Brevet FR2903771A1 — publié le 20080118

PROCEDE D'ACTIVATION D'UN DECLENCHEUR ALTIMETRIQUE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention concerne les déclencheurs altimétriques utilisés notamment pour le déclenchement du dispositif de freinage de bombe à commande de freinage différé ou pour le io largage de sous-munitions stockées à bord d'une bombe cargo. Un déclencheur altimétrique comporte essentiellement une sonde altimétrique fournissant une mesure de niveau et un comparateur comparant la mesure de niveau fournie par la sonde altimétrique à une valeur nominale de niveau au dessous de laquelle 15 doit se produire le déclenchement. Dès sa mise en route, le déclencheur altimétrique a sa sonde altimétrique activée de même que son comparateur auquel est appliquée la valeur nominale du niveau sélectionné de déclenchement. Cette mise en route a lieu en général dès le largage par le porteur du projectile équipé du 20 déclencheur altimétrique. Cela convient uniquement au largage de bombe à haute altitude, au dessus du niveau sélectionné de déclenchement, auquel cas le déclencheur altimétrique déclenche normalement pendant la chute de la bombe au moment où elle franchit le niveau sélectionné de déclenchement. Par contre, cela ne 25 convient pas à un largage à basse altitude, en dessous du niveau sélectionné de déclenchement, effectué en palier ressource dans un but d'augmenter la portée pour éviter au porteur le survol de l'objectif car le déclencheur altimétrique se déclenche prématurément alors que la bombe est encore sur la partie montante 30 de sa trajectoire balistique en dessous du niveau sélectionné de déclenchement. Une manière de résoudre le problème posé par le largage à basse altitude en palier ressource consisterait à doter le déclencheur altimétrique d'un temporisateur retardant sa mise en 2903771 2 fonctionnement au delà de la phase de montée de la bombe. Cependant, en l'absence d'une liaison de transmission de paramètres entre la bombe et le porteur, ce temporisateur aurait à être réglé au sol, avant la mission, et son utilisation interdirait un s autre type de largage que celui prévu. La présente invention a pour but de résoudre ce problème sans nécessiter de liaison de transmission de paramètres entre la bombe et le porteur ni limiter le choix du mode de largage. Elle a pour objet un procédé d'activation d'un déclencheur altimétrique équipant un projectile consistant, après le largage du projectile, à activer progressivement le déclencheur altimétrique après sa mise en route en lui fournissant un niveau de consigne de déclenchement évoluant progressivement d'un niveau proche de zéro, inférieur au niveau de largage, jusqu'au niveau prévu pour le déclenchement qui n'est atteint qu'au bout d'un certain délai d'autant plus grand que le niveau prévu pour le déclenchement est élevé. Ainsi, grâce à cette activation progressive, le déclencheur altimétrique peut être constamment réglé sur un niveau de consigne inférieur à celui occupé par le projectile sur la partie montante de sa trajectoire balistique lorsque ce dernier est largué à basse altitude en palier ressource, ce qui lui évite un déclenchement prématuré tout en ne l'empêchant pas de déclencher assez rapidement en cas de largage à basse altitude sans palier ressource car, dans ce cas, son niveau de consigne atteint rapidement le niveau de vol du projectile. L'évolution progressive du niveau de consigne de déclenchement du déclencheur altimétrique pendant son activation peut se faire selon une progression linéaire, quadratique ou tout autre loi, la progression quadratique présentant l'avantage d'une mise en oeuvre plus simple. 2903771 3 L'invention a également pour objet un déclencheur altimétrique permettant la mise en oeuvre du procédé précité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci après d'un mode de réalisation 5 donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel : - une figure 1 est un réseau de courbes illustrant, en fonction du temps écoulé depuis le largage et du niveau nominal de io déclenchement choisi, la phase initiale de réglage du niveau de consigne d'un déclencheur altimétrique consistant à amener progressivement ce niveau de consigne d'une valeur quasi nulle à la valeur nominale en suivant une loi d'accroissement linéaire ; - une figure 2 est un réseau de courbes illustrant, en 15 fonction du temps écoulé depuis le largage et du niveau nominal de déclenchement choisi, la phase initiale de réglage du niveau de consigne d'un déclencheur altimétrique consistant à amener progressivement ce niveau de consigne d'une valeur quasi nulle à la valeur nominale en suivant une loi d'accroissement quadratique ; 20 - des figures 3 à 6 montrent la trajectoire d'un projectile et l'évolution, au cours de cette trajectoire, de la différence entre le niveau réel du projectile et le niveau de consigne de déclenchement de son déclencheur altimétrique pour deux modes différents de largage à basse altitude avec et sans palier ressource et pour deux 25 modes différents d'évolution initiale du niveau de consigne soit selon une loi d'accroissement linéaire soit selon une loi d'accroissement quadratique ; - une figure 7 représente le schéma fonctionnel d'un déclencheur altimétrique permettant la mise en oeuvre du procédé 30 d'activation selon l'invention et, - une figure 8 détaille la constitution de certains blocs du schéma de la figure 7. 2903771 4 Pour obtenir un fonctionnement correct du déclencheur altimétrique en cas de largage à basse altitude avec ou sans palier ressource, on propose de l'activer progressivement, après qu'il ait été mis en route dès le largage du projectile, en lui fournissant un 5 niveau de consigne de déclenchement évoluant progressivement d'un niveau proche de zéro, inférieur au niveau de largage, jusqu'au niveau nominal prévu pour le déclenchement. On concilie ainsi les impératifs contradictoires d'un déclenchement après largage à basse altitude sans palier ressource qui doit être quasi immédiat, et d'un 10 déclenchement à basse altitude avec palier ressource qui doit être retardé pour éviter de se produire dans la partie montante de la trajectoire du projectile. En effet, en cas de largage à basse altitude sans palier ressource, l'augmentation progressive du niveau de consigne de déclenchement permet à ce dernier d'atteindre 15 rapidement le niveau de vol du projectile tandis qu'en cas de largage à basse altitude avec palier ressource, l'augmentation progressive du niveau de consigne de déclenchement permet à ce dernier de rester en dessous du niveau de vol du projectile tant que celui-ci parcourt la partie montante de sa trajectoire balistique. 20 Le délai mis par le niveau de consigne pour atteindre le niveau nominal de déclenchement doit être aussi court que possible tout en permettant au projectile sur la partie montante de sa trajectoire balistique d'atteindre un niveau de vol supérieur au niveau nominal de déclenchement ou, à tout le moins, de quitter la 25 partie montante de sa trajectoire. On va montrer ci-après qu'il peut être choisi à partir de la seule connaissance du niveau nominal de déclenchement. Pour cela, on calcule d'abord le temps t mis par un projectile largué en palier ressource en dessous du niveau nominal de déclenchement pour atteindre le niveau nominal de 30 déclenchement en supposant qu'il l'atteigne effectivement lorsqu'il décrit sa trajectoire balistique et que son niveau de largage HI, sa vitesse initiale V et son angle initial de montée a soient connus. Le dH - = tga ù x g dx V2 cos 2 a 20 2903771 5 niveau H(t) atteint par le projectile un instant t après le largage ainsi que la distance horizontale x(t) parcourue depuis le point de largage sont données par les relations : 5 H(t)=Hl+tVsinaù 2gt2 (1) x(t) = t V cos a (2) où g est l'accélération de la pesanteur. On tire de ces relations qui 10 définissent de manière paramétrique la trajectoire balistique du projectile l'équation H(x)= Hl+ xtga ù 2x2 V2cog s2a 15 qui permet d'écrire : ou encore en remplaçant x par sa valeur prise dans la relation (2) dH g - = tg a - t dx v cos a ce qui donne la pente de la trajectoire du projectile en fonction du délai écoulé depuis son largage. Soit t le temps nécessaire au 25 projectile pour atteindre le niveau nominal de déclenchement Hd et tg0=tga- zg Vcos a il vient : 2903771 Vsina = tg 1ù tg 8 cotg a En reportant cette valeur dans la relation (1) et en faisant T = ti on 5 obtient : H( z) =H1+ zZg ù 1 ùgz2=Hd 1ù tg 6 cotg a 2 D'où l'expression de la valeur du temps i mis par le 10 projectile depuis son largage pour atteindre le niveau nominal de déclenchement : 6 = HdùHI g(1/(1ùtg9cotg a)ù1/2) 15 Cette valeur du temps ti est fonction du niveau de largage HI, de l'angle de montée a au moment du largage et de l'angle de montée 8 au moment où le projectile atteint le niveau nominal de déclenchement qui dépendent des conditions de largage. Elle est donc inconnue a priori. Mais elle peut être approchée par excès par 20 une durée T obtenue en remplaçant dans l'expression du temps i, le niveau de largage HI par un niveau minimum de largage Ho choisi par exemple égal à 40 mètres, l'angle de montée a au moment du largage par un angle de montée minimum en palier ressource supposé de 15 et l'angle de montée 8 au niveau du franchissement 25 du niveau nominal de déclenchement par un angle de descente 9m de l'ordre de +10 correspondant au début de la partie descendante de la trajectoire balistique du projectile. Il vient alors : T ù Hdù Ho 1/2 3 g ( 1/ ( 1ù ktg m) ù 1/2 ) () 2903771 7 avec K voisin de cotg 15 , 9 m voisin de +10 et Ho voisin de 40 m. Cette durée T fonction de la racine carrée du niveau 5 nominal de déclenchement est suffisante pour qu'en cas de largage en palier ressource le projectile atteigne le niveau nominal de déclenchement ou, à tout le moins, pour qu'il entame la partie descendante de sa trajectoire balistique. On la choisit comme délai mis par le niveau de consigne, au cours de l'activation progressive 10 du déclencheur altimétrique, pour atteindre le niveau nominal de déclenchement. L'accroissement progressif du niveau de consigne de déclenchement sur la durée T doit se faire à une vitesse moindre que la vitesse de montée du projectile sur le début de la partie 15 montante de sa trajectoire balistique tant qu'il n'a pas atteint le niveau nominal de déclenchement. En effet, sur cette première partie de la trajectoire balistique du projectile, le déclencheur altimétrique doit voir constamment un niveau supérieur à son niveau de consigne pour ne pas déclencher. Cette condition est réalisée 20 pour toutes les lois d'accroissement inférieures à la progression linéaire puisque, si l'on se place dans le cas le plus limite où T est égal à i, adopter une loi de progression linéaire revient à faire parcourir par le niveau de consigne la corde qui sous-tend l'arc formé par la partie montante de la trajectoire balistique suivie par le 25 projectile pour atteindre le niveau nominal de déclenchement. La figure 1 montre un réseau de courbes illustrant, en fonction du temps écoulé depuis le largage, les variations imposées au niveau de consigne du déclencheur altimétrique au cours de la phase d'activation dans le cas d'une loi d'accroissement linéaire, 3o sur trois niveaux nominaux différents de déclenchement de 200, 500 et 1000 mètres atteints respectivement au bout des durées TI, T2, T3. Au cours de cette phase d'activation le niveau de consigne 2903771 8 croît linéairement sur le délai T depuis un niveau proche de zéro jusqu'au niveau nominal de déclenchement puis conserve cette dernière valeur. On constate que pour deux niveaux nominaux de déclenchement distincts, les pentes d'accroissement linéaire du 5 niveau de consigne pendant la phase d'activation sont différentes ce qui peut entraîner quelques difficultés de réalisation puisque le niveau nominal de déclenchement doit pouvoir être choisi au départ d'une mission. Pour tourner cette difficulté, on propose d'adopter, pour 10 le niveau de consigne de déclenchement, pendant la phase d'activation après le largage, une loi d'accroissement quadratique de la forme : H(t)=t2[ g(1/(1ùktgem)ù1/2) ]+Ho (4) 15 déduite de la loi de variation de la durée T de la phase d'activation en fonction du niveau nominal de déclenchement donné par la relation (3). On obtient ainsi, comme le montre la figure 2, une loi de variation unique pour le niveau de consigne de déclenchement 20 pendant la phase d'activation, qui est interrompue dès que le niveau nominal de déclenchement est atteint. En contrepartie, on perd sur la rapidité du déclenchement en cas de largage à basse altitude sans palier ressource mais dans des proportions assez peu significatives. Les figures 3 à 6 illustrent la façon de déclencher d'un 25 déclencheur altimétrique soumis pendant une phase d'activation à un accroissement linéaire ou quadratique de son niveau de consigne, cela dans le cas où le projectile qu'il équipe est largué à basse altitude avec et sans palier ressource. Dans ces figures, la courbe en trait plein représente la trajectoire réelle du projectile 30 compte tenu du freinage aérodynamique et celle en traits interrompus la différence entre le niveau du projectile sur sa trajectoire et le niveau de consigne imposé au déclencheur 2903771 9 altimétrique, différence qui, lorsqu'elle s'annule, provoque le déclenchement du déclencheur altimétrique et l'activation d'un dispositif de freinage. Le projectile est largué par un porteur en A. Son 5 déclencheur altimétrique est mis en route un court instant après en B. II subit alors une phase d'activation au cours de laquelle son niveau de consigne évolue progressivement depuis un niveau minimum de largage quasi nul jusqu'au niveau nominal de déclenchement atteint en C. II se déclenche en D lorsque le niveau 10 de vol du projectile atteint son niveau de consigne et actionne le dispositif de freinage. Pour l'ensemble des figures 3 à 6, le niveau minimal de largage a été choisi égal à 40 mètres et le niveau nominal de déclenchement à 2000 mètres. La durée T de la phase d'activation 15 a été calculée à partir de la relation (3) avec une valeur d'angle minimum de montée a au moment du largage de 15 et un angle de descente 8 m de + 10 . Les figures 3 et 4 montrent l'effet d'une phase d'activation avec un accroissement du niveau de consigne suivant 20 une loi de progression linéaire. Dans le cas de la figure 3, il s'agit d'un largage à basse altitude avec palier ressource. Le porteur est supposé voler en palier à un niveau de 20 mètres puis effectuer une ressource au cours de laquelle il largue le projectile en A, à un niveau de 600 mètres, avec 25 une vitesse de 350 mètres par seconde et sous un angle de montée de 45 . On constate que la durée T de la phase d'activation est légèrement supérieure au délai nécessaire au projectile pour monter au dessus du niveau nominal de déclenchement et que le niveau de consigne parvient au niveau nominal de déclenchement en étant 30 toujours resté inférieur au niveau de vol du projectile ce qui est illustré par le fait que la courbe en traits interrompus représentant la 2903771 10 différence entre le niveau réel et le niveau de consigne ne coupe pas l'axe des abscisses sur cette partie de la trajectoire. Dans le cas de la figure 4 il s'agit d'un largage à basse altitude sans palier ressource. Le porteur est supposé voler en palier 5 à un niveau de 60 mètres et larguer le projectile sans effectuer de ressource, avec une vitesse de 350 mètres par seconde et sous un angle de montée de 1 . Le déclenchement se produit pratiquement instantanément à la mise en route du déclencheur altimétrique car le niveau de consigne qui croît linéairement au cours de la phase 10 d'activation passe très rapidement du niveau minimum de largage de 40 mètres à un niveau supérieur à 60 mètres. On constate que le retard au déclenchement dû à la phase d'activation est négligeable vis-à-vis du temps d'actionnement du dispositif de freinage. Les figures 5 et 6 montrent l'effet d'une phase is d'activation avec un accroissement du niveau de consigne suivant une loi de progression quadratique recopiant la variation de la durée T en fonction du niveau nominal de déclenchement. La figure 5 reprend les conditions de largage de la figure 3. Le porteur est supposé voler en palier à un niveau de 20 mètres 20 puis effectuer une ressource au cours de laquelle il largue le projectile en A à un niveau de 600 mètres, avec une vitesse de 350 mètres par seconde et sous un angle de montée de 45 . La durée T de la phase d'activation n'a pas varié et reste légèrement supérieure au délai nécessaire au projectile pour monter au dessus du niveau 25 nominal de déclenchement. Par contre, on constate que l'accroissement du niveau de consigne est beaucoup plus lent en début de la phase d'activation ce qui donne une forme beaucoup plus arquée au début de la courbe en traits interrompus représentant la différence entre le niveau de consigne et le niveau 30 réel. La figure 6 reprend les conditions de largage de la figure 4. Le porteur est supposé voler en palier à un niveau de 60 mètres 2903771 11 et larguer le projectile sans effectuer de ressource, avec une vitesse de 350 mètres par seconde et sous un angle de montée de 1 . Le déclenchement suit de peu la mise en route du déclencheur altimétrique. Il est un peu plus long à venir que dans le cas de la 5 figure 4 en raison du plus faible taux d'accroissement du niveau de consigne en début de la phase d'activation. Il reste cependant compatible avec le temps d'actionnement du dispositif de freinage. La figure 7 montre le schéma d'un déclencheur altimétrique permettant la mise en oeuvre du procédé d'activation 10 qui vient d'être décrit. Celui-ci comporte une sonde altimétrique 1 (du genre radar, barométrique, ou autre) qui délivre une tension électrique proportionnelle au niveau mesuré, une source de tension de seuil 2 mémorisant sous la forme d'une tension électrique le niveau nominal de déclenchement choisi, un circuit d'application 15 progressive de tension de seuil 3 et un comparateur 4 comparant la tension électrique fournie par la sonde altimétrique à celle délivrée par le circuit d'application progressive de tension de seuil 3 et délivrant un signal de déclenchement lorsque la tension électrique fournie par la sonde altimétrique 1 devient inférieure ou égale à la 20 tension électrique délivrée par le circuit d'application progressive de la tension de seuil 3. La figure 8 détaille un mode de réalisation numérique de la source de tension de seuil 2 et du circuit d'application progressive de tension de seuil 3 du déclencheur altimétrique de la figure 7. 25 Le circuit d'application progressive de la tension de seuil 3 est constituée d'une mémoire morte 30 stockant les valeurs digitalisées de la loi de variation quadratique définie par la relation (4), donnant une évolution de niveau de consigne en fonction du temps t, d'un convertisseur numérique-analogique 31 placé en 30 sortie données de la mémoire morte 30 délivrant la valeur du niveau de seuil de consigne au comparateur 4 sous la forme d'une tension électrique, d'un compteur programmable 32 avec une sortie de 2903771 12 comptage connectée à l'entrée d'adressage de la mémoire morte 30 et une entrée de programmation, et d'un oscillateur 33 fournissant un signal d'horloge au compteur programmable 32. La source de tension de seuil 2 est constituée d'un programmateur numérique 20 5 codant le niveau nominal de déclenchement choisi en une valeur d'adressage maximum appliquée à l'entrée de programmation du compteur 32. A la mise en route du déclencheur altimétrique, c'est-à-dire à sa mise sous tension, la sonde altimétrique 1 commence à io fournir sa tension de mesure au comparateur 4 alors que celui-ci reçoit une tension de consigne nulle de la part du circuit d'application progressive de tension de seuil 3. Le circuit d'application progressive de tension de seuil se met alors en route et délivre une tension de seuil correspondant au minimum possible 15 c'est-à-dire au niveau minimum de largage Ho. Son compteur 32 démarre provoquant la lecture, dans la mémoire morte 30, d'un niveau de consigne croissant selon une loi quadratique puis se bloque une fois arrivé à la valeur maximum d'adressage délivrée par le programmateur numérique 20, valeur maximum qui correspond au 20 niveau nominal de déclenchement choisi. La source de tension de seuil 2 et le circuit d'application progressive de tension de seuil peuvent également être conçus sous forme numérique de manière à appliquer au déclencheur altimétrique, pendant la phase d'activation, un niveau de consigne 25 évoluant selon une loi de progression linéaire. Dans ce cas, la mémoire morte 30 est partagée en pages contenant chacune un échantillonnage numérique de la loi de variation linéaire correspondant à un niveau nominal de déclenchement donné et présente une partie de son entrée d'adressage consacrée à la 30 partition en pages adressée directement par le programmateur numérique 20 qui détermine en fonction du niveau nominal de déclenchement choisi à la fois la valeur de l'adressage maximum du REVENDICATIONS 1. Procédé d'activation d'un déclencheur altimétrique équipant un projectile, caractérisé en ce qu'il consiste, après le s largage du projectile, à activer progressivement le déclencheur altimétrique en lui fournissant un niveau de consigne évoluant progressivement d'un niveau proche de zéro jusqu'au niveau prévu pour le déclenchement qui n'est atteint qu'au bout d'un certain délai. 10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le délai pendant lequel le niveau de consigne de déclenchement du déclencheur altimétrique évolue progressivement d'un niveau proche de zéro jusqu'au niveau prévu pour le déclenchement est proportionnel à la racine carrée de l'écart existant entre ledit niveau t5 proche de zéro et ledit niveau prévu de déclenchement. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le délai T pendant lequel le niveau de consigne de déclenchement du déclencheur altimétrique évolue progressivement d'un niveau proche de zéro Ho jusqu'au niveau Hd prévu pour le déclenchement 20 à une valeur déterminée en fonction de la relation : Hdù Ho 1/2 T _ g (1/(1ù k.tge m) ù Q5) dans laquelle g est l'accélération de la pesanteur, k un coefficient 25 voisin de cotg 15 , e m un angle voisin de + 10 représentant la pente minimale permettant de considérer la trajectoire comme descendante. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évolution du niveau de consigne de déclenchement depuis un 30 niveau proche de zéro jusqu'au niveau prévu pour le déclenchement se fait, en fonction du temps, selon une progression linéaire. 2903771 15 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évolution du niveau de consigne de déclenchement depuis un niveau proche de zéro jusqu'au niveau prévu pour le déclenchement se fait, en fonction du temps, selon une progression quadratique. 6. Déclencheur altimétrique comportant une sonde altimétrique (1) qui délivre une tension électrique de mesure proportionnelle à la distance du sol ou à l'altitude, une source (4) de tension de seuil représentative de la distance du sol ou de l'altitude prévue pour le déclenchement et un comparateur (4) comparant la tension de seuil fournie par la source de tension de seuil (2) à la tension électrique de mesure fournie par la sonde altimétrique (1) et délivrant un signal de déclenchement lorsque la tension de seuil devient supérieure ou égale à la tension de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (3) d'application progressive de la tension de seuil intercalé entre la source de tension de seuil (2) et le comparateur (4). 7. Déclencheur altimétrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit d'application progressive de tension de seuil (3) comporte une mémoire morte (30) stockant les valeurs digitalisées d'une ou plusieurs lois de variation du niveau de consigne, un convertisseur numérique-analogique (31) placé en sortie données de la mémoire morte (30) et délivrant la valeur du niveau de consigne de seuil au comparateur (4), un compteur programmable (32) avec une sortie de comptage connectée à l'entrée d'adressage de la mémoire morte (30) et un oscillateur (33) fournissant un signal d'horloge au compteur programmable (32) ; et en ce que la source de tension de seuil (2) comporte un programmateur numérique (20) codant le niveau nominal de déclenchement choisi en une valeur d'adressage maximum appliquée à l'entrée de programmation du compteur (32) du circuit (3) d'application de tension de seuil. 5 2903771 16 8. Déclencheur altimétrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la mémoire morte (30) stocke les valeurs digitalisées d'une loi de variation du niveau de consigne H en fonction du temps t répondant à la relation : H(t) = t2 [ g( 1/(1ù ktgem) ù 1/2) ] + Ho dans laquelle g est l'accélération de la pesanteur, Ho le niveau minimum de largage, k un coefficient voisin de cotg 15 et 6 m un io angle voisin de + 10 représentant la pente minimale permettant de considérer la trajectoire comme descendante. 9. Déclencheur altimétrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la mémoire morte (30) est partagée en pages contenant chacune des valeurs digitalisées d'une loi de variation is linéaire du niveau de consigne convenant à une valeur donnée du niveau nominal de déclenchement ; et en ce que l'adressage de la mémoire morte (30) au niveau des pages est réalisé par le programmateur numérique (20) de la source de tension de seuil (2).