Brevet FR2768500A1 — publié le 19990319

Procédé de guidage autonome d'un projectile d'artillerie stabilisé par rotation et projectile d'artillerie guidé de façon autonome pour la mise en oeuvre du procédA. L'invention concerne un procédé de guidage autonome d'un projectile d'artillerie stabilisé par rotation, sur une cible stationnaire ou mobile. L'invention concerne en outre un projectile d'artillerie stabilisé par rotation, guidé de façon autonome, pour la mise en oeuvre du procédé. Les projectiles d'artillerie guidés de façon autonome sont actuellement décrits dans l'article de P. Runge intitulé "Intelligente Munition in: Jahrbuch der Wehrtechnik, suite 16, page 202-211, Bernard & Graefe, Verlag 1986. Dans de tels projectiles, il s'agit en règle générale de concepts de munitions à construction relativement coûteuse qui, lors de l'approche d'une zone cible, trouvent la cible spécifique automatiquement parmi son environnement, la suivent en procédant à une correction correspondante de sa trajectoire de vol, puis doivent directement la toucher. La correction de trajectoire de vol peut s'effectuer au moyen de micro-groupes propulseurs A réaction ou bien de systèmes de réglage de nature aérodynamique. Dans les projectiles connus, il est en outre désavantageux qu'ils demandent un système de capteurs (tête chercheuse) de coût élevé. La présente invention a comme but d'indiquer un procédé à l'aide duquel un projectile d'artillerie stabilisé par rotation, autonome, peut toucher une cible de façon très précise, même depuis de grandes distances (c'est-A-dire à des distances supérieures ou égales à 35 km). Elle a en outre pour but de fournir un projectile d'artillerie destiné A la mise en oeuvre du procédé. 2 2768500 A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par les étapes suivantes: a) avant le tir du projectile, des données de cible et de direction déterminées au préalable, fixant d'abord le déroulement du vol du projectile vers la cible, sont transmises A un dispositif électronique de commande de direction du projectile, b) après le tir du projectile, les données de position effectives du projectile sont mesurées à l'aide d'au moins un système de navigation par satellite (système récepteur GPS) disposé dans le projectile, et une comparaison valeur théorique-valeur réelle est effectuée au moyen du dispositif électronique de direction pour l'obtention de valeurs de correction, la comparaison intervenant entre les données de position mesurées et les données transmises au dispositif de direction avant le tir; c) tant la vitesse du projectile que la rotation du projectile sont réduites au moyen d'ailettes déployables de freinage de la rotation, dans le but de diriger le projectile, de manière que le projectile passe d'un état de vol stabilisé par rotation A un état de vol stabilisé par ailerons, avec utilisation des ailettes de freinage de rotation bloquées, comme surface de sustentation, et d) les valeurs de correction obtenues par la comparaison théorique/réelle sont transformées en des valeurs de signaux correspondantes qui provoquent un guidage aérodynamique du projectile au moyen d'ailerons ou gouvernes déployables hors du projectile, puis susceptibles d'être soumis à un pivotement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la réduction de la vitesse du projectile est effectuée A l'aide d'un parachute de freinage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le guidage du projectile est effectué ensuite lorsque la vitesse du projectile est inférieure ou égale à 200 m/s et que le taux de roulis présente une valeur inférieure à Hz. 3 2768500 D'autre part, le projectile d'artillerie selon l'invention est caractérisé en ce que: a) sur le projectile, sont disposés côté queue un parachute de freinage pouvant être expulsé et un frein de rotation constitué de plusieurs ailettes déployables; b) pour assurer le guidage du projectile, celui-ci présente, dans la zone située à l'avant, devant le centre de gravité des masses du projectile, plusieurs ailerons ou gouvernes, répartis sur la périphérie et susceptibles de pivoter au moyen de moteurs de positionnement et rétractables dans le projectile; c) le projectile d'artillerie comprend un dispositif électronique de direction qui, à partir des données de cible transmises à celui-ci avant le tir du projectile, et à partir des données de position du projectile, déterminées pendant le vol au moyen de capteurs correspondants, détermine des données de correction de trajectoire de vol ainsi que la position respective en roulis du projectile et, à partir de cela, détermine des données de direction destinées aux moteurs de positionnement, dans la phase guidée (III), et les transmet à ceux-ci, pour assurer le guidage du projectile après le freinage et la suppression de la rotation du projectile ainsi qu'après le déploiement des ailerons ou gouvernes, et d) à titre de capteur pour déterminer les données de correction de trajectoire de vol et la position en roulis du projectile, au moins un système récepteur de navigation par satellite est disposé dans ce projectile. Selon d'autres caractéristiques: - le projectile est doté côté arrière d'une unité de poussée arrière, dite unité "Base-Bleed", susceptible d'être éjectée par explosion; - les ailerons ou gouvernes sont disposés dans la partie avant en forme d'ogive du projectile; - le projectile est réalisé sous la forme de projectile porteur pour une sous-munition sous-calibrée, 4 2768500 qui, après le processus de guidage, est susceptible d'être accélérée dans la direction de la cible, à partir du ou avec le projectile porteur; - les ailettes de freinage de la rotation sont bloquées après le processus de cessation de la rotation et constituent des surfaces de sustentation. L'invention a essentiellement comme base l'idée que, lors de la détermination des informations nécessaires pour ]e guidage, on renonce complètement A utiliser un système de capteurs coûteux, telle que, par exemple, une tête chercheuse. Bien plus, avant le tir du projectile, on transmet à celui-ci les données de cible ayant été déterminées préalablement et, après le tir du projectile, ces données sont comparées, en permanence ou à des intervalles de temps prédéterminables, aux données de position du projectile, telles que détectées au moyen d'un récepteur de navigation par satellite. Les données de correction résultant de cette comparaison sont ensuite prises en compte pour assurer le guidage du projectile. A cette fin le projectile, peu avant l'atteinte de la phase de guidage, est passé de l'état de vol à stabilisation par rotation à un état de vol à stabilisation par ailerons, un guidage aérodynamique du projectile étant alors effectué au moyen d'ailerons pivotants ou gouvernes déployables, qui sont disposés sur le projectile, du coté avant ou nez. D'autres détails et avantages de l'invention résultent des exemples de réalisation ci-après, explicités à l'aide des Figures. Dans le dessin: la figure 1 représente le déroulement du vol d'un projectile d'artillerie selon l'invention, par exemple depuis un obusier blindé; la figure 2 représente la coupe longitudinale du projectile d'artillerie montré sur la figure 1, pendant l'état de vol stabilisé par rotation; la figure 3 représente la vue de coté du projectile d'artillerie représenté sur la figure 1 pendant l'état de vol stabilisé par ailerons; 2768500 la figure 4 représente la coupe longitudinale d'un autre exemple de réalisation d'un projectile selon l'invention avec un projectile de sous-munition intégré; la figure 5 représente le déroulement du vol correspondant à la figure 1, du projectile d'artillerie représenté sur la figure 4. Sur la figure 1, un obusier blindé est désigné par 1 et, par 2 un projectile d'artillerie stabilisé par rotation, tiré depuis l'obusier, le projectile étant représenté à des moments différents. Le projectile 2 présente un dispositif de commande électronique doté d'une mémoire dans laquelle, avant ou après chargement du projectile dans l'arme 3 correspondante de l'obusier 1, les données relatives à la position de cible et A la direction du projectile sont transmises, par exemple au moyen d'un système de transmission de données de nature inductive. Après le tir du projectile 2, celui-ci vole d'abord jusqu'à une distance prédéterminée et désignée par I sur la figure l, en suivant une trajectoire de vol balistique. Alors, à l'aide d'un système récepteur de navigation par satellite (système récepteur GPS) dispose dans le projectile, ainsi qu'à l'aide d'autres capteurs, la position, la vitesse et la position en roulis du projectile sont déterminées en permanence. Sur la figure 1 les satellites GPS nécessaires pour assurer la navigation sont désignés par le chiffre de référence 4, le nombre de satellite étant variable. Si, comme indiqué sur la figure 1, on utilise un projectile 2 avec une unité de poussée arrière, dite unité "base-bleed" 5, pour réduire la traînée du culot, alors, après atteinte de la distance I, pendant une phase intermédiaire II, les parties non brûlées de l'unité de poussée arrière, dite unité "base-bleed" 5, sont éjectées du projectile par éclatement. Pour A présent faire passer le projectile 2 de l'état de vol à stabilisation par rotation à un état de stabilisation par ailerons, toujours pendant la phase intermédiaire II on commence par procéder à une diminution 6 2768500 de la vitesse du projectile en ouvrant un parachute de freinage 6 (freinage de la vitesse du projectile à une valeur d'environ 200 m/s), ce parachute étant mis en cape après le freinage du projectile, et on ouvre un frein de5 rotation 8 constitué par exemple de trois ailettes 7 (freinage de la rotation à un taux de roulis inférieur à Hz) et on les bloque dans la position déployée. Si la vitesse de roulis du projectile est inférieure à 10 Hz, alors les ailettes 7 de freinage de la rotation agissent comme des surfaces de sustentation et provoquent une stabilisation du projectile qui fait cesser la stabilisation par rotation. Les ailerons 9 (par exemple au nombre de quatre) nécessaires pour diriger le projectile 2 sont déployés depuis la zone de projectile se trouvant devant le centre de gravité des masses 10 du projectile 2 (voir également la figure 3) et le guidage du projectile 2 est effectué pendant la phase de guidage désignée par III sur la figure 1. L'allumage du projectile 2 peut enfin être lancé, par exemple dans le cas d'un projectile explosif à plein calibre, au moyen d'un percuteur 11, dès que celui-ci touche la cible 12 correspondante. Sur la figure 2 est représenté un premier exemple de réalisation d'un projectile 2 selon l'invention, ayant une unité de poussée arrière, dite unité "base-bleed" 5, disposée du coté arrière. Le projectile 2 présente une enveloppe de projectile 13 ayant une partie avant 14 en forme d'ogive. Dans sa zone cylindrique médiane 15, l'enveloppe 13 de projectile présente un espace utile A grand volume dans lequel est par exemple disposée une charge explosive 16. La zone arrière 17 de la charge explosive 16 est entourée par les trois ailettes 7, déployables, du frein de rotation 8 qui, A leur tour, sont entourées par un prolongement cylindrique de l'unité dite "base-bleed". Plusieurs tiges 18, 19 assurent la liaison entre la partie arrière et l'enveloppe du projectile. Le 7 2768500 parachute de freinage 6 est disposé entre l'unité dite "base-bleed" 5 et la charge explosive 16. Dans la zone de la partie avant en forme d'ogive de l'enveloppe 13 sont disposés les ailerons 9 fixés de façon à pouvoir pivoter sur des moteurs de positionnement 20 et pouvant pivoter vers l'extérieur en passant à travers des ouvertures 21 correspondantes de l'enveloppe 13. En outre, à l'intérieur de la partie avant 14 en forme d'ogive de l'enveloppe 13 se trouve le dispositif électronique de direction 22, avec le système récepteur GPS 23, et une source de courant 24 destinée A l'alimentation en courant des moteurs de positionnement 20 du dispositif de direction 22, ainsi que d'autres composants électroniques. L'invention n'est évidemment pas limitée à l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1-3. Ainsi, le projectile d'artillerie peut, au lieu être réalisé sous la forme d'un projectile explosif de plein calibre, être également réalisé sous forme de projectile porteur ou vecteur pour un projectile formant sous-munition. L'avantage d'un tel agencement consiste en ce que la sous- munition, après la phase de guidage du projectile porteur, peut être tirée à haute vitesse depuis celui-ci, en direction de la cible. Un exemple de réalisation d'un tel agencement de projectile se trouvant dans la phase de guidage, ainsi que le déroulement du vol correspondant à la figure 1 de cet agencement de projectile sont représentés dans les figures 4 et 5. Le projectile porteur est alors désigné par 25 et la sous-munition par 26. Comme on le voit sur la figure 4, la sous- munition 26 est entourée d'un moteur-fusée 27 qui, lors de son allumage, provoque une accélération supplémentaire (par exemple de 200 m/s à moins de 400 m/s) de la sous-munition (voir également la figure 5). D'autres charges utiles sont également envisageables, tout comme, par exemple, des sous-munitions à tête chercheuse, des bombettes entre autres. 8 2768500 REVENDICATIONS 1. Procédé de guidage autonome d'un projectile d'artillerie (2; 25) stabilisé par rotation, sur une cible (12) stationnaire ou mobile, caractérisé par les étapes suivantes: a) avant le tir du projectile (2; 25), des données de cible et de direction déterminées au préalable, fixant d'abord le déroulement du vol du projectile vers la cible, sont transmises à un dispositif électronique de direction (22) du projectile (2; 25), b) après le tir du projectile (2; 25), les données de position effectives du projectile sont mesurées à l'aide d'au moins un système de navigation par satellite (système récepteur GPS) (23) disposé dans le projectile, et une comparaison valeur théorique-valeur réelle est effectuée au moyen du dispositif électronique de direction (22) pour l'obtention de valeurs de correction, la comparaison intervenant entre les données de position mesurées et les données transmises au dispositif de direction (22) avant le tir; c) tant la vitesse du projectile que la rotation du projectile sont réduites au moyen d'ailettes déployables de freinage de la rotation, dans le but de diriger le projectile (2; 25), de manière que le projectile (2; 25) passe d'un état de vol stabilisé par rotation A un état de vol stabilisé par ailerons, avec utilisation des ailettes de freinage de rotation bloquées, comme surface de sustentation, et d) les valeurs de correction obtenues par la comparaison théorique/réelle sont transformées en des valeurs de signaux correspondantes qui provoquent un guidage aérodynamique du projectile (2; 25) au moyen d'ailerons ou gouvernes déployables hors du projectile, puis susceptibles d'être soumis à un pivotement. 9 2768500 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction de la vitesse du projectile (2; 25) est effectuée à l'aide d'un parachute de freinage (6). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le guidage du projectile est effectué ensuite lorsque la vitesse du projectile est inférieure ou égale à m/s et que le taux de roulis présente une valeur inférieure à 10 Hz. 4. Projectile d'artillerie à stabilisation par rotation (2; 25) à guidage autonome, caractérisé en ce que: a) sur le projectile (2; 25), sont disposés côté queue un parachute de freinage (6) pouvant être expulsé et un frein de rotation (8) constitué de plusieurs ailettes déployables (7); b) pour assurer le guidage du projectile (2; 25), celui-ci présente, dans la zone située à l'avant, devant le centre de gravité des masses (10) du projectile, plusieurs ailerons ou gouvernes (9), répartis sur la périphérie et susceptibles de pivoter au moyen de moteurs de positionnement (20) et rétractables dans le projectile; c) le projectile d'artillerie (2; 25) comprend un dispositif électronique de direction (22) qui, à partir des données de cible transmises à celui-ci avant le tir du projectile (2; 25), et A partir des données de position du projectile, déterminées pendant le vol au moyen de capteurs (23) correspondants, détermine des données de correction de trajectoire de vol ainsi que la position respective en roulis du projectile et, à partir de cela, détermine des données de direction destinées aux moteurs de positionnement (20), dans la phase guidée (TTI), et les transmet à ceux-ci, pour assurer le guidage du projectile (2; 25) après le freinage et la suppression de la rotation du projectile (2; 25) ainsi qu'après le déploiement des ailerons ou gouvernes (9), et d) à titre de capteur (23) pour déterminer les données de correction de trajectoire de vol et la position en 2768500 roulis du projectile (2; 25), au moins un système récepteur de navigation par satellite est disposé dans ce projectile. 5. Projectile d'artillerie selon la revendication 4, caractérisé en ce que le projectile est doté côté arrière d'une unité de poussée arrière, dite unité "Base-Bleed" susceptible d'être éjecté par explosion. 6. Projectile d'artillerie selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les ailerons ou gouvernes (9) sont disposes dans la partie avant (14) en forme d'ogive du projectile (2; 25). 7. Projectile d'artillerie selon l'une des revendications 4 A 6, caractérisé en ce que le projectile (25) est réalisé sous la forme d'un projectile porteur pour une sous-munition (26) sous-calibrée. 8. Projectile d'artillerie selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le projectile (25) est réalisé sous la forme de projectile porteur pour une sousmunition (26) sous-calibrée, qui, après le processus de guidage, est susceptible d'être accélérée dans la direction de la cible (12), à partir du ou avec le projectile porteur (25). 9. Projectile d'artillerie selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les ailettes (7) de freinage de la rotation sont bloquées après le processus de cessation de la rotation et constituent des surfaces de sustentation.