Dispositif de microgouverne pour la correction de trajectoire de munition stabilisée par rotation

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de peau intelligente pour la correction de trajectoire de munition stabilisée par rotation.

[0002] Elle s'applique notamment à la réalisation de fusées de proximité.

[0003] Le brevet US-A-3 287 019 décrit un dispositif de microgouverne pour la correction de trajectoire de munitions.

[0004] Les écarts entre le point d'impact d'un obus et sa cible sont définis habituellement en termes d'erreurs de précision et d'erreurs de justesse mesurées dans les directions de déplacement longitudinale et transversale de l'obus. L'erreur de précision correspond à des dispersions aléatoires inhérentes aux systèmes d'armes. Cette erreur qui ne peut être compensée par le pointage de l'arme intervient principalement sur les écarts de portée. L'erreur de justesse correspond à des écarts identiques pendant un court intervalle de temps, elle est due aux perturbations atmosphériques et aux erreurs de pointage. Cette erreur qui peut être corrigée par un changement de pointage de l'arme, est caractérisée à la fois par des écarts latéraux et de portée. Cependant, une correction par simple dépointage de l'arme n'est généralement pas suffisante pour compenser les effets de perturbations rencontrées par l'obus. Des solutions à ce problème ont été envisagées mettant en oeuvre par exemple un système de jupe déployable en forme de pétales tel que représenté à la figure 1 ou encore un système à base de canard tel que représenté à la figure 2. Le système de jupe déployable permet de contrôler la trajectoire de l'obus par augmentation de la traînée, en ouvrant les pétales à un instant opportun de la trajectoire. L'inconvénient majeur de ce système réside dans le fait qu'il ne permet d'effectuer une correction que sur l'erreur de portée, les écarts latéraux dus aux vents et aux erreurs de pointage ne sont pas corrigés. Le système à base de canard a l'avantage sur le précédent de corriger les écarts de portée et latéraux par création d'une force dans un plan fixe par des ailettes braqués à l'avant de l'obus et qui sont découplés en rotation. Il présente également l'avantage qu'il permet d'exploiter le mouvement relatif du canard par rapport à la fusée pour actionner un générateur de courant électrique pour l'alimentation de circuits électroniques nécessaire à l'actionnement du canard. Un inconvénient majeur du pilotage par canard est qu'il nécessite de placer un empennage calé à l'arrière de l'obus, ce qui rend l'obus incompatible avec les systèmes de chargement dans les canons actuellement existants.

[0005] Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités.

[0006] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de microgouverne pour la correction de la trajectoire de munition stabilisée par rotation du type comportant une fusée de proximité ayant une ogive mobile en rotation relativement au corps de la munition, comprenant des bossages en matériaux souples déployables disposés sur l'ogive pour permettre une stabilisation fixe de l'ogive par rapport à des repères fixes de l'espace et pour créer une force aérodynamique transversale lorsque les bossages sont déployés sur l'ogive caractérisée en ce que les bossages sont déployés au moyen de barrettes piézo-électriques pivotantes autour d'un axe situé à la surface de l'ogive.

[0007] L'invention a principalement pour avantage qu'elle permet d'améliorer à la fois la précision et la justesse des tirs par un contrôle de la traînée et de la portance en modifiant l'obliquité d'équilibre. Pour augmenter la portée, il suffit de placer la gouverne formée par les bossages dans une position telle que l'obliquité d'équilibre soit dirigée vers le haut ce qui augmente le coefficient de portance. Elle a également l'avantage qu'elle peut être mise en oeuvre dans une fusée interchangeable par rapport à l'obus en restant compatible avec les systèmes de chargement des munitions dans les canons puisque la géométrie externe de la fusée reste inchangée, ce qui permet de la monter sur des obus instables statiquement, c'est-à-dire dépourvus d'empennage. Enfin, comme les barrettes sont réalisées en un matériau piézo-électrique, leur actionnement est très simple, relativement aux systèmes d'actionnement connus de gouvernes par moteur électrique.

[0008] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent :

• la figure 1, une fusée à jupe déployable selon l'art antérieur,
• la figure 2, une fusée munie de canard selon l'art antérieur,
• la figure 3, un exemple d'architecture de fusée selon l'invention,
• la figure 4, une vue suivant la coupe aa de la fusée représentée à la figure 3,
• la figure 5, un mode de réalisation simplifié d'une articulation d'un bilame d'une microgouverne selon l'invention,
• la figure 6, un mode de réalisation d'un bilame.

[0009] L'exemple d'architecture de fusée selon l'invention qui est représenté à la figure 3 comprend une ogive 1 de forme tronconique mobile en rotation autour de son axe de symétrie XX' à l'extrémité 2 d'un axe 3 dont l'autre extrémité filetée 4 est engagée à l'avant conique d'un obus 5. La rotation de l'ogive 1 sur l'axe 3 est assurée par un palier à roulement 6. L'ogive 1, renferme un système de positionnement par satellite 7, encore connu sous l'abréviation anglo-saxonne GPS de « global positioning system », associé éventuellement à un indicateur de verticale ou d'horizontale 8 composé par exemple par une centrale inertielle et un système de guidage 9 avec calculateur pour calculer et corriger les erreurs de trajectoire. Un bloc récepteur et/ou transmetteur radio, non représenté, est incorporé au système de guidage 9 pour assurer le transfert des données de vol pendant le tir entre le système de guidage 9 et une station au sol. Pour assurer un fonctionnement correct du système de positionnement par satellite 7 et du bloc radio, l'enveloppe de l'ogive 1 est réalisée en un matériau transparent aux ondes électromagnétiques.

[0010] La position angulaire de la fusée par rapport aux repères terrestres (horizontale ou verticale) est contrôlée par deux barrettes 10 et 11 qui sont disposées de part et d'autre du fuselage de l'ogive 1 et composées chacune d'un bilame piézo-céramique flexible. Celles-ci pivotent en sens inverse l'une de l'autre depuis une position repliée à la surface de l'ogive 1 jusqu'à une position déployée respectivement autour d'axes fixes de déploiement 12 et 13 orientés dans une direction perpendiculaire à l'axe de symétrie XX'. Les axes de déploiement 12 et 13 sont situés sur le fuselage de l'ogive 1 à des distances différentes relativement à l'avant de l'ogive 1. Une toile référencée respectivement 14 et 15 entoure hermétiquement chaque barrette 10, 11 afin d'assurer une géométrie continue de la surface externe de l'ogive 1 et une butée au mouvement des barrettes lorsque celles-ci sont déployées. Du fait du décalage des axes 12 et 13, les bossages 14 et 15 présentent également des bords arrondis 14a et 15a décalés l'un par rapport à l'autre relativement à l'avant de l'ogive 1 qui créent des forces des forces de portances de sens opposés dans la direction transversale de l'ogive 1. Ces forces sont modulées en fonction de la tension électrique appliquée sur les barrettes piézo-électriques pour ajuster le centre de poussée de la munition relativement à son centre de gravité.

[0011] Lors du tir de l'obus, les barrettes 10 et 11 et leurs toiles enveloppantes 14 et 15 sont plaquées au corps de l'ogive 1 et sont déployées au cours du vol lorsqu'une correction de trajectoire est à effectuer. En position déployée, celles-ci forment avec les toiles 14 et 15 deux bossages sur le corps de l'ogive 1 comme montré selon le plan de coupe aa de la figure 4. Un système de vrillage des barrettes 10 et 11, représenté à la figure 5, permet par déformation des toiles enveloppantes de contrôler la position en roulis des bossages. Ce système est réalisé au moyen de deux bilames à axes de déploiement perpendiculaires, un premier bilame étant articulé autour d'un axe de déploiement 12 ou 13, le deuxième étant articulé autour d'un axe 16 fixé perpendiculairement sur une feuille du premier permet d'effectuer un vrillage des bilames 10 et 11. Ces bilames sont constitués de façons connue par deux feuilles 17, 18 de PZT-54 piézo-céramiques collées de part et d'autre d'une feuille de bronze 19, comme montré à la figure 6. Cet empilement des bilames permet d'avoir des mouvements de déformation des bossages suivant la tension électrique appliquée sur chacun des bilames avec une amplitude de ces mouvements pouvant être relativement importante.

[0012] Un générateur de courant électrique, sous forme d'un alternateur constitué par un stator 20 fixé à l'ogive 1 et d'un rotor 21 fixé à l'extrémité de l'axe 3 permet d'alimenter en électricité l'ensemble des circuits électriques de l'ogive 1.

[0013] Le principe de fonctionnement du système consiste, à partir d'une cible dont la position connue a priori est transmise par voie radio au système de guidage 9, à détecter via le système de navigation par satellite 7 ou la centrale inertielle 8 des erreurs de trajectoire suffisamment tôt pour avoir le temps d'intégrer des forces de petites amplitudes. Le calculateur du système de guidage 9 ou de la station au sol donne l'instant de déclenchement du système de correction et le plan de correction. La durée de la correction représente le paramètre qui module l'amplitude de la correction. Un découpleur pyrotechnique, non représenté, déverrouille au moment opportun les barrettes 10 et 11 qui se déploient par effet centrifuge. L'amplitude du mouvement de celles-ci est limitée par la toile les recouvrant. Le système de gouverne qui est ainsi constitué engendre un couple d'amortissement en roulis qui découple en roulis l'ogive 1 de l'obus 5 par freinage de la rotation de l'ogive 1 et stabilise en position fixe l'ogive 1 par rapport à des repères fixes de l'espace terrestre. Ceci permet d'une part, d'éliminer les forces centrifuges néfastes aux mécanismes internes à l'ogive et d'autre part, permet de contrôler la direction de la force transversale de correction obtenue par rapport aux repères terrestres.

Revendications

1. Dispositif de microgouverne pour la correction de la trajectoire de munition stabilisée par rotation du type comportant une fusée de proximité ayant une ogive (1) mobile en rotation relativement au corps (5) de la munition, comprenant des bossages (14, 15) en matériaux souples, déployables, disposés sur l'ogive (1) pour permettre en position déployée une stabilisation fixe de l'ogive (1) par rapport à des repères fixes de l'espace et pour créer une force aérodynamique transversale caractérisé en ce que les bossages (14, 15) sont déployés aux moyens de barrettes piézo-électriques (10, 11) pivotantes autour d'un axe (12, 13) à la surface de l'ogive (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barrettes piézo-électriques (10, 11) sont formées par deux feuilles (17, 18) d'un matériau piézo-céramique collées de part et d'autre d'une feuille de bronze (19).

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un système de vrillage des barrettes piézo-électriques (10, 11) pour le contrôle de la position en roulis des bossages (14, 15).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend, intégré dans l'ogive (1), un système positionneur par satellite (7), un indicateur de verticale (8) et un système de guidage (9) couplé à un calculateur pour calculer après le tir de la munition les erreurs de trajectoire et déterminer l'instant de déploiement des bossages (14, 15) par pivotement des barrettes piézo-électriques (10, 11) à la surface de l'ogive (1).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de guidage (9) comporte un bloc récepteur et/ou transmetteur radio pour transmettre les données de vol entre le système de guidage et une station au sol.

Ansprüche

1. Mikro-Steuervorrichtung für die Korrektur der Flugbahn einer eines durch Rotation stabilisierten Geschosses, das einen Näherungszünder mit einem in Drehrichtung bezüglich des Körpers (5) des Geschosses drehbaren Geschoßkopf (1) und mit Höckern (14, 15) aus flexiblen und entfaltbaren Materialien auf dem Geschoßkopf (1), um in der entfalteten Stellung den Geschoßkopf (1) bezüglich fester Raumkoordinaten stabilisieren zu können und eine aerodynamische Kraft in Querrichtung zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Höcker (14, 15) mit Hilfe von piezoelektrischen Leisten (10, 11) entfaltet werden, die um eine Achse (12, 13) an der Oberfläche des Geschoßkopfes (1>) schwenkbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Leisten (10, 11) von zwei Folien (17, 18) aus einem piezokeramischen Material gebildet werden, die von beiden Seiten auf eine Folie (19) aus Bronze aufgeklebt sind.

3. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein System zum Verdrehen der piezoelektrischen Plättchen (10, 11) enthält, um die Lage der Höcker (14, 15) in Rollrichtung zu kontrollieren.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in den Geschoßkopf (1) integriert ein Satelliten-Positioniersystem (7), einen Anzeiger (8) für die vertikale Richtung und ein Lenksystem (9) enthält, das mit einem Rechner zur Berechnung der Fehler der Flugbahn nach dem Abschuß des Geschosses und zur Bestimmung des Zeitpunkts der Entfaltung der Höcker (14, 15) mittels Bewegung der piezoelektrischen Leisten (10, 11) an der Außenfläche des Geschoßkopfes (1) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenksystem (9) eine Sende- und/oder Empfangseinheit für Funkwellen enthält, um die Flugdaten zwischen dem Lenksystem und einer Bodenstation zu übermitteln.

Claims

1. Device for the micro-control of fins for correcting the trajectory of spin-stabilized munition of the type comprising a proximity fuze having an ogive (1) which can move in rotation relative to the body (5) of the munition, comprising bosses (14, 15) which are deployable and made of flexible materials, arranged on the ogive (1) so as, in the deployed position, to allow fixed stabilization of the ogive (1) with respect to fixed references in space and to create a transverse aerodynamic force, characterized in that the bosses (14, 15) are deployed by means of piezo-electric strips (10, 11) pivoting about an axis (12, 13) at the surface of the ogive (1).

2. Device according to Claim 1, characterized in that the piezo-electric strips (10, 11) are formed of two sheets (17, 18) of a piezo-ceramic material, bonded one on each side of a sheet of bronze (19).

3. Device according to either one of Claims 1 and 2, characterized in that it comprises a system of twisting the piezo-electric strips (10, 11) for controlling the position in terms of roll of the bosses (14, 15).

4. Device according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that it comprises, incorporated into the ogive (1), a satellite-positioning system (7), a vertical indicator (8) and a guidance system (9) coupled to a computer for computing, after the munition has been fired, the trajectory errors and for determining the moment of deployment of the bosses (14, 15) by the pivoting of the piezo-electric strips (10, 11) on the surface of the ogive (1).

5. Device according to Claim 4, characterized in that the guidance system (9) comprises a radio receiver and/or transmitter unit for transmitting flight data between the guidance system and a ground station.

Dessins