Brevet FR2898409A1 — publié le 20070914

i 2898409 L'invention concerne un projectile de défense contre un projectile à effet cinétique arrivant, par effet déflagrant, notamment contre ses ailettes de stabilisation. Un projectile de ce type nommé ci-après "grenade" est destiné a être lancé depuis un objectif stationnaire ou mobile, tel que notamment un véhicule blindé, en direction d'un projectile à effet cinétique, afin de repousser la menace imminente en faisant agir une onde de choc de détonation et de gaz partant de la grenade déflagrante allumée. Ce projectile est ainsi pivoté à l'extérieur de sa direction d'arrivée, de sorte io qu'il ne parvient plus sur la cible frontalement mais dans tous les cas latéralement et donc sans aucun effet mortel. Ce concept de protection présente l'avantage, par rapport à un blindage réactif -par exemple, selon les documents DE 4122622 Al ou DT 977984- avec son déplacement de plaque de blindage, accéléré par explosif 15 et orienté dans le sens contraire au sens d'arrivée du projectile à effet cinétique ou transversalement à cette direction, que des forces de réaction sensiblement moindres doivent être absorbées sur l'objet à protéger lui- même. En outre, par le lancement convenablement orienté de grenades déflagrantes, l'objet menacé peut être protégé tout autour, y compris contre 20 plusieurs attaques provenant l'une après l'autre de la même direction, comme décrit plus en détail dans la demande de brevet antérieure du même déposant n 198 47 091.6 du 13.1 0.98. Il faut toutefois avoir une situation d'approche favorable afin qu'une tête de combat de la grenade déflagrante, qui est à bas prix et qui, pour cela, agit de manière non orientée, puisse 25 libérer alors son onde de choc contre le projectile à effet cinétique à repousser, de façon aussi rectiligne que possible, lorsque l'effet déflagrant s'exerce surtout sur la zone arrière du projectile à effet cinétique attaquant avec sa section augmentée à cet endroit par suite des ailettes de 2 2898409 stabilisation. En revanche, dans le cas d'une action prépondérante sur la pointe du projectile, la tige à effet cinétique pourrait ne pas être suffisamment déviée vers l'extérieur de la trajectoire d'arrivée, ou sous l'effet de stabilisation de l'empennage arrière, elle' pourrait être replacée s dans la direction d'arrivée critique en ce qui concerne la perforation. Pour allumer la grenade déflagrante en un instant fonctionnellement critique de la cinématique d'approche du projectile à repousser, il est proposé dans la demande de brevet antérieure citée, de calculer à bord de l'objet à protéger l'instant optimal de l'instruction d'allumage pour la tête de io combat déflagrante, avec la cinématique du projectile attaquant et avec la cinématique de la grenade déflagrante pour la défense contre celle-ci, en tenant compte des temporisations données, conditionnées par le système, et de le transmettre sans fil à la grenade déflagrante. Or, la complexité technique de détection et de traitement des données 15 pour un tel calcul de l'instant le plus favorable au déclenchement de l'allumage, ainsi qu'à sa transmission en tant qu'information de temps ou en tant que signal de déclenchement à la grenade déflagrante, est très grande, en raison des courts temps d'opération disponibles et en raison des perturbations atmosphériques dans la transmission, au voisinage des deux 20 projectiles volant à grande vitesse, et donc fortement échauffés dans l'atmosphère par suite d'effets de friction ionisants. C'est pourquoi la présente invention a pour but de déterminer le critère de déclenchement de la charge active pour la défense contre un projectile à effet cinétique, de façon simple, c'est-à-dire avec une complexité technique moindre de 25 traitement des données et de le déterminer directement à bord de la grenade déflagrante. Ce but est essentiellement atteint suivant l'invention dans la revendication principale en ce que la grenade déflagrante est équipée d'un 3 2898409 capteur de déclenchement d'allumage qui détecte l'arrivée du projectile à effet cinétique à repousser avec sa pointe très fortement échauffée, et éventuellement juste après avec les extrémités des ailettes également fortement échauffées, dans une caractéristique de réception du capteur, 5 générée à l'avant de la grenade ; après quoi l'allumage de la tête de combat déflagrante est déclenché, car on a alors précisément une position d'approche favorable à l'effet déflagrant. Ainsi, on supprime à bord de l'objet a protéger les équipements supplémentaires très importants pour deux poursuites simultanées de io trajectoire dans le même secteur d'observation et pour les calculs dérivés de ces poursuites de points potentiels de collision ainsi que pour la transmission d'un résultat d'optimisation déterminé à partir de ces derniers, à la grenade déflagrante, pour la conversion interne en un moment d'allumage. Il suffit maintenant d'équiper la grenade déflagrante d'un 15 simple détecteur à infrarouge qui ne nécessite pas un grand travail de traitement des signaux. Le fait que, compte tenu du temps de passage extrêmement court des deux projectiles volant rapidement l'un devant l'autre en sens opposé, il faille tenir compte aussi, dans la détermination du moment de 20 déclenchement de l'allumage pour un effet optimisé, de la durée de l'onde de déflagration de la grenade vers le projectile à effet cinétique à repousser, en fonction de la distance de passage, pourrait encore poser des problèmes. Mais on peut éviter le travail technique supplémentaire de traitement des données qui en découle, si la caractéristique du capteur de la grenade est 25 orientée à l'avant en forme de cône creux - et si éventuellement la section transversale de sa paroi est de son côté à peu près en forme de cône avec un angle au sommet relativement grand -. En effet, le signal d'allumage est alors généré d'autant plus tôt que la distance transversale du projectile à 4 2898409 effet cinétique pénétrant dans la caractéristique est grande, ce qui compense pratiquement la durée d'autant plus longue de l'onde de déflagration jusqu'au moment de l'action. Dans tous les cas, on fait ainsi pivoter fiablement, à l'extérieur de la 5 direction de la trajectoire d'attaque, un projectile à effet cinétique arrivant, au moyen de l'onde de choc de la tête de combat allumée d'une grenade lancée à partir de l'objet à protéger, par effet de la pression sur l'empennage arrière du projectile. Pour les capteurs d'allumage destinés à développer l'effet de déflagration dans le cas d'une situation d'approche optimale, on a io pour cela une solution particulièrement simple en ce qui concerne les appareillages et réalisable de façon très stable mécaniquement, si la grenade déflagrante est équipée d'un capteur à infrarouge dont l'élément de détection est disposé derrière une optique massive de façon qu'il se règle coaxialement à l'avant un champ de vision en forme de cône creux. Ceci 15 conduit à la délivrance d'un signal de déclenchement à la tête de combat, lorsque la pointe chauffée du projectile à effet cinétique arrivant rapidement pénètre dans cette caractéristique de réponse. D'autres caractéristiques et avantages ainsi que des perfectionnements supplémentaires de l'invention ressortent de la 20 description faite ci-après d'exemples préférés de réalisation de la solution suivant l'invention, représentés de façon très simplifiée sur les dessins, en se limitant à l'essentiel. Il est montré : fig. 1, la situation d'approche entre un pénétreur à effet cinétique et une grenade de défense exerçant sur celui-ci un effet déflagrant, en tenant 25 compte de la géométrie de la caractéristique de réponse de son capteur, fig. 2, un détecteur grand angle extrême destiné à réaliser une caractéristique de capteur selon la fig. 1, et 5 2898409 fig. 3, une lentille d'immersion destinée à réaliser une caractéristique de capteur selon la fig. 1. Le projectile à effet cinétique 11 arrivant en vol vers un objet stationnaire ou mobile à protéger, notamment un char de combat, s'échauffe 5 par suite de la friction de l'air et en raison de sa grande vitesse de vol, notamment sur sa pointe 12 et aux extrémités frontales libres de ses ailettes de stabilisation 13 disposées à l'arrière. Le projectile 11 arrivant doit être intercepté par une grenade déflagrante 14 envoyée à sa rencontre, en ce qu'une tête de combat 15 de io préférence non orientée est allumée dans une position d'approche favorable. La situation d'approche doit être considérée comme favorable lorsque l'effet déflagrant, déclenché par l'allumage, agit principalement sur la zone arrière qui comporte les ailettes de stabilisation 13 du projectile à effet cinétique 11, afin de faire pivoter ce dernier, au passage de la grenade 15 déflagrante 14, hors de son orientation de pénétration, en direction de la trajectoire d'attaque 16, ou même de le dévier totalement de cette trajectoire, orientée jusqu'alors vers l'objet à protéger. Pour l'allumage de la tête de combat 15 à une approche relativement favorablement en cet instant entre le projectile 11 attaquant et la grenade de 20 défense 14, il est monté dans la zone frontale 17 un capteur 18 qui réagit à l'échauffement extrême du projectile à effet cinétique 11 arrivant en sens inverse. Le capteur de chaleur 18 présente à cet effet une caractéristique de réponse 19 qui n'est orientée ni exactement transversalement, ni exactement vers l'avant ; le champ de vision s'ouvre au contraire de préférence dans le 25 sens du vol à l'avant, concentriquement à la trajectoire de la grenade 14, à la manière d'un cône creux à angle obtus - comme le montre la fig. 1 des dessins. La paroi du cône creux, de son côté, s'élargit éventuellement en coupe axiale, également en forme de cône. 6 2898409 C'est ainsi que la grenade déflagrante 14 est équipée, pour initier sa fonction de défense, d'un capteur 18 à vision circulaire, qui fournit un signal d'allumage 20 à la tête de combat déflagrante 15, au moins dès que la pointe 12 échauffée du projectile à effet cinétique 11 arrive et/ou la face 5 également échauffée de ses ailettes de stabilisation 13 pénètre dans la caractéristique de réponse 19 du capteur 18. Par suite de la caractéristique en forme de cône creux, ce moment est atteint d'autant plus tôt au cours des approches de trajectoire que la distance transversale entre le projectile 11 attaquant et le projectile 14 de défense est grande. io Le capteur de déclenchement de l'allumage 18, monté dans la zone frontale 17 de la grenade déflagrante 14, peut contenir, dans l'intérêt d'une grande plage de températures de travail, un détecteur avec refroidissement Peltier, mais aussi un détecteur à semi-conducteurs à infrarouge fonctionnant à la température ambiante, qui est moins complexe en ce qui 15 concerne l'appareillage et peu encombrant. Pour la caractéristique de réponse 19 du capteur, orientée vers l'avant en forme de cône, on peut disposer un élément de détection 21 annulaire (ou un nombre d'éléments de détection discrets disposés le long d'un arc de cercle) derrière un objectif grand angle extrême, comme représenté de manière simplifiée et 20 symbolique sur la fig. 2. Une construction plus simple en ce qui concerne l'appareillage et plus stable à l'égard des sollicitations de lancement pour le capteur 18 s'obtient si, selon la fig. 3, la construction annulaire de l'élément de détection 21 est supportée directement derrière un support massif, sous forme d'une lentille à immersion 22 en silicium, avec son indice de 25 réfraction élevé (d'un ordre de grandeur nettement supérieur à trois). Cet agencement donne aussi un capteur 18 avec cône de détection à parois relativement larges et angle d'ouverture défini en tant que caractéristique de réponse 19. 7 2898409 Dans l'axe du projectile et l'axe de déplacement de la grenade 14, la face avant convexe de la lentille à immersion 22, qui présente un revêtement anti-reflet, supporte avantageusement une couverture 23 centrale. On évite ainsi une surcharge de l'élément de détection 21, 5 également indépendamment de l'espace libre circulaire au centre de l'élément de détection 21, car le rayonnement incident, provenant directement du sens de vol, est supprimé, puisque le survol et non une collision est caractéristique de la situation d'interception. Face au front convexe, la lentille 22 porte sur sa face arrière plane l'élément de détection io 21, de préférence par interposition d'un filtre optique 24 pour bloquer le rayonnement solaire. Pour favoriser l'indépendance de la fonction du capteur à l'égard du rayonnement solaire direct réfléchi, dont le centre d'intensité est d'une longueur d'onde d'un ordre de 4,2 m, il est prévu non seulement le filtre 15 24 de blocage optique, mais aussi un élément de détection 21 en une matière telle que du PbSe (séléniure de plomb), qui fonctionne précisément dans le spectre de rayonnement de 4,2 m de longueur d'onde. C'est ici en effet que se situe la plus grande absorption atmosphérique due à la vapeur d'eau du rayonnement thermique, ce qui se répercute pour cette raison le 20 plus fortement avec amortissement sur le long parcours de transmission atmosphérique de la lumière solaire - mais à peine en revanche sur le court parcours de propagation de l'énergie thermique du projectile à effet cinétique 11 à l'élément de détection 21, qui finalement n'est que d'un mètre et moins (fig. 1). 25 En supplément, une suppression électrique des effets du rayonnement solaire peut aussi être avantageuse. A cet effet, il est monté derrière le capteur 18 un circuit de filtre 25 qui, de son côté, ne fournit que le signal d'allumage 30 à la tête de combat déflagrante 15. Le 8 2898409 fonctionnement du circuit de filtre 25 repose avant tout sur le fait que les points chauds du projectile à effet cinétique 11 fournissent au moins une impulsion de tension à haute fréquence très courte, à la traversée rapide de la caractéristique de réponse 19 du capteur 18, par l'intermédiaire de son 5 élément de détection 21. Par rapport à ceci, le rayonnement d'une tache chaude, pratiquement stationnaire dans le champ de vision, comme dans le cas du rayonnement solaire à travers l'élément de détection 21, provoque seulement un signal à très basse fréquence, à savoir en fonction des mouvements pendulaires de la grenade déflagrante 14 sur sa trajectoire vers io le projectile à effet cinétique 11. Cette différence significative de fréquence peut être utilisée dans le circuit de filtre 25 pour supprimer l'influence de la lumière solaire, par exemple au moyen d'un filtre passe-bas usuel pour une plage caractéristique allant de 200 Hz à 200 kHz. Pour réaliser le circuit de filtre 25 pour une suppression électrique 15 des influences de la lumière solaire, aucune électronique complexe et notamment aucun processeur de signaux n'est nécessaire. De manière avantageuse, le circuit de filtre 25 est conçu en même temps pour une certaine temporisation de réaction entre l'apparition du signal de déclenchement fourni par l'élément de détection 21 lorsque le projectile à 20 effet cinétique 11 à repousser pénètre dans la caractéristique de réponse 19 du capteur, et le déclenchement effectif de la tête de combat déflagrante 15, afin que l'onde déflagrante agisse fiablement sur le projectile à effet cinétique 11 à repousser, seulement derrière son centre de gravité, afin de le faire pivoter transversalement, comme expliqué au début. 25 9 REVENDICATIONS 1. - Projectile (14) de défense contre un projectile à effet cinétique (11) arrivant, par effet déflagrant, notamment contre son ailette de stabilisation (13), caractérisé en ce que le projectile (14) est équipé d'un capteur (18) réagissant à la chaleur et servant de capteur de proximité pour le déclenchement de la déflagration. 2. - Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que son capteur (18) présente, coaxialement à l'avant dans le sens de vol, une io caractéristique de réponse (19) en forme de cône creux. 3. û Projectile selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est équipé, dans sa zone frontale (17), d'un capteur (18) sous la forme d'un élément de détection à infrarouge (21), disposé derrière une optique grand angle extrême. 15 4. - Projectile selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est équipé, dans sa zone frontale (17), d'un capteur (18) sous la forme d'un élément de détection à infrarouge (21) disposé derrière une lentille à immersion (22). 5. - Projectile selon la revendication 4, caractérisé en ce que la 20 lentille à immersion (22) porte un élément de détection (21) en forme d'anneau de cercle sur sa face arrière plane, et une couverture (23) au centre de sa face frontale convexe. 6. - Projectile selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un filtre (24) pour lumière solaire est disposé entre 25 l'élément de détection (21) et la lentille à immersion (22). 2898409 7. - Projectile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le capteur (18) est équipé d'un élément de détection (21) dont le spectre de rayonnement se situe au voisinage de 4,2 gm de longueur d'onde. 5 8. - Projectile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que derrière le capteur (18) est monté un circuit de filtre (25) avec une bande passante dans la gamme comprise entre environ 200 Hz et 200 kHz.