Brevet FR2944594A1 — publié le 20101022

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne une tête autodirectrice pour un missile. L'invention concerne également un missile comportant une telle tête. ETAT DE L'ART La figure 1 représente schématiquement un exemple classique d'emploi d'un missile 1 de combat terrestre comportant une tête 10 autodirectrice bimode. La tête 10 comporte par exemple une voie SAL (� Semi Active Laser � ou laser semi actif) et une voie infrarouge, connues en soi de l'homme du métier. La voie SAL peut classiquement fonctionner sur les longueurs d'onde comprises entre 1.06 pm et 1.54pm (on parle alors de proche infrarouge ou de bande 1), et la voie infrarouge (IR) peut quant à elle fonctionner, sur la bande 2 (3pm-5pm) ou la bande 3 (8pm-12pm). Comme représenté sur la figure 1, le missile 1 est lancé à l'instant to à partir d'un lanceur 2. Le missile 1 part en navigation inertielle vers une cible 3 sur une trajectoire T. La cible 3 n'est pas visible par le missile 1 au moment du lancer du missile 1. Lorsqu'à l'instant t1, le missile 1 arrive proche de la cible 3 (cette 20 distance correspond à la portée moyenne de la voie SAL), un illuminateur 4 externe désigne la cible 3 par une illumination. La voie SAL de la tête 10 détecte alors la cible 3 ainsi illuminée et détermine l'écartométrie de la cible 3. L'écartométrie est utilisée en final pour diriger le missile 1 sur la cible 3 (on parle alors de mode SAL) 25 Si la cible 3 est visible depuis le lancer, le mode SAL est également possible pour la détection et la détermination de l'écartométrie de la cible à des fins de guidage du missile 1 sur la cible 3 sans phase préliminaire de navigation inertielle. Un mode infrarouge est également possible, où seule la voie IR est 30 utilisée, depuis le lancer jusqu'à l'impact sur la cible 3, pour la détection et l'écartométrie de la cible à des fins de guidage terminal du missile 1 sur la cible 3. On a représenté schématiquement sur la figure 2 un exemple d'une tête 10 autodirectrice connue et située à l'avant d'un missile 1. Elle comporte principalement un dôme 101 d'entrée, en général hémisphérique et transparent dans la bande proche IR (bande 1), pour la 5 voie SAL, et dans la bande 3 (ou la bande 2), pour la voie IR. La tête 10 comporte également une plateforme 102 orientable selon deux axes Y (en site) et Z (en gisement). L'orientation de la plateforme 102 a pour effet de stabiliser la ligne V de visée et de l'orienter, typiquement sur un débattement angulaire de plusieurs dizaines de degrés selon chaque 10 axe. La tête 10 comporte également un module optique 103 catadioptrique. Un module catadioptrique est un système optique fonctionnant à la fois avec des lentilles et des miroirs. Le module 103 comporte ainsi classiquement notamment un miroir primaire 104 renvoyant un flux 15 lumineux F vers un miroir secondaire 105 effectuant une occultation centrale du miroir primaire 104, pour faire passer le flux F au travers du centre percé du miroir primaire 104. L'utilisation du miroir primaire 104 est imposée, en particulier dans le cas bi-mode SAL (bande 1) et IR (bande 3), car l'étendue des longueurs 20 d'onde d'utilisation (1 pm-12pm) rendrait difficile l'achromatisation avec une solution de type dioptrique (c'est-à-dire sans miroir). Le module 103 comporte de plus une lame dichroïque 106 en aval du miroir secondaire 105, derrière le miroir primaire 104 comme le montre la figure 2. Le flux F est d'une part transmis par la lame 106 pour former un 25 flux F1 et pour atteindre un capteur IR 107 (éventuellement après une focalisation par une lentille 109). Le dôme 101, le module 103 et le capteur 107 forment ainsi la voie IR. Le flux F est d'autre part réfléchi par la lame 106 pour former un flux F2 et pour atteindre un capteur SAL 108. Le dôme 101, le module 103 et le 30 capteur 108 forment la voie SAL. La tête 10 connue présente des inconvénients. Tout d'abord, l'utilisation de la lame 106 en aval du miroir 104 oblige premièrement à l'allongement de la plateforme 102 selon la direction de la ligne de visée V pour l'une des voies (la voie IR sur la figure 2). Un tel allongement peut s'avérer rédhibitoire pour une intégration dans une tête autodirectrice : en effet les débattements angulaires de la plateforme (souhaités les plus grands possibles : classe +1- 30°) deviennent rapidement incompatibles avec le calibre alloué à la tête dans le missile. De plus, l'encombrement de la tête de la figure 2 est amplifié du fait d'un déport latéral de l'autre voie (la voie SAL sur la figure 2), lié à la lame 106, ce qui introduit une dissymétrie par rapport à la ligne de visée V., Par ailleurs, il faut prévoir un lest sur la plateforme 102 pour compenser les dissymétries latérales de la tête, ce qui conduit à augmenter son inertie. La plateforme doit donc comporter un dispositif de motorisation, pour l'orientation de la plateforme 102 qui est contraignant, car il doit être puissant pour permettre l'orientation de la plateforme présentant une forte inertie. En outre l'introduction d'une lame séparatrice dédiée dans le chemin optique pénalise la transmission globale des deux voies. Enfin, il est difficile d'obtenir de grands champs optiques avec un module catadioptrique en entrée de la tête. PRESENTATION DE L'INVENTION On propose selon l'invention de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, on propose selon l'invention une tête autodirectrice pour un missile, comportant deux voies de détection de faisceaux lumineux, comportant : - une fenêtre d'entrée transparente pour les faisceaux lumineux ; - un premier capteur pour détecter les faisceaux pour une première voie ; - un deuxième capteur pour détecter les faisceaux pour une deuxième voie, - un module catadioptrique présentant un axe optique et comportant un miroir primaire et un miroir secondaire, ladite tête étant caractérisée en ce que le premier capteur est situé en aval du miroir secondaire, le deuxième capteur étant situé, coaxialement au premier capteur par rapport à l'axe optique du module catadioptrique, entre la fenêtre et le miroir secondaire. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - le premier capteur est également situé derrière le miroir primaire par 5 rapport au miroir secondaire ; - le module comporte une plateforme orientable en site et en gisement par rapport à la fenêtre d'entrée, plateforme sur laquelle sont montés le premier capteur et le deuxième capteur ; - le miroir secondaire est adapté pour d'une part réfléchir une partie des 10 faisceaux en provenance du miroir primaire en direction du premier capteur, et d'autre part transmettre une partie des faisceaux en provenance du miroir primaire en direction du deuxième capteur ; - le miroir secondaire est adapté pour réfléchir la totalité des faisceaux en provenance du miroir primaire en direction du premier capteur, le deuxième 15 capteur étant orienté vers la fenêtre et étant adapté pour recevoir les faisceaux directement en provenance de la fenêtre ; - la tête comporte un objectif entre la fenêtre et le deuxième capteur, pour la formation d'une image sur le deuxième capteur ; et - l'objectif est catadioptrique ou dioptrique. 20 L'invention concerne également un missile comportant une telle tête. L'invention présente de nombreux avantages. La tête ne comporte plus de lame dichroïque en aval du miroir primaire. On évite ainsi le déport latéral d'une voie optique, et l'allongement de l'autre voie optique comme dans l'art antérieur, et donc l'encombrement 25 de la tête est réduit. Le module catadioptrique présente une symétrie axiale, permettant un dépointage maximum dans un calibre de missile et un diamètre de fenêtre donnés. La pupille utile peut ainsi représenter jusqu'à 75% du diamètre de la fenêtre d'entrée. 30 Le module présente un équilibrage naturel et la plateforme présente une inertie minimale, autorisant une motorisation moins exigeante, notamment moins encombrante et moins lourde. Selon un premier mode de réalisation, le module comporte un miroir secondaire sous forme d'une lentille séparatrice ayant une double fonctionnalité, c'est-à-dire qu'elle présente une puissance optique et permet la séparation du flux, optimisant ainsi le bilan de transmission optique. Selon un deuxième mode de réalisation, le module ne comporte pas de lame séparatrice. Selon ce deuxième mode de réalisation également, il est plus facile d'obtenir un grand champ pour la voie ne passant pas par le module catadioptrique, à savoir la voie SAL. Selon ce deuxième mode de réalisation également, il est plus facile de remplacer le capteur SAL par un capteur visible par exemple. Les deux modes de réalisation ont un bon facteur de forme sphérique 1, favorable à de forts débattements angulaires. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà discutée, représente schématiquement un exemple classique d'emploi d'un missile de combat terrestre comportant une tête 20 autodirectrice bi-mode ; - la figure 2, déjà discutée également, représente schématiquement un exemple d'une tête autodirectrice connue et située à l'avant d'un missile ; - la figure 3 représente schématiquement un premier mode de réalisation possible d'une tête autodirectrice selon l'invention, et 25 - la figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation possible d'une tête autodirectrice selon l'invention. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 30 Les figures 3 et 4 montrent chacune un mode de réalisation possible d'une tête 10 autodirectrice pour un missile 1. La tête 10 comporte deux voies de détection de faisceaux lumineux, à savoir par exemple une première voie IR, dans la bande 2 ou la bande 3, et une deuxième voie par exemple SAL, dans la bande 1. L'invention peut également s'appliquer à d'autres bandes de détection comme on le verra par la suite, et la tête peut par exemple comporter une voie visible. La tête 10 comporte principalement une fenêtre 101 d'entrée transparente pour les faisceaux lumineux. Typiquement, le matériau de la fenêtre est le ZnS. La tête 10 comporte également un premier capteur 107 pour détecter les faisceaux pour la première bande, et un deuxième capteur 108 pour détecter les faisceaux pour la deuxième bande. Comme on l'a dit, la première bande est par exemple une bande IR, et la deuxième bande est par exemple une bande SAL. Le capteur 108 SAL peut être de type rétine (matrice de détecteurs), PSD (Positionning Sensing Device), ou quatre quadrants (voire n quadrants). Le capteur 107 IR peut être du type matriciel, du type bande II refroidi, ou bande III non refroidi ou refroidi. Dans tous les cas, les capteurs 107 et 108 sont équipés de leur électronique de proximité permettant la formation et le traitement des images formées sur les capteurs 107 et 108. La tête comporte également un module 203 catadioptrique présentant 20 un axe optique V, matérialisant la ligne de visée de la tête 10. Le module 203 comportant classiquement un miroir primaire 104 et un miroir secondaire 1051 (figure 3) ou 1052 (figure 4). Le premier capteur 107 est situé en aval du miroir secondaire 1051 ou 1052, sur le chemin optique d'un flux F en provenance d'une scène à 25 observer. Préférentiellement, le premier capteur 107 est situé derrière le miroir 104 primaire par rapport au miroir secondaire 1051 ou 1052, comme le montrent les figures 3 et 4.. Le deuxième capteur 108 est situé, coaxialement au premier capteur 107 par rapport à l'axe optique V, entre la fenêtre 101 et le miroir 30 secondaire 1051 ou 1052. L'utilisation de l'espace interne du missile 1 est ainsi plus efficace. Avec ce montage des deux capteurs 107 et 108, de part et d'autre du miroir secondaire 1051 ou 1052, voire préférentiellement du miroir primaire 104, le module catadioptrique 203 présente une symétrie axiale par rapport à l'axe V (par opposition au montage de la figure 2), et une longueur réduite permettant un dépointage maximum dans un calibre de missile et un diamètre de fenêtre donnés. La tête ne comporte en effet plus de lame dichroïque en aval du miroir secondaire. L'équilibrage du module est également facilité, du fait de la répartition des capteurs, préférentiellement de part et d'autre du miroir primaire 104. Le module 203 comporte en outre une plateforme 102 orientable selon l'axe Y (en site) et selon l'axe Z (en gisement). La plateforme 102 est donc orientable par rapport à la fenêtre 101 grâce à une motorisation non représentée. L'orientation de la plateforme 102 a pour effet de stabiliser la ligne V de visée pour les deux voies, et de l'orienter, typiquement sur un débattement angulaire de plusieurs dizaines de degrés selon chaque axe Y ou Z. Le premier capteur 107 et le deuxième capteur 108 sont montés sur la plateforme 102, et sont mobiles de façon solidaire lors du débattement angulaire de la plateforme. Du fait de la symétrie axiale du module 203, l'inertie de la plateforme 102 est plus favorable, ainsi la motorisation est moins exigeante que celle de l'art antérieur, notamment moins encombrante et moins lourde. Sur les figures 3 et 4, la fenêtre 101 est en forme de dôme hémisphérique. Dans ce cas, le centre O, intersection des axes Y et Z et centre de rotation de la plateforme 102 autour desdits axes, doit être situé au centre géométrique du dôme hémisphérique avec une bonne précision (quelques dizaines de microns), afin de conserver la qualité des images formées sur les capteurs 107 et 108 lors du débattement angulaire de la plateforme 102, car le dôme 101 possède une puissance optique faible, mais non nulle. La figure 3 décrit un premier mode de réalisation possible. Dans ce premier mode de réalisation, le miroir secondaire 1051 est adapté pour réfléchir une partie F1 des faisceaux du flux F, en provenance du miroir primaire 104, en direction du premier capteur 107, et pour transmettre une partie F2 des faisceaux du flux F, en provenance du miroir primaire 104, en direction du deuxième capteur 108, situé en amont du miroir secondaire 1051. La face du capteur 108 pour la formation d'une image est orientée vers le miroir secondaire 1051 et vers le miroir primaire 104. F1 correspond, dans le mode de réalisation de la figure 3, à la bande infrarouge utile de la voie IR (bande 2 ou 3), et F2 correspond à la bande utile à la voie SAL (entre 1 pm et 2pm selon l'illuminateur externe 4 utilisé). Le miroir 1051 forme une lentille séparatrice (ou encore un filtre dichroïque) ayant une double fonctionnalité, c'est-à-dire qu'il présente une puissance optique pour la formation d'une image sur le capteur 108, et permet également la séparation du flux, optimisant ainsi le bilan de transmission optique par rapport à l'art antérieur. Dans le cas de la figure 3, le premier capteur 107 est un capteur IR (bande 2 ou 3), et le module 203 comporte par exemple une lentille convergente 109 pour la formation de l'image sur le capteur 107, mais on comprend que le nombre et la conformation des lentilles peut varier en fonction de l'encombrement souhaité, et de la nature du capteur 107. Le deuxième capteur 108 est un capteur SAL (bande 1), et le module 203 comporte par exemple une lentille 112, qui en association avec le miroir 1051 forme un système optique pour la formation de l'image sur le capteur 108, mais on comprend que le nombre et la conformation des lentilles peut varier en fonction de l'encombrement souhaité, et de la nature du capteur 108. La figure 4 décrit un deuxième mode de réalisation possible. Dans ce deuxième mode de réalisation, le miroir 1052 est adapté pour réfléchir la totalité F1 des faisceaux du flux F, en provenance du miroir primaire 104, en direction du premier capteur 107, pour la formation d'une image IR. La face du deuxième capteur 108 pour la formation d'une image SAL est orientée vers la fenêtre 101, et est adaptée pour recevoir les faisceaux directement en provenance de la fenêtre 101. Dans le cas de la figure 4, le module 203 comporte par exemple une lentille 109 pour la formation de l'image sur le capteur 107, mais on comprend que le nombre et la conformation des lentilles peut varier en fonction de l'encombrement souhaité, et de la nature du capteur 107. Le module 203 comporte par exemple deux lentilles 110 et 111 formant un objectif 204 pour la formation de l'image sur le capteur 108, mais on comprend que le nombre et la conformation des lentilles peut varier en fonction de l'encombrement souhaité, et de la nature du capteur 108. L'objectif 204 peut être dioptrique (n'utilisant que des lentilles) ou même catadioptrique (utilisant des miroirs). Dans le cas d'un objectif 204 dioptrique, il est donc possible d'obtenir un champ d'observation relativement grand pour cette voie, ne passant pas par le module 203 catadioptrique (de la classe 10° ou plus). Selon ce deuxième mode de réalisation, le module ne comporte pas de lame séparatrice., Selon ce deuxième mode de réalisation également, il est plus facile de remplacer le capteur SAL par un capteur visible par exemple. Les deux modes de réalisation ont un bon facteur de forme sphérique 1). REVENDICATIONS1. Tête (10) autodirectrice pour un missile, comportant deux voies (SAL, IR) de détection de faisceaux lumineux, comportant : - une fenêtre (101) d'entrée transparente pour les faisceaux lumineux, - un premier capteur (107) pour détecter les faisceaux pour une première voie (IR), - un deuxième capteur (108) pour détecter les faisceaux pour une deuxième voie (SAL), et - un module (203) catadioptrique présentant un axe optique (V) et comportant un miroir primaire (104) et un miroir secondaire (1051, 1052), ladite tête étant caractérisée en ce que le premier capteur (107) est situé en aval du miroir (1051, 1052) secondaire, le deuxième capteur (108) étant situé, coaxialement au premier capteur (107) par rapport à l'axe optique (V) du module catadioptrique (203), entre la fenêtre (101) et le miroir secondaire (1051, 1052). 2. Tête (10) selon la revendication 1, dans laquelle le premier capteur (107) est également situé derrière le miroir (104) primaire par rapport au miroir 20 secondaire (1051, 1052). 3. Tête (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le module (203) comporte une plateforme (102) orientable en site et en gisement par rapport à la fenêtre (101) d'entrée, plateforme (102) sur laquelle sont 25 montés le premier capteur (107) et le deuxième capteur (108). 4. Tête selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le miroir secondaire (1051) est adapté pour réfléchir une partie (F1) des faisceaux en provenance du miroir 30 primaire (104) en direction du premier capteur (107), et transmettre une partie (F2) des faisceaux en provenance du miroir primaire (104) en direction du deuxième capteur (108). 10 15 5. Tête selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le miroir secondaire (1052) est adapté pour réfléchir la totalité des faisceaux en provenance du miroir primaire (104) en direction du premier capteur (107), le deuxième capteur (108) étant orienté vers la fenêtre (101) et étant adapté pour recevoir les faisceaux directement en provenance de la fenêtre. 6. Tête selon la revendication 5, comportant un objectif (204) entre la fenêtre (101) et le deuxième capteur (108), pour la formation d'une image sur le deuxième capteur (108). 7. Tête selon la revendication 6, dans laquelle l'objectif (204) est catadioptrique. 8. Tête selon la revendication 6, dans laquelle l'objectif (204) est dioptrique. 9. Missile, comportant une tête selon l'une des revendications 1 à 8.