[0001] La présente invention se rapporte à un système de commande de mise à feu avec retards
programmables pour projectile comportant au moins une charge militaire.
[0002] Par projectile, on entendra dans toute la description et les revendications tout
dispositif se déplaçant vers une cible et portant au moins une charge militaire destinée
à endommager ou détruire la cible, tel que obus, obus guidé, missile, munition ou
sous-munition, bombe, etc . . . largué ou tiré par canon, mortier ou affût par exemple.
[0003] Pour améliorer l'efficacité de certains projectiles (bombes anti-piste, etc ... )
il est connu que l'on doit déclencher la mise à feu de la charge militaire à une profondeur
de pénétration déterminée du projectile dans la cible. Par ailleurs, l'attaque de
cibles équipées de nouveaux blindages dits actifs a nécessité la mise au point de
projectiles à double charge militaire, dits à charge tandem, dans lesquels une première
charge ou précharge est mise à feu pour neutraliser la protection active du blindage
et une seconde charge ou charge primaire est ensuite mise à feu. Le délai de fonctionnement
entre charges est déterminant pour l'efficacité du dispositif.
[0004] Jusqu'à maintenant le délai de mise à feu des charges était déterminé préalablement
et donc fixe. Il résultait de compromis entre un certain nombre de facteurs liés aux
caractéristiques du projectile, aux paramètres présumés de celui-ci lors de l'impact
avec la cible et/ou à la nature de la cible. Il s'ensuivait des performances globales
non optimisées en fonction des missions.
[0005] La présente invention a pour but de prendre en compte des informations supplémentaires
en temps réel pour déterminer de manière optimale les retards à la mise à feu des
charges et donc les programmer ou les modifier. En effet, la demanderesse a constaté
que les valeurs de retard optimales pour obtenir la meilleure efficacité d'un projectile
varient en fonction en particulier de la vitesse du projectile au moment de l'impact
sur la cible, de l'angle d'incidence du projectile sur la cible ou du type de cible
considéré selon des lois déterminables.
[0006] Un objet de l'invention est donc un système de commande de mise à feu amélioré permettant
de programmer les retards de mise à feu de la ou des charges.
[0007] Selon l'invention, il est donc prévu un système de commande de mise à feu avec retards
programmables pour projectile comportant au moins une charge militaire, caractérisé
en ce que ledit système comprend :
- des premiers moyens de détermination de l'instant d'impact To dudit projectile sur
une cible ;
- des moyens de fourniture d'informations caractéristiques du type de cible ainsi que
du projectile et de son mouvement à l'instant d'impact ;
- des moyens de traitement pour déterminer, à partir des informations fournies par lesdits
moyens de fourniture, le retard optimal pour la commande de mise à feu de ladite charge
; et
- des moyens de commande pour commander la mise à feu de ladite charge sous le contrôle
desdits moyens de traitement.
[0008] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront
à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où :
- la figure 1 représente schématiquement un projectile montrant la répartition des divers
éléments et fonctions du système selon l'invention ;
- la figure 2 est un schéma fonctionnel du système selon l'invention ;
- la figure 3 montre le schéma d'un premier mode de réalisation d'une partie du système
selon l'invention ; et
- la figure 4 est le schéma d'un autre mode de réalisation de la même partie du système
que sur la figure 3.
[0009] A titre d'exemple, on va décrire l'invention dans le cadre de son application à un
projectile à charge tandem, sans que cela soit en rien limitatif de l'invention.
[0010] Comme on l'a déjà expliqué, pour une efficacité maximale les délais de fonctionnement
des charges sont déterminants.
[0011] On appelle To l'instant d'impact du projectile sur la cible, qui sert d'instant d'origine.
A partir de cet instant, on détermine les retards T
AV et T
AR de fonctionnement de la charge avant ou précharge et de la charge arrière ou charge
principale.
[0012] Le retard T
AV est constitué de retards constants tels que délai de mise en régime explosif, délai
de fonctionnement de l'amorce, temps de traitement électronique du signal d'un capteur
d'impact, et d'un retard variable t
AV optimisé selon l'invention en fonction de la vitesse V du projectile au moment de
l'impact du projectile sur la cible et de l'angle d'incidence I du projectile sur
la cible.
[0013] On choisit donc:

[0014] La fonction f peut être par exemple déterminée expérimentalement de façon à obtenir
un tableau de valeurs de t
AV et donc de T
AV pour les divers couples de valeurs V et I.
[0015] De même, le retard T
AR est constitué de retards constants semblables à ceux évoqués pour T
AV et d'un retard variable t
AR optimisé selon l'invention en fonction de l'angle d'incidence I du projectile sur
la cible et du type de la cible C.
[0016] On choisit donc:

[0017] La fonction f′ peut, comme la fonction f, être déterminée expérimentalement.
[0018] Un tel système a de multiples avantages. Il améliore notablement l'efficacité des
charges tandem en permettant la mise à feu des charges aux instants optimaux dans
chaque cas de figure. Il permet de s'adapter à toute nouvelle cible.
[0019] Il a aussi l'avantage de la discrétion puisque les délais sont réalisés sous forme
logicielle et non pas matérielle ainsi qu'on le verra ci-dessous.
[0020] La figure 1 montre schématiquement la structure d'un projectile P à charge tandem
incorporant un système de commande de mise à feu selon l'invention et la figure 2
est un schéma fonctionnel de ce système.
[0021] Le projectile P porte une précharge 2 avec son dispositif de mise à feu 3 et une
charge principale 4 avec son dispositif de mise à feu 5. La précharge 2 et la charge
4 sont disposées en ligne et peuvent être par exemple des charges creuses.
[0022] Si l'on appelle M le point d'impact du projectile P sur la cible (non représentée),
My représente la normale à la surface de la cible au point M et l'angle que fait My
avec l'axe X′X du projectile est l'angle d'incidence I du projectile sur la cible.
[0023] Le projectile P comporte une série de détecteurs d'impact 1, par exemple des capteurs
piézoélectriques, répartis par exemple selon une couronne dans un plan transversal
perpendiculaire à l'axe XX′, bien que d'autres dispositions puissent être envisagées.
L'utilisation de ces détecteurs d'impact permet deux mesures :
- d'une part en déterminant l'instant où un premier signal d'un détecteur 1 (le plus
proche du point d'impact M) dépasse un seuil prédéterminé, on obtient l'instant d'impact
To ; pour éviter les détections intempestives, les signaux des détecteurs sont filtrés
et comparés audit seuil ;
- d'autre part en comparant les instants de détection de l'impact par les divers détecteurs,
on peut en déduire l'angle d'incidence I (à la manière d'un réseau d'antennes déterminant
la direction angulaire d'une onde reçue ).
[0024] Le projectile P comporte encore une centrale inertielle 6 qui permet d'obtenir la
vitesse du projectile à l'instant de l'impact.
[0025] La vitesse V pourrait aussi être déterminée à partir d'un capteur décélérométrique,
par intégration de l'information d'accélération fournie, ou par tout autre moyen connu.
[0026] Le traitement des signaux des détecteurs 1 et de la centrale 6 pour obtenir les paramètres
To, V et I est effectué par un calculateur 7 qui, à partir de ces paramètres, en déduit
les valeurs de retard optimal T
AV et T
AR à la mise à feu de la précharge 2 et de la charge principale 4 et envoie les signaux
de commande correspondants aux dispositifs de mise à feu 3 et 5. Une alimentation
en énergie 8 alimente les divers éléments 1, 3, 5, 6, 7 du système.
[0027] La figure 3 représente un premier mode de réalisation du calculateur 7 du système
selon l'invention. Ce calculateur comprend essentiellement une mémoire morte 71, par
exemple du type effaçable EEPROM, dans laquelle sont stockés les tableaux de valeurs
de retard optimal pour les différentes valeurs des paramètres V, I et C. Un processeur
70 recevant les signaux des détecteurs d'impact 1 et de la centrale inertielle 6 calcule
la vitesse V d'impact et l'angle d'incidence I et en déduit une adresse pour la mémoire
71 qui fournit alors le retard optimal T
AV. Ce retard sous forme numérique est chargé dans un circuit décompteur 72. Le circuit
décompteur 72 va commencer à décompter au rythme d'une horloge 75 dès l'apparition
du signal d'ordre de mise à feu MAF reçu du processeur 70 et émis dès que l'instant
d'impact To a été détecté. Les impulsions d'horloge à décompter sont fournies par
une porte ET 73 dont une entrée est reliée à l'horloge 75 et dont l'autre entrée est
reliée à la sortie Q d'une bascule 74 de type D. Cette bascule à une entrée D au niveau
haut et une entrée d'horloge recevant l'ordre MAF. Dès réception de cet ordre la sortie
Q se met à l'état haut et y demeure, autorisant le transfert des impulsions d'horloge
par la porte 73 vers le décompteur. Celui-ci, initialement chargé comme on l'a vu
à une valeur numérique correspondant au retard T
AV, compte tenu de la fréquence de l'horloge, va donc décompter un nombre d'impulsions
correspondant au retard optimal jusqu'à son passage par zéro où un signal apparaît
sur sa sortie de fin de décomptage ("ripple output" dans la littérature anglo-saxonne
). Ce signal amplifié par l'amplificateur 76 constitue le signal de commande de mise
à feu de la précharge 2.
[0028] Un séquenceur 77 assure la commande de lecture dans la mémoire 71 et la commande
de chargement du décompteur 72.
[0029] La mémoire 71 peut contenir également le tableau des valeurs T
AR. Dans ce cas, le processeur 70 est prévu pour recevoir sur une entrée 701 le paramètre
type de cible C qui peut être introduit manuellement préalablement à la mission ou
qui peut être fourni par un processeur d'analyse d'image situé à bord ou de préférence
au sol (cas d'un projectile filoguidé par exemple). Le décompteur 72 est alors chargé
à la nouvelle valeur de retard T
AR, les mêmes circuits étant utilisés et le signal de commande de mise à feu étant alors
aiguillé vers le circuit de mise à feu 5. On peut aussi prévoir toute autre architecture
équivalente, réutilisant par exemple uniquement le processeur 70 et la mémoire 71,
les moyens de commande (décompteur, bascule ... ) étant propre à la charge principale.
[0030] La figure 4 représente un autre mode de réalisation du calculateur 7, assez voisin
du précédent. Les mêmes numéros de référence renvoient aux mêmes éléments que sur
la figure 3. On retrouve les mêmes moyens de commande 72 à 76.
[0031] Ici, le retard optimal est calculé par le processeur 70′, à partir des signaux venant
des détecteurs d'impact 1 et de la centrale inertielle 6. Ce retard est transmis à
une mémoire vive (RAM) 71′ par l'intermédiaire d'une liaison bidirectionnelle série
700 avec ses émetteurs/récepteurs 79 et d'un circuit série asynchrone universel (UART)
78 qui effectue notamment la conversion série-parallèle des données. Le retard optimal
est chargé dans la mémoire 71′ puis dans le décompteur 72 sous le contrôle du séquenceur
77′.
[0032] On pourrait aussi prévoir de supprimer la mémoire 71′ et de charger directement le
retard dans le décompteur.
[0033] Il est clair que l'on peut imaginer de nombreuses autres solutions pour appliquer
à l'ordre de mise à feu des retards programmables de façon à en déduire des signaux
de commande de mise à feu.
[0034] Bien que le système selon l'invention ait été décrit dans le cadre d'un projectile
à charge tandem, il faut noter qu'un tel système s'applique aussi bien à un projectile
à charge unique, dans lequel la charge est mise à feu après pénétration d'une profondeur
optimale dans la cible, qu'à un projectile à charges multiples disposées en ligne,
dans lequel le système déterminerait le retard optimal pour chaque charge.
[0035] Il faut noter que la détermination des retards optimaux pourrait dépendre aussi de
paramètres supplémentaires par rapport à ceux indiqués. Il est clair notamment que
le retard optimal de fonctionnement de la précharge peut dépendre également du type
de la cible C.
[0036] Bien entendu donc, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs
de l'invention.
1. Système de commande de mise à feu avec retards programmables pour projectile comportant
au moins une charge militaire, caractérisé en ce que ledit système comprend :
- des premiers moyens (1, 7 ; 1, 70) de détermination de l'instant d'impact To dudit
projectile sur une cible ;
- des moyens (1, 6, 7 ; 1, 6, 70, 701) de fourniture d'informations caractéristiques
du type de cible (C) ainsi que du projectile et de son mouvement à l'instant d'impact
(I, V) ;
- des moyens de traitement (7 ; 70, 71, 77 ; 70′, 700, 79, 78, 71′, 77′) pour déterminer,
à partir des informations fournies par lesdits moyens de fourniture, le retard optimal
pour la commande de mise à feu de ladite charge ; et
- des moyens de commande (7 ; 72 à 76) pour commander la mise à feu de ladite charge
sous le contrôle desdits moyens de traitement.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de fourniture
d'informations comprennent :
- des seconds moyens (1, 7 ; 1, 70) de détermination de l'angle d'incidence I dudit
projectile sur la surface de ladite cible où l'impact se produit ;
- des troisièmes moyens (6, 7 ; 6, 70) de détermination de la vitesse V dudit projectile
à l'instant d'impact To ;
- des quatrièmes moyens (701) pour fournir auxdits moyens de traitement une information
C sur le type de cible sur laquelle doit s'effectuer l'impact dudit projectile.
3. Système selon la revendication 2, pour un projectile comportant plusieurs charges
militaires en ligne, caractérisé en ce que ledit retard optimal est déterminé par
lesdits moyens de traitement en fonction de ladite vitesse V et dudit angle d'incidence
I pour la première desdites charges et en ce que lesdits retards optimaux pour les
autres charges sont déterminés par lesdits moyens de traitement en fonction dudit
angle d'incidence I et du type de cible C.
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits
moyens de traitement comprennent des moyens de stockage (71) des valeurs de retard
optimal pour les diverses valeurs possibles de vitesse, d'angle d'incidence et de
type de cible et des moyens d'adressage (70, 77) pour adresser lesdits moyens de stockage
en fonction des informations fournies par au moins certains desdits seconds, troisièmes
et quatrièmes moyens.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage
sont constitués par une mémoire morte (71) dans laquelle les valeurs de retard inscrites
ont été obtenues expérimentalement et en ce que lesdits moyens d'adressage comprennent
un processeur ( 70).
6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits
moyens de traitement comprennent un processeur (70′) pour déterminer ledit retard
optimal, et des moyens de transfert (700, 79, 78, 71′) pour transférer ledit retard
optimal auxdits moyens de commande.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert
comprennent un circuit série émetteur récepteur asynchrone universel ( 78) et une
mémoire vive ( 71′).
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits
moyens de commande comprennent un circuit décompteur (72) ayant des entrées de chargement
reliées auxdits moyens de traitement pour charger dans le circuit décompteur la valeur
dudit retard optimal et des cinquièmes moyens (73 à 75) pour appliquer audit circuit
décompteur des impulsions d'horloge à partir de l'apparition d'un ordre de mise à
feu fourni par lesdits moyens de traitement, le signal de commande de mise à feu appliqué
auxdites charges étant constitué par le signal de fin de décomptage du circuit décompteur
amplifié par un amplificateur (76).
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits cinquièmes moyens
comprennent une porte ET (73) ayant une entrée connectée à un circuit d'horloge (75)
et son autre entrée reliée à la sortie d'une bascule (74) de type D dont l'entrée
D est au niveau haut et dont l'entrée d'horloge reçoit ledit ordre de mise à feu.
10. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que lesdits
premiers et seconds moyens comprennent des détecteurs d'impact (1) répartis autour
de la structure dudit projectile, ledit instant d'impact étant déterminé par ledit
processeur (70 ; 70′) à partir du premier signal d'un détecteur d'impact supérieur,
après filtrage, à un seuil prédéterminé et ledit angle d'incidence étant obtenu par
traitement des instants d'arrivée des signaux des divers détecteurs d'impact après
l'instant d'impact.
11. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que lesdits
troisièmes moyens comprennent une centrale inertielle (6), ladite vitesse étant déterminée
par ledit processeur (70, 70′) à partir des informations fournies par ladite centrale
inertielle.
12. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que lesdits
troisièmes moyens comprennent un capteur décélérométrique, ladite vitesse étant déterminée
par ledit processeur (70 ; 70′) par intégration des informations fournies par ledit
capteur.