Brevet FR2810106A1 — publié le 20011214

L'invention a pour objet un procédé pour l'obtention d'un faible écart restant constant entre deux éléments de projectile se succédant de préférence sur une même trajectoire, identiques du point de vue balis- tique et tirés simultanément à partir d'un même tube. L'invention vise également un projectile conçu pour l'application de ce procédé comprenant: - un premier élément de projectile, - au moins un second élément de projectile placé de préférence derrière le premier, - un dispositif assurant la séparation entre le premier élément et le ou les éléments(s) suivant(s) pour les amener, au moment du tir ou par la suite, à un écart prédéterminé. Les projectiles tandem, c'est-à-dire les projectiles comportant un premier élément suivi d'un ou de plusieurs autres éléments, sont utilisés contre des blindages spéciaux. Sur des blindages structurés, des blindages comportant des couches protectrices en céramique ou des blindages analogues, le premier élément du projectile creuse un cratère. et, à l'endroit de l'irnpact, les dispositifs d(e protection spéciaux, tels que par exemple les couches cde céramique, destinées à faire dévier le premier élément du projectile, sont détruits. Le second élément pénètre dans le cratère creusé par le premier et est en mesure de perforer le blindage proprement dit, puisque le dispositif de protection spécial, mentionné ci-dessus, a préalablement été détruit. Au cas o le blindage comporte plusieurs couches présentant chacune des dispositifs de protection spéciaux, ceux-ci pourront être détruits par les impacts successifs de plus de deux éléments constituant le projectile, étant entendu que le dernier de ces éléments assurera finalement la perforation du blindage qui n'est plus protégé. L'utilisation de ces projectiles, appelés projectiles tandem, est parti- culièrement importante pour l'attaque des blindages actifs ou réactifs, ces dispositifs de protection étant désactivés par l'impact du premier élément et le second élément pouvant alors perforer le blindage proprement dit. Le premier et le second éléments ou les deux, resp. plus de deux éléments qui suivent le premier doivent être séparés sur leur trajectoire par une distance parfaitement définie, car si cet écart est trop faible le dispositif de protection déclenché par le premier élément, par exemple dans le cas d'un blindage réactif, risque de perturber encore l'action du second élément et si l'écart est trop grand, I'impact du second élément, dans le cas d'un objectif en mouvement, ne coïncidera plus avec celui du premier élément; en outre, il faut tenir compte du fait que les dispositifs de protection réactifs peuvent éventuellement être conçus pour se réactiver dans un intervalle de temps relativement court après I'impact d'un premier élément. Afin d'avoir pour n'importe quelle portée l'écart voulu entre le premier et le second élément, un projectile tandem du type mentionné (DE-A-34 18 444) comporte, entre le premier et le second élément, un dispositif de séparation pouvant être activé au moyen d'une fusée de proximité à une distance telle que les deux éléments successifs arrivent sur l'objectif avec l'écart optimal. Toutefois la fusée de proximité pose problème pour ce type de projectile. Dans une version simple, la fusée de proximité sera relativement peu sensible et sujette à des perturbations; ainsi par exemple, elle risquera de réagir lors du passage sur un quelconque obstacle du terrain situé loin de l'objectif et déclenchera alors prématurément le dispositif de séparation. Une fusée de proximité ayant une plus grande précision de réaction sera forcément plus complexe, ce qui se traduira par un certain nombre d'in- convénients au niveau du prix de fabrication et de la fiabilité du fonctionnement du projectile. En outre, une fusée de proximité peut, suivant sa conception, éventuelle- ment être déclenchée prématurément par des contre-mesures ennemies, (par exemple par un nuage de particules métalliques envoyé en direction du projectile tandem assaillant). Par ailleurs une telle fusée de proximité doit être en mesure de fonctionner parfaitement, même après un stockage de longue durée dans de mauvaises conditions climatiques. Afin d'éliminer ces problèmes, il avait été proposé en son temps (demande de brevet allemand n P 35 34 101.7-15) de remplacer la fusée de proximi- té par une conception différente du point de vue aérodynamique du premier et du second élément de sorte que le second élément ayant subi une forte décélération par rapport au premier élément suite à l'action du disposi- tif de séparation, rattrape son retard sous l'effet de son comportement aérodynamique et qu'ainsi l'écart entre les deux éléments reste, sur une distance relativement grande, entre des limites qui paraissent admissibles pour le type d'emploi décrit ci-dessus. En outre on peutit prévoir que le dispositif de séparation ne soit activé qu'après un certain délai après le départ du coup, par exemple par une fusée à retard comme celles utili- sées dans les munitions antiaériennes, ce qui permettait l'emploi de ce type de projectile sur de grandes comme sur de faibles portées, sans avoir les inconvénients décrits ci-dessus qui sont inhérents aux fusées de proximité et qui concernent essentiellement le risque de perturbation de son fonctionnement. Mais un autre inconvénient grave est apparu pour ce type de projectiles: en effet. en raison des propriétés aérodynamiques différentes des deux éléments, leurs points d'impact, au bout de trajets équivalents, seront forcément différents; même si, au bout d'un trajet relativement long que les deux éléments franchissent séparément, leur écart dans le temps se situe toujours encore entre les limites admissibles, on n'obtiendra pas toujours sur l'objectif l'effet escompté car l'impact du second élément 4 2810106 ne coïncidera pas avec celui du premier et l'action du second élément ne bénéficiera donc pas de l'effet préparatoire réalisé par le premier. Partant de cette situation, I'invention vise donc à proposer un procédé ou un projectile susceptible de mettre ce procédé en oeuvre qui consiste, sans utiliser de fusée de proximité, à placer, sur une longue portion de leur trajectoire, les deux éléments à une distance constante ou presque constante tout en assurant, dans une large mesure, la concordance de leurs points d'impact. Ce but est atteint conformément à l'invention, par le fait que chacun de ces éléments de projectile subisse successivement une variation de vitesse telle qu'une fois l'écart voulu atteint, les deux élé- ments présentent la même vitesse et leur écart est maintenu constant. Ce procédé consiste à tirer simultanément, à partir d'un meme canon, con- formément à l'invention, l'ensemble des éléments, au-moins deux, iden- tiques du point de vue balistique et chargés les uns derrière les autres dans la même munition. Après le départ du coup, les différents éléments sont soumis, avec de faibles décalages dans le temps, à une accélération (positive ou négative) telle qu'à l'issue de la phase d'accélération tous les éléments présentent la même vitesse, I'ordre suivant lequel les différents éléments sont accélérés ou décélérés devant être défini de manière à éviter tout risque de collision entre ces éléments. "Identiques du point de vue balistique" signifie que les différents élé- ments sont concus pour pour se suivre sur une même trajectoire, compte tenu d'éventuelles interactions aérodynamiques, telles que par exemple les perturbations par des tourbillons qui se détachent, les effets de zones de mortes eaux, etc.. Pour l'un des éléments, la variation de vitesse induite par le dispositif peut être nulle si l'autre élément ou les autres éléments sont d'abord accélérés puis freinés ou inversement d'abord freinés puis accélérés. Ce qui importe c'est qu'à un instant donné les différents éléments soient animés d'une même vitesse une fois qu'ils se sont placés sur la trajectoire à la distance préalablement définie les uns des autres. Tous les éléments du projectile (à l'exception d'un, le cas échéant) sont accélérés ou décélérés pendant un court intervalle de temps de sorte, qu'en fin de compte, ils soit animés de la même vitesse, mais se trouvent placés à une distance définie les uns des autres sur la trajec- toire. Par ailleurs, les différents éléments étant strictement identiques du point de vue balistique, ils ne se déplacent pas seulement à la même vitesse mais suivent aussi pratiquement la même trajectoire. Ce procédé pourrait aussi être mis en oeuvre par des moyens de balistique intérieure; toutefois, conformément à l'invention, on n'a pas cherché une solution au niveau du canon mais uniquement au niveau du projectile. Ainsi, le projectile pour l'application du procédé selon l'invention est caractérisé par le fait - que le premier élément de projectile et le ou les éléments(s) suivant(s) présentent des coefficients balistiques (c'està-dire la grandeur qui détermine la décélération et qui résulte d'une relation entre la masse du projectile, sa section et le coefficient de traînée) identiques - et que le dispositif de séparation est conçu de sorte qu'il assure soit en premier lieu la décélération du second élément ou d'un des éléments suivants et amène ensuite le premier élément ou un des éléments précédents à la même vitesse, soit l'accélération du premier élément ou d'un des éléments qui précèdent le dernier à une vitesse plus élevée pour ensuite accélérer également le second élément ou chacun des éléments suivants à la même vitesse de sorte qu'en fin de compte, le premier et le second éléments ou le premier et les éléments suivants se déplacent à la même vitesse et soient séparés les uns des autres de la distance préalablement définie. Les deux éléments (ou l'ensemble des éléments) présentent le même coefficient balistique qui détermine leur trajectoire, et qui est une grandeur dans laquelle entrent la traînée, la section et la masse du projectile. Dans la mesure o il est techniquement possible de concevoir des éléments qui ne sont pas absolument identiques mais qui, malgré la différence de certaines de leurs caractéristiques, présentent néanmoins un coefficient balistique équivalent et suivent donc exactement la même trajectoire, une telle solution peut être retenue pour la réalisation de l'invention et se trouve de ce fait englobée dans son objet. Le dispositif de séparation est conçu soit pour d'abord accélérer le premier élément et amener ensuite l'élément suivant à la même vitesse, soit pour d'abord freiner le second élément et amener ensuite l'élément précédent à la même vitesse. A cet effet, le dispositif de séparation peut par exemple être constitué par une charge propulsive placée dans chacun des éléments du projectile. Ces charges sont alors amorcées avec un certain décalage dans le temps, par exemple au moyen d'artifices pyrotechniques, amorcés eux-mêmes au départ du coup et qui assurent le déclenchement avec le léger retard voulu des différents éléments en commencçant par le premier de sorte qu'à la fin de la phase d'accélération tous les éléments présentent la même vitesse, éventuellement plus élevée que leur vitesse initiale, et qu'ils soient séparés de la distance préalablement définie et que ces écarts soient maintenus. Suivant une autre version préférentielle de l'invention, le dispositif de séparation peut être conçu sous forme d'une série de freins aérodynamiques, un par élément de projectile, qui sont activés en temps voulu puis désacti- vés. Ces freins aérodynamiques peuvent par exemple être constitués par des lamelles qui se mettent en place sur le pourtour de l'élément lorsqu'il s'agit d'en assurer le freinage et qui, une fois l'action de freinage terminée, peuvent être éjectées par effet pyrotechnique ou larguées. La mise en place des différents freins aérodynamiques peut se faire avec un certain décalage dans le temps, par exemple au moyen d'une fusée à retard. On peut alors, comme sur une munition antiaérienne, déterminer à l'avance l'instant à partir duquel les différents éléments devraient voler à la distance voulue pour avoir leur pleine efficacité. De préférence, le frein aérodynamique du second ou du dernier élément est activé dès sa sortie du tube car en raison de la concordance des points d'impact et de l'écart constant qui, conformément à l'invention, doit séparer les éléments sur leur trajectoire, il importe que ces écarts soient réalisés sur l'ensemble de la trajectoire pour assurer au projectile conforme à l'invention, sa pleine efficacité sur la totalité de sa trajectoire. Ainsi, il peut par exemple être avantageux de freiner brièvement le second élément d'un projectile tandem, dès sa sortie de la bouche, par le sabot de lancement qui libère le premier élément sans le freiner; après ce freinage du second élément, un propulseur, allumé par avec un léger retard par les gaz de combustion, I'accél.rera à nouveau pour qu'il atteigne la même vitesse que le premier élément. Pour amener les éléments d'un projectile de ce dernier type en particulier à une distance d'intervention aussi faible que possible, on veillera de préférence à ce que le second ou le dernier des éléments suivants soit freiné non seulement le plus tôt possible, mais aussi de façon relative- ment forte de sorte qu'il atteigne sa vitesse définitive voulue et en fin de compte son écart prédéterminé par rapport à l'élément qui le précède, après un trajet aussi court que possible. De préférence le premier ou l'élément précédent correspondant sera freiné de même manière et de façon aussi intense; mais il est également possible d'appliquer à l'élé- ment précédent une action de freinage plus tôt et de manière moins inten- se. De préférence les freins aérodynamiques prévus sur les différents éléments du projectiles seront de conception identique. Le projectile, conforme à l'invention, peut être un projectile stabilisé par rotation, mais il s'agira de préférence d'un projectile stabilisé par empennage et, en outre, de préférence, d'un projectile sous-calibré, dans quel cas les freins aérodynamiques ou au moins un d'eux agissent en interaction avec les éléments du sabot de lancement et puissent être éjectés ou séparés par des moyens pyrotechniques en même temps que ces éléments. Le projectile, conforme à l'invention, est conçu de préférence comme projectile perforant cinétique mais peut aussi comporter une charge formée. En outre, il est possible de concevoir un projectile mixte, comportant une partie perforante cinétique et une charge formée, à condition que ces deux parties aient le même coefficient balistique mentionné ci-dessus. Dans l'ensemble il faut toujours, comme on l'a déjà évoqué ci-dessus, tenir compte de l'influence réciproque qu'exercent les différents éléments du projectile les uns sur les autres; ainsi, par exemple, il est possible que le propulseur additionnel d'un élément précédent du projectile n'assu- re pas seulement l'accélération de cet élément, mais en même temps le freinage de l'élément suivant; par ailleurs, une fois que les différents éléments d'un projectile sont amenés à la distance voulue, I'onde de tête de l'élément précédent peut engendrer une certaine zone de mortes eaux qui, autour de l'élément qui suit à une distance de quelques mètres seulement, peut produire un écoulement différent de celui existant autour de l'élément précédent et en particulier autour du premier élément. Les schémas joints en annexe illustrent plus en détail, à titre d'exemple, lI'objet de l'invention; ces figures montrent: Fig. 1: la vitesse de deux éléments d'un projectile tandem conforme à l'invention, en fonction de la durée de vol de chacun de ces éléments, et Fig. 2 un diagramme, analogue à celui de la fig. 1, mais avec des valeurs différentes et en outre l'indication de l'écart séparant les éléments du projectile. Les diagrammes représentés sur les figures concernent chacun un projectile tandem comportant un premier et un second élément. La traînée du second élément (indice 2) n'est augmentée que pendant l'intervalle de temps t2, à t2, (c'est-à-dire pendant la durée dt2) et sa vitesse passe donc par freinage de v2. = v2 ( t2,) à v2. = v2 ( t,). On réalise ainsi un écart entre le premier et le second élément. A l'instant t1, qui se trouve en général décalé de dt par rapport à t2e, la traînée du premier élément (indice 1) est alors augmentée jusqu'à l'instant t1. (durée dt1) de la même manière que précédemment celle du second élément, de sorte que la vitesse en vol Vla se trouve ramenée à vie. Cette valeur n'est pas identique à v2. mais il faut que soit vérifiée la relation v1 ( t,.) = v2 ( t,.). Sauf pendant l'intervalle de temps entre t2z. et t1., (inter- valle qui correspond à dt + d,.), les deux éléments du projectile ont alors sur la totalité de la trajectoire la même vitesse. Compte tenu des caractéristiques du projectile et des coefficients de résistance supplémentaires, les différents intervalles de temps doivent être choisis en respectant les principes suivants: a) L'intervalle d,2 est défini de sorte qu'entre le premier et le second élément s'établisse un écart correspondant en gros à l'écart optimal, mais de préférence un peu inférieur à cette valeur. b) L'intervalle d,1 doit être défini de sorte que la vitesse du premier élément se trouve ramenée à la vitesse du second élément, mesurée à l'instant t,. c) L'intervalle de temps dt qui sépare les instants de mise en fonction des deux freins aérodynamiques, doit être défini de sorte qu'en raison de la différence de vitesse entre le premier et le second élément, il s'établisse, dans l'intervalle de temps entre t, et tl., un écart correspondant à celui exigé pour une action efficace contre l'objectif (par exemple à blindage actif). Lorsqu'on interprète le trajet a (fig. 2) comme intégrale dans le temps de la vitesse, il découle des figures que la surface délimitée par les courbes de vitesse est égale à l'écart obtenu qui doit correspondre à l'écart optimal recherché. On peut ainsi faire apparaître les corrélations entre les actions de freinage qui se traduisent par des variations de traînées et les inter- valles de temps. La figure 2 montre que le taux de freinage (pente des courbes v1 et v2) n'est pas nécessairement le même pour le premier et pour le second élément, comme c'est le cas dans le diagramme de la figure 1. De toute manière, les variations de vitesse que subissent le premier et le second élément dans l'intervalle de temps compris entre ta, et t1. importent peu. La valeur de l'accélération (négative) peut être différente pour le premier et pour le second élément; ce qui importe, c'est qu'après l'instant t1. la vitesse de ces deux éléments soit la même et que n'apparaisse alors qu'une seule courbe sur le diagramme des vitesses. Dans la partie inférieure de la figure 2 on a représenté l'écart a entre le premier et le second élément en fonction du temps; cet écart apparaît dans la partie supérieure sous forme d'une surface hachurée, comprise entre les courbes qui représente l'évolution de la vitesse du premier et du second élément. Comme on peut le voir, a0 est l'écart entre le premier et le second élément jusqu'à l'instant t2,, c'est-à-dire à peu près entre la sortie du projectile de la bouche jusqu'au début de la séparation entre les deux éléments. Cet écart a0 peut varier de zéro à quelques centimètres. L'écart a croît alors pendant la variation de vitesse que subissent le premier et le second élément, jusqu'à ce que, à l'instant t1, la vitesse des deux éléments soit la même; l'écart atteint ensuite sa valeur théorique optimale ah, qui est maintenue sur le reste de la trajectoire jusqu'à l'impact sur l'objectif. A l'instant t, I'écart entre les deux éléments atteint une valeur minimale a,i, et le projectile se trouve alors à la distance minima- le d'efficacité, ce qui signifie que le projectile tandem a parcouru le trajet sur lequel il est inefficace ou pas encore pleinement efficace. Afin que cette distance minimale d'efficacité soit aussi réduite que possible, on veillera à ce que l'instant t2, soit aussi rapproché que possible de l'instant t0 de départ du coup et que, par ailleurs, la pente de la courbe de v2 entre t2, et t2, et celle de la courbe de v, entre t1,, et t1. soient aussi raide que possible, afin que l'instant t1, puisse coïncider avec l'instant t2, ou même être antérieur. l REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention d'un faible écart restant constant entre au moins deux éléments de projectile se succédant de préférence sur une même trajectoire, identiques du point de vue balistique et tirés simultanément à partir d'un même tube, caractérisé par le fait que chacun de ces éléments de projectile subisse successivement une variation de vitesse telle qu'une fois l'écart voulu atteint, les deux éléments présentent la même vitesse et leur écart est maintenu constant. 2. Projectile pour l'application du procédé conforme à la revendication 1, - un premier élément de projectile, - au moins un second élément de projectile placé de préférence derrière le premier. - un dispositif assurant la séparation entre le premier élément et le ou les élément(s) suivant(s) pour les amener, au moment du tir ou par la suite, à un écart prédéterminé, caractérisé par le fait - que le premier élément de projectile et le ou les éléments(s) suivant(s) présentent des coefficients balistiques (c'est-à-dire la grandeur qui détermine la décélération et qui résulte d'une relation entre la masse du projectile, sa section et le coefficient de traînée) identiques - et que le dispositif de séparation est conçu de sorte qu'il assure soit en premier lieu la décélération du second élément ou d'un des éléments suivants et amène ensuite le premier élément ou un des éléments précédents à la même vitesse, soit l'accélération du premier élément ou d'un des éléments qui précèdent le dernier à une vitesse plus élevée pour ensuite accélérer également le second élément ou chacun des éléments suivants à la même vitesse de sorte qu'en fin de compte, le premier et le second éléments ou le premier et les éléments suivants se déplacent à la même vitesse et soient séparés les uns des autres de la distance préalablement définie. 3. Projectile conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de séparation est constitué par un certain nombre de freins aérodynamiques, de conception identique de préférence, chacun de ces freins équipant un élément du projectile. 4. Projectile conforme à la revendication 3, caractérisé par le fait que chacun des freins aérodynamiques peut être déclenché par un système temporisé, constitué de préférence par un artifice pyrotechnique. 5. Projectile conforme à l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que le frein aérodynamique de chacun des éléments du projectile peut, après son action de freinage, s'en détacher et/ou devenir inefficace. 6. Projectile conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le frein aérodynamique du second ou du dernier des éléments du projectile peut être activé lorsque le projectile sort de la bouche du canon. 7. Projectile conforme à la revendication 2. caractérisé par le fait que le dispositif de séparation est constitué par un certain nombre de propul- seurs additionnels identiques, réglés de sorte qu'à l'issue de la phase de combustion de cet ensemble de propulseurs, chaque élément du projecti- le présente la même vitesse. 8. Projectile conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que soit le premier élément, soit chacun des éléments précédents ou soit le second élment, soit chacun des éléments suivants est équipé d'un dispositif de freinage et d'un propulseur additionnel pour assurer en premier lieu son accélération ou sa décélération et l'amener ensuite, par décélération, à la vitesse de l'élément de projectile suivant, ou par accélération à la vitesse de l'élément de projectile précédent.