Brevet FR2873438A1 — publié le 20060127

La présente invention concerne un procédé et un système d'activation de la charge d'une munition. Elle concerne également une munition équipée d'un dispositif d'activation à grande précision. Elle concerne enfin un système de neutralisation d'une cible. L'invention s'applique notamment pour toucher des cibles cachées où il n'y a pas nécessairement d'impact direct avec ces cibles. Les munitions guidées ou non guidées tirées à distance par un dispositif quelconque, par exemple un canon pyrotechnique, électrique ou pneumatique, ou encore des lanceurs mécaniques divers, peuvent avoir un effet cinétique direct sur l'objectif. Cet effet peut être létal ou non létal suivant les conditions du tir et la nature du projectile, en métal ou caoutchouc par exemple. Ces munitions peuvent aussi avoir un effet renforcé ou indirect en équipant la munition d'un dispositif secondaire tel que: une charge pyrotechnique creuse, explosive ou à dispersion de sous-projectiles, de liquide ou de gaz, par exemple un gaz lacrymogène; une charge délivrant un effet secondaire, typiquement non létal, par moyen non pyrotechnique, mécanique ou pneumatique par exemple. Des exemples d'applications d'effets indirects concernent par exemple: une munition de moyen calibre tirée par un canon contre un bâtiment en tir direct où un problème d'intérêt opérationnel est de tirer la munition vers l'ouverture d'une fenêtre et de déclencher la charge à l'entrée dans la pièce et non pas à l'impact contre le mur du fond de la pièce; une munition du même type que précédemment mais tirée contre des fantassins embusqués derrière un obstacle quelconque, par exemple un muret ou des sacs de sable. Pour ces types d'application se pose le problème de l'activation du dispositif 30 secondaire au moment adéquat. II existe plusieurs solutions. II est connu d'effectuer une détection de proximité de la cible par moyen actif de type radar ou optique, ou encore par influence magnétique ou capacitive. Cependant, les dispositifs de détection de proximité ne donnent pas toujours satisfaction, par exemple pour des cibles sans signature électromagnétique ou magnétique exploitable ou dans des environnements complexes. II est connu d'utiliser des moyens de télécommande, par exemple d'un envoi d'un signal radio à un instant précis. Une telle solution est complexe et coûteuse à mettre en oeuvre et par conséquent exclue. Il est aussi connu de réaliser un déclenchement du dispositif secondaire par effet purement interne à la munition, par exemple au moyen d'un chronométrage. La vitesse de la munition étant supposée connue, on peut en déduire une distance parcourue et donc définir un endroit de déclenchement. Cette solution a notamment comme inconvénient d'être peu précise. En effet, la précision de la distance de déclenchement est peu compatible du besoin opérationnel. Ce besoin est typiquement d'une précision meilleure que le mètre pour une distance de tir de l'ordre du kilomètre. Les incertitudes sur la cinétique de la munition ne permettent pas a priori d'atteindre cette précision de 1 pour 1000. Un but de l'invention est notamment de pallier les inconvénients précités, en particulier en permettant une position de déclenchement suffisamment précise sans complexité de mise en oeuvre. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'activation d'une munition à proximité d'une cible utilisant un faisceau laser qui éclaire un objet situé à proximité de la cible, la mise à feu de la charge de la munition étant activée à partir de la détection par la munition de la tache laser rétrodiffusée par l'objet. La mise à feu est activée un temps At1 après l'instant to de détection de la tache laser, éventuellement le temps At1 est sensiblement nul. La direction de visée de la munition passe de préférence à proximité de l'objet. L'objet peut être un obstacle derrière lequel se cache la cible. La tête de la munition est équipée au moins d'un détecteur optique. L'invention concerne également un système d'activation d'une munition à proximité d'une cible, le système comportant au moins: - une source laser créant un faisceau qui éclaire un objet situé à proximité de la cible; un dispositif optique équipant la munition pour détecter la tache laser rétrodiffusée par l'objet; - un bloc de commande équipant la munition créant le signal d'activation à partir d'un signal de détection reçu par le dispositif optique. La source laser étant couplée au canon tirant la munition, la direction de visée du canon passe à proximité de l'objet. Le bloc de commande émet le signal de mise à feu un temps t1, 1 o éventuellement nul, après l'instant to de réception du signal de détection. Le dispositif optique comporte par exemple des détecteurs optiques placés à la périphérie de la tête de la munition. L'invention concerne également une munition comportant un dispositif d'activation composé au moins d'un détecteur optique et d'un bloc de commande, le détecteur optique étant destiné à détecter un signal produit par un objet situé à proximité d'une cible. De préférence, les détecteurs sont disposés à la périphérie de la tête de la munition. Les détecteurs optiques sont par exemple situés sur le pourtour d'une même section transversale. Avantageusement, l'ouverture optique des détecteurs est elliptique, le grand 25 axe de l'ouverture étant orienté perpendiculairement à l'axe de symétrie de la munition. L'axe optique d'un détecteur forme par exemple avec l'axe de la munition un angle a sensiblement égal à 60 . Avantageusement, le détecteur optique 43 et le bloc de commande sont réalisés par exemple sous forme d'un kit adaptable à des munitions existantes en lieu et place d'un dispositif de commande équipant à l'origine la munition. L'invention concerne enfin un système de neutralisation d'une cible comportant au moins une munition telle que définie précédemment et une source laser pour éclairer un objet situé à proximité de la cible, la mise à feu de la charge de la munition étant activée par le bloc de commande à partir de la détection de la tache laser rétrodiffusée par l'objet. 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: la figure 1, un exemple de mise en oeuvre de l'activation de la charge d'une munition selon l'art antérieur; la figure 2, une illustration du procédé et d'un système selon l'invention pour l'activation d'une munition; la figure 3, une illustration de la trajectoire d'une munition au voisinage d'un objet situé à proximité d'une cible; - la figure 4, une illustration de la tête d'une munition équipée d'un dispositif d'activation selon l'invention. La figure 1 illustre un exemple de mise en oeuvre d'un système d'activation de la charge d'une munition selon l'art antérieur. Une munition 1 est tirée à distance par un canon 2. Le but de la mission est de neutraliser une cible X cachée derrière un obstacle 3, par exemple un muret. Le canon 2 se trouve à environ un kilomètre du muret 3. Connaissant la vitesse de la munition 1, il est possible théoriquement d'en déduire à un temps At après le tir la distance parcourue par la munition. A contrario, connaissant la distance D à laquelle doit exploser la charge de la munition, on en déduit le retard Ato correspondant à appliquer à la mise à feu. Cependant, la vitesse de la munition ne peut pas par exemple être définie à mieux que 1%. Il s'ensuit que pour une distance d'éloignement de la cible de l'ordre d'un kilomètre la précision obtenue ne peut pas être meilleures que d'une dizaine de mètre. Une telle précision est insuffisante pour neutraliser une cible cachée derrière un murer ou dissimulée à l'intérieur d'un bâtiment à côté d'une fenêtre. La figure 2 illustre un procédé et aussi un système d'activation de la charge d'une munition 23 selon l'invention. Un faisceau laser 21 est utilisé. Ce faisceau laser 21 éclaire non pas la cible X, car elle est masquée, mais un objet situé dans son voisinage et choisi par le tireur. L'objet peut être l'obstacle qui cache la cible, par exemple un pan de mur ou un muret 3 derrière lequel est cachée la cible X. L'objet choisi pourrait être aussi par exemple le cadre d'une fenêtre ou d'une ouverture d'un bâtiment. La direction de pointage 22 de la munition 23 est choisie par le tireur. Elle passe à proximité de l'objet 3. Elle vise par exemple le centre d'une fenêtre ou un endroit situé à environ un mètre au dessus d'un muret. Le faisceau laser 21 est créé par une source laser par exemple couplée au canon 2. La munition 23 est équipée d'un détecteur optique directif destiné à détecter io la tache laser 24 rétrodiffusée par l'objet voisin de la cible X, en l'occurrence le muret 3 dans l'exemple de la figure 2, suivant une configuration géométrique prédéfinie. Lorsque le détecteur optique équipant la munition 23 détecte la tache laser, c'est-à-dire lorsque la munition passe près du muret 3, un retard de mise à feu At1 est enclanché. Au bout de ce temps At1 la munition est mise à feu et explose 25. Le temps Ott est très court mais suffisant pour que la munition 23 dépasse l'obstacle 3 et explose en regard de la cible X, à proximité de cette dernière. Dans ce cas, l'incertitude sur la distance parcourue depuis la détection de la tache laser sur l'obstacle est extrêmement faible car la distance en jeu prédéfinie n'est plus de l'ordre du kilomètre mais de l'ordre d'une dizaine de mètres, voire quelques mètres. Dans ce cas une imprécision de 1% par exemple n'entraîne qu'une imprécision de distance parcourue que de 0,1 mètre. Donc à un instant to, le détecteur optique de la munition détecte la tache laser 24 et avec le retard préréglé Ott, la charge de la munition est mise à feu. Le cas échéant At1 peut être pris égal à 0. Dans ce cas le retard créé est le retard naturel de mise à feu qui est suffisant pour que la charge explose quelques mètres après l'instant to. Pour détecter la tache la munition comporte un dispositif optique. Elle comporte aussi un bloc de commande pour traiter les signaux de détection reçus par le dispositif optique, créer le retard At1 éventuel et créer le signal d'activation de mise à feu de la charge de la munition à partir d'un signal de détection reçu. On suppose que l'obstacle 3 est rugueux, c'est-à-dire qu'il comporte notamment des irrégularités de surface de dimensions supérieures à la longueur d'onde du laser, et qu'il n'est pas totalement absorbant, ce qui entraîne une rétrodiffusion du signal laser 24 peu directive et d'intensité suffisante pour permettre sa détection à quelques mètres. Ces conditions se rencontrent souvent dans la réalité et sont donc peu restrictives. La figure 3 illustre la trajectoire de la munition 23, supposé confondue avec l'axe de tir 22, et l'axe optique 26 d'un détecteur équipant la munition à proximité de l'obstacle 3, par exemple un muret. Les deux axes 22, 26 forment un angle sensiblement constant a. Mo représente le premier point de la trajectoire 22 où le détecteur détecte la tache laser 24 sur l'obstacle, correspondant à l'instant to précité. La tache est localisée en un point I à la surface de l'obstacle. Le point H représente la projection du point I sur la trajectoire 22 de la munition et le point MF le point souhaité de mise à feu sur cette même trajectoire. La distance MoH dépend de la hauteur de survol de la munition par rapport à l'obstacle, du point éclairé sur l'obstacle et de l'angle a d'orientation du 15 détecteur, supposé parfaitement connu. Il s'ensuit que: MoH = IH/tga (1) II en résulte une erreur absolue 0(MoH) donnée par la relation suivante: A(MoH) = A(IH)/tga (2) L'incertitude 0(IH) est notamment fonction des erreurs de pointage de l'axe de visée laser et de l'axe de tir, des caractéristiques de la tache laser sur l'obstacle 3 et des caractéristiques du détecteur embarqué dans la munition 23. Pour une distance de tir de l'ordre d'un kilomètre, l'erreur 0(IH) peut être de l'ordre de 2 mètres. Le choix de l'angle a est important. Cet angle a dépend en fait de la disposition du détecteur dans la munition 23 et plus particulièrement de l'inclinaison de son axe optique par rapport à l'axe de la munition. Si a est faible, le terme 1/tga devient très grand et tend vers l'infini lorsque a tend vers O. Pour a = 45 : A(MoH) = 0(IH) Pour a = 90 : A(MoH) = 0 On a donc intérêt à choisir un angle a proche de 90 , avec cependant deux inconvénients: - le signal laser rétrodiffusé est plus faible et plus dépendant de l'état de surface de l'obstacle; - le risque d'une détection directe du signal laser, avant réflexion sur l'obstacle, est plus grand. Un bon compromis pourrait se situer pour un angle a de l'ordre de 60 . En particulier pour a = 60 : A(MoH) = A(IH)/1,73. Cela conduit à un ordre de grandeur souhaité pour A(MoH). 1 o A partir du point Mo, correspondant à l'instant to, la charge est mise à feu avec un retard: At = MoMF/v (3) v étant la vitesse de la munition supposée connue avec une erreur relative négligeable devant l'erreur relative sur la distance MoMF, elle même égale à A( MoMF)/ MoMF. La figure 4 illustre la tête d'une munition selon l'invention, équipée d'un dispositif d'activation à grande précision. En d'autres termes, une telle munition détonne à un endroit qui peut être défini avec précision, notamment une précision telle qu'exprimée précédemment. Le dispositif d'activation comporte notamment des détecteurs optiques et un bloc électronique de traitement et de commande associé. La munition est composée d'un corps non représenté comportant par exemple la charge pyrotechnique et de la tête 41. Classiquement la tête présente un aspect sensiblement conique autour de l'axe de symétrie 42 de la munition qui se confond avec l'axe de sa trajectoire pendant la phase de tir. La tête 41 de la munition comporte un dispositif optique destiné notamment à détecter la tâche laser réfléchie par un obstacle 3. Ce dispositif optique comporte des détecteurs optiques 43 placés à la périphérie de la tête 41 de la munition. Les détecteurs optiques sont par exemple des détecteurs infrarouge. L'axe optique 26 d'un détecteur 43 forme l'angle a avec l'axe 42 de la munition. Conformément à ce qui a été précisé précédemment, l'angle a est par exemple de l'ordre de 60 . Le champ de l'optique est un paramètre à ajuster en fonction des caractéristiques de la mission. Un ordre de grandeur typique est une ouverture f3 = 15 . Cette ouverture peut être circulaire ou avantageusement elliptique comme indiqué notamment par la suite. Les détecteurs optiques sont par exemple disposé sur une même section transversale de la tête et répartis sur le pourtour de cette section. Ils peuvent être répartis régulièrement et en nombre suffisant de façon à couvrir tout l'espace, et plus particulièrement tenir compte du roulis de la munition. En effet, la position en roulis de la munition n'est en général pas connue. II est io alors nécessaire d'utiliser plusieurs détecteurs répartis sur le pourtour de la tête, de préférence sur une même section transversale. Ces détecteurs peuvent être répartis régulièrement et symétriquement par rapport à l'axe 42 de la munition. De façon à limiter le nombre de détecteurs, notamment pour des raisons de coût, il est avantageux d'utiliser des optiques à ouverture dissymétrique, comportant par exemple un grand champ dans le plan perpendiculaire à la figure 4 passant par l'axe optique 26. L'ouverture d'un détecteur est alors elliptique, le grand axe étant orienté perpendiculaire à l'axe de symétrie 42 de la munition. Il ne faut cependant pas trop ouvrir le champ optique dans cette direction pour ne pas diminuer la précision. Dans ces conditions, il est possible de limiter le nombre de détecteurs à 3 ou 4. Si la munition est stabilisée par effet gyroscopique, c'est-à-dire par autorotation autour de son axe 42, le dispositif à plusieurs détecteurs est également utile pour réduire l'incertitude sur l'instant de détection. Pour des munitions d'artillerie de moyen calibre, par exemple 40 millimètres, cette vitesse de rotation atteint couramment des valeurs supérieures à 1000 tours par seconde. Dans ces conditions, deux détecteurs peuvent suffire. La tête comporte par ailleurs un bloc électronique destiné notamment à traiter les signaux optiques fournis par les détecteurs puis à créer le signal d'activation de la mise à feu de la charge de la munition, avec éventuellement le retard Lt1. A cet effet le bloc électronique est relié aux détecteurs optiques. Une munition dont la tête est illustrée par la figure 3 peut être utilisée dans un système sensiblement différent de celui de la figure 2 pourvu qu'elle puisse détecter un signal, par exemple une tache laser, situé à proximité d'une cible. Une telle munition associée à une source laser compose un système de neutralisation efficace d'une cible. Avantageusement, le détecteur optique 43 et le bloc de commande sont par exemple réalisés par exemple sous forme d'un kit adaptable à des munitions existantes en lieu et place d'un dispositif de commande équipant à l'origine la munition, par exemple à la place d'une fusée chronométrique ou d'un détecteur d'impact. On retire alors l'ancien dispositif de commande, on le dévisse par exemple, et on le remplace par le kit adaptable. REVENDICATIONS 1. Procédé d'activation d'une munition à proximité d'une cible, caractérisé en ce qu'il utilise un faisceau laser (21) éclairant un objet (3) situé à proximité de la cible (X), la mise à feu de la charge de la munition (23) étant activée à partir de la détection par la munition de la tache laser (24) rétrodiffusée par l'objet (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise à feu est activée un temps Ot1 après l'instant to de détection de la tache laser (24). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le temps At1 est sensiblement nul. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la direction de visée (22) de la munition passe à 15 proximité de l'objet (3). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'objet (3) est un obstacle derrière lequel se cache la cible (X). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête (41) de la munition (23) est équipée au moins d'un détecteur optique (43). 7. Système d'activation d'une munition à proximité d'une cible, caractérisé en ce qu'il comporte au moins: - une source laser créant un faisceau qui éclaire un objet (3) situé à proximité de la cible (X) ; - un dispositif optique (43) équipant la munition (23) pour détecter la tache 30 laser (24) rétrodiff usée par l'objet (3) ; - un bloc de commande équipant la munition (23) créant le signal d'activation à partir d'un signal de détection reçu par le dispositif optique. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source laser étant couplée au canon (2) tirant la munition (23), la direction de visée (22) du canon passe à proximité de l'objet (3). 9. Système selon l'une quelconque des revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le bloc de commande émet le signal de mise à feu un temps Lt1 après l'instant to de réception du signal de détection. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le temps It1 est Io sensiblement nul. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le dispositif optique comporte des détecteurs optiques (26) placés à la périphérie de la tête de la munition (23). 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'ouverture optique des détecteurs est elliptique, le grand axe de l'ouverture étant orienté perpendiculairement à l'axe de symétrie (42) de la munition. 13. Munition caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'activation composé au moins d'un détecteur optique (43) et d'un bloc de commande, le détecteur optique étant destiné à détecter un signal produit par un objet (3) situé à proximité d'une cible. 14. Munition selon la revendication 13, caractérisée en ce que les détecteurs (43) sont disposés à la périphérie de la tête (41) de la munition. 15. Munition selon la revendication 14, caractérisée en ce que les détecteurs optiques (43) sont situés sur le pourtour d'une même section transversale. 30 16. Munition selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que l'ouverture optique des détecteurs est elliptique, le grand axe de l'ouverture étant orienté perpendiculairement à l'axe de symétrie (42) de la munition. 17. Munition selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisée en ce que l'axe optique (26) d'un détecteur forme avec l'axe (42) de la munition un angle a sensiblement égal à 60 . 18. Munition selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisée en ce que le détecteur optique (43) et le bloc de commande sont réalisés sous forme d'un kit adaptable à des munitions existantes en lieu et place d'un dispositif de commande équipant à l'origine la munition. 19. Système de neutralisation d'une cible, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une munition selon l'une quelconque des revendications 13 à 17 et une source laser pour éclairer un objet (3) situé à proximité de la cible (X), la mise à feu de la charge de la munition étant activée par le bloc de commande à partir de la détection de la tache laser rétrodiffusée par l'objet.