Brevet FR2946741A1 — publié le 20101217

La présente invention concerne un système pour le contrôle de la trajectoire d'un mobile, tel qu'un missile, un satellite, etc..., ainsi qu'un mobile pourvu d'un tel système. Quoique non exclusivement, elle est particulièrement appropriée au guidage de missiles pourvus d'un accélérateur de poussée, lors de la phase de lancement desdits missiles. On sait que, pour les mobiles mus par réaction, il est usuel de contrôler leur trajectoire par orientation de la poussée, notamment lors de la phase d'accélération initiale afin de réduire la trajectoire et le temps de vol du mobile. On connaît ainsi un système pour le contrôle de la trajectoire d'un missile comportant quatre gouvernes en matériau réfractaire à la chaleur (par exemple des matériaux composites carbone/carbone), directement implantées dans la tuyère de l'accélérateur de poussée, au coeur du flux des gaz de propulsion, et commandées chacune par un actionneur. Cependant, l'abrasion progressive des gouvernes, soumises en permanence à un échauffement important par les gaz de propulsion, en-gendre une dégradation de la déflexion de poussée au cours du temps. En outre, la nécessité d'un actionneur par gouverne (soit quatre actionneurs pour l'ensemble du système de contrôle) augmente considérablement la masse et le coût d'un tel système de contrôle de trajectoire embarqué à bord du missile. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé-nients. A cette fin, selon l'invention, le système pour le contrôle de la trajectoire d'un mobile mû par réaction comportant au moins une tuyère, fixe par rapport au fond arrière dudit mobile et à symétrie de révolution par rapport à son axe longitudinal, ledit système comportant au moins un déflecteur de flux apte à pénétrer dans ledit flux de sortie de ladite tuyère de manière à effectuer une déviation dudit mobile, est remarquable : en ce que ledit déflecteur de flux est extérieur à ladite tuyère et est arti- culé sur ledit fond arrière ; et en ce que ledit système comporte des moyens d'orientation angulaire dudit déflecteur par rotation autour de l'axe longitudinal (X-X) de ladite tuyère. Ainsi, grâce à l'invention, ledit déflecteur de flux est disposé en dehors de la tuyère et n'est donc pas soumis, de façon permanente, à un échauffement important des gaz de propulsion, ce qui réduit considérablement son usure et améliore le contrôle de la trajectoire au cours du temps. De plus, la tuyère dudit mobile est de préférence simple et immobile, ce qui ne rend pas indispensable l'intégration de partie mobile corn- plexe étanche aux gaz de propulsion. Ladite trajectoire (par exemple de forme parabolique) étant définie par un point de lancement et un point cible, ledit déflecteur est de préférence orienté par lesdits moyens d'orientation préalablement au lancement dudit mobile, de telle façon que ladite déviation dudit mobile soit effectuée dans un plan sensiblement vertical passant par ledit point de lancement et ledit point cible. En effet, la phase d'accélération initiale étant généralement de courte durée (quelques secondes au maximum), il est avantageux d'orienter angulairement ledit déflecteur préalablement au lancement dudit mobile, de sorte que seule la déviation du mobile dans le plan vertical puisse éventuellement être effectuée lors de la phase d'accélération initiale. On réduit ainsi la trajectoire et le temps de vol du mobile. Dans un mode de réalisation de l'invention, ledit mobile étant initialement lancé depuis un tube de lancement de forme cylindrique, ce der- nier comporte avantageusement, sur sa paroi latérale, un anneau périphérique saillant denté. De plus, lesdits moyens d'orientation angulaire comportent : ù au moins un actionneur, par exemple du type à vis sans fin, apte à coopérer avec ledit anneau denté dudit tube, de manière à orienter an- gulairement ledit mobile par rotation dudit tube autour de son axe longi- tudinal, et û ledit tube de lancement orientable angulairement. Ainsi, les moyens d'orientation angulaire ne sont pas montés à bord du mobile, ce qui réduit d'autant la masse et le coût de celui-ci. En outre, l'orientation angulaire du mobile peut être réalisée préalablement à son lancement. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, ledit mobile étant de forme cylindrique, lesdits moyens d'orientation angulaire comprennent : au moins un actionneur, par exemple du type à vis sans fin, extérieur audit mobile ; et un anneau périphérique saillant denté, solidaire de la paroi latérale dudit mobile et apte à coopérer avec ledit actionneur, de manière à orienter angulairement ledit mobile par rotation autour de son axe longitudinal, préalablement au lancement. Ainsi, quelle que soit la forme extérieure du tube de lancement du mobile (par exemple à section carrée), l'orientation angulaire dudit mobile peut être réalisée préalablement au lancement de celui-ci. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens d'orientation angulaire comportent : ù au moins un actionneur, par exemple du type à vis sans fin, monté sur ledit fond arrière du mobile, et ù au moins une couronne (par exemple dentée) montée mobile sur ledit fond arrière dudit mobile en rotation autour de l'axe longitudinal de la-dite tuyère. En outre, ledit déflecteur est articulé sur ladite couronne mobile, cette dernière étant apte à coopérer avec ledit actionneur, de manière à orienter angulairement ledit déflecteur par rotation autour de l'axe longitudinal de ladite tuyère. Ainsi, il est possible de réaliser une orientation angulaire dudit déflecteur soit préalablement au lancement dudit mobile, soit au cours du vol de ce dernier (par exemple lors de la phase d'accélération initiale). Ledit mobile peut ainsi être aligné suivant toute direction désirée. Par ailleurs, quel que soit le mode de réalisation de l'invention, le-dit déflecteur peut comporter au moins un bras articulé sur ledit fond arrière, par une de ses extrémités, et apte à basculer autour d'un axe, ainsi qu'un élément de déflexion de flux (par exemple une palette, un godet, etc ...) solidaire de l'autre extrémité libre dudit bras. Ladite tuyère comportant un pavillon divergent, la longueur dudit élément de déflexion est avantageusement au moins égale au diamètre de sortie dudit pavillon divergent. De façon avantageuse, ledit élément de déflexion de flux est constitué par un matériau réfractaire à la chaleur, par exemple de type carbone-carbone. De préférence, ledit déflecteur est commandé par un actionneur du type à vérin. Il résulte de ce qui précède que la présente invention concerne également un mobile mû par réaction qui comporte un système tel que décrit ci-dessus. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en perspective de l'arrière d'un missile conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention. Les figures 2 et 3 montrent, en vue de profil, le missile de la figure 1 dans lequel le déflecteur de flux occupe respectivement une position basculée et une position repliée. La figure 4 est une vue de côté du tube de lancement du missile de la figure 1, conforme au premier mode de réalisation. La figure 5 est une vue semblable à celle de la figure 1, représentant l'arrière d'un missile conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 6 est un arrachement partiel du tube de lancement corn- portant le missile de la figure 5, conforme au deuxième mode de réalisation. La figure 7 montre, dans une vue semblable à celle de la figure 1, l'arrière d'un missile conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention. Sur les figures 1 à 3, on a représenté schématiquement la partie arrière 2 d'un missile 1, conformément au premier mode de réalisation de la présente invention. Comme le montrent ces figures, la partie arrière 2 du missile 1 comporte une tuyère 3 destinée à propulser le missile 1 par réaction, qui est montée fixe sur le fond arrière 2A. La tuyère 3, pourvue d'un col 4 prolongé par un pavillon divergent 5, présente une symétrie de révolution autour de son axe longitudinal X-X, confondu avec l'axe longitudinal du missile 1. En outre, un déflecteur de flux 6, comportant une palette 7 de dé-flexion de flux et deux bras basculants 8 (un seul étant représenté sur la figure 1), est articulé, par l'intermédiaire de ces derniers, sur le fond arrière 2A du missile 1, extérieurement à la tuyère 3. La palette de déflexion 7, de forme rectangulaire, comporte un bord longitudinal aminci 9A, facilitant la pénétration du déflecteur 6 dans le flux de sortie de la tuyère 3. En outre, la palette est avantageusement en matériau réfractaire à la chaleur, par exemple de type carbone-carbone. De plus, la longueur L de la palette 7 est au moins égale au diamè- 0 tre de sortie D du pavillon divergent 5 de la tuyère 3. Les bras basculants 8, encadrant de part et d'autre la tuyère 3, sont aptes à basculer, par l'intermédiaire de leur extrémité articulée 8A, autour d'un axe transverse T-T, par exemple orthogonal à l'axe longitudinal X-X de la tuyère 3. 15 En outre, l'extrémité libre 8B de chaque bras basculant 8 est solidaire d'un des bords latéraux 10 de la palette de déflexion 7, de sorte que le basculement des bras 8 communique un mouvement d'inclinaison à la palette 7. Le déflecteur de flux 6 est commandé par un actionneur 1 1, par 20 exemple de type vérin, articulé, à une de ses extrémités 11A, sur le fond arrière 2A du missile 1 et, à son autre extrémité 11B, sur le bord longitudinal 9B de la palette de déflexion 7, opposé au bord longitudinal aminci 9A. Bien entendu, il est évident que d'autres types d'actionneur pourraient être envisagés (par exemple un actionneur électrique). 25 Ainsi, comme le montrent les figures 2 et 3, la palette de déflexion 7 est apte à occuper deux positions limites : û une position basculée (figure 2), dans laquelle elle défléchie de façon maximale le flux de sortie de la tuyère 3 ; et une position de repliée (figure 3), dans laquelle aucune déflexion du flux de sortie n'est réalisée. La palette de déflexion 7 peut ainsi traverser le flux de sortie de la tuyère 3 entre ces deux positions limites pour dévier la trajectoire du mis- sile 1. L'intensité de la déviation du missile 1 est liée au mouvement angulaire de la palette de déflexion 7. Dans ce premier mode de réalisation, comme le montre la figure 4, le missile 1 est lancé à partir d'un tube de lancement 12 de forme extérieure tubulaire. Le tube 12 comporte un anneau périphérique saillant 13 denté, apte à coopérer avec un actionneur externe 14, du type à vis sans fin, de manière à faire tourner sur lui-même ledit tube 12 autour de son axe longitudinal Y-Y. Lorsque le missile 1 est disposé dans le tube de lancement 12 (l'axe longitudinal du missile 1 étant sensiblement confondu avec celui du tube 12), l'orientation angulaire du déflecteur de flux 6 est obtenue par rotation du tube de lancement 12 autour de son axe longitudinal Y-Y, par l'intermédiaire de l'actionneur 14. Dans ce premier mode de réalisation, le missile 1 est associé à un système de contrôle de la trajectoire (celle-ci étant par exemple paraboli- que et définie par un point de lancement et un point cible) qui comporte : le déflecteur de flux 6 apte à pénétrer, au moins partiellement, le flux de sortie de la tuyère 3, de manière à réaliser une déviation du missile 1 au cours du vol (par exemple dans la phase d'accélération initiale) ; et des moyens d'orientation angulaire du déflecteur 6 (par exemple préala- blement au lancement) qui comportent le tube de lancement 12 pourvu de l'anneau périphérique denté 13, ainsi que l'actionneur 14. Le fonctionnement du système de contrôle de la trajectoire du missile est le suivant. Tout d'abord, pendant la phase de préparation au lancement, on réalise l'orientation angulaire du tube de lancement 12 (supposé en position verticale) contenant le missile 1 par action de l'actionneur 14 sur l'anneau denté 13, de telle façon que la déviation du missile 1 par le dé- flecteur 6 soit effectuée dans le plan vertical de la trajectoire passant par le point de lancement (c'est-à-dire le tube de lancement) et le point cible. Pour cela, le bord longitudinal aminci 9A de la palette 7 est par exemple disposé orthogonalement au plan vertical de la trajectoire. Puis, lors de la phase d'accélération initiale, la palette 7 du déflecteur 6 est amenée dans le flux de sortie de la tuyère, par l'intermédiaire de l'actionneur 11. De cette façon, la trajectoire parabolique du missile 1 peut être réduite par rapport à une trajectoire parabolique sans mise en oeuvre d'une déviation du missile, pour limiter le temps de vol du missile 1. 15 Dans le deuxième mode de réalisation conforme à l'invention, représenté sur la figure 5, on retrouve tous les éléments décrits en regard des figures 1 et 3, excepté le fait qu'un anneau périphérique saillant 15 denté est désormais présent sur la surface latérale du missile 1.I (le tube de lancement 12.I ne comportant plus d'anneau denté saillant), par exem- 20 ple sur sa partie arrière 2. Cet anneau 15 est apte à coopérer avec un actionneur 14.I du type à vis sans fin, par exemple associé au tube de lancement 12.I (voir la figure 6). L'orientation angulaire du déflecteur de flux 6 est obtenue par rotation du missile 1.I dans le tube 12.I autour de son axe longitudinal X-X, par l'intermédiaire de l'actionneur 14.I. 25 Ainsi, de même que pour le premier mode de réalisation, l'orientation angulaire du déflecteur de flux 6 conformément au deuxième mode de réalisation est de préférence réalisée pendant la phase de préparation au lancement. Néanmoins à la différence du premier mode, le mis- site 1.I est orienté directement dans le tube 12.I, ce dernier restant par exemple immobile lors de l'orientation. Le système de contrôle de la trajectoire associé au deuxième mode de réalisation est semblable à celui du premier mode, excepté le fait que les moyens d'orientation angulaire comportent désormais l'anneau denté du missile 15, ainsi que l'actionneur 14.I du type à vis sans fin. En outre, le fonctionnement du système de contrôle conforme au deuxième mode de réalisation est similaire à celui décrit précédemment en relation avec le premier mode. Selon le troisième mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 7, le fond arrière 2A du missile 1.II comporte une couronne dentée 16 montée mobile en rotation autour de l'axe longitudinal X-X de la tuyère 3 (qui est fixe par rapport audit fond 2A), à la manière d'un palier. Un actionneur 17 de type à vis sans fin, appartenant au fond ar- 5 rière 2A du missile 1, est apte à mettre en rotation la couronne dentée 16, par l'intermédiaire d'un pignon 18. De plus, un déflecteur de flux 6, semblable à celui qui a été décrit au regard de la figure 1, est monté sur la couronne mobile 16, de sorte que toute rotation de cette dernière autour de l'axe X-X met en rotation le 20 déflecteur 6. L'actionneur 1 1 du déflecteur de flux 6 est également monté sur la couronne mobile 16. Le système de contrôle de la trajectoire associé au missile 1.II, selon le troisième mode de réalisation, est embarqué à bord de ce dernier. II comprend le déflecteur de flux 6 et des moyens d'orientation angulaire 25 qui comportent notamment û l'actionneur 17 monté sur ledit fond arrière 2A du missile 1 .11, et û la couronne 16 montée mobile sur ledit fond arrière 2A du missile 1 .11. Selon ce troisième mode, l'orientation angulaire du déflecteur 6 est effectuée par la mise en rotation de la couronne mobile 16. Elle est de préférence réalisée préalablement au lancement, pendant la phase de préparation. Bien évidemment, du fait que les moyens d'orientation sont embarqués à bord du missile 1 .11, l'orientation angulaire du déflecteur 6 peut également être réalisée après le lancement du missile 1 .11, par exemple lors de la phase d'accélération initiale. REVENDICATIONS1. Système pour le contrôle de la trajectoire d'un mobile mû par réaction comportant au moins une tuyère (3), fixe par rapport au fond arrière (2A) dudit mobile et à symétrie de révolution par rapport à son axe longitudinal (X-X), ledit système comportant au moins un déflecteur de flux apte à pénétrer dans ledit flux de sortie de ladite tuyère (3) de manière à effectuer une déviation dudit mobile (1, 1. I, 1. II), caractérisé : en ce que ledit déflecteur de flux (6) est extérieur à ladite tuyère (3) et 1 o est articulé sur ledit fond arrière (2A) ; et en ce que ledit système comporte des moyens d'orientation angulaire dudit déflecteur (6) par rotation autour de l'axe longitudinal (X-X) de la-dite tuyère (3). 2. Système selon la revendication 1, ladite trajectoire étant définie 15 par un point de lancement et un point cible, caractérisé en ce que ledit déflecteur (6) est orienté par lesdits moyens d'orientation préalablement au lancement dudit mobile, de telle façon que ladite déviation dudit mobile soit effectuée dans un plan sensiblement ver-tical passant par ledit point de lancement et ledit point cible. 20 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, ledit mobile étant initialement lancé depuis un tube de lancement (12) de forme cylindrique, caractérisé : en ce que ledit tube (12) comporte, sur sa paroi latérale, un anneau 25 périphérique saillant denté (13) ; et en ce que lesdits moyens d'orientation angulaire comportent : au moins un actionneur (14), par exemple du type à vis sans fin, apte à coopérer avec ledit anneau denté (13) dudit tube (12), de manière à orienter angulairement ledit mobile (1) par rotation dudit tube (12) autour de son axe longitudinal (Y-Y), et • ledit tube de lancement (12) orientable angulairement. 4. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, ledit mobile étant de forme cylindrique, caractérisé en ce que lesdits moyens d'orientation angulaire comprennent : au moins un actionneur (14.I), par exemple du type à vis sans fin, extérieur audit mobile (1.I) ; et un anneau périphérique saillant denté (15), solidaire de la paroi latérale dudit mobile (1.I) et apte à coopérer avec ledit actionneur (14.I), de manière à orienter angulairement ledit mobile (1.I) par rotation autour de son axe longitudinal (X-X), préalablement au lancement. 5. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé : en ce que lesdits moyens d'orientation angulaire comportent : • au moins un actionneur (17), par exemple du type à vis sans fin, monté sur ledit fond arrière (2A) du mobile (1 .11), et • au moins une couronne montée mobile (16) sur ledit fond arrière (2A) dudit mobile (1 .11) en rotation autour de l'axe longitudinal (X-X) de ladite tuyère (3) ; en ce que ledit déflecteur (6) est articulé sur ladite couronne mobile (16) ; et en ce que ladite couronne (16) est apte à coopérer avec ledit actionneur (17), de manière à orienter angulairement ledit déflecteur (6) par rota- tion autour de l'axe longitudinal (X-X) de ladite tuyère (3). 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit déflecteur (6) comporte au moins un bras (8) articulé sur ledit fond arrière (2A), par une de ses extrémités (9A), et apte à basculer autour d'un axe (T-T), ainsi qu'un élément (7) de déflexion de flux solidaire de l'autre extrémité libre (9B) dudit bras (8). 7. Système selon la revendication 6, ladite tuyère (3) comportant un pavillon divergent (5), caractérisé en ce que la longueur (L) dudit élément de déflexion (7) est au moins égale au diamètre de sortie (D) dudit pavillon divergent (5). 8. Système selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit élément de déflexion (7) est constitué par un matériau réfractaire à la chaleur. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit déflecteur (6) est commandé par un actionneur (Il) du type à vérin. 10. Mobile mû par réaction, caractérisé en ce qu'il comporte un système tel que spécifié sous l'une des revendications 1 à 9.