Brevet FR2897679A1 — publié le 20070824

. La présente invention concerne des missiles du type transportant des appareils d'émission et/ou de réception de rayonnement, par exemple, des dispositifs passifs à infrarouge, semi-actifs à laser ou de télévision. Un tel dispositif doit comprendre une fenêtre laissant passer son signal d'actionnement (qui peut être, par exemple,un signal de radar,une lumière visible ou un rayonnement infrarouge), par l'intermédiaire de laquelle une cible peut être vue. La fenêtre est souvent située dans Io la structure. constituant le nez; à cet emplacement, la fenêtre est soumise, selon les lois bien connues de l'àérodynamique, à un échauffement aérodynamique. La quantité de chaleur peut être réduite en orientant la fenêtre pour qu'elle fasse un angle relativement petit avec le sens de dépla- 15 cernent du missile. Cependant, l'angle entre la fenêtre et le sens de déplacement est limité par le fait que la cible doit être vue dans la fenêtre lorsque le missile et la cible sont en marche, ou lorsque leurs courses sont proches de la colli,siôn, 20 L'effet de l'échauffement aérodynamique est particulièrement important dans le cas des missiles utilisant des dispositifs de détection aux infrarouges, Le bruit produit par une fenêtre infrarouge augmente avec la température,et un stade peut être atteint où la vitesse du missile est li.- mitée par le bruit produit par sa fenêtre. En outre, l'échauffement aérodynamique peut provoquer des contraintes thermiques, une certaine oxydation et même une modification structurelle du matériau de la fenêtre. S'agissant de ce dernier point,dans le cas où la fenêtre doit laisser passer un rayonnement infrarouge, elle peut être constituée de sulfure de zinc, mais il est évident que cette structure à réseau peut s'altérer à une température de 600 C. Il est par conséquent. nécessaire de limiter l'échauffement aérodynamique de la fenêtre d'un missile. Selon la présente invention, on prévoit un missile ayant un axe longitudinal parallèle à une direction nominale de vol stable,qui comprend une première surface s'étendant vers l'arrière à partir d'une partie avant du missile, une seconde surface s'étendant à partir de la première surface en formant un . certain angle avec l'axe longitudinal, cette seconde surface comprenant un élément de fenêtre en matériau transmettant les rayonnements, un moyen de production de jet pour produire un jet de fluide à l'avant de l'élément de fenêtre de façon que, en marche, le courant d'air local passant sur le corps du missile soit amené à s'en séparer en amont de l'élément de fenêtre et soit empêché de se refixer sur le corps à l'avant de l'élément de fenêtre ou sur celui-ci. De préférence, le moyen de production de jet comprend une entrée d'air face à l'avant par rapport à la di-rection naninale de vol ét reliée par un canal d'air à un orifice de sortie de jet situé à l'avant de la seconde sur-face. La première surface est de préférence plane et parallèle à l'axe longitudinal et la seconde surface est de préférence plane. Le missile comprend en outre de préférence des surfaces formant des parois latérales distantes l'une de l'autre en s'étendant verticalement à partir de la première surface qui,avec les première et seconde surfaces définis-sent un "évfdement,et ces surfaces formant des parois latérales peuvent être en saillie sur la surface locale du mis- sile pour faciliter la stabilisation. Avantageusement, l'entrée d'air est disposée par rapport à la sortie de jet de façon que l'angle d'incidence sur la fenêtre du courant libre projeté augmentant, le débit massique traversant l'entrée d'air augmente également. Lorsque le missile est destiné à un mouvement supersonique, le canal d'air est de préférence disposé de manière à ramener le flux supersonique traversant l'entrée d'air à un flux subsonique à haute pression, puis à faire lo en sorte que le flux quitte la sortie de jet à une vitesse supersonique La partie avant du missile comprend commodément une surface avant s'étendant vers l'arrière à partir du sommet du missile,le bord le plus en arrière de la surface avant 15 avec le bord le plus en avant de la première surface définissant l'entrée d'aire La sortie du jet a de préférence la forme d'une bu-se fendue. Cette buse est de préférence rectiligne, mais pourrait,en variante être incurvée, et elle peut être dispo- 20 sée de manière à diriger le courant d'air vers l'extérieur par rapport à la première surface soit suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal soit en formant un certain angle par rapport à cet axe. La buse fendue peut comprendre une seule fente, ou une pluralité de 25 fentes. Le missile peut comprendre une ou plusieurs autres première et seconde surfaces et des éléments de fenêtre as- sociés_, disposés symétriquement autour de l'axe longitudi- nal,un autre moyen de production de jet associé à l'élément 30 ou à chaque élément de fenêtre. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue en élévation, en coupe, 35 d'une partie avant d'un premier mode de réalisation de missile La figure 2 est une vue en plan dans le sens de la flèche Y de la figure l; La figure 3 est une vue en élévation dans le sens de la flèche X de la figure 1; La figure 4 est une vue générale en perspective d'une partie avant d'une seconde variante de missile; La figure 5 est une vue en élévation, en coupe, de la partie du missile de la figure 4; La figure 6 est une vue en plan de la partie du missile de la figure 4; et La figure 7 est une vue en élévation, en coupe, d'une partie avant d'une troisième variante de missile. En liaison tout d'abord avec les figures 1 à 3, un missile guidé,dont seule la partie avant est représentée en 10,a une section généralement circulaire qui est normale à un axe longitudinal 11 à l'exception d'une première surfa-ce plane 12 qui s'étend vers l'arrière parallèlement à l'axe 11 à partir d'un endroit contigu à un nez 13 et d'une seconde surface plane 14 qui s'étend à partir de la première surface 12 en faisant un certain angle avec l'axe 1l (voir figure 1) de manière à rejoindre le corps principal 15 du missile. Une fenêtre 16 translucide vis-à-vis de la lumiè- re infrarouge est placée dans la seconde surface plane 14. Un capteur aux infrarouges et un système de commande de missile représentés dans leurs grandes lignes en 17, sont 25 montés à l'intérieur du corps 154 Une partie de nez 18 s'étendant depuis le nez 13 jusqu'à la jonction des première et seconde surfaces planes 12 et 14 a une construction généralement massive à l'exception d'une entrée d'air 19, dirigée vers l'avant, qui est 30 reliée par un canal d'air 20 à une buse fendue 21 située dans la première surface plane 12, En marche, le missile est tiré (à partir, par exemple, d'un avion) et est entraîné vers l'avant par un. moyen (non représenté) dans une direction parallèle à l'axe longi-35 tudinal 114 La lumière infrarouge traversant la fenêtre 16 est détectée par le capteur et le système de commande 17 qui actionne des organes de conunande directionnelle (non représentés ,nais qui pourrait être, par exemple, des plans aéro- 10 15 20 dynamiques ou des moyens de poussée vectorielle) qui orien- tent le missile pour le diriger vers la source de lumière infrarouge la plus puissante. L'air dynamique passant par l'entrée d'air 19 suit le canal 20 jusqu'à la buse fendue 21, d'où il est éjecté suivant une direction sensiblement normale à l'axe longitudinal 11. De cette façon le courant d'air passant sur la surface 14 est modifié de manière à réduire l'échauffement aérodynamique de la fenêtre 16. On remarquera que des moyens d'entraînement de mis- sile,des moyens de commande directionnelle et des moyens de guidage sont bien connus dans l'art, et comme tels ne constituent pas une partie de la présente invention, et ne sont par conséquent pas décrits. La présente invention est décrite dans le cas où il y a utilisation d'un système de guidage aux infrarouges, mais elle pourrait naturellement être employée dans d'autres systèmes de guidage faisant appel, par exemple, à des signaux radar ou à la lumière visible. On remarquera également que de nombreuses variantes peuvent être apportées au système décrit jusqu'ici et représenté dans les figures l à 3. Par exemple, on pourrait trouver avantageux que la buse 21 soit incurvée, de façon à diriger l'air dans une direction autre que peppendiculairement à l'axe longitudinal 11, ou bien dans les deux direc-tions. La, partie de nez 18 pourrait être creuse de manière à contenir, par exemple, un cône de charge. En liaison maintenant avec les figures 4 à 6, la partie avant 10 d'un missile comporte un évidement 30, dé-fini par une première surface plane 12, une seconde surfa-ce plane 14 verticale par rapport à la première, et des parois latérales 31 distantes l'une de l'autre qui sont en saillie au-delà de la surface locale de la partie avant de façon à conférer un effet de stabilisation qui sera décrit ci-après, Le nez a.la forme d'une pointe de ciseau 32 compor- tant une surface en rampe 33.qu s'étend vers l'arrière à partir de 1a pointe de f agon à former, avec la partie de pointe la plus en avant 34 de la première surface plane 12, une entrée d'air 19,destinée à recevoir l'air sous pression aérodynamique lorsque le missile est en mouvement. Un canal d'air 20 relie l'entrée d'air à une buse fendue 21 placée de façon que pendant la marche le fluide soit évacué vers l'extérieur de la première surface plane 12 et dans une direction sensiblement perpendiculaire à celle-ci. Le canal d'air 20 a une section en coupe qui va en diminuant jusqu'à une valeur minimum d'où elle va en augmentant de façon à constituer une chambre 35 dans laquelle le courant peut se détendre, Lorsque le missile est en vol supersonique, la totalité du courant d'air subit un impact oblique Sr dû à la pointe 32, et de préférence également au droit de la pointe 34 et est dévié pour pénétrer dans l'entrée d'air 19. La pointe 34 forme un certain angle avec le courant ïnci- dent de sorte qu'un second impact oblique S2 est produit à la pointe 34, Le courant passe par conséquent par le canal d'air 20 où il. est décéléré jusqu'à une vitesse subsonique, puis se détend dans la chambre 35 jusqu'à formation d'un choc normal S3. A ce stade, le courant supersonique a été réduit à un courant subsonique à haute pression. La réduction du courant supersonique peut être effectuée en trois stades ; en variante, i1, peut y avoir plus ou moins de changements en fonction de la conception particulière du canal d'air. Le courant est alors soumis à une certaine rotation par rapport à l'axe longitudinal Il, il entre dans un étranglement convergent 36 et traverse une gorge sonique à la buse fendue 21 et sort sous forme d'un jet super-sonique se détendant, qui est en partie limité par les parois latérales 31 de façon à éviter une fuite latérale et à fermer l'angle oblique de la fenêtre. Le jet a pour effet de détacher le courant d'air local de la surface de la partie avant 12 avant de frapper l'élément de, fenêtre 16 et d'éviter un nouvel attachement du courant d'air à l'avant de la fenêtre 16 ou sur celle- ci; par consécuent,l'échaugfejent aérodynamique peut être réduit. Avec la forme de nez représentée dans les figures 4 à 6, lorsque le nez est dirigé vers le bas, la fenêtre devient davantage exposée au courant d'air et la tendance à un échauffement aérodynamique est plus grande. Pour cette raison, l'entrée 19 qui est décrite comme étant du type cale à deux dimensions est placée du même côté du nez que la fenêtre 16,et positionnée de façon que le flux massique pénétrant dans l'entrée augmente avec l'inclinai-son du nez vers le bas. il peut s'avérer nécessaire de prévoir une entrée 19 à géométrie variable, de manière à assurer un bon démarrage et un fonctionnement efficace. Cela peut être effectué, par exemple en provoquant un mouvement pivotant de la première surface 12 au moyen d'un bilame. Etant donné que le nez est incliné par rapport à l'axe longitudinal de l'arme, un petit lacet du missile provoquera un. mouvement de roulement; celui-ci peut être compensé parles parties en saillie des parois latérale 31. Pour certains types d'engins volants, le système d'entrée/conduite peut être remplacé par du gaz fourni par une source intérieure; mais pour les missiles à haute vitesse ayant un diamètre raisonnable, la masse totale de gaz nécessaire pendant l'ensemble du vol du véhicule est généralement trop élevée. En liaison maintenant avec la figure 7, on a représenté un nez pour missile de diamètre relativement 25 grand.Dans ce cas, deux fenêtres 16 sont prévues, avec les entrées associées 19, une entrée étant placée de chaque côté de l'axe longitudinal 11 du missile, respectivement. Comme représenté, on pourrait obtenir ainsi un champ de vision de 180 et on disposerait d'une symétrie aérodynamique 3Q à des incidences de zéro degré, ce qui aurait tendance à réduire le coefficient de frottement global pour incidence nulle. A titre de nouvelle extension de ce principe, les fenétres/entrées peuvent être c lindriquement symétriques. 35 Dans ce case le nez aurait la forme d'un cône èt la fenêtre serait annulaire, De façon à_ maximaliser le courant du jet sur le côté au vent di; missile, les entrées et les canaux d'air devraient être cloisonnés ci,xconférentiellement de 8 2897679 façon à éviter un courant transversal entre canaux d'air. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits,elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes 5 qui apparaîtront à l'homme de l'art, REVENDICATIONS 1 - Missile (10) ayant un axe longitudinal (11) parallèle à une direction nominale de vol stable, caractérisé en ce qu'il comprend une première surface (12) s'éten- dant vers l'arrière à partir d'une partie avant (13) du missile, une seconde surface (14) s'étendant à partir de la première surface en formant un certain angle avec l'axe longitudinal, la seconde surface comprenant un élément de fenêtre (16) en matériau transmettant les rayonnements, un moyen de production de jet (19, 20, 21) pour produire un jet de f lui-de à l'avant de l'élément de fenêtre de façon que, en marche le courant d'air local passant sur le corps du missile soit amené à s'en séparer en amont de l'élément de fenêtre et soit empêché de s'attacher de nouveau au corps à l'avant de l'élément de fenêtre ou sur celui-ci. 2 - Missile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de production de jet (19, 20, 21) comprend une entrée d'air (19) dirigée vers l'avant par rapport au sens nominal de vol et reliée par un canal d'air (20) à une sortie de jet (21) située à. l'avant de la seconde surface (14). 3 - Missile selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la première surface (12) est plane et parallèle à l'axe longitudinal (11). 4 - Missile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde surface (14) est plane. 5 - Missile selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des 30 surfaces formant parois latérales, distantes l'une de l'au- tre (31), en saillie Sur la première surface (12) qui, avec les première et seconde surfaces (12, 14) définissent un évidement (30). 6 - Missile selon la revendication 5, caractérisé 35 en ce que les surfaces gormant parois latérales (31) sont en saillie sur la surface locale $u missile de manière â faciliter la stabilisation, 7 - Missile selon l'une quelconque des revendica.. lo . 2897679 tions 2 à 6, caractérisé en ce-qu{ J i ttée d'air (19) est disposée par rapport à la sortie de jet (21) de manière que, l'angle d'incidence du courant libre projeté sur la fenêtre augmentant,le flux massique traversant l'entrée d'air crois-se, 8 Missile selon l'une quelconque des revendications 2 à 7,destiné à être utilisé pour un mouvement super-sonique, caractérisé en ce que le canal d'air (20) est disposé de manière à. ramener le flux supersonique traversant l'entrée d'air (19) à un flux subsonique à haute pression, puis à provoquer la décharge de ce flux à la sortie de jet (21) suivant une vitesse supersonique. 9 - Missile selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la partie avant du missile comprend une surface avant (33) s'étendant vers l'arrière à partir du sommet du missile, le bord le plus en arrière de la surface avant définissant avec le bord le plus en avant (34) de la première surface (12) l'entrée d'air (19). 10 - Missile selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la sortie de jet (21) a la forme d'une buse fendue prévue dans la première surface (12). Il - Missile selon la revendication 1Q,caractéri-25 sé en ce que la buse fendue (21) est rectiligne, 12 - Missile selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le moyen de production de jet (19, 20, 21) est disposé de manière à produire un jet sensiblement perpendiculaire à"l'axe longitudinal (11) 13 - Missile selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une ou plu-sieurs autres première et seconde surfaces (12, 14) et éléments de fenêtre associés (16) qui, sont disposés symétrique-ment autour de l'axe longitudinal (11), un autre moyen de production de jet (19, 20, 21) étant associé à l'élément de fenêtre ou à. chaque élément de genêtre, 10 15 2Q