FR2723532A1

FR2723532A1 - Equipement de protection de tete pour pilote d'aeronefs militaires et procede de personnalisation d'un tel equipement

Info

Publication number: FR2723532A1
Application number: FR9409954A
Authority: FR
Inventors: Francois Keller
Original assignee: Intertechnique SA
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1996-02-16
Anticipated expiration: 2014-08-11
Also published as: FR2723532B1

Abstract

L'équipement est destiné à protéger le pilote contre les attaques laser. L'équipement comprend un casque (10) muni d'une visière de protection (12). L'équipement comprend également une paire de lunettes dont les "verres" (18) sont constitués chacun par une lame à faces parallèles transparente ayant une forme proche d'une calotte sphérique de rayon interne compris entre 3 et 5 cm au moins dans un cône central d'angle au sommet égal à 40 deg., l'une au moins des faces des "verres" étant recouverte d'un revêtement constituant filtre interférentiel, réfléchissant pour les longueurs d'onde susceptibles de constituer des menaces laser.

Description

EQUIPEMENT DE PROTECTION DE TETE POUR PILOTE D'AERONEFS
MILITAIRES ET PROCEDE DE PERSONNALISATION D'UN TEL EQUIPEMENT
L'équipement de tête des pilotes d'aéronefs militaires (avions et hélicoptères) comprend un casque muni d'une visière, portant généralement un revêtement antireflet. Cette visière protège en particulier le visage en cas d'éjection.

Lors de certaines missions, les pilotes sont maintenant exposés à une menace supplémentaire, constituée par les attaques laser. On a déjà proposé de constituer le revêtement de la visière (ou d'une visière supplémentaire rabattable en cas d'apparition d'une menace), de façon à constituer un filtre opaque aux longueurs d'onde des quelques types de laser capables de fournir des impulsions de très haute énergie.

Cette solution a de nombreux inconvénients. Elle oblige à traiter, par dépôt d'un filtre interférentiel formé par un revêtement comportant un grand nombre de couches (pour qu'il soit réfléchissant à plusieurs longueurs d'onde), une surface élevée. Les formes habituelles de visière ne garantissent pas que les faisceaux lumineux incidents attaquent le revêtement sous une incidence proche de la normale. Or les longueurs d'onde écartées par les filtres interférentiels se décalent lorsque l'incidence s'écarte de la normale et la densité d'opacification décroit.

La présente invention vise à fournir un équipement de protection de tête efficace contre la menace laser, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet d'assurer une protection élevée en ne mettant en oeuvre que des moyens d'un coût acceptable.

Dans ce but, l'invention prend en compte le fait que la surface à traiter pour constituer filtre est d'autant plus petite que cette surface est proche de l'oeil. Elle tient également compte du fait que le porteur de 'l'équipement, lorsqu'il veut observer latéralement, ne tourne les yeux que dans un angle relativement restreint, ne dépassant pas 35 à 400. Au-delà il tourne la tête.

L'invention propose en conséquence un équipement de tête comprenant un casque muni d'une visière de protection et une paire de lunettes dont les verres sont constitués chacun par une lame à faces parallèles transparente ayant une forme de calotte sphérique de rayon interne compris entre 2,5 et 3,5 cm, au moins dans un cône central d'angle au sommet égal à 400, l'une au moins des faces des verres étant recouverte d'un revêtement constituant filtre réfléchissant pour les longueurs d'onde susceptibles de constituer des menaces. Dans la pratique, cela conduira généralement à constituer les revêtements d'un nombre de couches supérieur à 10 et pouvant dépasser 20.

Le terme "verre" doit être interprété dans un sens large et comme couvrant également les lames en un matériau transparent de substitution souvent utilisés pour constituer les lunettes, par exemple le polycarbonate.

En général, c'est la face externe des lames qui portera un revêtement. Dans une variante de réalisation, les deux faces de la lame portent des filtres destinés à écarter des longueurs d'onde différentes.

En donnant aux verres la constitution indiquée plus haut, et en choisissant les branches des lunettes de façon que les verres soient le près possible de l'oeil, dans la mesure compatible avec l'interférence avec les arcades sourcilières, les faisceaux lumineux susceptibles de traverser la pupille et d'atteindre la zone de la rétine à protéger, proche de la fovéa, présenteront un angle d'incidence ne dépassant pas pratiquement 150, clest-à-dire un angle pour lequel le décalage de la fréquence de coupure par rapport à sa valeur nominale reste très faible.

Du fait que des verres ainsi constitués et placés ont un centre de courbure très proche du centre de rotation de l'oeil, les rayons lumineux pénétrant par la pupille et atteignant la partie à protéger de la rétine gardent une incidence sur les verres proches de la normale même lorsque le porteur regarde latéralement.

L'invention propose également un procédé de personnalisation d'un équipement de tête du genre ci-dessus, suivant lequel on sélectionne des "verres ayant une partie centrale, dans un cône de demi-angle au sommet de 400 au moins en forme de calotte sphérique et une monture amenant les "verres" au plus près de l'oeil du porteur en fonction de la morphologie de celui-ci, de façon que le centre de courbure de la partie centrale de chaque calotte sphérique soit situé dans un volume sphérique dont le centre est à 5 mm en arrière du centre de l'oeil, sur l'axe du regard, qui est parallèle à l'axe de la tête, et dont le rayon est de 7 mm.

Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non-limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe, en élévation, destiné à montrer les différents composants de l'équipement de protection
- la figure 2 est une vue en coupe suivant un plan vertical passant par le centre d'un oeil et le centre de courbure d'un verre de lunette placé devant l'oeil ;
- la figure 3, similaire à une fraction de la figure 2, montre une variante de réalisation d'un verre de lunette suivant l'invention
- la figure 4 est une vue de face montrant une forme de verre de lunette susceptible d'être utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention.

L'équipement montré en figure 1 comporte un casque ayant une coque 10 muni d'un rembourrage non-représenté. Le casque est muni d'une visière 12 en matériau transparent qui, dans le cas illustré, peut tourner autour d'un axe 14 de façon à pouvoir être relevée. Cet équipement de protection comporte de plus un masque respiratoire oronasal 16 fixé au casque par des sangles 18. La visière est dans ce cas prévue pour prendre appui sur le masque 16 lorsqu'elle est baissée.

La visière 12 remplit classiquement plusieurs fonctions.

Elle a une fonction de protection mécanique. Dans le cas d'un pilote muni d'un siège éjectable, elle protège le porteur contre les effets aérodynamique en cas d'éjection. Souvent elle est munie d'un revêtement anti-reflet. La visière 12, ou une seconde visière, rabattable et relevable selon les besoins, peut encore être prévue pour assurer une protection contre les effets optiques de la boule de feu d'une explosion nucléaire ou thermonucléaire. Dans d'autres cas, la visière est fixe.

Conformément à l'invention, la visière est démunie de protection contre les menaces laser, autres que le revêtement éventuel anti-reflet. Mais l'équipement comprend de plus une paire de lunettes, dont seul un des verres 18 est représenté sur la figure 1, en coupe verticale.

La position du verre 18 par rapport à l'oeil 20 est telle que le centre de courbure 22 d'une partie centrale, en forme de calotte sphérique, du verre 18 coincide approximativement avec le centre de rotation de l'oeil qu'il doit protéger.

Dans le cas illustré sur la figure 2, le verre 18 tout entier est constitué par une lame à faces parallèles limitée par des surfaces sphériques de même centre 22. Ce verre sera généralement transparent. Cependant rien n'interdit de la teinter ou d'utiliser un verre absorbant les W. L'une au moins des surfaces (surface externe 23 en général) porte un revêtement de protection capable de réfléchir (au lieu de transmettre) les longueurs d'onde des lasers capables de fournir des impulsions de haute énergie. On sait déjà réaliser de tels revêtements. Mais ils sont très coûteux, car comportant de très nombreuses couches, lorsqu'ils doivent être efficaces pour plusieurs longueurs d'onde et avoir une transmittivité très faible pour ces longueurs d'onde. Ils présentent un risque de défauts lorsqu'ils doivent être effectués sur des surfaces importantes, surtout lorsqu'elles ne sont pas planes.

Suivant le porteur, la position relative de la pupille 24, du cristallin 26 et de la partie de la rétine 28 qui intervient lors de la vision normale et doit être protégée, change. La distance minimale que l'on peut adopter entre le verre 18 et la face avant de l'oeil change également suivant les individus. Mais dans la pratique un verre dont la partie en forme de calotte sphérique a un rayon de courbure interne compris entre 3 et 5 cm pourra être placé de façon que le centre de la calotte et le centre de rotation de l'oeil coincident à peu près.

Il faut remarquer que les lunettes faisant partie de l'équipement suivant l'invention sont différentes des lunettes utilisées dans les laboratoires utilisant des faisceaux lasers intenses. Ces lunettes de laboratoire comportent des verres ayant une courbure relativement faible.

Un champ angulaire de vision très étendu n'étant pas nécessaire, l'angle solide sous lequel chaque verre est vu depuis le centre de rotation de l'oeil est nettement inférieur à celui qui est requis dans le cas de l'invention. Une protection latérale supplémentaire peut être assurée par une coquille.

Il suffit en général que chaque verre présente une partie sphérique dans un cône ayant au moins 400 de demi-angle au sommet 0/2. En effet, l'être humain tourne la tête plutôt que les globes oculaires dès qu'il cherche à regarder dans une direction faisant plus de 300 par rapport à la direction du regard droit devant la tête. Les 100 supplémentaires tiennent compte du fait qu'il faut protéger la rétine non seulement dans l'alignement de la pupille et du centre de rotation, mais également dans les zones proches de la fovéa.

Comme le montre la figure 3, où les éléments correspondant à ceux de la figure 2 portent le même numéro de référence, seule la partie du verre 18 contenue dans le cône d'angle au sommet 8 est en forme de calotte sphérique. La partie désignée par e' présente une courbure plus faible, qui peut même être nulle dans un plan radial. Cette disposition réduit la profondeur des verres et peut permettre de les placer plus près de l'oeil. Les branches 30 de la monture ont une longueur telle que le centre de courbure de la partie en forme de calotte sphérique coïncide sensiblement, dans la pratique à 10% près, avec le centre de rotation de l'oeil.

Comme le montre la figure 4, les verres 18 peuvent avoir une des formes classiquement utilisées pour s'adapter à la morphologie du visage et notamment pour encadrer le nez. Il suffit qu'une partie centrale, désignée par 32 sur la figure 4, présente une forme de calotte sphérique.

On ne décrira pas la nature des revêtements utilisés, constitués de couches minces, car elles sont en elles-mêmes connues. Au fur et à mesure de l'apparition de nouveaux lasers fournissant des impulsions géantes de grande puissance, le nombre des longueurs d'onde à écarter peut changer.

A l'heure actuelle, elles comportent celles provenant de lasers YAG, notamment à doubleur de fréquence, capables de fournir des énergies élevées, par exemple 10 kW pendant 100 us. Dans l'avenir, des lasers au CO2 à haute pression, capables de fournir 100 MW pendant 30 ns, peuvent également constituer une menace grave.

Dans la mesure où on ne cherche une atténuation élevée, réduisant l'énergie dans un rapport dépassant 10-4, que pour une seule longueur d'onde, par exemple 532 um (YAG dopé au
Néodyme), la protection peut être assurée par un filtre ayant 15 à 20 couches. Mais il sera nécessaire de réaliser des revêtements ayant au moins une quarantaine de couches si le nombre de longueurs d'onde à écarter augmente et surtout s'il dépasse deux.

Claims

REVENDICATIONS

1. Equipement de tête de pilote d'aéronef militaire comprenant un casque (10) muni d'une visière (12) de protection, caractérisé en ce qu'il comprend également une paire de lunettes dont les "verres" (18) sont constitués chacun par une lame à faces parallèles transparente ayant une forme proche d'une calotte sphérique de rayon interne compris entre 3 et 5 cm au moins dans un cône central d'angle au sommet égal à 400, lune au moins des faces des "verres" étant recouverte d'un revêtement constituant filtre interférentiel, réfléchissant pour les longueurs d'onde susceptibles de constituer des menaces laser.

2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les "verres" comportent un revêtement uniquement sur la face interne.

3. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les "verres" portent des revêtements différents sur les deux faces.

4. Equipement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les parties du "verre" autour de la calotte sphérique ont une courbure plus réduite.

5. Procédé de personnalisation d'un équipement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on sélectionne des "verres" ayant une partie centrale, dans un cône de demiangle au sommet de 400 au moins en forme de calotte sphérique et une monture amenant les "verres" au plus près de l'oeil du porteur en fonction de la morphologie de celui-ci, de façon que le centre de courbure de la partie centrale de la calotte sphérique soit situé dans un volume sphérique dont le centre est à 5 mm en arrière du centre de l'oeil, sur l'axe du regard, qui est parallèle à l'axe de la tête, et dont le rayon est de 7 mm.