FR2627268A1 - Systeme de guidage de vecteur par faisceau laser et impulseurs pyrotechniques, et vecteur guide par un tel systeme - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un système de guidage par faisceau laser et impulseurs pyrotechniques d'un ou plusieurs vecteurs (missiles par exemple) destinés à l'interception de cibles manoeuvrantes tels qu'avions, hélicoptères ou chars. Le guidage du vecteur V est réalisé en partie à partir du sol à l'aide d'un faisceau laser (guidage du type " beam riding ") poursuivant la cible C, et en partie à l'aide d'impulseurs pyrotechniques embarqués à bord du vecteur; le vecteur connaît ainsi à tout instant sa position par rapport à la trajectoire idéale AL fournie par le faisceau laser. Le vecteur corrige sa trajectoire par déclenchement d'un impulseur pyrotechnique lorsque sa distance D par rapport à la trajectoire idéale est supérieure à une valeur seuil R prédéfinie.
Description
SYSTEME DE GUIDAGE DE VECTEUR
PAR FAISCEAU LASER
ET IMPUISEURS PYROTECNIQUES,
ET VECTEUR GUIDE PAR UN TEL SYSTEME
L'invention concerne un système de guidage, par faisceau laser et impulseurs pyrotechniques, d'un ou plusieurs vecteurs, destinés à l'interception de cibles manoeuvrantes telles qu'avions, hélicoptères ou chars. Elle concerne également un vecteur adapté au guidage par un tel système. On entend ici
par vecteur un engin guidé, auto-propulsé ou non.
Différents systèmes de guidage sont connus dans lesquels le guidage est effectué soit entièrement dans le vecteur, à l'aide d'un auto-directeur, soit pour partie au sol,
à l'aide d'une télécommande ou d'un faisceau laser.
Lorsqu'on souhaite réaliser un vecteur peu onéreux,
l'utilisation d'un auto-directeur se trouve exclue.
Lorsque, donc, on réalise une partie du guidage au sol, les moyens de guidage situés dans le vecteur sont en 1 5 général du type aérodynamique, de sorte à réaliser un asservissement continu à la trajectoire idéale fournie par le sol. Toutefois, les commandes nécessaires à un guidage aérodynamique sont assez complexes et, en outre, conviennent mal à certaines applications, notamment celles o les accélérations subies sont importantes et celles o les
dimensions du vecteur sont réduites.
La présente invention a pour objet un système de guidage de vecteur qui utilise un faisceau d'énergie rayonnée, par exemple faisceau laser, poursuivant la cible à partir du poste de tir, par exemple au sol, et des impulseurs pyrotechniques disposés A bord du vecteur, ce dernier connaissant ainsi à tout instant sa position par rapport à la trajectoire idéale fournie par le faisceau laser; le vecteur corrige sa trajectoire par déclenchement d'un impulseur pyrotechnique lorsque sa distance par rapport à la trajectoire idéale devient supérieure à une valeur seuil prédéfinie; cette condition nécessaire est, dans certaines variantes de
l'invention, assortie de conditions complémentaires.
Plus précisément, l'invention a pour objet un système de guidage d'un vecteur en vue d'atteindre une cible, le système de guidage caractérisé par le fait qu'il comporte un poste de tir, ce dernier comportant des moyens de lancement du vecteur et des moyens de poursuite de la cible et de guidage du vecteur à l'aide d'un faisceau l'énergie rayonée fournissant au vecteur l'indication de sa trajectoire idéale, et que le vecteur comporte 1.5 des impulseurs pyrotechniques susceptibles de fournir chacun une poussée susceptible de modifier la trajectoire du vecteur; des moyens de détection d'énergie rayonnée des moyens de détermination, à partir de la détection précédente, de la position du vecteur par rapport à la trajectoire idéale fournie par le faisceau des moyens de commande de la mise à feu d'un impulseur pyrotechnique déterminé, lorsque la distance du vecteur à la trajectoire idéale est supérieure à un seuil de
distance prédéfini.
D'autres objets, particularités et résultats de
l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à
titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent - la figure 1, le schéma d'un vecteur selon l'invention; - la figure 2, un schéma explicatif du système selon l'invention appliqué au guidage d'un vecteur - la figure 3, le schéma synoptique des moyens de guidage embarqués à bord du vecteur; - la figure 4, le schéma du système de guidage selon
l'invention appliqué à plusieurs vecteurs.
Sur ces différentes figures, les mêmes références se
rapportent aux mêmes éléments.
La figure 1 représente donc de façon schématique un
mode de réalisation du vecteur selon l'invention.
Ce vecteur, repéré globalement V, comporte quatre parties, successivement d'avant en arrière: - une partie avant T formant ogive, de forme aérodynamique; - une partie Ip dans laquelle sont disposés des impulseurs pyrotechniques, dont on a représenté les orifices l, leurs dispositifs de mise à feu et leurs fils de commande; les orifices Il sont disposés dans une section droite du vecteur de sorte à exercer sur ce dernier des poussées susceptibles de modifier sa trajectoire; elles sont de préférence sensiblement radiales et, également de préférence, passent sensiblement par le centre de gravité du vecteur; un tel barillet d'impulseurs est par'exemple décrit dans la demande de brevet français n 2 469 345 au nom de THOMSON-BRANDT; - une partie CE, comportant la charge explosive du vecteur; - une partie arrière PE' comportant principalement des moyens électroniques de guidage du vecteur en coopération avec les informations reçues du sol, couramment appelés "pilote", et 'un récepteur optique 31, disposé sur le culot du vecteur, détectant l'illumination de ce dernier par le faisceau
laser de guidage.
Enfin, pour assurer sa stabilité aérodynamique, le
vecteur comporte un empennage E, disposé à l'arrière.
Dans une variante de réalisation, non représentée, le vecteur comporte des moyens moteurs, assurant son auto-propulsion dans au moins une première phase de mise en vitesse de sa trajectoire. Ces moyens moteurs sont par exemple constitués comme décrit dans la demande de brevet français n 2.567.197 au nom de BRANDT-ARMEMENTS. Ils sont alors fixés à l'arrière du vecteur V et, éventuellement, largués à la
fin de la première phase.
La figure 2 illustre schématiquement le système selon
l'invention appliqué au guidage d'un vecteur.
Le vecteur est par exemple lancé par un poste de tir situé au sol, comportant des moyens de lancement (non représentés) et une tourelle de poursuite portant un laser L. Le vecteur, comme mentionné précédemment, peut être lancé par effet canon et/ou auto-propulsé dans une première phase de sa trajectoire. Il est de préférence en auto-rotation autour de son axe longitudinal, cette auto-rotation étant imprimée au vecteur soit par le canon, soit par l'angle de calage, par rapport à un axe longitudinal, des ailettes formant l'empennage E. Sur ce schéma, on a représenté le laser L émettant un faisceau balayant une fraction de l'espace dont la section, dans un plan normal à l'émission, est repérée BL sur la figure; la section BL est appelée ci-après "plan laser". Le balayage s'effectue par exemple selon des lignes parallèles décrivant un carré de centre O, le point O étant situé sur un axe AL joignant en permanence le laser L à une cible C, de vitesse VC. Sur cette figure on a également représenté le vecteur sous forme d'une flèche V, située à un instant donné par
exemple à une distance D de l'axe AL.
Ainsi qu'il est connu, ce type de guidage par faisceau laser, également connu sous le nom anglo-saxon de "beam riding", s'effectue de la façon suivante: le faisceau laser balaye une portion de l'espace dont l'axe (AL) est asservi sur la cible C et représente la trajectoire idéale du vecteur. Ce balayage s'effectue de sorte que, lorsque le vecteur est éclairé par le faisceau laser, Il puisse en déduire sa position par
rapport à l'axe AL dans le plan BL.
Selon l'invention, le pilote du vecteur ne déclenche une correction de trajectoire que lorsque la distance D qui le sépare de l'axe AL est supérieure à une valeur seuil prédéfinie R, qui définit à un Instant donné un cercle CL de centre O, autour de l'axe AL. En effet, l'utilisation d'impulseurs pyrotechniques, qui une fois mis à feu consomment la totalité de leur charge, conduit à une correction discontinue et pré-calibrée. Le déclenchement d'une correction dès que la distance D n'est plus nulle conduirait pour le vecteur à une trajectoire en zlg-zag, puis une perte du vecteur une fols que tous les impulseurs auraient été utilisés. Selon l'invention, la correction n'est donc déclenchée que lorsque le vecteur s'est éloigné de l'axe AL au moins d'une distance R et la charge des impuiseurs est calibrée de sorte à maintenir le vecteur dans un
cercle de rayon R, dans le plan BL.
Toutefois, la correction à apporter n'étant pas indépendante de la vitesse radiale VR de rapprochement du vecteur de l'axe AL, dans une variante de réalisation, une condition supplémentaire au déclenchement d'une correction de trajectoire est imposée: la correction n'est déclenchée que si
la vitesse VR est inférieure à un certain seuil Vs-
Dans une variante de réalisation, les impulseurs peuvent ne pas fournir tous la même poussée: ils sont alors choisis par le pilote du vecteur à la fois en fonction de leur position et de leur poussée, en fonction de la position du
vecteur et de sa vitesse VR.
Plus généralement, la mise en auto-rotation du vecteur permet d'effectuer une correction de trajectoire dans la direction voulue, en s'affranchissant de la position dans le
vecteur des impulseurs non encore utilisés.
Il est à noter que la distance seuil R à partir de laquelle une correction de trajectoire peut être déclenchée peut être variable, pour un vecteur donné, en fonction de
l'éloignement de la cible et/ou de son étendue.
Il est à noter également que, selon un processus connu sous le nom d'effet de zoom, le balayage du plan BL par le faisceau laser peut s'effectuer de façon variable avec la distance vecteur-sol, de sorte que l'électronique embarquée n'ait pas de correction à effectuer sur la détermination de la
grandeur D en fonction de cette distance vecteur-sol.
La figure 3 représente un schéma synoptique d'un 0o mode de réalisation des moyens électroniques de guidage
embarqués à bord du vecteur.
Sur la figure 3, on a représenté le récepteur optique 31 qui fournit à un calculateur 33 une indication d'éclairage ou de non éclairage du vecteur par le faisceau laser; à partir de cette indication, le calculateur détermine la position du vecteur par rapport à l'axe AL, connaissant la loi de balayage du plan BL par le faisceau laser. Le calculateur 33 reçoit également, le cas échéant, la mesure de la position en roulis du vecteur, fournie par un dispositif 32 tel qu'un gyroscope. Il reçoit enfin, par exemple enregistrés dans une mémoire 34, les éléments constituant la loi de correction de trajectoire, à savoir le rayon R, éventuellement la vitesse Vs, etc A partir de ces données, le calculateur 33 détermine, le cas échéant, la vitesse radiale V du vecteur, compare sa r distance D à l'axe AL à la valeur seuil R, la vitesse Vr à la valeur seuil Vs et, en fonction de la position du vecteur en roulis, en déduit ou non un ordre de mise à feu d'un
Impulseur pyrotechnique défini.
La figure 4 représente un mode de réalisation du système selon l'invention appliqué au guidage de plusieurs
vecteurs, simultanément.
Sur cette figure, on retrouve le laser L dont l'axe du balayage est asservi sur la cible C. On a également représenté, le plan BL et, cette fois, trois vecteurs repérés
respectivement M1, M2 et M3, dans le plan BL.
Selon l'invention, chacun des vecteurs procède indépendamment l'un de l'autre à une correction de trajectoire et, ce, seulement lorsque la distance qui les sépare de l'axe AL est supérieure à une valeur prédéfinie, comme dans le cas d'un vecteur unique décrit figure 2. On a donc représenté, dans le plan BL, un cercle autour de chaque vecteur, respectivement CL ' CL2 et CL3; ces différents cercles
peuvent avoir ou non le même rayon.
Sur la figure, chacun des cercles CL1... CL3 est centré sur l'axe AL: il existe de la sorte des zones d'intersection. On estime toutefois que la probabilité pour que deux ou plusieurs vecteurs se trouvent simultanément dans une zone d'intersection est suffisamment faible pour pouvoir être négligée. Dans une variante de réalisation, on peut bien entendu
disposer les cercles CL de sorte à éviter toute intersection.
On a ainsi décrit un système de guidage de vecteur qui est simple et peu onéreux, surtout au niveau du matériel embarqué, tout en présentant une grande probabilité d'impact sur cible dérobante. En outre, un dispositif de guidage par impulseurs pyrotechniques se prête aisément à la miniaturisation, permettant ainsi de réduire la masse du vecteur et, par suite, de prévoir des systèmes d'armes susceptibles de
tirer plusieurs vecteurs simultanément.
La description faite ci-dessus l'a été, bien entendu,
à titre d'exemple non limitatif. C'est ainsi, notamment, que le vecteur a été décrit comme lancé et guidé par un faisceau laser émis du sol, mais peut l'être à partir d'un poste de tir embarqué à bord d'un aéronef par exemple. De même, le système de guidage à partir du sol a été décrit comme recherchant l'alignement pur, à tout instant, avec la cible réelle, mais peut, dans une variante, rechercher l'alignement avec la position future de la cible, calculée (au sol) à partir de son
-5 vecteur vitesse et, ce, au moins en début de guidage.
Egalement, le faisceau assurant le guidage a été décrit comme un faisceau laser, mais celui-ci peut être remplacé par tout faisceau d'énergie rayonnée, suffisamment fin pour remplir la fonction décrite, comme un pinceau d'énergie hyperfréquence dont la fréquence se situe dans la gamme utilisée pour les radars.
Claims (13)
1. Système de guidage d'un vecteur en vue d'atteindre une cible, le système de guidage étant caractérisé par le fait qu'il comporte un poste de tir, ce dernier comportant des moyens de lancement du vecteur et des. moyens de poursuite de la cible et de guidage du vecteur à l'aide d'un faisceau d'énergie rayonnée fournissant au vecteur l'indication de sa trajectoire Idéale, et que le vecteur comporte: des Impulseurs pyrotechniques susceptibles de fournir chacun une poussée susceptible de modifier la 1 0 trajectoire du vecteur; des moyens de détection du faisceau d'énergie rayonnée des moyens de détermination, à partir de la détection précédente, de la position du vecteur par rapport à la trajectoire idéale fournie par le faisceau; des moyens de commande de la mise à feu d'un Impulseur pyrotechnique déterminé lorsque la distance du vecteur à la trajectoire idéale est supérieure à un seuil de
distance prédéfini.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de poursuite et de guidage du poste de tir assurent l'émission du faisceau d'énergie rayonnée et le balayage par celui-ci d'une portion de l'espace selon une loi prédéfinie, l'axe de cette portion d'espace étant asservi sur la
position actuelle ou future de la cible.
3. Système selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que le faisceau d'énergie rayonnée est
un faisceau laser.
4. Système selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que la poussée fournie par chacun des impulseurs pyrotechniques passe sensiblement par le centre de
gravité du vecteur.
5.. Système selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé par le fait que la poussée fournie par chacun des impulseurs pyrotechniques passe sensiblement par le centre de gravité du vecteur est orientée sensiblement
radialement par rapport au vecteur.
6. Système selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que les moyens de lancement du vecteur assurent la mise en auto-rotation de celui-ci autour de son axe longitudinal.
7. Système selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que le vecteur comporte un empennage dont les ailettes sont calées par rapport à l'axe longitudinal
du vecteur de façon à assurer l'auto-rotation de ce dernier.
8. Système selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que le vecteur comporte des moyens de détermination de sa position en roulis, fournissant celle-ci aux
moyens de commande de mise à feu d'un impulseur.
9. Système selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait que les moyens de lancement assurent le
lancement de plusieurs vecteurs simultanément.
10. Système selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé par le fait que la valeur seuil de distance varie en fonction de la distance vecteur-cible et/ou en
fonction de l'étendue de la cible.
11. Système selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de commande déclenchent la mise à feu d'un impulseur lorsque, en outre, la vitesse radiale de rapprochement du vecteur de la trajectoire idéale est inférieure à un seuil de vitesse prédéfini.
12. Vecteur caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens adaptés au guidage par le système selon l'une des
revendications précédentes.
13. Vecteur selon la revendication 12, caractérisé par
I 0 le fait qu'il comporte en outre des moyens d'auto-propulsion.
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