FR3103265A1 - Leurre actif decale - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un leurre actif décalé pour le leurrage d’un armement se déplaçant en direction d'un engin naval, tel qu’un bâtiment de surface, comportant un vecteur de transport et un brouilleur, caractérisé en ce que son vecteur de transport comporte : - une cellule d’aéronef à voilure fixe, - un propulseur d’appoint pour l’assistance au décollage et - un moteur électrique à hélice. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Leurre actif décalé

DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR

La présente invention concerne le leurrage d’un armement se déplaçant en direction d'un engin naval, tel qu’un bâtiment de surface.

Elle propose en particulier une nouvelle solution de leurre électromagnétique actif décalé.

L’invention concerne plus particulièrement le leurrage des missiles antinavires à autodirecteur électromagnétique actif.

La menace missile antinavire à autodirecteur électromagnétique actif est la menace prépondérante contre les bâtiments des marines de combat, au même titre que les torpilles.

Il existe trois méthodes pour lutter contre un autodirecteur :

• par destruction de l'autodirecteur: les solutions qui peuvent exister sont toutefois onéreuses,
• par l'altération de la mesure de direction de la cible par un moyen porté par la cible; les techniques correspondantes sont toutefois généralement considérées comme aléatoires et facilement contournable;
• par l'altération de la mesure de direction de la cible par un moyen se trouvant hors de la cible. L’invention se rapporte à ce troisième type de solution.

Il est compliqué de lutter contre cette menace et son évolution avec les moyens «passifs» actuels.

La piste la plus prometteuse pour protéger les bâtiments de surface est le leurre actif décalé (LAD). Par «leurre actif», on désigne ici et dans tout le présent texte un leurre adapté pour émettre des ondes électromagnétiques destinées à leurrer la munition qui elle-même émet.

Le terme «décalé» signifie que le leurre se déporte par rapport au bâtiment de surface à protéger.

Un tel leurre actif est généralement lancé sur alerte et peut avantageusement être complété par des leurres passifs et dont il est possible de résumer le concept comme suit :

• un missile est envoyé contre le bâtiment porteur,
• le missile est détecté par le bâtiment qui lance un LAD,
• le LAD s'éloigne en direction du missile,
• arrivé à une petite centaine de mètres du bâtiment, le LAD émet un brouillage,
• le LAD se déplace orthogonalement à la direction bâtiment — missile,
• le missile poursuit le LAD ou le barycentre LAD — bâtiment,
• la direction poursuivie empêche le missile de toucher le bâtiment.

Ainsi, le leurre électromagnétique actif peut réaliser trois actions simultanément: séduction, confusion et dé-caractérisation:

• il dé-caractérise la cible car il réémet par-dessus son écho de peau,
• il séduit car il donne des cibles aussi crédibles que la vraie (qui est dé-caractérisée),
• il ajoute de la confusion, car pour être sûr de réémettre par-dessus la cible, il est obligé de réémettre plusieurs cibles couvrant une distance non négligeable.

PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L’INVENTION

Une problématique générale des leurres actifs décalés est celle de leur vecteur de transport.
Pour être efficace, le LAD doit en effet pouvoir respecter le cahier des charges suivants :

- le LAD doit pouvoir voler pour des vitesses de vent relatif comprises entre 0 et environ 40 à 50 m/s,

- le LAD doit pouvoir décoller en moins d'une seconde,

- le LAD doit pouvoir rejoindre son point de début d'émission (à environ 50 à 100 m du bâtiment lanceur) en environ 20 s,

- Le LAD doit pouvoir présenter ces performances avec une charge utile d'environ 20 à 40 kg.

A ce jour, il n'existe pas vraiment de moyen ayant ces capacités.

Typiquement, un moyen capable de voler de 0 à 50 m/s est un vecteur à voilure tournante, tel qu’un drone hélicoptère.

Les technologies actuelles ne permettent toutefois pas à un tel hélicoptère de démarrer, décoller et atteindre le point désiré en moins de 20 s.

Un but de l’invention est de proposer une solution permettant de répondre aux différentes contraintes énoncées ci-dessus.

Plus généralement, un autre but de l’invention est de proposer un LAD extrêmement réactif, avec un décollage quasiment instantané, permettant de l'amener rapidement à environ 50 à 100 m du bâtiment lanceur.

Selon un aspect de l’invention, il est proposé un leurre actif décalé caractérisé en ce que son vecteur de transport comporte une cellule d’aéronef à voilure fixe, ainsi qu’un propulseur d’appoint pour l’assistance au décollage et un moteur électrique à hélice.

Le choix d’un aéronef à voilure fixe permet une forte accélération au départ et une mise en configuration de vol et une stabilisation en moins d'une seconde.

Typiquement, d’autres moyens comme un missile à hélices ou à moteur fusée (les moteurs à réaction demandant trop de temps pour démarrer) - dont la poussée seule sert à assurer la sustentation en l'air - ont des temps de stabilisation importants s'ils sont dépourvus de moteurs de contrôle aux deux extrémités. Ils ne seraient donc pas suffisamment réactifs.

Le booster permet une assistance au décollage efficace. Il est privilégié à une catapulte dans la mesure où il est difficile d'avoir plusieurs catapultes sur un bâtiment de surface à cause de leur encombrement (longueur non négligeable). C'est pourquoi, le temps entre deux tirs nécessitant un rechargement sur rampe ne peut être que trop important lors d'une attaque pouvant être en salve.

Le moteur électrique permet quant à lui un démarrage rapide.

De préférence, la voilure fixe est rétractable, de façon à permettre un stockage dans un caisson de dimension réduite.

Avantageusement, le leurre actif décalé comporte une unité de contrôle de sa trajectoire adaptée à commander le déplacement du vecteur de transport avec d’une part une composante perpendiculaire à la direction bâtiment cible-missile et d’autre part, si la vitesse du vent relatif est insuffisante, avec une composante parallèle à la droite bâtiment cible missile. Ceci permet au leurre actif – qui est à voilure fixe - d’avoir une portance suffisante, même à faible vitesse.

Par ailleurs, l’unité de contrôle et le brouilleur sont adaptés pour retarder l’émission du brouilleur lors d’un vol avec une composante parallèle à la droite bâtiment cible missile.

Également, la charge utile du leurre actif est à l’avant de la cellule d’aéronef. De cette façon, le bouilleur peut émettre le plus tôt possible en direction de l’armement à leurrer malgré un champ d’émission du brouillage restreint (généralement un cône d’angle de 90°).

PRÉSENTATION DES FIGURES

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles:

• [Fig. 1] la figure 1 est une représentation schématique de l’architecture générale d’un leurre actif décalé conforme à un mode de réalisation possible de l’invention;
• [Fig. 2] la figure 2 illustre l’écho de peau d’un bâtiment, l’émission du leurre actif décalé telle que potentiellement vue par l’autodirecteur d’un missile, ainsi que le signal reçu par l’autodirecteur du missile dans lequel l’impulsion de l’écho de peau du bâtiment est couverte par le signal du leurre actif décalé.

DESCRIPTION D’UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE et DE rÉalisation

ARCHITECTURE GENERALE DU LAD

Le leurre actif décalé LAD qui est illustré sur la figure 1 comprend

- un vecteur de transport 1,

- une charge utile active 2.

Le vecteur de transport 1 présente une cellule d’aéronef 3 à voilure fixe (par opposition à une cellule à voilure tournante). Il comporte un propulseur d’appoint 4 et un moteur électrique à hélice 5.

La cellule d’aéronef 3 à voilure fixe peut par exemple comporter:

- un fuselage allongé 3a,

- deux ailes médianes 3b qui assurent la portance et

- une structure d’empennage arrière 3c, en l’occurrence, sur l’exemple de la figure 1, de configuration en T.

Des volets de gouvernes (non représentés) sont prévus sur l’empennage arrière 3c pour permettre le contrôle de la trajectoire du leurre LAD.

Une unité de traitement U, par exemple intégrée à l’avant du fuselage allongé avec la charge utile active 2, commande ces gouvernes, ainsi que le propulseur d’appoint 4 et le moteur électrique à hélice 5.

Le propulseur d’appoint 4 et le moteur 5 à hélice sont situés ensemble à l’arrière du fuselage 3a et de l’empennage 3c, tandis que la charge active 2 est à l’avant, dans le nez du fuselage. Ce montage à l’avant permet une mise en émission du brouilleur plus précoce car le LAD est envoyé soit du côté du bâtiment de surface en direction duquel se dirige la munition, soit plutôt en direction de la menace à traiter, et que la charge utile ne peut émettre que dans une direction limitée.

Le propulseur d’appoint 4 est, par exemple, un accélérateur à poudre pyrotechnique. Il est destiné à fournir unepoussée supplémentaire durant la première phase de vol et à assurer typiquement un décollage en moins d’une seconde après réception de l’ordre de tir par l’unité de traitement U.

Le même ordre de tir commande également la mise en route du moteur électrique 5.

Le propulseur d’appoint 4, le moteur 5 à hélice et à la cellule 3 à voilure fixe permettent le déploiement du leurre sans délai à partir d’un lance-leurre et une mise en configuration de vol et une stabilisation du leurre LAD en moins d'une seconde.

Les ailes du leurre 3b sont rétractables pour permettre un rangement optimisé à bord d’un navire.

VOL - OPTIMISATION DE TRAJECTOIRE

Un tel aéronef ne peut voler avec une vitesse de vent relatif nulle.

L’unité U est programmée pour commander le vecteur de transport 1 afin d’optimiser la trajectoire du leurre LAD.

En particulier, l’unité U contrôle le LAD pour qu’il se déplace systématiquement avec une composante perpendiculaire à la droite bâtiment cible vers missile.

Par exemple, si la vitesse de séparation entre LAD et bâtiment visée est de 10 m/s (vitesse d'éloignement pré-programmée avant lancement), la vitesse finale du LAD peut être décrite comme suit :

est l'orthogonale normée à la droite bâtiment cible vers missile.

est la parallèle normée à la droite bâtiment cible vers missile.

n est un nombre positif.

La composante est ajustée par l’unité U et sert à augmenter la vitesse air du LAD afin qu'il puisse voler correctement. Ainsi, la vitesse air minimale de vol du leurre peut être augmentée pour réduire cette contrainte sur le porteur, ce qui permet d’envisager une structure d’aéronef à voilure fixe.

DIMENSIONNEMENTS

Le LAD doit voler assez rapidement pour se mettre sur la bonne trajectoire, mais l’effet de son brouillage doit être très progressif pour que le LAD ne soit pas rejeté par un autodirecteur à contre-contre-mesure cinématique.

Ainsi, typiquement, la vitesse transverse (par rapport à l'axe missile) doit être de l'ordre de 20 m/s. Au départ, la vitesse peut être plus rapide pour pouvoir manœuvrer et arriver à un point de rendez-vous proche le plus vite possible. Une vitesse de l'ordre de 40 m/s devrait suffire. Ainsi, si le propulseur d’appoint 4 ne fonctionne que 0,3 s, l'accélération peut être de l'ordre de 10g à 40g, préférentiellement entre 15g à 30g (où g est l’accélération de la pesanteur). Ainsi, pour un LAD ayant une masse de l'ordre de 60 kg, la poussée du propulseur d’appoint 4 se situe entre 9 et 18 kN.

L’autonomie du moteur électrique en vol est d’au moins une minute, typiquement 2 minutes ou plus (par exemple 3 minutes à 100 km/h).

Le leurre doit pouvoir voler à vitesse faible (vitesse de décrochage inférieure à 60 km/h) comme à des vitesses supérieures à 150 km/h (vitesse maximale typiquement de l’ordre de 200 km/h).

Il est d’une envergure et d’une longueur de fuselage compatibles avec son rangement, une fois replié, dans un caisson à bord du navire. Ce caisson est d’un encombrement aussi faible que possible. Typiquement, ce caisson peut être d’une longueur de moins de 3m et d’une largeur et d’une hauteur chacune inférieure à 70 cm.

Différentes configurations de lance-leurres et de LAD peuvent être prévues sur un bâtiment:

Le lance-leurres peut avoir plusieurs configurations possibles :

• 4 LAD X 2 directions opposées afin de ne nécessiter qu'un lanceur,
• 4 LAD, pour un encombrement minimum (2 lances-leurres au moins, 4 lances-leurres pour une réactivité maximale),
• 9 LAD, pour une capacité maximale, voire des LAD ayant des CU différentes en fonction des longueurs d'onde visées (2 lances-leurres au moins, 4 lances-leurres pour une réactivité maximale).

BROUILLAGE

La charge utile 2 intègre un brouilleur B fonctionnant selon le principe consistant à capter le signal émis par le radar autodirecteur du missile, à stocker dans une mémoire électronique le signal capté et à réémettre avec un retard adapté le signal stocké dans la mémoire électronique utilisée.

De tels brouilleurs sont classiquement connus en eux-mêmes et ont par exemple été décrit dans le brevet FR2738348aujourd’hui dans le domaine public.

Comme illustré sur la figure 2, le brouilleur B du LAD:

• répète tout ou partie de l'impulsion reçue de manière à ce que l'autodirecteur reçoive ces répétitions d'un peu avant à un peu après l'écho de peau du bâtiment visé,
• surmodule ces morceaux d'impulsion afin d'habiller les faux échos de manière appropriée.

Notamment, lorsque la vitesse du vent relatif est initialement trop faible que le LAD se déplace avec une forte composante de vitesse parallèlement à la droite bâtiment cible vers missile trop faible, le brouillage émis par le brouilleur B est retardé pour permettre au LAD d’avoir une vitesse suffisante pour pouvoir voler tout en émettant des impulsions initialement indiscernables de l’écho de peau du bâtiment.

Ainsi, au début indiscernable en direction, le signal du LAD couvrira l'écho de peau du bâtiment à protéger, et empêchera la détermination de sa direction d'arrivée.

Les émissions du brouilleurs et le déplacement du leurre LAD sont commandés afin de superposer, du point de vue de l'autodirecteur du missile menaçant, un brouillage adapté à l'écho de peau du bâtiment de surface. Cet écho de peau pourra être allongé en avant et en arrière de l'écho de peau du bâtiment pour ajouter un peu de confusion en distance et prendre des marges sur la précision de placement de ce brouillage en temps (et donc en distance).

Le brouillage émis par le LAD est au départ indiscernable de l'écho de peau du bâtiment à protéger du point de vue de la menace. Il est progressivement décalé en direction d'arrivée par rapport à celle de l'écho de peau du bâtiment. Le but visé est ainsi dans une direction moyenne pondérée entre celle du bâtiment et celle du LAD (comme avec un brouillage centroïde).

La mesure de direction du bâtiment est ainsi altérée et la poursuite ne peut être que barycentrique. Les poids de l'écho de peau et du brouillage sont liés à la SER du bâtiment (pour la forme d'onde utilisée par l'autodirecteur) et à la puissance transmise par le brouilleur dans la bande du filtre adapté de l'autodirecteur.

Ainsi, plus le brouilleur sera puissant (ou plus la SER du bâtiment à protéger sera faible), plus la gêne apportée par le LAD sera importante.

Un rapide calcul permet de préconiser la puissance (plutôt son PeGe) du LAD en W au moins au niveau de la SER du bâtiment à protéger (en m2).

Pour éviter de mettre l'autodirecteur en mode mémoire, en particulier face à des missiles véloces qui ne nécessitent que peu de temps pour atteindre leur but, la programmation de l’unité U et la commande du déplacement du leurre LAD par ladite unité sont adaptées pour que les vitesses de but visé par le missile autodirecteur soient compatibles avec celles d'un bâtiment de surface.

De même, la programmation du leurre LAD est adaptée pour éviter d'arriver au point de séparation écho de peau — brouillage, notamment dans le cas de cibles lentes.

Ainsi, la programmation de l’unité U et la commande du déplacement du leurre LAD sont adaptées pour ne donner au but visé qu'une vitesse d'éloignement du bâtiment assez faible (et ainsi, compatible avec celle d'un bâtiment de surface).

Pour respecter des vitesses de but visé compatibles avec celles d'un bâtiment de surface, il est en outre préconisé de tirer le leurre LAD de manière à ce que la composante perpendiculaire à la droite missile — bâtiment de sa vitesse relativement au bâtiment visé soit dirigée vers le côté arrière de ce bâtiment.

Enfin, il est possible d'estimer la durée maximale pour laquelle le brouillage du LAD et l'écho de peau du bâtiment à protéger sont indiscernables.

Les données d'entrées nécessaires au système pour traiter un missile sont :

• la direction d'arrivée du missile,
• le vent,
• la vitesse et la direction du bâtiment à protéger,
• la bande de fréquence de l'AD du missile,
• si possible, la longueur des impulsions de l'AD du missile, voire la fourchette des périodes de répétition des impulsions (pour rejeter d'autres sources de signal),
• la fréquence de répétition des impulsions à adopter,
• la largeur et la forme du bruit à convoluer à la répétition des échantillons répétés,
• éventuellement :

• la forme d'onde de l'AD du missile (si le brouilleur peut reconnaître une menace),
• la largeur de lobe de l'AD du missile,
• la distance du missile et le temps avant impact (pour optimiser l'instant de départ),
• la direction à privilégier (devant ou derrière),
• la clé de chiffrement pour les liaisons bâtiment — LAD.

Ces différentes données sont par exemple déterminées par le bâtiment de surface visé au moment où il détecte le missile.

Elles sont traitées à bord du bâtiment, dont le système communique au LAD et à son unité U, avec l’ordre de tir du LAD, des données relatives à la stratégie de vol et de brouillage à adopter.

La distance de détection du missile menaçant par le bâtiment de surface, voire sa vitesse, mesurées par un détecteur d'arrivée missile, voire les radars de bord permet(tent) de mettre en œuvre les effecteurs suffisamment tôt pour qu'ils soient à poste avant l'arrivée d'un missile hyper-véloce, par exemple, ou suffisamment tard pour ne pas avoir besoin d'utiliser un deuxième LAD.

Claims (10)

1. Leurre actif décalé pour le leurrage d’un armement se déplaçant en direction d'un engin naval, tel qu’un bâtiment de surface, comportant un vecteur de transport et un brouilleur, caractérisé en ce que son vecteur de transport comporte:
   - une cellule d’aéronef à voilure fixe,
   - un propulseur d’appoint pour l’assistance au décollage et
   - un moteur électrique à hélice.
2. Leurre actif décalé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voilure fixe du vecteur de transport est rétractable.
3. Leurre actif décalé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de contrôle de sa trajectoire adaptée à commander le déplacement du vecteur de transport avec d’une part une composante perpendiculaire à la direction bâtiment cible-missile et d’autre part, si la vitesse du vent relatif est insuffisante, avec une composante parallèle à la droite bâtiment cible missile.
4. Leurre actif décalé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’unité de contrôle et le brouilleur sont adaptés pour retarder l’émission du brouilleur lors d’un vol avec une composante parallèle à la droite bâtiment cible missile.
5. Leurre actif décalé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa charge utile est à l’avant de la cellule d’aéronef.
6. Leurre actif décalé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le propulseur d’appoint est un accélérateur à poudre pyrotechnique.
7. Leurre actif décalé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le propulseur d’appoint est adapté pour fournir au vecteur de transport une accélération de l’ordre de 10g à 40g, préférentiellement de l’ordre de 15g à 30g.
8. Leurre actif décalé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’autonomie du moteur électrique en vol est supérieure à 1 minute, préférentiellement supérieure à 2 minutes.
9. Leurre actif décalé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa vitesse de décrochage est inférieure à 60 km/h.
10. Leurre actif décalé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vecteur de transport est apte à voler à des vitesses supérieures à 150km/h.