir en forme de boite 17 sur un miroir ogival 26, qui le focalise sur un premier détecteur 16 situé sur l'axe longitudinal du missile. Le faisceau 24 a 500 est réfléchi à partir du miroir en forme de boite 17 sur un miroir conique 27 et, de la, sur un miroir ogival intérieur 28, qui le focalise sur un second détecteur 29, également situé sur l'axe du missile. Tous les miroirs et les deux détecteurs sont contenus dans un boîtier cylindrique 30, un intervalle 20 étant ménagé entre ce boîtier et la paroi 12 du corps du missile pour le passage de cables et conduites. Des écrans 31 sont prévus sur les quatre surfaces du miroir en forme de boîte 17 pour empêcher un rayonnement direct d'atteindre le détecteur 16 associé au faisceau a 70". Les surfaces de miroir réfléchissantes, planes, coniques et ogivales, sont toutes des surfaces relativement simples mais, si on le désirait, on pourrait utiliser des surfaces optiques plus complexes. Bien que, dans ce qui précède, on ait utilisé l'expression "miroir en forme de boite" et bien que les exemples représentés utilisent des surfaces de miroir formant une boîte carrée, on comprendra aisément qu'on peut prévoir des nombres différents de fenetres autour de la circonférence du missile, par exemple trois, six, etc. selon la conception et les possibilités du missile, ce qui donne à la "boîte" de miroir d'autres formes, par exemple triangulaire ou hexagonale. Les avantages des systèmes suivant l'invention sur les systèmes antérieurs sont la réduction des couts, la résistance structurelle améliorée, la superficie de fenêtres réduite et l'efficacité optique plus grande. En outre, l'invention réduit les rayonnements parasites qui se produisent avec des fenêtres omnidirectionnelles, la fenêtre en forme de fente formant en fait une butée optique, tandis que la possibilité d'utiliser, avec des fenetres en forme des fentes, un unique détecteur pour chaque faisceau optique, au lieu d'une multiplicité de détecteurs comme par le passé, permet une réduction considérable du coût et de la complexité de l'ensemble du système. REVENDICATIONS 1. - Système de fusée pour section médiane de missile, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de fenêtres étroites ou en forme de fente régulièrement espacées autour de la circonférence de la paroi extérieure du missile et une pluralité d'ensembles optiques analogues à l'intérieur du missile, le nombre de ces ensembles étant égal au nombre de fenêtres, chaque ensemble optique étant associé à une fenêtre particulière et étant agencé de manière à diriger le rayonnement pénétrant à travers cette fenêtre jusque sur un détecteur individuel ou jusque sur un détecteur commun. 2. - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu une pluralité de modules de visée autonomes analogues sont montés à des intervalles angulaires égaux entre eux autour de l'intérieur de la paroi du missile, chacun de ces modules comportant une fenêtre individuelle, un ensemble optique individuel et un détecteur individuel. 3. - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une pluralité de modules de visée analogues sont montés à des intervalles angulaires égaux entre eux à l'intérieur de la paroi du missile, chaque module comportant une fenêtre individuelle et un ensemble optique individuel, et en ce que les images des ensembles optiques de tous les modules de visée sont transmises à un unique détecteur situé sur l'axe du missile par une optique de fibres. 4. - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une pluralité de modules de visée analogues sont montés à des intervalles angulaires égaux entre eux à l'intérieur de la papi du missile, chacun de ces modules comportant une fenêtre individuelle et un ensemble optique individuel, et tous les ensembles optiques étant agencés de manière à focaliser leurs images respectives sur un détecteur commun situé sur l'axe du missile. 5. - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ensemble optique comprend un miroir plan tourné vers l'extérieur situé entre la fenêtre associée et l'axe du missile dans un plan parallè- le audit axe pour réfléchir le rayonnement pénétrant à travers ladite fenêtre et tombant sur ledit miroir vers l'extérieur en direction de la paroi du missile et un miroir tourné vers l'intérieur, situé entre la paroi du missile et le miroir plan tourné vers l'extérieur, pour recevoir le rayonnement réfléchi vers l'extérieur Dar le miroir plan et le réfléchir vers l'intérieur en direction de l'axe du missile. 6. Système suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les miroirs plans tournés vers l'extérieur de tous les ensembles optiques forment ensemble une boite centrée sur l'axe du missile et comportant un nombre de faces latérales réfléchissant vers l'extérieur égal au nombre de fenêtres. 7. Système suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les miroirs tounés vers l'intérieur de tous les ensembles optiques sont constitués par un miroir cylindrique coaxial à l'axe du missile et qui réfléchi le rayonnement jusque sur un détecteur qui s'étend suivant l'axe du missile et qui est commun à tous les ensembles optiques. 8. Système suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les miroirs tournés vers l'intérieur de tous les ensembles optiques sont constitués par un miroir annulaire coaxial à l'axe du missile et intérieurement concave dans le plan de cet axe, de manière a focaliser le rayonnement réfléchi par lui sur un détecteur qui s'étend suivant l'axe du missile et qui est commun à tous les ensembles optiques. 9. Système suivant la revendication 6, caractérisé en ce que tous les miroirs tournés vers l'intérieur de tous les ensembles optiques sont constitués par un miroir cylindrique coaxial à l'axe du missile et qui réfléchit le rayonnement vers l'intérieur et transversalement à l'axe du missile jusqu'a un autre miroir annulaire intérieurement concave dans le plan de l'axe du missile, de manière à focaliser le rayonnement sur un detecteur qui s'étend suivant l'axe du missile et est commun a tous les ensembles optiques. 10. Système suivant l'une quelconque des revendications 7, 8 et 9, caractérisé en ce que le miroir cylindrique ou annulaire touné vers l'intérieur est espacé de la paroi du missile de manière à créer ainsi un intervalle intermédiaire pour le passage de conduites et ou de cables. 11. Système suivant la revendication 1, utilisant deux faisceaux de visée coniques ayant des angles différents, avec un premier ensemble optique et un premier détecteur commun suivant la revendication 8 pour l'un de ces faisceaux, et avec un second ensemble optique et un second détecteur commun suivant la revendication 9, pour l'autre faisceau. 12. Système suivant l'une quelconque des revendications 5 a 11, caractérisé en ce que le nombre de fenêtres et d'ensembles optiques est de quatre, et en ce que le miroir en forme de boîte est carré.