Brevet FR2783316A1 — publié le 20000317

La présente invention concerne une munition électromagnétique d'autoprotection susceptible d'être lancée à distance par un porteur dans la direction de vecteurs ou d'objets, aéronefs ou missiles, susceptibles de constituer une menace pour l'intégrité de combattants ou de matériels dont ils sont la cible à condition que les objets ou vecteurs menaçants soient munis de dispositifs électroniques sensibles au rayonnement d'ondes électromagnétiques. Elle s'applique notamment à la protection de fantassins, d'avions, d'hélicoptères, navires, ou d'engins terrestres équipés de lanceurs pour la mise en oeuvre de la munition. Elle peut également être utilisée comme arme offensive pour la création de disfonctionnements d'équipements électroniques installés sur des sites terrestres. Pour protéger des systèmes d'armes ou des combattants tels que des fantassins contre une menace aérienne il est connu d'utiliser une technique de brouillage consistant à éclairer à l'aide d'ondes électromagnétiques l'objet menaçant dans le but de perturber son système de commande. Les brouilleurs émettent soit dans l'infrarouge lorsqu'il s'agit par exemple d'aveugler des autodirecteurs optroniques de missiles ou des caméras infrarouges portées par des aéronefs ou des véhicules terrestres, soit des ondes radio électriques hyperfréquences lorsque l'autodirecteur du missile est un radar par exemple. En plus des techniques d'auto protections électromagnétiques actuellement connues pour le brouillage d'auto directeurs de missiles ou de radar, des techniques de leurrage par déception ou séduction sont également mises en oeuvre. Les techniques de leurrage utilisent par exemple, des leurres électromagnétiques à nuages de paillettes, dont les surfaces équivalantes radar (SER) sont plus importantes que l'objet à protéger, ou des leurres infrarouges à fumigènes ou compositions déflagrantes, I'utilisation des fumigènes n'étant limitée à ce jour qu'à la bande électromagnétique millimétrique. D'autres modes de protection visent plus particulièrement à créer une gène aux pilotes des aéronefs en les aveuglant par des munitions optiques éblouissantes ou acoustiques assourdissantes. Toutes ces techniques lorsqu'elles sont prises isolément ne sont efficaces que pour un type d'agression déterminée. Ceci oblige pour avoir une protection efficace, à mettre en oeuvre plusieurs systèmes différents ce qui n'est pas toujours réalisable sur un champ de bataille notamment pour la protection de fantassins ou d'avions d'armes par exemple. Une solution à ce problème pourrait être apportée par une utilisation de dispositifs de radiation d'ondes électromagnétiques de caractéristiques hyperfréquences similaires à celles utilisées pour les radars ou les brouilleurs du champ de bataille avec une puissance d'ondes rayonnée suffisamment forte pour perturber le fonctionnement ou causer des avaries aux électroniques de commande des missiles ou des aéronefs. Cette solution pourrait présenter d'autant plus d'intérêt que la part de plus en plus importante de l'électronique dans les dispositifs et sous ensembles des armes et armements accroît d'autant plus leur susceptibilité aux champs électromagnétiques intenses et impulsionnels. Malheureusement les systèmes d'auto protections à ondes radioélectriques ou hyperfréquences actuellement connus ne permettent pas d'illuminer les cibles menaçantes avec des niveaux suffisants pour saturer et perturber l'électronique de ces cibles. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités A cet effet, I'invention a pour objet une munition électromagnétique d'auto protection caractérisée en ce qu'elle comprend une antenne d'émission couplée à un tube hyperfréquence alimenté par un compresseur de champ magnétique à base d'explosif commandé lorsque la munition est à proximité d'une cible à neutraliser. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui représentent: Les figures l a, l b des configurations de la munition selon I'invention dans son tube de lancement et en vol. La figure 2 un mode de réalisation d'une munition selon l'invention. La figure 3 un schéma électrique équivalent du dispositif électrique de la munition représentée à la figure 2. La figure 4 un schéma illustrant le fonctionnement du compresseur de champ représenté à la figure 2. Les figures 5a à 5d des exemples d'utilisation d'une munition selon l'invention. La munition selon l'invention qui est représentée sur les figures 1 et 2 est destinée à être lancée vers un objectif à brouiller par un tube de lancement 1 comme figuré sur la figure la. Elle comporte un tube 2 fermé à une de ses extrémités par une plaque de fond 3. Des ailettes repliables 4 sont fixées à la plaque de fond 3. Celles ci sont repliées dans le tube de lancement 1 avant le lancement de la munition et ouvertes pendant le vol. Une cartouche de poudre 5 utilisée pour l'éjection de la munition en dehors du tube de lancement 1 est également fixée sur la plaque de fond 3 à l'extérieur du tube 2. Un dispositif de mise à feu 6 comportant un ou plusieurs détonateurs 7 et un dispositif de commande 8 de l'émission d'ondes électromagnétiques disposé autour du dispositif de mise à feu 6 sont placés à l'intérieur du tube 2, au dessus de la plaque de fond 3. Au dessus du dispositif de commande 8 et du dispositif de mise à feu 6 repose un dispositif générateur d'ondes électromagnétiques 9. Le dispositif générateur 9 comporte un compresseur de champ magnétique par explosif 10 couplé à un tube hyperfréquence 1 1 de type magnétron ou klystron par exemple, par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation 12. Une antenne 13 de types cornet, rectangulaire ou cylindrique placée à la deuxième extrémité du tube est alimentée par le tube hyperfréquence 11. selon une autre variante de mise en oeuvre de l'invention non représentée, I'antenne 13 peut aussi être une antenne conforme, formée par des éléments filaires gravés ou déposés sur l'enveloppe externe de la munition pour épouser sa forme. Une batterie d'alimentation 14 est logée à la deuxième extrémité de la cartouche entre le tube hyperfréquence 11 et l'antenne 13. La batterie 14 stocke l'énergie nécessaire au fonctionnement du compresseur 10. Le compresseur de champ magnétique 10 comprend de la façon représentée aux figures 2 et 3 o les éléments homologues portent les mêmes références, un condensateur torique 15, un transformateur élévateur de tension 16 et un solénoïde 17. L'enroulement primaire du transformateur 16 est relié en série avec le solénoïde 17. Ainsi que le montre la figure 3 une première extrémité du condensateur 15 est reliée d'une part, à un premier pôle de la batterie d'alimentation 14 par l'intermédiaire d'un interrupteur de courant 18 et d'autre part, à une première extrémité libre du solénoïde 17 non commune avec l'enroulement primaire du transformateur 16 par l'intermédiaire d'un interrupteur de courant 19. Un dispositif 20 piégeur de champ magnétique ayant le rôle à la fois d'interrupteur de courant et de rhéostat pour le solénoïde 17 relie lorsque la partie formant interrupteur est fermée, la première extrémité libre du solénoïde 17 à une première extrémité libre de l'enroulement primaire du transformateur 16 non commune avec la deuxième extrémité du solénoïde 17. Le deuxième pôle de la batterie 14 est relié par un circuit de masse M à la deuxième extrémité du condensateur 15 et à la première extrémité du primaire du transformateur 1 6. L'enroulement secondaire du transformateur 16 alimente le tube hyperfréquence 1 1 par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation 12. Comme le montre la figure 2 les éléments composant le compresseur de champs magnétique sont disposés concentriquement autour de l'axe longitudinal du tube 2. Le solénoïde 17 entoure totalement le dispositif piégeur de champ 20 alors que le condensateur torique 15 ne recouvre que partiellement le solénoïde 17. Les éléments , 17, 20 reposent contre le dispositif de commande 8. La partie du solénoïde 17 non recouverte par le condensateur torique 15 est recouverte par les enroulements primaires et secondaires du transformateur 16. Le dispositif piégeur de champ magnétique 20 présente la forme d'un tube conducteur de l'électricité en cuivre par exemple d'épaisseur de paroi 1 à 1,5 mm, rempli d'un explosif 21. L'explosif 21 est destiné à réaliser, de la façon représentée schématiquement à la figure 4, une expansion du tube conducteur le long de l'axe XX' afin de le mettre progressivement en contact avec les spires du solénoïde 17 en assurant un court-cicuit entre la première extrémité libre du solénoïde 17 et la masse M afin de piéger l'énergie électrique primaire dans le solénoïde 17, tout en diminuant progressivement son inductance. Le compresseur de champs magnétique 10 est commandé par le dispositif de commande 8 qui commande l'ouverture et la fermeture des interrupteurs 18 et 19 et la mise à feu de l'explosif 21, lorsque la minition est à proximité de sa cible. A l'initialisation, I'interrupteur 18 est fermé pour charger le condensateur 1 5 par la batterie 14. En fin de charge l'interrupteur 18 est ouvert et l'interrupteur 19 est fermé pour transférer l'énergie contenue dans le condensateur 15 et magnétiser avant l'explosion de l'explosif 21 le primaire du transformateur 16 en série avec le solénoïde 17. Le courant primaire Io obtenu crée un champ magnétique Bo. Ce champ magnétique reste ensuite piégé après l'explosion de l'explosif 21 par le dispositif 20 qui referme sur lui même le circuit formé par le primaire du transformateur 16 en série avec le solénoïde 17. L'explosion produit une expansion du tube de cuivre formant le dispositif 20 qui réduit progressivement à la manière d'un rhéostat l'inductance du solénoïde 17. Le courant I1(t) circulant dans le solénoïde 17 croit alors de sa valeur initiale Io jusqu'à une valeur finale If. Cette variation de courant produit à flux constant une augmentation du champ magnétique qui passe de la valeur initiale Bo à une valeur finale Bf définie par la relation óo = Of = BoSo = BfSf So =Bf = Bo- Sf En fin d'expansion du tube de cuivre la surface finale Sf interceptée par le champ Bf devient très faible de l'ordre de 5 10 2 à 10'2 fois la surface initiale So interceptée par le champs initial Bo ce qui produit un champ Bf compris entre 20 et 100 fois la valeur du champ Bo. Le courant Io traversant le solénoïde 17 et le primaire du transformateur 1 6 peut atteindre une valeur comprise entre 1 et 3 kA, et le courant primaire If final circulant dans l'enroulement primaire du transformateur 16 peut atteindre 100 OkA pour donner un courant de 1 kA en sortie du secondaire du transformateur 16 et une tension secondaire de plusieurs dizaines de kV. Les temps de montée correspondant sont de l'ordre de la dizaine de Lis, soit environ 10 kV/gs. Le dispositif de commutation 12 permet de raidir le front de montée du signal obtenu entre la sortie du secondaire du transformateur 16 et le tube hyperfréquence 1 1. A titre indicatif un front de montée de i OOkV/gs peut être obtenu en plaçant en parallèle sur l'impédance du tube un fusible multifils de cuivre explosant lors du passage du courant et d'un éclateur en série avec l'impédance du tube destiné à conforter le raidissement du front de montée lors de l'explosion du fusible. Pour résister aux efforts engendrés par le champ magnétique en phase de compression la munition comporte en outre une première enveloppe diélectrique 22 à forte résistance mécanique en fibre de Kevlar, de verre ou de carbone par exemple, disposée dans l'espace séparant le condensateur 15 et le transformateur 16 du solénoïde 17, et une deuxième enveloppe diélectrique 23 extérieure au bobinage du transformateur de tension 16 également de forte résistance mécanique et en matériau similaire à ceux pouvant constituer la première enveloppe 22. Comme montré aux figures 5a et 5d la munition selon l'invention peut être lancée à partir de plusieurs porteurs. Lorsque par exemple un avion d'armes, de transport ou un hélicoptère détecte l'arrivée d'une menace, une munition d'auto protection selon l'invention est lancée en direction de la menace, pour brouiller, leurrer ou perturber les organes de détection ou de guidage de l'objet menaçant. Dans le cadre des applications représentées schématiquement aux figures 5a et 5b qui montrent des tirs de munitions sur des missiles à partir d'un avion d'armes ou d'un navire, chaque munition peut produire lorsqu'elle est par exemple à une distance de 1000 mètres du missile un signal de -28 dB sur le détecteur de l'autodirecteur du missile alors que le signal maximal recevable par l'auto directeur du missile avant saturation est d'environ -40 dB. Ce signal est largement suffisant pour saturer le récepteur ainsi que les circuits électriques du missile et cela à chaque fois qu'une munition du même type est mise en oeuvre. Un tir par exemple d'une série de 10 munitions éjectées toutes les 100 ms peut dans ces conditions mettre très rapidement l'auto directeur dans un mode saturé et le maintenir tout au long de la phase d'autoprotection d'autant que la distance cible menace diminuant, la puissance reçue augmente très rapidement en fonction du carré de la distance. Dans le cadre d'une auto protection de fantassin, la munition selon l'invention permet à un fantassin d'attaquer à distance une cible menaçante en émettant une impulsion électromagnétique en avant de la cible à quelques dizaines de mètres de celle ci avec une grande ouverture angulaire. Dans l'exemple de la figure 5c qui représente un fantassin sous la menace d'un hélicoptère, la puissance des ondes hyperfréquences reçu par l'hélicoptère peut atteindre quelques watt/cm2 pour une impulsion de plusieurs MW émise par la munition à une distance de quelques dizaines de mètres. Cette densité de puissance est suffisante pour perturber notablement les circuits électroniques de l'hélicoptère et voire annuler sa mission. L'ouverture angulaire du lobe principale du rayonnement émis par l'antenne étant très grande fait qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser une arme dotée d'une très grande précision ou de munitions à correction de trajectoire. L'avantage de ce type de fonctionnement est qu'il ne nécessite pas l'utilisation d'une arme de lancement dotée d'une très grande précision ou de munitions à correction de trajectoire, tout en augmentant notablement la probabilité d'atteindre la cible. Enfin dans le cadre de la figure 5d la munition selon l'invention peut être télécommandée à distance à partir d'un lanceur posé sur le sol. Dans ce cadre elle peut non seulement neutraliser une menace comme un hélicoptère mais également elle peut être utilisée pour dégrader le fonctionnement d'installations électroniques terrestres comme par exemple des stations de radio communication. Revendications 1. Munition électromagnétique d'auto protection caractérisée en ce qu'elle comprend une antenne d'émission (13) couplée à un tube hyperfréquence (1 1) alimenté par un compresseur de champ magnétique (10) à base d'explosif commandé lorsque la munition est à proximité d'une cible à neutraliser. 2. Munition selon la revendication 1 caractérisé en ce que le compresseur de champ magnétique (10) comprend un condensateur torique (15) couplé en parallèle sur l'enroulement primaire d'un transformateur (16) élévateur de tension par l'intermédiaire d'un interrupteur de courant (19) relié en série à un solénoïdes 7) pour magnétiser l'enroulement primaire du transformateur (16) et un dispositif (20) piégeur de champ magnétique assurant la fermeture sur lui même du circuit formé par le primaire du transformateur (16) en série avec le solénoïde (17) et une mise en court circuit progressive des spires du solénoïde (17). 3. Munition selon la revendication 3 caractérisée en ce que le dispositif piégeur de champ magnétique (20) est formé par un tube conducteur de l'électricité rempli d'explosif (21) d'axe longitudinal confondu avec l'axe longitudinal (XX') du solénoïde (17) et disposé à l'intérieur de celui ci, et en ce que la paroi extérieure du tube est mise en contact avec les spires du solénoïde pour assurer leur mise en court circuit par l'expansion du tube lors de l'explosion de l'explosif dans le tube de cuivre. 4. Munition selon la revendication 3 caractérisée en ce que les éléments composant le compresseur de champ magnétique (10) sont disposés concentriquement autour de l'axe longitudinal (XX') de la l1 munition, le solénoïde (17) entourant totalement le tube de cuivre et le condensateur torique (15) ne recouvrant que partiellement le solénoïde, la partie de solénoïde (17) restante non recouverte par le condensateur torique (15) étant recouverte par les enroulements primaires et secondaires du transformateur élévateur de tension (16). 5. Munition selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisée en ce que la munition comprend un corps cylindrique (2) fermé à une de ses extrémités par une plaque de fond (3), des ailettes repliables (4) fixées à la plaque de fond (3), une pastille de poudre (5) fixée à lI'extérieur du corps cylindrique (2) sur la plaque de fond (3) pour assurer l'éjection de la munition lors de son lancement, un dispositif de mise à feu (6) et un dispositif de commande (8) du compresseur de champ magnétique (10) disposé sur la plaque de fond (3). 6. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le tube hyperfréquence (11) est un magnétron. 7 Munition selon l'une quelconque des revendications 1 a 5 caractérisée en ce que le tube hyperfréquence (11) est un klystron. 8. Munition selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'antenne d'émission (13) est un cornet. 9 Munition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'antenne d'émission (13) est une antenne conforme épousant la forme de la munition.