CA2011352A1 - Systeme de guidage d'un vecteur par jets de gaz continus - Google Patents

Systeme de guidage d'un vecteur par jets de gaz continus

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    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60Steering arrangements
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Abstract

SYSTEME DE GUIDAGE D'UN VECTEUR PAR JETS DE GAZ CONTINUS L'invention a pour objet un système de guidage en lacet, tangage et roulis, qui permet d'utiliser un nombre réduit (trois) de tuyères (T1, T2, T3), fournissant chacune un jet de gaz continu et orientable autour d'un axe sensiblement parallèle a l'axe du vecteur (V) qui les porte, le débattement de chacune des tuyères étant limité de préférence à ? 60.degree., Figure 1.

Description

2~113~2 SYSTI~ DL GUIDAGE D'UN V13:CTl~tJR

LB présente lnventlon a pour ob~et un système de guldage d'un vecteur a l'alde de tuyères orlentables, alimentées 0n contlnu psr un générateur de gaz.
On entend lcl par vecteur tout engln volant guidé, propul~é ou non. On entend par sllleurs par guldate, par oxten~lon, au~sl blen un guldage du centre de gravlté du vecteur que son pilotage autour de son centre de gravlté.

On connait dlfférent~ systemes de guldsge, aérodyns-mlque~ ou pyrotechnlques.
Les systemes aérodynamlques présentent dlPférentes llmltatlon~ tenant notsmment a leur complexlté, leur temps de répon~e et leur varlsblllté en fonctlon de 1~ vltesse du vecteur Les sy~teme~ pyrotechnlques sont de plusleurs types:
I S les Impul~eurs dlscrets ou contlnus, les barreaux explo~lPs, les ~y~temes utlll~ant une commutatlon des ~ets de tuy~res multlples et, enPln, le~ systemes utlli~ant l'orlentatlon du jet de la tuyere du propul~eur prlnclpal Le premler système (Impulseurs) conslste s dl~poser d'un ensemble d'lmpulseur~, chacun étant susceptlble de déllvrer une Impulslon d'lntenslté pré-établle et dont la durée est solt contlnue, solt également prédéflnle. Cecl Impllque que le vecteur solt constsmment en rotatlon autour de son axe de roulls ou blen plloté par un systeme complémentalre en roulls; une solution alternatlve conslste à plloter le bloc d'lmpul~eurs lul-mame en roulls; cette nécesslté con~tltue blen entendu un Inconvénlent. De plu~, quel~ que soient la dlsposltlon et le nombre des Impulseurs, le nombre de correctlons possible~ est llmité.

201~3~2 La solutlon conslstant à utlllser des barreaux exploslfs présente des Inconvénlents et llmltations du même type que ceux des lmpulseurs précédents. De plus, ce genre de dlspo-~ltlf fournlt des Impulslons très Intenses et très brèves, du type choc, qul peuvent ne pas convenlr à tous les types de vecteurs .
Ls commutatlon de ~ets est par prlnclpe dlscontlnue;
la valeur moyenne de la force de guldage est obtenue par modulatlon dans le temps, ce qul impllque des vJte~ses de commutatlon élevées par rapport au temps de réponse du vecteur; ce~ vltesses de commutatlon sont dlfflclles a réallser mécanlquement De plus, un commutateur est tou~ours une source d'excltatlon~ mécanlques de la structure du vecteur. Enfln, le nombre mlnlmum de tuybres qul permet d'obtenlr slmultsnément fsntage, lacet et roulls est de slx, ce qul est élevé et Impllque complexlté et polds Le dernler ~ystème, qul consl~te a orlenter 1~ ~et du propul~eur prlnclpal du vecteur, utilise solt une ou plusleurs gouverne~ dan~ le flux de gaz chaud au nlveau du dlvergent de 18 tuyere, solt des moyens de braquage de la ou des tuybres elle~-même~ Ls princlpale llmitatlon de ce systbme est qu'll néces~lte la pré~ence d'un moteur princlpal en fonctlonnement pendant toute la durée de la phase guldée.

La présente Inventlon a pour ob~et un système de guldage qul permette d'évlter les Inconvénlents et llmltatlons précédents par l'utllisation d'un nombre rédult (trols) de ~ets de ga~ continus et orlentables autour d'un axe senslblement parallble a celu~ du vecteur, dans un mode de réalisatlon, et dont le débattement peut être llmité à ~ 60.

D'autres ob~ets, partlcularltés et résultsts de l'lnventlon ressortlron'c de la descrlptlon ~ulvante, donnée a tltre d'exemple non llmltatif et illu~trée par les flgures annexées, qul représentent:

20113~2 - 18 flgure 1, un schéma expllcatlE du système de guldage selon l'inventlon;
- la flgure 2, le schéma d'un mode d0 réallsatlon d'une tuyère utilisée dans le système de guldage selon l'lnventlon Sur ces dlfférentes flgures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.

Ls flgure 1 est donc un schéma expllcatlf du système de guldage selon l'lnventlon.
Sur cette flgure, on a représenté l'enveloppe exté-rleure V du vecteur, vue en coupe radlale, ou tran~versale (c'est-à-dlre coupe réallsée perpendlculalrement à l'axe longltudlnal du vecteur), et par exemple en forme de cercle, la trace de l'axe longltudlnal du vecteur étant le centre O du cercle Selon l'inventlon, le vecteur est guldé par trols et seulement trols tuyères orlentables, dlsposées senslblement a 120 dans un même plan trsnsversal (celul de la flgure), à la p~rlphérle du vecteur Ces tuyeres sont orlentables autour d'un axe senslblement parallèle a l'axe longltudlnal du vecteur, c'est-à-dire que, slimentées par un générateur de gaz, elles sont susceptibles de fournlr un 3et de gaz contlnu senslblement dans le plan de la flgure, dans une directlon quelconque à
l'intérleur de llmltes prédéflnles formant l'angle de débattement de la tuyère. La poussée de chacune des tuyères résulte en forces appllquées sur le vecteur, repérées Fl, F2 et ~3; les polnts d'applicatlon de ces forces sur l'enveloppe du vecteur sont repérés T1, T2, T3. Ls force (F1-F3) produlte par chacune des tuyères falt avec les rayons OTl~ OT2 et OT3 un angle ~ 2 et ~3J
respectivement, qul est fonction de l'orlentatlon des tuyères.
Ces trols forces ont une résultante RF qul fait un angle ~ avec un rayon de référence OX.
La résultante de ces trols forces dans les plans tangage, lacet et roulis s'écriYent de la fa~on sulvante:

~;; . . ~ , , ~ , , 20113~2 {- C0S l ~ C09 (3~ - ~2) ~ c08 (3 ~ ~3) a-{~In ~1 ~ 8in (3~ ~ 92) ~ 81n (3 ~ 93) tP
{~in l + ~In ~2 ~ sln 03 = b I

avec: a = RptF
b = C/R.F
~ ~ Fl = F2 F3 R étant la dlstance des polnts d'applicatlon des poussées des tuyères a l'axe longltudlnal du vecteur, c'est-à-dire le rayon du vecteur, et C le couple de roulls.
La résolutlon de ce système d'équatlons montre que, quelle que ~olt la valeur de ~p comprlse entre 0 et 211, la ~orce résultante RF a une valeur égale a F pour un d~battement limité pour chacune des tuyères à ~ 60. Il apparalt donc que la commande couplée de troIs tuyères permet de réali-I S ~er simultanément tangage, lacet et roulis avec l'lntenslté et le sens dé~iréll.
Plus précisément, on montre que lorsque le guldage en tangage et lacet est nul, la valeur du couple maximum en roulls est de ~ 3 FR pour un débattement de ~ 90. Lorsque le pilotage en roulis est nul, la valeur maximum de la force de manoeuvre de guidage est voisine de 2,7 F pour un angle rp égal à:
.,.
3 3 25 pour un débattement angulaire des tuyères de ~ 90. Enfin, cette force est voisine de 2F pour un débattement angulaire des tuyères limité a ~ 60 et pour un angle r~ égal à:
~I ., i . .,. ,~.,~.. .. .,, , - - ~: ., . . , ,:

2n~l3s2 Ce dernler cas est particulièrement Intére~sant sur le plan technologique, du ait de la llmltatlon de l'angle de débattement ~e~ tuyères à * 60: en effet, un angle allant ~u~qu'a ~ 90 oblige à prendre certalne~ précautions pour que le ~et de la tuyère n'endommage pas le vecteur.

La flgure 2 représente sch~matiquement un mode de réalisation d'une tuyère orientable susceptible d'etre utillsée danJ le ~ystème selon l'lnvention.
Sur cette flgure, on a représenté, vu en coupe longitu-dinale, un bloc tuyere 1 terminé par le dlvergent 2 de la tuy~re; l'ensemble e~t ~u~ceptible d'un mouvement de rotation autour de ~on axe longltudlnal ZZ par rapport a une partle fixe 52 a l'a~de d'un moteur 3, par exemple électrique, par l'lntermédlalre d'un sxe 4 ; l'en~emble e~t tenu entre des palier~ S0 et 51 L'axe de rotation ZZ e~t dlsposé de préférence au~l pre~ que po~slble du centre de pou~sée, de façon à
mlnlml~er le couple para~lte ré~ultant d'une dl~tance entre centre de pous~ée et axe de rotation.
En fonctlonnement, les gaz parcourent le bloc tuyère longltudinalement (flèche 10) et ~ont é~ecté~ par le dlvergent (flèche 11), donnant alnsl nal~sance à la pous~ée ~ dirlgée selon l'axe YY du dlvergent, c'e~t-à-dire, sur la flgure, normalement à l'axe ZZ.
Il e~t à noter que l'axe de rotatlon (ZZ) de chaque tuyere n'est pas nécessairement parallele à l'axe longltudinal du vecteur. Il peut faire un angle avec ce dernler, de quelques degrés ~u~qu'à 45 par exemple, de façon a ce que le~ tuyères fournlssent une composante de poussée constante sur l'axe du vecteur; cela permet, par exemple, de compenser la trainée aérodynamique du vecteur ou l'attraction terrestre Plu~ généralement, l'axe YY peut ne pas être normal à
l'axe ZZ ou la tuyère ne pas être mobile en rotation autour de son axe ZZ mais autour d'un deuxième axe, fai~ant un angle ,.

~''' ' ' ~ ~ .i , ~''', ' 20113~2 avec le précédent. Dans tous ces cas, les tuyères fournlssent alors, outre les composants utiles au guldage dans un plan trAnsversal décrltes cl-dessus, une composante de poussée ConstAnte dans l'axe du vecteur.
S Par allleurs, ce ~ystème de trols tuyères peut être dlsposé dans un plan contenant ou non le centre de gravlté.
En outre, le systeme de guldage selon l'lnventlon est utlll~able égal~ment pour un vecteur en autorotatlon (roulls). A
cet efEet, l'ensemble des trols tuyères est monté sur une partle plus ou molns llbre en rotatlon par rapport au vecteur, permettant le contrôle du couplage en roulls du système avec le vecteur On a décrlt cl-dessus un système de guldage utlll~ant I S trol~ tuyeres orlentables, qul présente notamment les avantages ~ulvants:
- 18 rustlcité: ce systeme nécesslte trols moteurs et trol~J blocs tuyeres dont les tolérances de fabrlcatlon n'ont pas a être rlgoureuseJ;
- une masse r~dulte: les moteur~ utlllsés peuvent être petlts, contralrement au cas d'un guldage aérodynamlque, d'ou galn de polds, d'encombrement et de coût;
- une contlnulté du guldage: on évite alnsl les chocs, le~ dlEflcultés de temps de commutatlon et la llmltatlon tu nombre de corrections des systemes pyrotechnlques dl~crets ou commutés;
- la slmplicité: les moteurs assurent une orlentatlon des tuyères en contlnu; leur réallsatlon et leur utlllsatlon ne posent pas de probleme partlculler.

Claims (7)

1. Système de guidage d'un vecteur en tangage, lacet et roulis à l'aide de jets de gaz continus, caractérisé par le fait qu'il comporte un générateur de gaz et trois tuyères susceptibles d'être alimentées en continu par le générateur de gaz, les tuyères étant disposées sensiblement à 120° dans un même plan transversal du vecteur, à la périphérie du vecteur, chacune des tuyères étant mobile en rotation autour d'un premier axe de sorte que la poussée qu'elle fournit ait au moins une composante dans le plan transversal, dans une direction contenue dans un angle de débattement prédéfini de la tuyère.
2 Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacune des tuyères est disposée et est mobile de sorte que la poussée qu'elle fournit est sensiblement située dans le plan transversal.
3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les tuyères comportent chacune un bloc tuyère ayant un deuxième axe de révolution et un divergent ayant un troisième axe de révolution, sensiblement normal au deuxième axe.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le centre de poussée de chacune des tuyères est sensiblement sur le premier axe.
5. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les troisièmes axes des trois tuyères sont sensible-ment contenus dans le plan transversal.
6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le premier axe est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du vecteur.
7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'angle de débattement de chacune des tuyères est sensiblement limité à ? 60°.
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