FR2839360A1 - Procede de controle de la trajectoire d'un objet largable, objet largable et module stabilisateur avant pour objet largable - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de contrôle de la trajectoire d'un objet largable, comprenant successivement une phase de largage et une phase de vol autonome vers une cible, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de créer une perturbation aérodynamique sur une partie avant de l'objet lors de la phase de largage et l'étape de réduire la perturbation aérodynamique lors de la phase de vol autonome.L'invention concerne également un objet largable et un module stabilisateur avant pour objet largable.

Description

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La présente invention concerne un procédé de contrôle de la trajectoire d'un objet largable par exemple depuis un aéronef tel qu'un avion ou un hélicoptère.

L'invention concerne également un objet largable et notamment un objet qui est destiné à être piloté après avoir été largué, ainsi qu'un module stabilisateur avant pour objet largable.

On connaît des engins largables qui comprennent un corps allongé ayant une partie arrière pourvue d'un empennage et d'un dispositif de propulsion, et une partie avant comportant des ailettes formées généralement de gouvernes reliées au corps par une articulation. Un tel engin une fois largué depuis un avion peut être piloté vers une cible en agissant sur les gouvernes. Ces gouvernes disposées à l'avant de l'engin présentent en outre l'avantage d'avoir une portance telle que le centre de poussée (c'est-à-dire le point d'application de la résultante des forces aérodynamiques qui s'exercent sur l'engin) est en avant du centre de gravité, ce qui rend l'engin instable et donc très maniable.

Or, durant la phase de largage, l'engin doit posséder une stabilité aérodynamique le rendant peu sensible aux perturbations aérodynamiques afin que l'engin reste aligné avec l'avion et ne vienne pas percuter des éléments fixés à l'avion. Une telle stabilité est obtenue lorsque le centre de poussée de l'engin est situé en arrière du centre de gravité.

Pour satisfaire aux contraintes antagonistes liées à la phase de largage et à la phase de vol piloté, on a pensé à concevoir des gouvernes possédant une configuration adaptée pour la phase de largage et une configuration adaptée pour la phase de vol piloté.

L'articulation reliant la gouverne au corps cylindrique est alors laissée libre en pivotement pendant la phase de largage pour permettre à la gouverne de se

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mettre librement dans le sens du vent relatif, de sorte que l'écoulement aérodynamique est symétrique de chaque côté de la gouverne. L'articulation doit présenter des frottements limités pour permettre un alignement rapide de la gouverne avec le vent relatif tout en permettant un amortissement du mouvement de la gouverne de manière à éviter un phénomène de battement. Une telle articulation est difficile à réaliser en raison de ces deux exigences contradictoires. En outre, pour que la gouverne s'aligne avec le vent relatif, il faut que le centre de poussée de la gouverne soit écarté et à l'arrière de l'articulation.

Il en résulte qu'en phase de vol piloté le moteur actionnant la gouverne doit développer un couple élevé. Un tel moteur est relativement lourd et encombrant ; et consomme en outre une énergie importante sur la batterie embarquée.

Pour obvier à cet inconvénient, on a pensé à prévoir deux axes escamotables écartés qui sont successivement commandés pour former une articulation en avant du centre de poussée de la gouverne pour la phase de largage et une articulation au niveau du centre de poussée de la gouverne pour la phase de vol piloté. Les moyens de commande des axes sont alors particulièrement complexes.

Il a par ailleurs été envisagé de faire des ailettes repliables ou télescopiques. De tels ailettes sont toutefois complexes, relativement lourdes et engendrent une augmentation de la traînée.

Un but de l'invention est de proposer un moyen qui permette d'obtenir une bonne stabilité de l'objet largable lors de la phase de largage sans perturber les phases ultérieures d'utilisation de l'objet.

En vue de la réalisation de ce but, on prévoit, selon l'invention, un procédé de contrôle de la trajectoire d'un objet largable, comprenant successivement une phase de largage et une phase de vol autonome vers une

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cible, le procédé comprenant l'étape de créer lors de la phase de largage une perturbation aérodynamique sur une partie avant de l'objet et l'étape de réduire lors de la phase de vol autonome la perturbation aérodynamique créée sur la partie avant. Ainsi, la perturbation aérodynamique créée à l'avant de l'objet largable permet d'avoir une portance de la partie avant faible, de sorte que le centre de poussée est à l'arrière du centre de gravité, ce qui stabilise l'objet largable durant la phase de largage. La diminution de la perturbation aérodynamique lors de la phase de vol autonome permet à la partie avant d'avoir une portance plus importante de sorte que le centre de poussée est ramené vers le centre de gravité voir devant celui-ci, ce qui permet de réduire la traînée de l'objet (et donc de lui assurer une portée suffisamment importante pour atteindre sa cible) et, dans le cas où l'objet est piloté durant cette phase, de réduire la stabilité de l'objet rendant celui-ci plus maniable.

L'invention concerne également un objet largable comprenant un corps allongé ayant une partie arrière et une partie avant, au moins un déflecteur possédant un état actif dans lequel le déflecteur est en saillie de la partie avant pour créer une perturbation aérodynamique le long d'au moins une zone de la partie avant et un état inactif dans lequel la perturbation aérodynamique créée par le déflecteur est réduite par rapport à l'état actif, et des moyens d'amenée du déflecteur de son état actif vers son état inactif.

Ainsi, lorsque le déflecteur est dans son état actif, la portance de la partie avant à l'arrière du déflecteur est faible, de sorte que le centre de poussée est à l'arrière du centre de gravité de l'objet qui est alors stable.

Lorsque l'objet largable est destiné à être piloté, l'amenée du déflecteur dans son état inactif permet à

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la partie avant d'avoir une portance plus importante derrière le déflecteur de sorte que le centre de poussée est ramené vers le centre de gravité voir devant celui-ci.

Dès lors, en phase de largage, le déflecteur dans son état actif stabilise l'objet et, en phase de vol piloté, le déflecteur dans son état inactif permet à l'objet largable d'avoir une maniabilité suffisante.

Lorsque l'objet largable n'est pas destiné à être piloté, l'amenée du déflecteur dans son état inactif permet de diminuer la traînée de la partie avant de l'objet de sorte que le déflecteur n'affecte que peu ou pas la portée de l'objet largable.

Selon un mode de réalisation particulier, la partie avant comportant des ailettes, le déflecteur comprend des segments de couronne qui possèdent des extrémités emboîtées les unes dans les autres et des extrémités opposées reliées aux ailettes par des moyens de fixation temporaire qui comprennent de préférence des tirants traversant les ailettes pour relier les extrémités opposées des segments de couronne et des moyens de sectionnement des tirants.

Ainsi, le passage de l'état actif à l'état inactif est effectué en éjectant le déflecteur. Ceci permet d'avoir une structure relativement simple et de réduire le poids de l'objet dans les phases ultérieures à la phase de largage.

L'invention a également pour objet un module stabilisateur avant pour objet largable, comprenant un support central, un déflecteur possédant un état actif dans lequel le déflecteur est en saillie d'une surface externe du module stabilisateur avant pour créer une perturbation aérodynamique le long d'au moins une zone de la surface externe du module stabilisateur avant et un état inactif dans lequel la perturbation aérodynamique créée par le déflecteur est réduite par rapport à la position active,

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et des moyens d'amenée du déflecteur de son état actif vers son état inactif.

Ainsi, le module stabilisateur avant peut être associé à un module d'emport de charge utile et à un module arrière pour former un objet largable dont la modularité permet une adaptation à des conditions particulières d'utilisation tout en conservant les avantages liés à l'utilisation du déflecteur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention.

Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'un objet largable conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de cet objet en section transversale selon la ligne II-II de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues de face de l'objet largable conforme à l'invention selon deux variantes de réalisation, - les figures 5,6, 7 et 8 sont des vues schématiques, en coupe selon un plan longitudinal de l'objet largable, d'un déflecteur selon des variantes de réalisation de l'invention.

En référence aux figures 1 et 2, l'objet largable conforme à l'invention comprend un corps allongé comportant un module central, un module arrière et un module avant, portant respectivement les références générales 1, 2 , 3, qui sont assemblés les uns aux autres de manière connue en elle-même.

Le module central 1 est un conteneur recevant la charge utile de l'objet largable.

Le module arrière 2 comprend un dispositif de

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propulsion tel qu'un moteur fusée 4 et un empennage 5.

Le module avant 3 comprend un support central sous forme d'une enveloppe 6 tubulaire à partir de laquelle s'étendent latéralement des ailettes généralement désignées en 7 qui s'étendent parallèlement à un axe central 8 de l'enveloppe 6 et qui comprennent une partie fixe 9 rigidement solidaire de l'enveloppe 6 au niveau d'une zone d'emplanture 10 et une gouverne 11 articulée à l'enveloppe 6. La partie fixe 9 possède un bord d'attaque 12 incliné vers l'arrière par rapport à l'axe central 8.

Le module avant 3 comprend des déflecteurs généralement désignés en 13 qui sont fixés en saillie sur une surface externe 14 du module avant 3. Chaque déflecteur 13 comprend un segment de couronne 15 ayant une extrémité pourvue de portions d'emboîtement 16 et une extrémité opposée reliée à une languette 17.

Les déflecteurs 13 sont disposés de telle manière que les segments de couronne 15 s'étendent sur l'enveloppe 6 et les languettes 17 en travers des parties fixes 9. Chaque languette 17 s'étend depuis le segment de couronne 15 jusqu'au bord d'attaque 12 de façon inclinée vers l'arrière par rapport à l'axe central 8 (selon un angle supérieur à celui formé par le bord d'attaque 12 avec l'axe central 8).

Les déflecteurs 13 adjacents sont fixés les uns aux autres d'un côté au niveau des segments de couronne 15 emboîtés les uns dans les autres par l'intermédiaire des portions d'emboîtement 16 et du côté opposé au niveau des languettes 17 qui sont reliés deux à deux par des tirants 18 qui traversent les parties fixes 9.

Les tirants 18 comportent des extrémités épaulées 19 qui coopèrent avec les languettes 17 pour maintenir celles-ci plaquées contre les parties fixes 9. Les tirants 18 sont ici formés par des boulons.

Le module avant 3 comprend en outre un dispositif

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de sectionnement des tirants 18. Ce dispositif comprend des tiges 20 s'étendant radialement et ayant chacune une extrémité associée à un organe pyrotechnique commun 21 et une extrémité opposée formant guillotine qui présente une ouverture 22 dans laquelle s'étend le tirant 18. Afin de faciliter le sectionnement, sur chaque tirant 18 est formée une amorce de rupture 23.

L'objet largable est monté de façon classique sur l'avion qui doit l'amener sur le lieu du largage (l'objet largable peut être fixé dans une soute ou à l'extérieur de l'avion)
Les déflecteurs 13 s'étendent dans les positions décrites ci-dessus et sont dans un état dit actif.

Lors du largage, les déflecteurs 13 dans l'état actif créent une perturbation aérodynamique (ils décollent le flux d'air de la surface externe de la partie avant) qui diminue la portance de la partie avant de l'objet de telle manière que le centre de poussée de l'objet est en arrière du centre de gravité. L'objet est alors stable, peu sensible aux turbulences de sorte qu'il reste aligné avec l'avion.

Une fois que l'objet s'est éloigné de l'avion d'une distance suffisante, c'est-à-dire d'une distance de sécurité à partir de laquelle l'objet ne risque plus d'interférer avec l'avion, le dispositif pyrotechnique commun 21 est commandé afin d'amener les déflecteurs 13 dans un état inactif. Dans l'état inactif, la perturbation créée par les déflecteurs est réduite de telle sorte que la partie avant de l'objet retrouve une portance suffisante pour déplacer le centre de poussée de l'objet en avant du centre de gravité.

La commande du dispositif pyrotechnique commun 21 provoque un déplacement des tiges 20 qui, en exerçant un effort sur les tirants 18, entraînent leur rupture. Les déflecteurs 13 ne sont plus reliés à l'objet et sont

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alors emportés par le vent relatif de sorte qu'ils ne contrarient plus l'écoulement aérodynamique autour de la partie avant de l'objet.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

En particulier, le nombre et la forme des déflecteurs 13 peuvent être différents de ceux décrits. Le déflecteur peut notamment s'étendre uniquement au niveau des zones d'emplanture 10 (voir la figure 3) ou avoir la forme d'une couronne s'étendant autour de l'enveloppe 6 (voir la figure 4) ou avoir d'autre forme en fonction de la diminution de portance souhaitée.

Un dispositif pyrotechnique de sectionnement de tirant peut être associé à chaque tirant. Il est alors nécessaire de s'assurer que les dispositifs pyrotechniques de sectionnement sont activés simultanément pour éviter que l'éjection des déflecteurs n'engendre des perturbations notamment en roulis.

D'autres moyens de fixation temporaire des déflecteurs sont également envisageables, ou les moyens d'amenée des déflecteurs de leur état actif vers leur état inactif peuvent provoquer un effacement au moins partiel des déflecteurs plutôt qu'une éjection de ceuxci. Ainsi, les déflecteurs peuvent être formés de volets mobiles (articulés ou télescopiques) entre une position active en saillie de la surface externe du module avant et une position inactive dans laquelle les volets sont escamotés par rapport à la surface externe ou ont une hauteur en saillie moindre que dans leur position active.

Dans un tel cas notamment, il peut être avantageux de prévoir que les déflecteurs soient dans leur position inactive lorsque l'objet est monté sur l'avion (afin d'en réduire la traînée) et soient amenés dans leur position

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active immédiatement avant le largage. Ces volets peuvent être actionnés par l'intermédiaire d'un moteur électrique.

Pour limiter la traînée engendrée par les déflecteurs, il est possible de donner à la surface frontale de ceux-ci un profil aérodynamique, par exemple convexe (figure 6), concave (figure 7), mixte convexe/concave figure 8) ou incliné (figure 5). Il est également possible de disposer un second déflecteur derrière le premier de manière que leur interaction réduise la traînée. Une autre solution est de percer le déflecteur.

Dans le cas où un capteur, par exemple optique, est disposé dans le nez de l'objet largable, un capot de protection de l' optique contre les salissures ou les impacts peut être associé au déflecteur pour protéger le capteur pendant les phases d'emport sur l'avion et de largage. Le capot est par exemple formé d'une membrane déchirable qui recouvre le nez de l'objet largable et qui est fixée aux déflecteurs de telle manière que l'éjection des déf lecteurs provoque la déchirure de la membrane. Le capot peut également être constitué de parties rigides emboîtées.

De manière analogue, des éléments de protection thermique peuvent être associés aux déflecteurs pour protéger lors des phases d'emport sur l'avion et de largage les moyens électroniques embarqués à bord de l'objet largable et pour être éjectées avec les déflecteurs lors des phases ultérieures afin notamment de réduire le poids de l'objet durant ces phases.

Par ailleurs, les déflecteurs peuvent être montés sur des gouvernes. Dans ce cas, il est avantageux que le déflecteur soit agencé pour bloquer la gouverne à braquage nul. En effet, dans les dispositifs de l'art antérieur, il est nécessaire de prévoir un organe débrayable de blocage des gouvernes car les servomoteurs qui leur

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sont associés ne peuvent assurer ce blocage lorsqu'ils ne sont pas alimentés. Avec l'invention, le déflecteur dans son état actif bloque la gouverne lors de la phase d'emport sur l'avion et la phase de largage et libère la gouverne lorsqu'il est dans son état inactif.

L'agencement d'un déflecteur pour qu'il bloque les gouvernes est possible également lorsque le déflecteur s'étend sur une partie fixe d'ailette disposée en avant de la gouverne.

L'invention est également applicable aux objets dépourvus de dispositif de propulsion, par exemple des objets de type planeur, ou aux objets dépourvus d'ailettes et d'empennage, par exemple des objets de type obus.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé de contrôle de la trajectoire d'un objet largable, comprenant successivement une phase de largage et une phase de vol autonome vers une cible, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de créer lors de la phase de largage une perturbation aérodynamique sur une partie avant de l'objet et l'étape de réduire lors de la phase de vol autonome la perturbation aérodynamique créée sur la partie avant.

2. Objet largable pour la mise en #uvre du procédé selon la revendication 1, l'objet comprenant un corps (6) allongé ayant une partie arrière (2) et une partie avant (3), caractérisé en ce que l'objet largable comprend au moins un déflecteur (13) possédant un état actif dans lequel le déflecteur est en saillie de la partie avant pour créer une perturbation aérodynamique le long d'au moins une zone de la partie avant et un état inactif dans lequel la perturbation aérodynamique créée par le déflecteur est réduite par rapport à l'état actif, et en ce que l'objet largable comprend des moyens ( 21, 20, 18) d'amenée du déflecteur de son état actif vers son état inactif.

3. Objet largable selon la revendication 2, caractérisé en ce que, la partie avant (3) comportant des ailettes (9), le déflecteur (13) comprend une portion dans une zone d'emplanture (10) des ailettes (9).

4. Objet largable selon la revendication 2, caractérisé en ce que, la partie avant (3) comportant des ailettes (9), le déflecteur (13) comprend des segments de couronne (15) s'étendant entre les ailettes (9).

5. Objet largable selon la revendication 2, caractérisé en ce que, la partie avant (3) comportant des ailettes (9), le déflecteur (13) comprend des portions (17) s'étendant sur les ailettes (9).

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6. Objet largable selon la revendication 5, caractérisé en ce que, les ailettes (9) ayant un bord d'attaque (12) incliné par rapport à un axe longitudinal (8) du corps (6), les portions (17) du déflecteur (13) s'étendant sur les ailettes (9) s'étendent en travers des ailettes jusqu'au bord d'attaque.

7. Objet largable selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fixation temporaire (18) du déflecteur (13) à la partie avant (3).

8. objet largable selon la revendication 7, caractérisé en ce que, la partie avant (3) comportant des ailettes (9), le déflecteur (13) comprend des segments de couronne (15) qui possèdent des extrémités (16) emboîtées les unes dans les autres et des extrémités opposées (17) reliées aux ailettes (9) par des tirants (18) traversant les ailettes, et en ce que les moyens d'amenée comprennent des moyens (20, 21) de sectionnement des tirants.

9. Module stabilisateur avant pour objet largable, le module stabilisateur avant comprenant un support central (6), caractérisé en ce que le module stabilisateur avant comprend un déflecteur (13) possédant un état actif dans lequel le déflecteur est en saillie d'une surface externe (14) du module stabilisateur avant pour créer une perturbation aérodynamique le long d'au moins une zone de la surface externe du module stabilisateur avant et un état inactif dans lequel la perturbation aérodynamique créée par le déflecteur est réduite par rapport à l'état actif, et des moyens (18,20, 21) d'amenée du déflecteur de son état actif vers son état inactif.

10. Module stabilisateur avant selon la revendication 9, caractérisé en ce que le déflecteur (13) est monté sur la surface externe (14) du module stabilisateur avant (3) par des moyens de fixation temporaire (18).

11. Module stabilisateur avant selon la revendication 10, caractérisé en ce que, des ailettes (9)

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s'étendent latéralement à partir du support central (6), le déflecteur (13) comprend des segments de couronne (15) possédant des extrémités (16) emboîtées les unes dans les autres et des extrémités opposées (17) reliées par des tirants (18) traversant les ailettes (9), et en ce qu'il comprend des moyens (20,21) de sectionnement des tirants.