Brevet FR2871226A1 — publié le 20051209

La présente invention concerne un projectile pénétrant, notamment une bombe de pénétration anti-infrastructure. Elle s'applique notamment pour la traversée de parois très épaisses en matériau non métallique tel que le béton par exemple. L'invention concerne également un procédé de pénétration appliqué au projectile précité. Il est connu de réaliser des bombes à haut pouvoir de pénétration, notamment pour traverser des parois en béton à haut module de rupture à la compression. L'épaisseur de telles parois peut atteindre 1,5 mètres, voire 1 o plus. Le module de rupture à la compression peut être de l'ordre de 40 à 45 MPa, et des bétons récents ont des modules de rupture à la compression qui dépassent largement 100 MPa. Les besoins opérationnels de traversée de parois en bétons peuvent conduire à des niveaux de performances de plus en plus élevées pour les bombes de pénétration. En particulier il peut être exigé que celles-ci traversent des parois en béton de plus en plus épaisses avec modules de rupture à la compression de plus en plus élevés. Classiquement le pouvoir de pénétration d'une bombe dépend de son énergie cinétique. II s'ensuit que plus les difficultés de pénétration augmentent, par augmentation de l'épaisseur du béton et/ou de sa résistance notamment, plus il est logique d'augmenter l'énergie cinétique de la bombe, en jouant par exemple sur sa masse et ou sa vitesse. Cependant, ces grandeurs ne peuvent pas être augmentées librement. Pour atteindre son objectif, une bombe est véhiculée par une roquette. Une roquette comporte essentiellement trois parties. A l'avant elle contient son système de guidage et à l'arrière son moteur pour la propulsion. Entre ces deux éléments se situe la charge militaire, autrement dit essentiellement la bombe. Pour des raisons de polyvalence, de standardisation des rampes de lancement ou de standardisation des stations de tirs, les dimensions et le poids des roquettes sont figées ainsi que leur vitesse. Il s'ensuit que le volume, le poids et la vitesse de la bombe sont aussi figées, quelles que soient les performances demandées. En particulier l'énergie cinétique ne peut pas être augmentée en vue d'obtenir de nouvelles performances, encore plus poussées. Une solution pourrait consister à renforcer la tenue structurale du corps de la bombe, par exemple en triplant son épaisseur. Une autre solution pourrait encore employer un matériau dense avec réduction significative du diamètre. Ces solutions comportent néanmoins des inconvénients. La première solution empêche notamment de faire un corps de bombe polyvalent vis à vis de menaces de surfaces ou enterrées. La deuxième solution conduit à un corps de bombe très cher et de fait à une bombe très peu efficace car la masse d'explosif embarquée est alors réduite de plus de moitié par rapport à un corps normal en acier. Un but de l'invention est notamment de permettre à une bombe de relativement faible résistance mécanique structurale de traverser des parois de plus en plus épaisses ou résistantes. A cet effet, l'invention a pour objet un projectile pénétrant comportant: un tube intérieur dans lequel est placé un projectile perforateur comportant au moins un corps équipé d'une charge pyrotechnique et un corps propulseur, le corps du projectile perforateur étant éjecté hors du tube par mise à feu du corps propulseur; un système permettant de commander la mise à feu du corps 20 propulseur avant l'impact du projectile pénétrant sur une cible. Le projectile perforateur comporte par exemple un système qui détermine sa position à l'intérieur de la cible en fonction du temps et qui déclenche la détonation de sa charge pyrotechnique à un instant prédéterminé. Ce système détermine par exemple la position du perforateur à partir de ses caractéristiques des niveaux de décélération dans le matériau de la cible et de sa vitesse au point d'impact sur la cible. Avantageusement, le tube intérieur comporte au moins deux sections de calibres différents, la section de plus petit calibre étant orientée vers la sortie du tube, le corps du projectile perforateur étant adapté au calibre de sortie du tube, le corps propulseur se coinçant au niveau de la transition des deux sections lors de l'éjection du corps du projectile perforateur. La transition entre les deux sections forme par exemple un cône de façon à ce que l'enveloppe du corps propulseur se soude par friction sur le cône. Le corps du projectile perforateur peut être fixé à l'enveloppe du corps propulseur par des goupilles. Le projectile comporte en particulier une charge pyrotechnique placée entre son corps et le tube contenant le projectile perforateur. L'invention a également pour objet un procédé de pénétration d'un projectile selon les caractéristiques précédentes, à l'intérieur d'une cible, notamment 10 une paroi en béton. Selon ce procédé : le projectile perforateur est éjecté du tube par mise à feu de son corps propulseur lorsque le projectile se situe à une distance d donnée de la cible; le projectile perforateur pénétrant avant le projectile dans la cible, le projectile perforateur détonne à l'intérieur de la cible par mise à feu de sa charge pyrotechnique pour créer un orifice de passage au corps du projectile. Avantageusement, le projectile perforateur détonne par exemple au milieu de 20 la cible. L'invention a pour principaux avantages qu'elle peut être mise en oeuvre à volume, masse et vitesses constants par rapport aux solutions actuelles, qu'elle permet d'augmenter le domaine d'angle d'incidence d'arrivée du corps d'une bombe sur une paroi, et qu'elle permet d'augmenter la charge d'explosif embarquée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent: 30 la figure 1, un exemple de structure de roquette; la figure 2, un exemple de réalisation possible d'un projectile selon l'invention; la figure 3, un exemple de réalisation d'un projectile perforateur contenu à l'intérieur du projectile précédent; la figure 4, la situation de la roquette contenant un projectile selon l'invention, au lancement de la roquette et à l'éjection du projectile de la roquette; les figures 5a à 5f, une illustration du procédé de pénétration selon 5 l'invention la figure 6, le corps propulseur du projectile perforateur coincé en sortie du projectile empêchant des débris de pénétrer à l'intérieur; la figure 7, une illustration du large domaine d'incidence d'un projectile selon l'invention sur une paroi. La figure 1 représente la structure d'une roquette 1. Comme il a été indiqué précédemment, celle-ci se compose essentiellement de trois parties 2, 3, 4. L'avant de la roquette comporte les moyens de guidage 2 et l'arrière comporte les moyens de propulsion 3. Entre les deux se situe le projectile pénétrant 4, par exemple une charge militaire telle qu'une bombe. Le fait que l'enveloppe de la roquette soit figée ainsi que la masse globale entraîne que le volume et la masse consacrés au projectile pénétrant 4 sont eux aussi fixés, dans la mesure où il n'est guère possible par ailleurs de diminuer les parties allouées aux moyens de guidage et aux moyens de propulsion. La résistance mécanique structurale du corps pénétrant ne peut donc pas être sensiblement augmentée. De même la vitesse du corps pénétrant est fixée par la vitesse de la roquette 1. La figure 2 présente, par une vue en coupe transversale, un exemple de réalisation d'un projectile selon l'invention. Pour la suite de la description on considère que le projectile est une bombe. La figure 2 présente donc une bombe 10 qui peut être contenue dans l'espace alloué au corps pénétrant 4 dans la roquette de la figure 1 tout en présentant de grandes performances de pénétration. La bombe comporte un corps 21 à l'intérieur duquel est placé un tube 22. Le tube 22 comporte par exemple un cône de coincement 221 faisant la transition entre une première section 222 de tube et une section de sortie 223 de calibre plus réduit, orientée vers l'avant du corps de bombe. Le corps de bombe 21 étant à symétrie de révolution, l'axe 20 du tube 22 se confond par exemple avec l'axe du corps 21. Le chargement pyrotechnique 23 est disposé à l'intérieur du corps de bombe 21 autour du tube 22. La charge 23 est contenue à l'intérieur d'une gaine 24, placée entre la face intérieure du corps de bombe 21 et le tube 22. Un relais d'amorçage 25, par exemple de forme torique, situé à l'intérieur de la charge pyrotechnique 23 permet d'enclencher la mise à feu de cette dernière. L'arrière de la charge pyrotechnique 23 et fermée par une paroi 27 occupant l'espace entre la face intérieure du corps de bombe et le tube. Un culot 20 vient fermer l'arrière du corps de bombe 21. Un percuteur 26 est placé dans le culot en regard du relais d'amorçage 25, à travers la paroi 27. Le percuteur 26 est commandé par un bloc électronique 28, par exemple de forme torique, lui aussi contenu 1 o dans le culot 20. Un atténuateur de choc 29 est placé à l'avant de la charge pyrotechnique, coincée entre la gaine 24 et l'intérieur du corps de bombe 21. A l'intérieur du tube est disposé un projectile perforateur hyper véloce 30 à charge pyrotechnique. Ce perforateur permet notamment la création préalable d'un conduit dans la paroi à traverser. A cet effet, à l'approche de la paroi le perforateur sort du tube, grâce à ses moyens de propulsion propre, avec une vitesse nettement supérieure à celle du corps de bombe 21. Puis il détonne une fois introduit à l'intérieur de la paroi. La figure 3 présente, par une coupe transversale, un exemple de réalisation possible du projectile perforateur 30. Ce projectile comporte un corps 31. Ce corps présente par exemple à l'avant une pointe 32 pour faciliter la pénétration. A l'intérieur du corps est placé une charge pyrotechnique 33. Un relais d'amorçage 34 est placé à l'intérieur de la charge 33. Un support 35 ferme l'espace à l'arrière de la charge pyrotechnique 33. Ce support 35 comporte un percuteur 39 situé en regard du relais d'amorçage 34 pour réaliser un amorçage par percussion qui entraîne la mise à feu de la charge pyrotechnique 33. Le percuteur 39 est commandé par un bloc électronique 36 lui aussi placé dans le support 35. Un couvercle 37 ferme l'arrière du corps. Un corps propulseur 301 est placé à l'arrière du corps du projectile 31. Ce corps propulseur 301 est maintenu au corps du projectile au moyen de goupilles 38. Pour cela la paroi extérieure du corps propulseur 301 se prolonge à l'intérieur d'une partie de paroi du corps du projectile se prolongeant elle-même au-delà du couvercle 37. Les goupilles traversent les deux parois en regard l'une de l'autre grâce à des trous prévus à cet effet. Le corps propulseur comporte à l'intérieur de son enveloppe 303 une charge pyrotechnique 302. Cette charge 302 est par exemple composée de pains de plastique. Un bouchon 304 ferme l'arrière du corps propulseur. Le bouchon 304 vient par exemple se visser sur l'enveloppe 303 du corps propulseur. Un ou plusieurs opercules 305 sont percés dans le bouchon pour laisser passer une liaison de commande 306. Cette liaison est par exemple reliée à une pastille d'allumage 307 placée au contact de la charge pyrotechnique 302. Des moyens de calage 308 sont par exemple placés entre le bouchon 304 et le chargement du corps propulseur 302. La mise à feu du corps propulseur 301 entraîne l'éjection hors du tube du 10 corps 31 du projectile perforateur 30. La figure 4 présente la roquette 1 en deux endroits de sa trajectoire vers une paroi en béton 42 dans un système d'axes x, y. Les positions par rapport au sol sont indiquées sur un axe des abscisses x. L'axe des ordonnées y représente l'altitude de la roquette. Pour des questions de facilité de représentation, les échelles des distances et des altitudes sont réduites par rapport aux échelles de représentation de la roquette et de la dalle. A la position de départ, position d'abscisse 0, la roquette munie de sa bombe 10 est placée en vue de son lancement. La paroi en béton est située à une distance x1 de la position de départ. La roquette est propulsée par ses moyens de propulsion 3 situés à l'arrière. A une distance xo inférieure à x1 la bombe est séparée de la roquette. La distance x1 xo est par exemple de l'ordre de 20 mètres. La séparation s'effectue par une mise à feu interne, la bombe 10 se trouve alors éjectée de la roquette. La position de la roquette par rapport à la paroi 42 est par exemple déterminée par un capteur de proximité situé à l'avant de la roquette avec les moyens de guidage. Les figures 5a à 5f illustrent le procédé selon l'invention en présentant différentes phases d'une bombe selon l'invention en phase d'approche et de 30 traversée de la paroi 42. La figure 5a présente l'instant de mise à feu du chargement 302 du corps propulseur du perforateur 30 à l'approche immédiate de la cible en l'occurrence la paroi 42. A cet instant, la bombe est à une distance d inférieure à la distance x1 xo. Cette distance d est par exemple de l'ordre de mètres. Eventuellement les distances xi xo et d peuvent être sensiblement les mêmes. A l'instant de mise à feu, le perforateur 30 est donc éjecté du corps de bombe 21 avec une très grande vitesse relative à ce corps. A titre d'exemple, si la bombe se déplace à une vitesse de l'ordre de 300 m/s, le perforateur peut sortir avec une vitesse relative de cet ordre. Il en résulte une vitesse absolue par rapport à la paroi par exemple de l'ordre de 600 à 700 m/s. Plusieurs solutions sont possibles pour déterminer l'instant d'amorçage du corps propulseur du perforateur 30, c'est-à-dire l'instant d'éjection du perforateur du corps de bombe 21. Un temporisateur placé par exemple dans le bloc électronique 28 du corps de bombe peut par exemple calculer un délai entre l'instant d'éjection du corps de bombe de la roquette et l'instant d'amorçage du corps propulseur du perforateur, l'instant d'éjection du corps de bombe étant lui déterminé par exemple par les moyens de guidage 2 situés à l'avant de la roquette 1. Connaissant la vitesse du corps de bombe et la distance xi xo de ce dernier à la paroi à l'instant d'amorçage, il est alors possible de déterminer la durée de temporisation pour que l'éjection du perforateur se produise sensiblement à la distance d souhaitée de la paroi. La commande du bloc électronique 28 au corps propulseur du perforateur se fait par exemple au moyen d'une liaison électrique 306. Un signal électrique active par exemple la pastille d'allumage 307 qui enclenche la mise à feu de la charge pyrotechnique 302. La figure 5b présente le vol du perforateur 30 jusqu'à la paroi 42, suivi par le corps de bombe 21. La pastille d'allumage 307, la liaison électrique 306 et le bloc électronique composent un système permettant de commander la mise à feu du corps propulseur 301 avant l'impact de la bombe 10 sur une cible, la paroi 42 dans l'exemple des figures 5a à 5f. Un autre type système pourrait être utilisé. La figure 5c présente la pénétration du perforateur 30 dans la paroi 42. La 30 vitesse relative de ce dernier par rapport au corps de bombe lui permet d'impacter en premier la paroi 42. La figure 5d présente la détonation du perforateur 30 à l'intérieur de la paroi, de préférence au milieu, créant un orifice 51 traversant la paroi 42. A cet effet, le perforateur comporte un système qui détermine sa position à l'intérieur de la paroi en fonction du temps et qui déclenche la détonation de sa charge pyrotechnique à un instant prédéterminé. Ce système est par exemple contenu dans le bloc électronique 36. La détonation est provoquée par la mise à feu de la charge pyrotechnique 33. L'invention utilise avantageusement le fait que les bétons ne tiennent pas la contrainte de traction. Ceci permet donc de les déstructurer relativement facilement par une détonation du perforateur à l'intérieur de la paroi, cette détonation intérieur créant de fortes contraintes de traction. Un processeur interne situé dans le bloc électronique 36 du perforateur peut déterminer 1 o l'instant de détonation du perforateur correspondant à sa position la plus efficace à l'intérieur de la paroi, par exemple au milieu de celle- ci. A cet effet une table est par exemple mémorisée dans le processeur. Cette table comporte les caractéristiques des niveaux de décélération d'un objet pénétrant dans un matériau. Elle peut prendre en compte plusieurs types de matériaux dont bien sûr le béton et même différents types de béton. Ainsi connaissant la vitesse initiale du perforateur 30 à l'entrée dans la paroi, au point d'impact, et la courbe de décélération du matériau de cette dernière, il est possible de connaître la distance de pénétration à l'intérieur de la paroi en fonction et donc sa position. Un module d'intelligence d'impact de type caïman est par exemple utilisé. La figure 5e présente la pénétration du corps de bombe 21 dans l'orifice 51 créé par le perforateur. La détonation du perforateur 30, par exemple au milieu de la paroi 42, crée cet orifice 51. La quantité de charge véhiculée par le perforateur 30 peut-être calculé pour obtenir un orifice adapté au calibre du corps de bombe 21, c'est-à-dire en pratique proche du calibre du corps de bombe. L'invention permet ainsi de réduire considérablement les contraintes vues par le corps de bombe pendant sa phase de pénétration dans la paroi et par-là même permet donc à une bombe de relativement faible résistance mécanique structurale de traverser des parois de plus en plus épaisses ou résistantes. En diminuant la résistance de la structure mécanique du corps de bombe il est possible alors d'augmenter la masse d'explosif embarqué d'où un pouvoir de destruction plus fort après traversée de la paroi. Ainsi il est par exemple possible d'augmenter la masse d'explosif embarquée d'environ 20%, ce qui entraîne une masse et une vitesse d'éclats accrus de 15% par exemple. La figure 5f présente le corps de bombe 21 après franchissement de la 5 paroi 42. A cet instant le corps de bombe peut par exemple détonner par mise à feu de son chargement pyrotechnique 23. La figure 6 met en évidence un avantage apporté par le cône de coincement 221 du tube intérieur au corps de bombe. Plus particulièrement, la figure 6 montre le maintien du corps propulseur du perforateur 30, en particulier de l'enveloppe 303 du corps propulseur 301, dans le tube par coincement de cette dernière au niveau du cône de coincement 221. L'enveloppe 303 dont le diamètre est supérieur au calibre de la section de sortie du tube, sous l'effet de la vitesse, vient se souder par friction sur le cône de coincement interne du tube. Ceci permet d'éviter toute intrusion potentielle de gravats dans le corps de la bombe. Le maintien du corps propulseur est renforcé par le confinement au sein du tube de l'intégralité des gaz de propulsion. L'enveloppe 303 reste soudée au tube alors que le corps 31 du perforateur, adapté au calibre de sortie du tube 22, est éjectée du tube. Le corps 31 du perforateur se détache de l'enveloppe 303 du corps propulseur par cisaillement des goupilles 38 qui fixent les deux corps entre eux. Avantageusement, l'enveloppe du corps propulseur forme donc une paroi de protection. En effet, comme cela vient d'être indiqué précédemment, elle empêche ainsi toute intrusion de gravats ou débris 52 à l'intérieur du corps de bombe pendant la phase de pénétration de ce dernier dans la paroi. De tels débris, générés notamment lors de la détonation du perforateur 30 à l'intérieur de la paroi comme l'illustre la figure 5e, pourraient en effet provoquer des explosions parasites. Par ailleurs, la résistance de la paroi aux intrusions extérieures, en plus de l'effet de la soudure par friction, est renforcée par la pression interne générée par les gaz de combustion dans le tube 22. En d'autres termes, la fonction d'étanchéité apportée au corps propulseur permet de conserver les gaz de combustion au sein du tube qui, par leur poussée, renforcent la tenue de la soudure. La figure 7 illustre un autre avantage de l'invention. En particulier cette figure montre que l'invention permet d'augmenter le domaine d'angle d'incidence d'arrivée du corps de bombe 21 sur une paroi 71. L'orifice 72 créé par le perforateur dans la paroi 71 crée par-là même une face d'entrée 73 normale au vecteur vitesse V du corps de la bombe. Cette face d'entrée 73 évite notamment les ricochets du corps de bombe sur la paroi lorsque l'angle d'incidence a de son vecteur vitesse sur la paroi est trop faible. Si cet angle a est malgré tout beaucoup trop faible il y aura néanmoins incidence. Le o perforateur 30 qui est plus fin et plus rapide que le corps de bombe peut pénétrer la paroi y compris pour de faibles angles d'incidences, le corps de bombe bénéficiant de l'orifice créé par le perforateur et ayant de ce fait un domaine d'incidence élargi. L'invention a été décrite pour la réalisation d'une bombe de pénétration à l'intérieur d'une infrastructure. Elle peut néanmoins s'appliquer à d'autres types de projectiles destinés à pénétrer dans une infrastructure par traversée d'une paroi épaisse. L'invention permet en particulier de traverser des parois en béton à fort module de rupture à la compression, pouvant atteindre par exemple 200 Mpa. REVENDICATIONS 1. Projectile pénétrant (10), caractérisé en ce qu'il comporte: un tube intérieur (22) dans lequel est placé un projectile perforateur (30) comportant au moins un corps (31) équipé d'une charge pyrotechnique (33) et un corps propulseur (301), le corps (31) du projectile perforateur étant éjecté hors du tube par mise à feu du corps propulseur (301) ; un système (28, 306, 307) permettant de commander la mise à feu du corps propulseur (301) avant l'impact du projectile pénétrant (10) sur une cible (42). 2. Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le projectile perforateur (30) comporte un système (36) qui détermine sa position à l'intérieur de la cible en fonction du temps et qui déclenche la détonation de sa charge pyrotechnique (33) à un instant prédéterminé. 3. Projectile selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système détermine la position du perforateur à partir de ses caractéristiques des niveaux de décélération dans le matériau de la cible et de sa vitesse au point d'impact sur la cible. 4. Projectile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube (22) comporte au moins deux sections de calibres différents, la section de plus petit calibre étant orientée vers la sortie du tube (22), le corps (21) du projectile perforateur (30) étant adapté au calibre de sortie du tube, le corps propulseur (301, 303) se coinçant au niveau de la transition (221) des deux sections lors de l'éjection du corps (21) du projectile perforateur. 5. Projectile selon la revendication 4, caractérisé en ce que la transition entre 30 les deux sections forme un cône (221) de façon à ce que l'enveloppe (30) du corps propulseur se soude par friction sur le cône. 6. Projectile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (31) du projectile perforateur (30) est fixé à l'enveloppe (303) du corps propulseur (301) par des goupilles. 7. Projectile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un relais d'amorçage (34) est placé à l'intérieur de la charge pyrotechnique (33) du projectile perforateur (30). 8. Projectile selon la revendication 7, caractérisé en ce que le projectile io perforateur (30) comporte un support (35) fermant l'espace à l'arrière de la charge pyrotechnique (33), ce support comportant un percuteur (39) situé en regard du relais d'amorçage (34). 9. Projectile selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le projectile perforateur (30) comporte un bloc électronique (36) intégrant le système de détermination de la position du perforateur dans la cible (42), le bloc électronique commandant par ailleurs l'amorçage de la charge pyrotechnique (33). 10. Projectile selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le bloc électronique (36) du projectile perforateur (30) est placé sur le support (35). 11. Projectile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système permettant de commander la mise à feu du corps propulseur (301) du projectile perforateur (30) comporte un bloc électronique (28) et au moins une pastille d'allumage (307), un signal électrique étant envoyé du bloc électronique (28) vers la pastille d'allumage (307) par une liaison électrique (306), 12. Projectile selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bloc électronique (28) est de forme torique et placé dans un culot (20) fermant le corps (21) du projectile. 13. Projectile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comporte une charge pyrotechnique (23) placée entre son corps (21) et le tube (22). 14. Projectile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'étant à symétrie de révolution, son axe de symétrie se confond avec l'axe (20) du tube. 15. Procédé de pénétration d'un projectile (10) selon l'une quelconque des 1 o revendications précédentes dans une cible (42) caractérisé en ce que: le projectile perforateur (30) est éjecté du tube (22) par mise à feu de son corps propulseur (301) lorsque le projectile (10) se situe à une distance d donnée de la cible (42) ; le projectile perforateur (30) pénétrant avant le projectile (10) dans la 15 cible, le projectile perforateur (30) détonne à l'intérieur de la cible (42) par mise à feu de sa charge pyrotechnique (33) pour créer un orifice de passage au corps (21) du projectile (10). 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le projectile 20 perforateur (30) détonne au milieu de la cible (42). 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que la cible est une paroi en béton (42).