EP0439392B1

EP0439392B1 - Projectile et son procédé d'utilisation

Info

Publication number: EP0439392B1
Application number: EP91400116A
Authority: EP
Inventors: Jean-Paul Labroche; Guy Tonnerre; Daniel Wisshaupt
Original assignee: Thomson Brandt Armements SA
Current assignee: Thomson Brandt Armements SA
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-01-18
Also published as: US5123612A; FR2657687B1; DE69121427D1; EP0439392A1; DE69121427T2; CA2034155A1; FR2657687A1; ATE141682T1

Description

La présente invention se rapporte à un projectile, par exemple anti-char ainsi qu'à son procédé d'utilisation.
L'évolution positive des protections de l'engin principal de combat que constitue le char rend à l'heure actuelle de plus en plus difficile l'attaque par les moyens traditionnels dont sont dotées les troupes d'infanterie ayant pour mission la lutte anti-char. Plus particulièrement, les armements tirés à l'épaule utilisés par les fantassins font appel de façon quasi généralisée à des têtes militaires fondées sur le principe de la charge creuse. Cette technologie se voit opposer aujourd'hui, et de plus en plus, des blindages multiples dont le rôle est justement de perturber le fonctionnement et donc de réduire l'efficacité des jets de charges creuses. Une amélioration des performances contre ces cibles est possible mais on assiste à un durcissement progressif et un accroissement de l'efficacité de ces nouveaux blindages qui risquent de rendre complexe et coûteux tout accroissement marginal des performances des têtes actuelles si l'on reste dans des calibres et des masses compatibles avec une arme portable, ou a fortiori avec une arme de calibre de munitions déterminé (missiles, munitions d'artillerie de char,...).
Cependant, ces protections sont disposées en priorité sur les parties de la cible les plus exposées au projectile anti-char à tir direct qui est aujourd'hui le mode d'attaque le plus simple à mettre en oeuvre. Aujourd'hui, seuls le toit et le plancher du véhicule blindé présentent le potentlel d'évolution le moins fort en terme de protection et d'efficacité de celle-ci.
L'attaque par le plancher semblant peu praticable par une arme d'infanterie, la voie d'attaque par le toit reste seule envisageable, et quelques solutions allant dans ce sens ont déjà fait l'objet de récentes investigations, dont entre autres :

. L'utilisation d'un projectile ayant une trajectoire directe en survol de la cible et déclenchant, au passage au dessus de cette cible, le tir d'une charge formée (charge creuse ou charge génératrice de noyau). La charge génératrice de noyau a cependant une efficacité limitée contre les blindages, même s'il s'agit des blindages du toit d'un char. La charge creuse en revanche est en principe parfaitement apte à perforer le blindage d'un toit de char. Malheureusement dans ce cas, il faut tenir compte du fait que le jet de charge creuse se déplace pendant le tir dans le même sens que le projectile qui l'émet : ses éléments sont déplacés au fur et à mesure de leur impact sur la cible, que l'on a finalement de grandes chances de ne pas perforer. Il a été suggéré, pour remédier à ce défaut, de faire tourner le projectile pendant le jet afin de toujours maintenir l'impact de ce dernier en un même point de la cible ; un tel procédé s'avère cependant très difficile à mettre en oeuvre en raison de la vitesse de rotation très élevée qu'il est alors nécessaire d'imprimer au projectile.
. L'utilisation d'un projectile équipé d'un détecteur et tiré vers le haut. A sa redescente, un parachute est déployé et le projectile est alors animé d'un mouvement ayant pour conséquence le balayage du sol de façon à obtenir le recouvrement d'une empreinte. L'élément vulnérant est alors soit une charge génératrice de noyau, soit un sous-projectile tiré par effet canon ou roquette à partir du projectile initial. Un tel système s'avère cependant complexe, donc coûteux, et de temps de mise en oeuvre relativement élevé. Il pose des problèmes de précision d'atteinte de la cible, qui bien entendu se déplace. En outre, on est ainsi conduit à tirer en l'air au lieu de tirer sur une cible qui se trouve en face de soi, ce qui psychologiquement est difficilement acceptable.
. L'utilisation de projectiles pilotés ou guidés, dont la trajectoire est infléchie vers le bas jusqu'à l'impact sur le dessus de la cible sous un angle d'incidence élevé. Ce procédé implique l'utilisation d'un dispositif particulièrement complexe et onéreux.

EP-A-0229541 décrit un dispositif de basculement de projectile sur trajectoire dans lequel deux forces F₁, F₂, l'une située à l'avant du projectile, l'autre à l'arrière du projectile, sont générées, le projectile comprenant par ailleurs des moyens déterminant l'arrivée du projectile à proximité de la cible, une charge militaire et des moyens pour déclencher le fonctionnement de cette charge militaire. En outre, ce document indique que les forces F₁, F₂ sont générées simultanément.
Dans ce document, il est indiqué que les impulseurs de l'arrière du projectile sont situés dans les mêmes plans méridiens que ceux de l'avant, de façon à créer un couple, et que l'on choisit deux impulseurs situés dans le même plan méridien mais opposés par rapport à l'axe longitudinal du projectile, pour créer ce couple de forces.
FR-A-2612288 décrit un projectile dont le basculement autour de son axe transversal est réalisé par l'action transversale d'un impulseur.
D'autre part, le projectile ne comprend pas un premier impulseur situé à l'avant du projectile, ni un second impulseur situé à l'arrière.
L'invention, qui vise à remédier à ces inconvénients, se propose de permettre à la fois l'intervention sur un char en attaque directe par le toit à l'aide d'un projectile, sans avoir à doter ce projectile d'éléments de guidage ou de détection sophistiqués, et le tir dans les gammes de portée et de site compatibles avec, en particulier, le combat d'infanterie anti-char de proximité. Elle se rapporte à cet effet à un projectile apte à être tiré en direction d'une cible, tel que défini dans les revendications 1 à 13.
Avantageusement par ailleurs, le second impulseur est agencé pour que ladite seconde force soit dirigée soit vers l'avant du projectile si l'on souhaite accélérer ce dernier avant l'impact, soit vers l'arrière de celui-ci si l'on souhaite le freiner encore plus afin d'infléchir au mieux sa trajectoire.
L'invention se rapporte aussi à un procédé d'utilisation d'un projectile tel que ci-dessus défini, ce procédé se caractérisant par les phases successives minimales suivantes ;

. tir de ce projectile en direction de la cible et en survol à faible hauteur au-dessus du sol ;
. détermination de l'arrivée du projectile à proximité de la cible et mise à feu du premier impulseur, cette mise à feu entraînant le freinage du projectile, son basculement vers le bas, et l'infléchissement de sa trajectoire vers le bas ;
. mise à feu du deuxième impulseur, cette mise à feu ayant au moins pour effet de contrecarrer, ledit basculement.

De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel :

. Figure 1 est une vue en coupe partielle longitudinale de ce projectile anti-char ; et
. Figure 2 à 5 montrent les phases successives de fonctionnement de ce projectile anti-char.

En se reportant tout d'abord à la figure 1, il s'agit d'un projectile anti-char de calibre suffisamment faible pour pouvoir être tiré par une arme d'épaule. Par exemple, son calibre est de l'ordre d'une centaine de millimètres pour fixer les idées. Ce projectile est composé d'une ogive frontale 1, d'un corps principal 2, et d'une partie de propulsion arrière 3 qui se raccorde au corps principal 2 par une section tronconique 4.
La partie 3 comporte classiquement un propulseur de croisière 5 et un empennage déployable 6 dont le mécanisme d'ouverture à la sortie du tube lanceur n'est pas représenté au dessin.
La section tronconique 4 comporte un barillet de six tuyères 7 régulièrement espacées et identiques. Ces tuyères sont conformées pour émettre un jet de gaz moteur qui est incliné par rapport à l'axe longitudinal 8 du projectile et qui est dirigé vers l'arrière de celui-ci. Par ailleurs, comme on le voit sur le dessin, ce barillet de tuyères 7 est nettement en retrait vers l'arrière par rapport au centre de gravité du projectile.
Les tuyères 7 sont classiquement associées à un générateur de gaz 9, et seulement l'une d'entre elles est destinée à être sélectionnée, sous commande d'un séquenceur électronique 10, par utilisation d'obturations dont une seule d'entre elles est alors détruite par un dispositif pyrotechnique classique (non représenté) : une charge pyrotechnique est mise à feu, ce qui engendre une surpression qui, par effet de cisaillement, vient rompre une pièce de maintien de l'obturation de la tuyère sélectionnée.
Le corps 2 de l'engin comprend par exemple une charge creuse principale 11, avec son dispositif de mise à feu 12, ainsi que l'organe logique central de commande, ou séquenceur 10 précité, avec ses liaisons multiples (non représentées) aux différents organes le détection et d'actionnement que contient ce projectile.
Dans un mode de réalisation possible, l'ogive 1 comprend classiquement un nez 13 qui contient un détecteur d'impact entraînant le déclenchement de la charge militaire à l'impact direct du projectile sur la cible, ainsi qu'une précharge 14 et sa mise à feu associée 15 : cette charge militaire est donc constituée des éléments 11, 12, 14, et 15.
L'ogive 1 comporte en outre:

. Un générateur de gaz 16 qui est associé à un autre barillet de six tuyères 17, elles-aussi régulièrement espacées et identiques, ces tuyères avant 17 ayant la même disposition angulaire que les tuyères arrière 17 et étant sélectionnables de la même façon que ces dernières, au moyen d'un dispositif semblable de destruction pyrotechnique d'obturation : la commande de sélection émise par le séquenceur 10 va donc simultanément entraîner l'ouverture d'une des tuyères 7 et de la tuyère 17 qui lui correspond (c'est à dire qui a la même position angulaire sur la circonférence transversale que définit chaque barillet de six tuyères). Les tuyères 17 sont conformées pour émettre un jet de gaz moteur qui est incliné par rapport à l'axe longitudinal 8 du projectile et qui est dirigé vers l'avant de celui-ci. Le barillet de tuyères 17 étant dans l'ogive 1, est placé nettement en avant du centre de gravité de ce projectile.
. Des moyens de détection de cible 18, comportant six détecteurs sectoriels 19 répartis angulairement de la même façon que les tuyères 17 et 7, avec optiques associées, qui fournissent au calculateur 10 l'information de détection et de direction relative de la cible qui est nécessaire, comme on le verra ci-après, au fonctionnement du projectile.

Le fonctionnement de ce dispositif, pour la compréhension duquel on se reportera également maintenant aux figures 2 à 5, est le suivant :

Dans le cas d'une conduite de tir sophistiquée, le tireur (non représenté) vise la cible 20 à l'aide d'un viseur faisant partie intégrante de la conduite de tir. Lorsque sa visée est bien ajustée, il télémètre la cible 20 en choisissant un point particulier du toit de celle-ci : centre du chemin de roulement ou centre de la tourelle. Cet instant correspond au début de la prise en charge par le calculateur associé au lanceur (non représenté). Dans le but de placer le projectile à proximité de la cible au moment où il va la survoler, une poursuite minimale de cette cible est alors effectuée pour, par filtrage des informations de vitesse angulaire, déterminer la vitesse apparente de cette cible. Le calculateur détermine les corrections de tir en gisement et en site, qui sont alors prises en compte par le viseur, soit par décalage de la ligne de visée soit par déplacement du réticule, et transmet si nécessaire les éléments de tir au projectile.
Dans le cas d'une conduite de tir simplifié, le tireur détermine de façon empirique la position du but futur et ajuste la visée sur ce point.
Dans l'un ou l'autre cas, le tireur appuie alors sur la détente du tube lanceur, de sorte que le projectile est éjecté du tube, déploie son empennage 6 et décrit sa trajectoire, en ligne directe pratiquement parallèle au sol 21 et à quelques mètres au dessus de ce dernier, après la mise à feu de son moteur de croisière 5. Dans cet exemple d'éxécution, le projectile n'est pas stabilisé en roulis, mais il est au contraire en auto-rotation libre autour de son axe longitudinal, ce qui est classiquement obtenu par un calage de l'empennage arrière 6.
Lorsque, comme schématisé en figure 2, le projectile parvient à une courte distance de quelques mètres en avant de la cible 20, l'un des six détecteurs sectoriels 19 capte cette cible dans son pinceau 22 et transmet en conséquence au séquenceur de bord 10 l'information de détection de la cible dans le secteur correspondant, ce qui lui permet de déterminer le plan de basculement défini par la direction initiale D de ce projectile et le centre du secteur de détection au moment de la détection de cette cible.
Le premier impulseur, c'est à dire l'impulseur avant composé des tuyères 17 est alors mis à feu (figure 3) au moyen du générateur de gaz 16, et du dispositif pyrotechnique de sélection de la bonne tuyère, de manière à imprimer au projectile une force F1 qui est située dans le plan de basculement précité, inclinée comme représenté par rapport à l'axe longitudinal du projectile, et dirigée à la fois vers l'arrière de ce dernier et vers le bas, ce qui se traduit par les trois effets simultanés suivants:
- . Un effet de freinage du projectile, dû au fait que l'impulsion F1 communiquée au projectile possède une composante alignée avec le vecteur vitesse, mais dirigée en sens inverse de celui-ci. Cet effet de freinage permet, en diminuant la force centrifuge, de limiter le facteur de charge nécessaire pour l'infléchissement de la trajectoire, et donc de permettre un infléchissement important sur la très courte distance ( quelques mètres) dont on dispose alors pour atteindre la cible.
- . Un infléchissement de la trajectoire vers le bas, c'est à dire en fait en direction de la cible 20, par modification de la direction du vecteur vitesse.
- . Un basculement du projectile vers le bas autour de son axe transversal, passant par son centre de gravité, ce basculement étant dû au fait que la force F1 est appliquée en un point qui est situé à l'avant du centre de gravité de ce projectile. Ce mouvement de basculement a tendance à maintenir l'axe longitudinal de l'engin aligné avec sa trajectoire, le but final à atteindre étant de provoquer l'impact frontal de la cible par le nez 13 de cet engin.
Immédiatement après l'arrêt de ce premier impulseur 17 l'impulseur arrière (ou deuxième impulseur) qui se compose des tuyères 7, est mis à feu (figure 4), au moyen du générateur de gaz 9, et du dispositif pyrotechnique de sélection de la bonne tuyère, la tuyère unique sélectionnée étant celle qui correspond, en position angulaire, à la tuyère 17 sélectionnée précédemment lors de la mise à feu du premier impulseur. Il en résulte sur le projectile l'application d'une autre force F2, toujours située dans le plan de basculement précité, inclinée comme représenté par rapport à l'axe longitudinal du projectile, et dirigée à la fois vers l'avant de ce dernier et vers le bas, ce qui se traduit par les trois nouveaux effets simultanés suivants :
- . Freinage jusqu'à l'arrêt (c'est le but principal recherché par ce deuxième impulseur) du mouvement de basculement que le premier impulseur avait communiqué au projectile. La force F2 étant en effet appliquée en arrière du centre de gravité de l'engin s'exerce, à contrario de la force F1, dans le sens inverse.
- . Un nouvel infléchissement de la trajectoire vers le bas, ce qui complète l'action d'infléchissement créée par le premier impulseur.
- . Accélération du projectile pour lui redonner une vitesse du même ordre de grandeur que sa vitesse initiale, voire même supérieure.

Le projectile est alors dans les meilleures conditions (figure 5) de fonctionnement de la charge militaire à l'impact de son nez 13 sur la cible 20, l'axe de la charge, c'est à dire l'axe du projectile, étant alors sensiblement aligné avec le vecteur vitesse qui est lui-même orienté vers le bas. l'angle avec l'horizontale peut aller jusqu'à 90 degrés, mais il peut être pris à une valeur inférieure, par exemple autour de 45 degrés.

Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. L'utilisation d'un projectile en auto-rotation a pour avantage de permettre son fonctionnement même s'il n'arrive pas dans le plan vertical de l'axe de la cible, c'est à dire s'il est tiré pour passer à droite ou à gauche de la cible, et non pas juste au dessus d'elle. En effet, le plan de basculement étant déterminé par les directions D et d, il importe peu que d soit situé dans le plan vertical ou non. En revanche, la structure du projectile est alors assez complexe, du fait que les moyens de détection 18 et les tuyères 7 et 17 doivent pouvoir couvrir un angle de 360 degrés, mais elle ne nécessite cependant ni de système de stabilisation en roulis ni de capteur de roulis. Si l'on peut admettre que le projectile ne puisse atteindre son but que si il est tiré juste au dessus de la cible, il est alors possible d'utiliser un projectile stabilisé classiquement en roulis (par exemple par un capteur de verticale et un actuateur de roulis simplifiée) de sorte que le projectile ne comporte qu'une seule paire de tuyères 7, 17 et qu'un seul détecteur 19, tous trois dirigés vers le bas et dans le plan de tangage, alors confondu avec le plan vertical. Il n'est en outre alors pas besoin de sélecteurs pyrotechniques de tuyères, ce qui simplifie grandement le projectile. A noter que la détection par l'élément 19 du passage de l'engin à proximité de la cible peut être le cas échéant facilitée par le marquage préalable de cette cible (illumination laser obtenue par une extension de la fonction télémétrie).
En cas d'utilisation d'un projectile stabilisé en roulis, l'instant d'arrivée de ce projectile à proximité de la cible peut être déterminé par d'autres moyens. Par exemple :

. Par une chronométrie dont la durée est établie en fonction de la portée du but futur. La mise en oeuvre de ce procédé nécessite une transmission au projectile de l'information "distance but futur".
. Par coïncidence de la valeur de la distance du but futur avec la mesure obtenue par intégration de la vitesse mesurée à bord du projectile. La remarque faite à l'alinéa précédent s'applique également ici.

L'utilisation du moteur de croisière 5 est, bien entendu, facultative pour la réalisation de l'invention. Elle permet cependant de diminuer la sensibilité au vent et de conserver une vitesse constante sur la trajectoire D, ce qui a pour avantage de conserver un comportement dynamique constant pour le mouvement de basculement quel que soit le point de déclenchement choisi sur la trajectoire. Le moteur 5 peut, en outre, être utilisé en tant que source d'énergie pour l'alimentation des équipements de bord.
L'impulseur avant (17) peut être intégré autour de la précharge 14. Son générateur de gaz correspondant 16 doit alors avoir une forme annulaire de façon à permettre le passage du jet de la charge principale 11.
Les moyens de détection de cible 18 sont de préférence logés au contact ou dans la structure de l'impulseur avant (17).
Du fait de l'inclinaison sur l'axe du vecteur impulsion F1 fourni par l'impulseur avant, il est envisageable d'utiliser pour cet impulseur une tuyère unique avec un jet dont la direction peut être commandée de manière connue en soi, par exemple par l'utilisation d'un déviateur.
On peut, en variante, se passer de l'aspect directionnel des moyens de détection de cible 18, à condition d'avoir accès à une référence de verticale par un capteur spécifique, et d'admettre de n'atteindre la cible que dans le cas du survol à la verticale de celle-ci.
En variantes également, le déclenchement du deuxième impulseur peut être effectué soit avant la fin du fonctionnement du premier, soit à contrario, après un laps de temps suivant la fin du fonctionnement de ce dernier.

Claims

Projectile apte à être tiré en direction d'une cible, comportant :
- un premier impulseur (17) placé en avant du centre de gravité dudit projectile ;

- un deuxième impulseur (7) placé en arrière dudit centre de gravité ;

- une charge militaire (11) ;

- des premiers moyens (18) pour déterminer l'arrivée, à un instant donné, du projectile à proximité de la cible ;

- des seconds moyens pour déclencher la mise à feu du premier impulseur (17) afin d'appliquer audit projectile une première force (F₁) et la mise à feu du deuxième impulseur (7) afin d'appliquer audit projectile une seconde force (F₂ ou F'₂) ;

- des moyens pour déclencher le fonctionnement de la charge militaire (11) ;
le projectile étant caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent un séquenceur (10) pour commander le fonctionnement d'abord du premier impulseur (17) de telle sorte que la première force (F₁) soit dirigée à la fois vers l'arrière du projectile et vers le sol, de manière à entraîner simultanément le freinage du projectile pour faciliter la déviation de sa trajectoire, l'infléchissement de cette trajectoire vers le bas, et le basculement du projectile vers le bas afin que son axe longitudinal tende à rester dans cette trajectoire, puis du deuxième impulseur (7) de telle sorte que la seconde force (F₂) soit dirigée de manière à contrecarrer ledit basculement, compléter l'infléchissement de la trajectoire vers le bas et maintenir l'axe longitudinal du projectile dans cette trajectoire.
Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier impulseur comporte un premier barillet de tuyères, en ce que le deuxième impulseur comporte un second barillet de tuyères, les tuyères de chaque barillet étant réparties de manière à couvrir un angle de 360 degrés autour de l'axe longitudinal, chaque tuyère du premier barillet étant en correspondance angulaire avec une tuyère du second barillet.
Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de stabilisation en roulis et en ce que chaque impulseur comporte une tuyère unique dirigée vers le bas, la tuyère du premier impulseur étant en correspondance angulaire avec la tuyère du second impulseur.
Projectile selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comprennent plusieurs détecteurs sectoriels, l'un de ces détecteurs déterminant l'arrivée du projectile à proximité de la cible, chacun de ces détecteurs sectoriels correspondant à l'une des tuyères du premier impulseur.
Projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comprennent un détecteur unique correspondant à l'unique tuyère du premier impulseur, et dirigé vers le bas.
Projectile selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent des moyens de sélection de la tuyère du premier impulseur qui correspond au détecteur sectoriel déterminant ladite arrivée, ainsi qu'un premier générateur de gaz.
Projectile selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent un générateur de gaz.
Projectile selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens comportent des moyens de sélection de la tuyère du deuxième impulseur qui correspond angulairement à ladite tuyère du premier impulseur, ainsi qu'un second générateur de gaz.
Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde force F₂ est inclinée par rapport audit axe longitudinal, et dirigée vers l'avant du projectile afin de l'accélérer.
Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde force F'₂ est inclinée par rapport audit axe longitudinal, et dirigée vers l'arrière du projectile pour freiner ledit projectile tout en accentuant l'infléchissement de sa trajectoire.
Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un corps principal et une ogive frontale, et en ce que la charge militaire se décompose en une précharge située dans l'ogive frontale, en une charge principale située dans le corps principal.
Projectile selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un générateur de gaz annulaire associé au premier impulseur, et en ce que ce premier impulseur est intégré autour de la précharge.
Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un propulseur de croisière qui est utilisé de surcroît en tant que source d'énergie pour le fonctionnement du projectile.
Procédé d'utilisation d'un projectile selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par les phases successives minimales suivantes :
. tir de ce projectile en direction de la cible et en survol à faible hauteur au-dessus du sol ;

. détermination de l'arrivée du projectile à proximité de la cible et mise à feu du premier impulseur, cette mise à feu entraînant le freinage du projectile, son basculement, et l'infléchissement de sa trajectoire vers le bas ;

. mise à feu du deuxième impulseur, cette mise à feu ayant au moins pour effet de contrecarrer ledit basculement.
Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la mise à feu du deuxième impulseur est conçue pour entraîner en outre un freinage du projectile.
Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la mise à feu du deuxième impulseur est conçue pour entraîner en outre une accélération du projectile.