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

Abstract

 Le dispositif concerne la correction de la trajectoire de munitions stabilisées par rotation, du type comportant une fusée de proximité ayant une ogive mobile en rotation relativement au corps de la munition. Il comprend un méplat escamotable (12), à la surface de la fusée de proximité, pour créer une force aérodynamique transversale normale au plan du méplat (12) lorsque le méplat est découvert et une ailette déployable (10), articulée sur l'ogive (1), pour permettre une stabilisation fixe de l'ogive (1) par rapport à des repères fixes de l'espace.
Application, notamment, à la réalisation de fusées de proximité.

Description

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

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

[0003] 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 braquées à l'avant de l'obus et qui sont découplées 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.

[0004] Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités.

[0005] 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, caractérisé en ce qu'il comprend un méplat escamotable à la surface de la fusée de proximité pour créer une force aérodynamique transversale normale au plan du méplat lorsque le méplat est découvert et une ailette déployable articulée sur l'ogive pour permettre une stabilisation fixe de l'ogive par rapport à des repères fixes de l'espace.

[0006] L'invention a pour avantage qu'elle permet d'améliorer à la fois la précision et la justesse des tirs par un contrôle à la fois de la traînée et de la portance de l'obus en modifiant l'obliquité d'équilibre. Elle a également pour avantage de pouvoir être appliquée à des obus instables statiquement c'est-à-dire dépourvus d'empennage ce qui les rend compatibles avec les systèmes de chargement des obus dans les canons existants.

[0007] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des figures annexées 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 a de la fusée représentée à la figure 3,
• la figure 5, une topologie montrant d'écoulement de l'air sur l'ogive de la fusée,
• les figures 6a et 6b, le dispositif d'actionnement de la gouverne de la fusée représentée à la figure 3,
• et la figure 7, la position d'équilibre d'un obus équipé d'une fusée selon l'invention.

[0008] 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 à 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.

[0009] La position angulaire de la fusée par rapport aux repères terrestres (horizontale ou verticale) est contrôlée par une ailette 10 articulée le long d'une génératrice du tronc de cône de l'ogive braquée à l'extérieur de l'ogive sous l'action d'un moteur 11 commandé à partir du système de guidage 9.

[0010] Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention non représentée, le calculateur est disposé non pas dans le système de guidage 9 mais dans la station au sol et les données nécessaires au calcul de correction sont transmises par voie radio entre les éléments 7, 8 et 9 de l'ogive 1 et le calculateur.

[0011] Lors du tir de l'obus, l'ailette 10 est enroulée à la surface du fuselage et est déployée au cours du vol lorsqu'une correction de trajectoire est à effectuer. Un méplat 12 parallèle à l'axe de symétrie XX' est pratiqué dans le fuselage à l'opposé de l'ailette 10. Le méplat 12 est recouvert par un capot éjectable 13. Il permet lorsque le capot 13 est éjecté de créer une force latérale F capable de modifier l'obliquité de l'obus. Le capot 13 est déverrouillé en cours de vol par un découpeur pyrotechnique 14. Un générateur de courant électrique sous forme d'un alternateur constitué par un stator 15 fixé à l'ogive 1 et d'un rotor 16 fixé à l'extrémité de l'axe 3 permet d'alimenter en électricité l'ensemble des circuits électriques et électroniques de l'ogive 1.

[0012] 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, 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. Le capot 13 est désolidarisé par effet centrifuge de l'ogive 1 à l'instant du déclenchement calculé. Il laisse alors place au méplat 12 qui engendre par dissymétrie de l'écoulement de l'air qui en résulte, une force latérale F, comme montré sur la figure 5, ainsi qu'un couple d'amortissement qui freine la rotation de l'ogive relativement au corps de l'obus 5. Un dispositif pyrotechnique, non représenté, dévérouille l'ailette 10 avant l'éjection du capot 13. L'ailette se déplie alors de la peau de la fusée par effet centrifuge autour d'un axe de rotation 17, et se bloque en position déployée dans une position fixe sur cet axe au moyen d'un dispositif de blocage à bille par exemple, non représenté. L'ailette 10 ainsi déployée arrête la rotation de l'ogive 1 et permet de déterminer l'orientation à donner au méplat 12 relativement aux repères terrestres afin d'effectuer la correction de trajectoire.

[0013] L'orientation du méplat 12 dans une direction est commandée par l'action de l'ailette 10 en position déployée, qui est mise en rotation par le moteur 11 autour d'un axe 18 normal à la surface du fuselage de l'ogive 1.

[0014] L'efficacité de l'ailette 10 qui agit ainsi à la façon d'une gouverne permet de définir la capacité de correction de l'obus sur sa trajectoire. Cette capacité est aussi directement liée à l'action du méplat 12 qui provoque une dissymétrie dans l'écoulement de l'air en voisinage de l'obus. Dans le cas d'un obus supersonique, par exemple, l'écoulement au voisinage de la fusée de proximité présente les caractéristiques de la figure 5 avec une onde de choc indicée 2 qui est générée par le plan 19 qui interface la fusée avec le corps de l'obus au niveau du méplat 12. La compression en aval de ce choc crée une force de portance et un couple réduisant la distance ou la marge statique séparant le centre de poussée F des forces aérodynamiques du centre de gravité tel que représenté à la figure 9.

[0015] Il est possible suivant ce principe de dimensionner le méplat 12 pour obtenir une force latérale F suffisante pour modifier l'obliquité d'équilibre α_t d'une valeur semblable à l'obliquité responsable de la dérivation gyroscopique de l'obus.

[0016] L'amélioration de la précision en portée est obtenue par l'augmentation de la traînée induite par les deux ondes de chocs générées par le méplat (onde de choc 2) et l'ailette 10 (onde de choc 3) sur la figure 5. Par exemple, la portée est augmentée si la force latérale F ainsi créée est verticale et dirigée vers le haut.

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 mobile en rotation relativement au corps de la munition, caractérisé en ce qu'il comprend un méplat escamotable (12), à la surface de la fusée de proximité, pour créer une force aérodynamique transversale normale au plan du méplat (12) lorsque le méplat est découvert et une ailette déployable (10), articulée sur l'ogive (1), pour permettre une stabilisation fixe de l'ogive (1) par rapport à des repères fixes de l'espace.

2. Dispositif selon la revendication 1 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 commande de l'orientation du méplat (12) par déplacement de l'ailette (10) relativement à l'ogive (1) afin de corriger les erreurs de trajectoire.

3. Dispositif selon la revendication 2, 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.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 3, caractérisé en ce que l'ailette (10) est déployée pour permettre le freinage en rotation de l'ogive (1) avant que le méplat (12) soit découvert.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le méplat (12) est recouvert par un capot (13) qui est désolidarisé de l'ogive (1) par effet centrifuge à un instant déterminé par le système de guidage (9).

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ailette (10) est dépliée de la peau de l'ogive (1) sous l'effet d'un dispositif pyrotechnique.

Dessins