Brevet FR2768809A1 — publié le 19990326

l Le domaine technique de l'invention est celui des projectiles, en particulier des projectiles d'artillerie de campagne de gros calibre à longue portée. L'augmentation de la portée des projectiles d'artillerie a toujours été recherchée. Ainsi il a été mis en place sur l'arrière des projectiles à trajectoire balistique un base- bleed qui est destiné à réduire la traînée de culot par émission de gaz développés par la combustion d'une composition telle qu'un propergol. Le base-bleed n'augmente la portée des projectiles que de l'ordre de 5 à 10 % et engendre des dispersions préjudiciables à la précision du tir. Il a également été proposé, pour augmenter la précision du tir, d'effectuer une correction de trajectoire ou un guidage terminal. Mais les projectiles à trajectoire balistique étant gyrostabilisés, il est très difficile de réaliser une correction de trajectoire ou un guidage terminal correct. De plus, seule la précision est améliorée, la portée étant toujours relativement faible. Le brevet W08100908 propose un projectile d'artillerie comportant un base-bleed muni d'une ceinture, d'ailettes de guidage et d'un empennage de stabilisation. Ce projectile est gyrostabilisé sur une partie de sa trajectoire pendant laquelle le base-bleed est opérationnel, puis le base-bleed25 est éjecté, ce qui permet le déploiement de l'empennage de stabilisation qui freine la rotation du projectile. Le projectile se retrouve ainsi sur une trajectoire stabilisée par l'empennage. Ensuite un guidage terminal peut être effectué grâce aux ailettes de guidage. 30 Un tel concept présente plusieurs inconvénients. D'abord le passage de la trajectoire gyrostabilisée à la trajectoire stabilisée par empennage engendre de nombreuses contraintes. En effet l'empennage reçoit de très fortes sollicitations mécaniques lors de son déploiement qui peuvent engendrer une35 perte de stabilité du projectile et/ou d'importantes dispersions. Ensuite la portée d'un tel projectile, comme il a été explicité auparavant, est relativement faible. C'est le but de l'invention que de proposer un projectile qui soit simple, peu coûteux, avec une portée de tir importante. Ainsi l'invention a pour objet un projectile d'artillerie, destiné à être tiré à partir d'un tube de canon de gros calibre, comprenant un corps équipé en partie arrière d'un empennage de stabilisation déployable, caractérisé en ce que le corps est sous- calibré et porte au moins un sabot de guidage éjectable équipé d'une ceinture dérapante destinée à réduire la vitesse de rotation du projectile.10 Selon un mode particulier de réalisation le sabot de guidage est positionné au niveau d'une partie arrière du corps du projectile en maintenant l'empennage de stabilisation déployable, le déploiement de ce dernier s'effectuant lors de l'éjection du sabot arrière en sortie de15 tube. Avantageusement il comporte un deuxième sabot de guidage positionné au niveau d'une partie avant du projectile et éjectable en sortie de tube. Le sabot avant est constitué d'au moins deux segments liés au corps par un moyen de liaison temporaire constitué d'au moins une goupille cisaillable, le cisaillement étant provoqué par un recul relatif du sabot par rapport au corps du projectile lors de l'accélération longitudinale du projectile dans le tube de canon.25 De manière avantageuse le sabot avant possède un profil interne complémentaire d'un profil externe de la partie avant du projectile et il existe un jeu axial entre le profil interne du sabot et le profil externe de l'avant du projectile de façon à permettre le recul relatif du sabot par30 rapport au corps du projectile lors de l'accélération longitudinal de ce dernier dans le tube de canon. Selon un mode de réalisation, le projectile comporte en partie avant des gouvernes de pilotage déployables. Avantageusement, le sabot arrière comprend une pièce de poussée recevant la ceinture dérapante et une pièce tubulaire recouvrant la partie arrière du corps du projectile tout en maintenant l'empennage de stabilisation dans sa position repliée. Selon un mode particulier de réalisation, le projectile comprend un propulseur arrière. Selon une première variante de réalisation, le sabot arrière est éjecté à la sortie du tube de canon par la pression engendrée par le propulseur. Selon une deuxième variante de réalisation le sabot arrière est éjecté par une charge pyrotechnique placée entre la pièce de poussée du sabot arrière et la partie arrière du corps du projectile. 10 Préférentiellement la pièce tubulaire du sabot arrière présente des zones de fragilisation longitudinale, destinées à se rompre lors de l'éjection du sabot afin d'augmenter la traînée aérodynamique de celui-ci. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode particulier de réalisation, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 représente une vue externe d'un projectile d'artillerie selon l'invention. - La figure 2 représente le projectile d'artillerie selon l'invention avec les sabots avant et arrière éjectés. - La figure 3 représente une coupe partielle de la partie avant du projectile selon l'invention. - la figure 4 représente une coupe partielle de la partie avant du projectile après désolidarisation du sabot et du corps. En se reportant à la figure 1, un projectile d'artillerie de campagne de gros calibre 1, selon l'invention, est constitué d'un corps 2 portant en partie avant 3 un premier30 sabot éjectable 4 et en partie arrière 5 un deuxième sabot éjectable 6. Le sabot avant 4 est composé de plusieurs segments 7, ici au nombre de trois, liés au corps de projectile 2 par des goupilles radiales 8. Chaque segment 7 peut être réalisé dans35 une matière organique, par exemple de type thermoplastique chargé. Le sabot arrière 6 comprend d'une part une pièce de poussée 9 portant sur sa périphérie une ceinture dérapante , et d'autre part une pièce tubulaire 11 recouvrant la partie arrière 5 du corps du projectile. La pièce tubulaire 11 est rendue solidaire de la pièce de poussée 9, par exemple par collage. La pièce de poussée 9, réalisée en acier, est destinée à recevoir les gaz de propulsion pendant la phase canon. La pièce tubulaire 11 est quant à elle réalisée en thermoplastique. Les sabots avant 4 et arrière 6 sont destinés à assurer le guidage du projectile à l'intérieur d'un tube de canon d'une arme non représentée. Ce type de structure composée d'un guidage avant et d'un guidage arrière qui sont relativement éloignés l'un de l'autre est particulièrement adaptée à un projectile de grande longueur.15 Le corps 2 est donc sous-calibré par rapport au diamètre interne de l'âme du tube de canon, ce qui permet d'augmenter la vitesse initiale tout en diminuant le coefficient de traînée aérodynamique du projectile et donc d'accroître sa portée.20 Le corps 2 est destiné à assurer le transport d'une charge utile non représentée, pouvant être des sous-munitions destinées à être larguées au dessus d'un objectif. Pour stabiliser un projectile sur sa trajectoire, on utilise soit l'effet gyroscopique, soit un empennage. Les projectiles d'artillerie de campagne sont généralement tirés à partir de tubes de canon de gros calibre, du type 155 mm, possédant des rayures internes destinées à leur imprimer une vitesse de rotation importante afin de les stabiliser sur trajectoire. Ces projectiles sont30 dits gyrostabilisés. Le projectile d'artillerie, selon l'invention, est destiné à emporter une charge utile de volume important, par exemple plusieurs sous-munitions. Cet emport nécessite donc une grande longueur de projectile ce qui interdit une35 stabilisation du projectile par effet gyroscopique. La stabilisation du projectile 1 selon l'invention est assurée par un empennage 12 (voir fig 2) placé en partie arrière 5 du corps 2 et qui se déploie à la sortie du tube de canon. La ceinture dérapante 10, du type de celle décrite dans le brevet FR2606869, est destinée à prendre les rayures du tube de canon et à déraper sur la pièce de poussée 9 afin de5 réduire la vitesse de rotation du projectile. Ainsi à la sortie du tube de canon, le projectile n'est soumis qu'à une faible vitesse de roulis de l'ordre de 10 tours/s. Cette faible vitesse de roulis du projectile permet avantageusement le déploiement de l'empennage en sortie de tube dans de bonnes conditions, sous de faibles sollicitations qui ne perturbent pas la stabilité du projectile. L'empennage de stabilisation 12 est constitué de quatre pales planes réalisées en acier à très haute limite élastique. Chaque pale est articulée à son emplanture et verrouillable en position déployée. Les pales de l'empennage 12, représentées en position déployée à la figure 2, étaient initialement enroulées sur l'extérieur de la partie arrière 5 du corps 2 du projectile20 et maintenues en position par la pièce tubulaire 11 du sabot 6. La solidarisation du sabot arrière 6 et du corps 2 est assurée par l'appui des pales de l'empennage 12 sur la surface interne de la pièce tubulaire 11 du sabot 6. Les25 pales sont maintenues contraintes en position enroulée par le sabot 6. Le corps 2 comporte à sa partie arrière 5 un propulseur additionnel 13 destiné à accroître la portée du projectile. Le propulseur additionnel 13 est constitué, de façon classique, d'un corps en acier à haute résistance comportant une tuyère d'éjection 14 des gaz de propulsion. Il comporte un chargement propulsif constitué d'un bloc de propergol solide de type double base. A la sortie du tube de l'arme, le propulseur additionnel 13 est allumé, par exemple par emprunt des gaz propulsifs au travers d'une ouverture axiale aménagée dans la plaque de pouussée 9. Les gaz à haute pression produits par la combustion du chargement propulsif sont éjectés par la tuyère d'éjection 14 en générant une poussée axiale. Cette génération de gaz propulsifs assure la séparation puis l'éjection, en arrière du projectile, du sabot arrière 6. Sur la figure 2, les segments 7 du sabot avant 4 se trouvent en position écartée du corps 2. L'éjection du sabot avant est effective en sortie de tube, après une rupture des goupilles 8 comme il sera explicité plus loin, grâce aux efforts aérodynamiques qui s'exercent sur l'avant du sabot et qui permettent l'écartement des segments 7.10 La partie avant 3 du corps 2 du projectile comporte des gouvernes de pilotage déployables 15, ici au nombre de quatre. Ces gouvernes sont déployables au travers de fentes 17 réalisées sur le corps 2. Elles sont déployées sur trajectoire à un instant donné comme il sera expliqué plus loin. Elles sont destinées à assurer le guidage du projectile. La partie avant 3 comporte également une ogive balistique 16 contenant un ensemble d'équipements de guidage et de pilotage (non représentés), notamment de gyromètres de roulis, lacet, tangage, d'un localisateur GPS avec ses antennes, d'un module actionneur des gouvernes avec servomoteurs réducteurs, ainsi que d'une source d'énergie et d'un élaborateur d'ordre. La figure 3 représente une coupe partielle de la partie avant 3 du projectile 1. La partie avant 3 du projectile 1 porte le sabot 4 composé des trois segments 7 rendus solidaires du corps 2 par des goupilles radiales 8. Les segments 7 du sabot comportent un profil interne 17 complémentaire du profil externe 18 de l'ogive 16. Lorsque le sabot 4 est lié au corps 2 par les goupilles 8, comme représenté à la figure 3, un jeu axial 19 persiste entre les deux profils 17 et 18, les segments 7 du sabot étant en position avancée par rapport au corps 2.35 Lors de la mise à feu de la charge propulsive de la munition à l'intérieur du tube de canon, la pression engendrée par les gaz de combustion de la charge propulsive s'exerce sur la plaque de poussée 9 du sabot arrière 6 et pousse le projectile 1 à l'intérieur du tube de canon. Les forces de frottement entre le sabot avant 4 et les rayures du tube de l'arme contrarient l'accélération longitudinale importante du projectile, et une force de cisaillement se5 crée donc au niveau des goupilles 8, entraînant leur rupture. Les segments 7 du sabot 4 se désolidarisent du corps 2 et le sabot avant recule alors par rapport au corps jusqu'à la mise en butée du profil 17 du sabot sur le profil externe 18 de l'ogive 16 et disparition du jeu 19.10 La figure 4 représente cette phase en fin de recul relatif des segments 7 du sabot avant par rapport au corps 2, lorsque les deux profils 17 et 18 sont en contact. Dans cette configuration, les segments 7 du sabot 4 sont désolidarisés du corps 2 du projectile, les goupilles étant rompues. En15 sortie de tube de canon, la pression aérodynamique qui s'exerçe sur une portée conique avant 20 du sabot 4 provoque l'ouverture puis l'éjection des segments 7. Les différentes étapes de fonctionnement du projectile d'artillerie selon l'invention sont les suivantes: - Phase de balistique intérieure dans le tube de canon: * mise à feu de la charge propulsive, * rupture des goupilles de liaison 8, * recul relatif des segments 7 du sabot avant 4 par rapport au corps 2. - Phase de vol balistique, dès la sortie du tube de canon: * éjection des segments 7 du sabot avant 4, * allumage du propulseur additionnel 13, * éjection du sabot arrière 6, * ouverture de l'empennage de stabilisation 12. - Phase de vol piloté, sensiblement à partir de l'apogée de la trajectoire: * ouverture des gouvernes de pilotage 15 commandée par les servomoteurs, * guidage-pilotage du projectile en direction de la cible. Les gouvernes de pilotage 15 ne sont avantageusement ouvertes qu'après l'apogée afin de réduire la traînée aérodynamique et d'assurer une stabilité suffisante en vol balistique. Ainsi, le projectile selon l'invention, en étant de type sous-calibré et équipé d'un propulseur additionnel, permet l'emport d'une charge utile importante, de l'ordre de 30 kg à une très grande distance de tir de l'ordre de 60 à 80 km. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, d'autres variantes peuvent être envisagées. Par exemple dans le cas o le propulseur additionnel ne serait allumé qu'en cours de trajectoire, par exemple par une initiation électrique, l'éjection du sabot arrière peut être réalisée par une charge pyrotechnique 21 placée entre le propulseur 13 et la plaque de poussée 9 du sabot arrière 6 et allumée dès la sortie du tube de canon (voir figure 5). Cette15 charge pyrotechnique 21 pourra être allumée au moyen d'un emprunt des gaz propulsifs, par exemple au travers d'une ouverture axiale 22 aménagée dans la plaque de poussée 9, un retard pyrotechnique 23 assurant l'éjection du sabot arrière 6 après la sortie du tube de l'arme. Une charge pyrotechnique de ce type peut, bien entendu, compléter le moyen d'éjection du sabot arrière 6 par le propulseur 13 décrit à la figure 2. En effet la montée en pression du propulseur n'étant pas immédiate, une séparation rapide du sabot par une charge pyrotechnique présenterait25 l'avantage de libérer l'empennage de stabilisation dès la sortie du tube de canon, améliorant ainsi la stabilisation du projectile. Une fragilisation de la pièce tubulaire 11, par des prédécoupes longitudinale 24 de sa paroi (représentées figure 5), peut également être envisageable afin d'améliorer son freinage aérodynamique dès son éjection à la sortie du tube de canon. Ainsi la pression engendrée par la charge pyrotechnique d'éjection 21 et/ou le propulseur 13 provoquera la découpe de la pièce tubulaire 11 au niveau des zones de35 fragilisation 24. La pièce tubulaire 11 s'ouvrira alors sous la forme de pétales, augmentant ainsi son freinage aérodynamique. REVENDICATIONS 1 - Projectile d'artillerie (1), destiné à être tiré à partir d'un tube de canon de gros calibre, comprenant un corps (2) équipé en partie arrière (5) d'un empennage de stabilisation déployable (12), caractérisé en ce que le corps est sous-calibré et porte au moins un sabot de guidage éjectable (6) équipé d'une ceinture dérapante (10) destinée à réduire la vitesse de rotation du projectile. 2 - Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sabot de guidage (6) est positionné au niveau d'une partie arrière (5) du corps du projectile et en ce qu'il maintient l'empennage de stabilisation déployable (12), le déploiement de ce dernier s'effectuant lors de l'éjection du15 sabot arrière en sortie de tube. 3 - Projectile selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième sabot de guidage (4) positionné au niveau d'une partie avant (3) du projectile et éjectable en sortie de tube.20 4 - Projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce que le sabot avant (4) est constitué d'au moins deux segments (7) liés au corps par un moyen de liaison temporaire 5 - Projectile selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de liaison temporaire est constitué d'au moins une goupille cisaillable (8), le cisaillement étant provoqué par un recul relatif du sabot (4) par rapport au corps (2) du projectile lors de l'accélération longitudinale du projectile dans le tube de canon. 6 - Projectile selon la revendication 5, caractérisé en ce que le sabot avant (4) possède un profil interne (17) complémentaire d'un profil externe (18) de la partie avant du projectile, et qu'il existe un jeu axial (19) entre le profil interne du sabot et le profil externe de l'avant du projectile de façon à permettre le recul relatif du sabot par35 rapport au corps du projectile lors de l'accélération longitudinal de ce dernier dans le tube de canon. 7 - Projectile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en partie avant (3) des gouvernes de pilotage déployables (15). 8 - Projectile selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sabot arrière (6) comprend une pièce de poussée (9) recevant la ceinture dérapante (10) et une pièce tubulaire (11) recouvrant la partie arrière du corps du projectile tout en maintenant l'empennage de stabilisation (12) dans sa position repliée. 9 - Projectile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un propulseur arrière (13). 10 Projectile selon la revendication 9, caractérisé en ce que le sabot arrière (6) est éjecté à la sortie du tube de canon par la pression engendrée par le propulseur (13). 11 - Projectile selon la revendication 8, caractérisé en ce que le sabot arrière (6) est éjecté par une charge pyrotechnique (21) placée entre la pièce de poussée (9) du sabot arrière (6) et la partie arrière du corps du projectile. 12 - Projectile selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce tubulaire (11) du sabot arrière (6) présente des zones de fragilisation longitudinale (24), destinées à se rompre lors de l'éjection du sabot afin d'augmenter la traînée aérodynamique de celui-ci.