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EP0628780A1 - Système de visée pour aéronef - Google Patents

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Info

Publication number
EP0628780A1
EP0628780A1 EP94400904A EP94400904A EP0628780A1 EP 0628780 A1 EP0628780 A1 EP 0628780A1 EP 94400904 A EP94400904 A EP 94400904A EP 94400904 A EP94400904 A EP 94400904A EP 0628780 A1 EP0628780 A1 EP 0628780A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aiming system
aircraft
observation device
scanning
observation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP94400904A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0628780B1 (fr
Inventor
Jacques Brunand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Helicopters SAS
Original Assignee
Eurocopter France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eurocopter France SA filed Critical Eurocopter France SA
Publication of EP0628780A1 publication Critical patent/EP0628780A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0628780B1 publication Critical patent/EP0628780B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/22—Aiming or laying means for vehicle-borne armament, e.g. on aircraft

Definitions

  • the present invention relates to an aiming system for an aircraft, in particular a rotary wing aircraft, such as a helicopter.
  • EP-0 167 432 discloses an airborne system for detecting, locating and tracking a target, comprising an adjustable optical head placed under a dome outside the fuselage of the aircraft.
  • the mounting of the optical detection and telemetry means is a gimbal type mounting, comprising two frames perpendicular to each other.
  • the optical sighting system for aircraft is mounted in a nacelle comprising a first part fixed to the aircraft, a second part which can be oriented relative to said first part around a first axis, and a third part orientable relative to said second part about an axis orthogonal to the first axis mentioned.
  • patent FR-2,570,195 relates to a target search device, comprising a camera mounted on a tilting stabilization platform, on board an aircraft.
  • the movement of the stabilization platform can be a triangular, sinusoidal, sawtooth, or spiral movement.
  • the present invention aims to avoid these drawbacks, and relates to an aiming system easily integrated into its carrier (aircraft) and which can be easily adapted to different carriers, missions and armaments.
  • the sighting system for an aircraft in particular a rotary wing aircraft, such as a helicopter, is remarkable, according to the invention, in that it comprises the combination of a first individual observation device , integrated laterally to the aircraft, and a second individual axial firing device, integrated at the front of the aircraft, said first and second devices being connected to the on-board computer of the aircraft.
  • the combination of separate observation and aiming devices according to the invention constitutes an original architecture due to the location fixed specific of said devices integrated into the aircraft.
  • the architecture of the sighting system according to the invention makes it possible to satisfy all of the existing and projected operational needs, while meeting the numerous constraints of performing these functions on an aircraft, in particular an aircraft with rotary wing, such as a helicopter.
  • the modular nature of this architecture makes it possible, in particular, to rapidly configure the carrier aircraft for a specific mission and a given weaponry, by installing appropriate detectors and guidance equipment, and to reduce the integration and harmonization constraints of the equipment on the carrier aircraft.
  • the first observation device comprises two sensors integrated directly on the fuselage of the aircraft on either side, respectively, of the longitudinal axis of the latter, and each covering approximately 180 ° in bearing and of 20 ° to 40 ° on site. This allows a 360 ° bearing sweep range to be covered.
  • each sensor having a plurality of elementary detectors, may comprise a first scanning optic comprising a scanning prism in bearing, making it possible to obtain a scanning ply in bearing, and a tilting prism of said ply allowing perform the site sweep.
  • each sensor may include a second optic, allowing the exploration of part of the total field, which includes a scanning mirror in bearing, rotating at reduced speed, and a retractable lens.
  • the second axial firing device can be either integrated into the nose of the aircraft, or integrated into the aircraft above the cockpit thereof.
  • the second axial shooting device comprises a thermal camera with two simultaneous fields, namely a large field for the acquisition of the objectives and a small field for the identification and the long-range engagement of a determined target.
  • the first observation device and the second axial firing device work in the 8 to 12 micrometer band (infrared range).
  • the first observation device can also work in the band of 3 to 5 micrometers, and / or in the 0.45 to 0.9 micrometer band, as well as being associated with a radar.
  • the aiming system comprises means for memorizing the targets detected by the first observation device and / or alarms associated with the first observation device, active for the purpose of fire control .
  • sensors working in the infrared or visible range allow the piloting of the aircraft in fire control mode.
  • different color symbologies are used depending on the results of the friend / foe identification procedure.
  • the observation device can have a visualization via a visual helmet visor, and the axial shooting device, a visualization at head-up or a visualization at medium head. Only the shooting symbologies are possibly represented on a clear viewfinder head up.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a helicopter, showing the location of the sighting system according to the invention.
  • FIG. 2 shows, in a simplified and schematic manner, the optical chain of a sensor of the observation device.
  • FIG. 3 represents the two simultaneous images provided by the two-field thermal camera of the axial shooting device.
  • the helicopter 1 represented in FIG. 1 essentially comprises, as is usual, a fuselage 2 extending along the longitudinal axis XX of the helicopter, a cockpit 3, a rotary wing 4, and a fin 5 provided with an anti-torque propeller 6. Furthermore, it has two fins 7 (only one is visible in FIG. 1) intended to receive armaments (missiles, rockets), a cannon which can possibly be housed in the nose 8 of the device.
  • the sighting system comprises the combination of a first individual observation device 9, integrated laterally to the aircraft (in this application example, the helicopter 1), and of a second individual observation device axial shot 10, integrated at the front of the aircraft, the first and second devices 9, 10 being connected to the on-board computer 11 of the aircraft.
  • the observation device 9 comprises two optoelectronic sensors 12a, 12b, integrated directly on the fuselage 2 of the helicopter 1 on either side, respectively, of the latter's longitudinal axis XX, that is that is, each on a side 2a, 2b of the helicopter, and each covering approximately 180 ° in bearing and from 20 ° to 40 ° in elevation, as illustrated by the observation volumes 13a, 13b in FIG. 1.
  • An angular 360 ° observation coverage can thus be obtained.
  • each sensor 12a, 12b has an optical window with three plane windows 14a, 14b.
  • the field covered by the axial firing device 10, which can be either integrated into the nose 8 of the helicopter 1, or integrated into the helicopter 1 above the cockpit 3 of the latter, is designated by the reference numeral 15.
  • FIG. 2 illustrates the optical chain of each of the sensors 12a, 12b.
  • Each of the sensors 12a, 12b comprising a matrix 16 of elementary detectors 17, the conjugate of the matrix of detectors is moved in the object space by a first scanning optic comprising a prism 18 of scanning in bearing, capable of carrying out an excursion by 180 °, and thus obtain a sweeping ply 19 in the field, while a ply tilting prism 20 makes it possible to carry out the sweeping in elevation, the assembly producing a superposition of horizontal plies 19, covering 180 ° in deposit and 20 ° to 40 ° on site.
  • a second lens allows the exploration of part of the total field (approximately 1 ° x 1 ° among 180 ° x 40 °).
  • This second optic comprises a scanning mirror in bearing 21 which, rotating at reduced speed, in an alternating motion, in a limited part of the total field, receives more photons, which makes it possible to obtain better contrast (better resolution).
  • the installation of a retractable lens (magnifying glass) 22 also ensures better definition of the image. In addition to sweeping in a field in a reduced field, one could also provide a sweep in site in this same field, for the same purpose.
  • the most suitable spectral band should be the 8 to 12 micrometer band (infrared range). Its complement by the band of 3 to 5 micrometers can be envisaged.
  • the second function can be performed by a sub-scanning mode of the total field of the first function, thanks to the second optic 21,22 described above.
  • the gain in range compared to the first function is obtained by increasing the integration time of the elementary detectors (which can go as far as stopping the scanning completely) and, possibly, by interposing the lens. focusing 22 specific to this mode.
  • the value of the required field is of the order of the degree.
  • the spectral band of 8 to 12 micrometers offers the operator the advantages and disadvantages of thermal imaging.
  • the usefulness of supplementing it with an image with intensification of light in the visible range (0.45 to 0.9 micrometer) can be envisaged.
  • the advantage of the latter is to offer the operator a visible type image and to be able to continue working in conditions of disappearance of thermal contrasts, encountered during heavy precipitation and strong wind, as well as in conditions of temperature inversion. However, it is then necessary to install a second sensor and a second optical channel, in the absence of transparent materials at 8-12 microns and 0.45-0.9 microns.
  • the first standby function can be supplemented by an active electromagnetic sensor, presenting the advantages specific to radar detection (range, all-weather capacity, Doppler effect detection).
  • this active device is not effective for the detection of land objectives, apart from the ambush helicopters, and presents the disadvantage of lack of discretion inherent in the principle of radar detection.
  • the third function of this observation device 9 can also be the pointing and the implementation of armaments. It requires angular and distance measurements. The angular measurements are obtained by copying the position of the scanning optics. Distance measurements are obtained by stadimetry, triangulation or telemetry.
  • the axial firing device 10 is made up of a certain number of elements, the choice of which depends on the mission and arming configuration of the helicopter. These elements are mounted directly on the structure of helicopter 1. They are harmonized with each other and with the structure by an integrated system or a ground harmonization bench.
  • the axial firing device 10 has all the functions of an air-to-air and air-to-air optoelectronic firing line.
  • the long-distance identification must be able to be carried out without losing most of the large field.
  • This operation requires the presence of a reduced field offering a high magnification (typically 1 °, x10) and orientable in the main field (typically 40 ° x 30 °).
  • the simultaneous acquisition of these two images can be obtained by known means (as described, for example, in the document "Multiple Function Flir - A Second Generation Pilotage and Targeting System”: Symposium AGARD-CP411, "Advances in Guidance and Control Systems and Technology ", October 7-10, 1986, London), using a single detection module using time-sharing each of two optical channels.
  • the image enlarged in small field could be presented, either in overlay in the large field, on the place of the detection, or in screen “head down” ("Head Down Display”).
  • This principle allows a certain multi-target capacity, by rapid sequential processing of the detected objectives.
  • the essential function of this device being the shooting, the band of 8 to 12 micrometers seems the most appropriate.
  • the use of a 0.45-0.9 micrometer sensor could be envisaged to complete it.
  • armaments The implementation of armaments is carried out from the image of large field or the inlay of small field, after telemetry and attachment of the automatic tracking and thanks to the specific guidance equipment of armaments.
  • the first observation device 9 performs part of the functions traditionally assigned to the captain, in his role of conducting the mission and finding targets. It also allows short reflex engagement range of highly deputy targets, for self-protection or opportunity shooting.
  • the acquisition requires the achievement of angular and distance measurements, for the designation of the targets to the missile seeker and to the firing control in the axis.
  • the acquisition phase must be able to be concluded, under certain conditions, by the firing of certain armaments (gun mounted on turret, air-to-air missiles) in short-range engagement, without necessarily having recourse to the rallying phase of the helicopter and the taking over of objectives by fire control in the axis.
  • This short-range engagement involves the identification of short-range targets, possibly using magnification or a friend / foe identification procedure (BFI).
  • BFI friend / foe identification procedure
  • this function will hardly be used since the engagement will be made at sufficiently short distances to allow visual identification.
  • For the firing control of the cannon it is also necessary to develop the aiming command and control of the turret, while an air-to-air missile latching function is also required.
  • the rallying of the helicopter possibly by a specific mode of automatic piloting, can also be requested for the implementation, at short range, of the axial armaments orientable in site (guns, rocket launchers).
  • the second axial firing device 10 constitutes a multi-armaments firing line, available to the pilot and the captain, capable of implementing, thanks to its high performances of precision and range, all the armaments of the helicopter, in their entire range.
  • this principle makes it possible to mount the various elements of the fire control (infrared detectors, camera, rangefinders, weapons guidance equipment, among others) directly on the structure of the helicopter and not, for example, on a gyro-stabilized platform.
  • This architecture gives the system a modular character allowing rapid configuration of the helicopter for a specific mission and a given weaponry, by installing appropriate detectors and guidance equipment, and reducing the constraints of integration and harmonization of equipment on the helicopter.
  • the direct acquisition of targets is possible by the fire control in the axis. It can be performed by the pilot, as is the case with the "Head Up Display” or clear sight, for short-range self-protection shots with air-to-air missile or cannon. However, the handling and engagement of long-range targets (air-to-air and air-to-ground) are carried out, as usual, by the skipper (shooter).
  • the assumption, by the firing line in the axis, of the targets detected by the first observation device 9 requires a target designation function between the observation device 9 and the axial shooting device 10, by via the on-board computer 11.
  • the acquisition is then made in the same way as for a direct detection, after rallying of the helicopter in the direction of the detected target.
  • the performance of the observation device 9 may not always be sufficient for identification. Under these conditions, the rallying of the helicopter and the handling by the axial firing device 10 (firing line in the axis) will remove the ambiguity up to the maximum range of identification of the system as a whole.
  • the telemetry function intervenes just before the implementation of the arming. It can be obtained in several ways: stadimetry, triangulation, telemetry.
  • the fire control function relates to the implementation of armaments. It must be compatible with the greatest possible number of armaments and offer all the possibilities of modes and commands linked to their use (automatic tracking, manual remote control). In particular, he must be possible to integrate the specific guidance equipment of these armaments (distance meters, laser illuminator, alignment laser beam generator). The performance required for the implementation of long-range armaments makes it necessary to have a harmonization function.
  • the functions of the observation device allow it to be controlled and displayed by a visual helmet visor ("head-up" display), which is fast and requires little range and pointing accuracy.
  • the processing of detections in automatic mode could, in this configuration, generate a symbology of the order director type (up / down, right / left, site / deposit) for manual acquisition and observation on such a viewfinder, by rallying of the operator's head or by rallying of the helicopter, for support by the firing line in the axis.
  • the functions of the axial firing device can be fully performed in the 8 to 12 micrometer band by a camera with two simultaneous fields.
  • the display adapted to this function can be considered head up.
  • the use of a clear viewfinder is not possible in the current state of technology, since the intensity of the infrared image delivered by the monitor may not be sufficient to be superimposed, in good conditions, in all cases of light environments encountered.
  • Detection of targets coming from the observation device or the axial shooting device, generates symbologies superimposed on the optoelectronic image of the outside world (markers, results of the friend / enemy identification interrogator, telemetry) allowing the operator to engage them in sequence and in order of priority. For this, he moves a cursor on his "medium head” screen, selects if necessary the opening of the magnification window, inside which the automatic pursuit can be engaged and the firing carried out, by hooking the missile seeker air-to-air or air-to-ground, support for guidance by passive distance meters, directing laser beams or illuminators, implementation of fire control (cannon or rockets).
  • a simplified version of the axis firing device can also be envisaged, which does not present an optoelectronic image in the axis. Only the shooting symbologies are then presented on a clear "head-up" viewfinder. In in this case, the infrared image of the outside world exists, but it is not displayed. It is only used by automatic detection and tracking computers which generate the associated symbologies, directly superimposed on the transmitted image of the outside world. In particular, the embedded zoom function cannot be performed. On the other hand, the image with a small orientable field can be presented and used on a "head down" screen in infrared or visible, depending on the sensors used.
  • the targets detected by the first observation device can be stored, for later analysis, for example in the on-board computer 11 of the aircraft.
  • alarms can be associated with the first observation device, active for fire control, while different color symbologies can be used depending on the results of the friend / enemy identification procedure (IFF) .
  • IFF friend / enemy identification procedure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

  • La présente invention concerne un système de visée pour un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère.
  • Selon l'invention, le système de visée comporte la combinaison d'un premier dispositif individuel d'observation (9), intégré latéralement à l'aéronef (1), et d'un second dispositif individuel de tir axial (10), intégré à l'avant de l'aéronef (1), lesdits premier et second dispositifs (9,10) étant reliés au calculateur de bord (11) de l'aéronef (1).

Description

  • La présente invention concerne un système de visée pour un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère.
  • Les analyses de missions et d'armements pour des aéronefs, notamment pour des hélicoptères, ont révélé, conjointement, le besoin :
    • d'une fonction d'observation et de détection omnidirectionnelle pour la recherche d'objectifs et la conduite de la mission ;
    • d'une fonction de tir, d'une part, rapide, dans un large champ de débattement, pour la désignation d'objectif et le tir réflexe des armements d'autoprotection et, d'autre part, précise, dans un champ réduit de quelques dizaines de degrés, centré autour de l'axe longitudinal de l'aéronef, pour la mise en oeuvre des armements à longue portée.
  • On connaît, par le brevet EP-0 167 432, un système aéroporté de détection, de localisation et de poursuite d'une cible, comportant une tête optique orientable placée sous un dôme à l'extérieur du fuselage de l'aéronef. Le montage des moyens optiques de détection et de télémétrie est un montage du type cardan, comprenant deux cadres perpendiculaires l'un à l'autre.
  • Par ailleurs, le système optique de visée pour aéronef, décrit dans le brevet EP-0 127 914, est monté dans une nacelle comportant une première partie fixée à l'aéronef, une deuxième partie orientable par rapport à ladite première partie autour d'un premier axe, et une troisième partie orientable par rapport à ladite deuxième partie autour d'un axe orthogonal au premier axe cité.
  • De plus, le brevet FR-2 570 195 concerne un dispositif de recherche de cibles, comportant une caméra montée sur une plate-forme de stabilisation basculante, embarqué à bord d'un aéronef. En particulier, le mouvement de la plate-forme de stabilisation peut être un mouvement triangulaire, sinusoïdal, en dents de scie, ou en spirale.
  • Dans chacun de ces cas, il apparaît ainsi que le système de visée est monté, extérieurement à l'aéronef, sur une plate-forme ou analogue, stabilisée, dont la description et l'analyse de l'architecture matérielle ont mis en évidence les difficultés d'intégration, du fait que de tels équipements électromécaniques sont lourds, encombrants et complexes, et qu'ils sont difficiles à adapter à des porteurs et armements différents.
  • La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, et concerne un système de visée facilement intégré à son porteur (aéronef) et pouvant être facilement adapté à différents porteurs, missions et armements.
  • A cet effet, le système de visée pour un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comporte la combinaison d'un premier dispositif individuel d'observation, intégré latéralement à l'aéronef, et d'un second dispositif individuel de tir axial, intégré à l'avant de l'aéronef, lesdits premier et second dispositifs étant reliés au calculateur de bord de l'aéronef.
  • Ainsi, contrairement aux dispositifs combinés montés sur des supports mobiles (mât, plate-forme, nacelle) de l'art antérieur, la combinaison de dispositifs d'observation et de visée séparés selon l'invention constitue une architecture originale de part l'implantation spécifique fixe desdits dispositifs intégrés à l'aéronef.
  • L'architecture du système de visée selon l'invention, grâce à son caractère modulaire, permet de satisfaire l'ensemble des besoins opérationnels existants et projetés, tout en répondant aux nombreuses contraintes de réalisation de ces fonctions sur un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère. Le caractère modulaire de cette architecture permet, notamment, de configurer rapidement l'aéronef porteur pour une mission spécifique et un armement donné, par installation des détecteurs et des équipements de guidage appropriés, et de réduire les contraintes d'intégration et d'harmonisation des équipements sur l'aéronef porteur.
  • Les fonctions de visée sont donc réparties en deux composantes principales :
    • une composante assurant les fonctions de veille omnidirectionnelle, d'observation et de pointage ("dispositif d'observation") :
      • . capable de détecter des cibles aériennes et terrestres de façon automatique ;
      • . offrant des capacités d'observation, par télépointage, d'un champ réduit et avec un grossissement déterminé, pour la validation des détections et la reconnaissance des cibles ;
      • . permettant la prise en charge, pour la conduite de tir dans l'axe ("dispositif de tir axial"), de cibles éloignées et fortement dépointées, après ralliement de l'axe de l'aéronef ;
    • une composante de tir dans l'axe, performante du point de vue de la qualité de la visionique et de la précision de pointage et d'harmonisation des voies optiques des différents capteurs, mais peu complexe du fait de l'absence de besoin d'orientation et de stabilisation de leurs supports (le terme "capteur", tel qu'utilisé ici, s'applique à un dispositif optoélectronique de détection).
  • Avantageusement, le premier dispositif d'observation comprend deux capteurs intégrés directement sur le fuselage de l'aéronef de part et d'autre, respectivement, de l'axe longitudinal de ce dernier, et couvrant, chacun, environ 180° en gisement et de 20° à 40° en site. Cela permet de couvrir une plage de balayage en gisement de 360°.
  • En particulier, chaque capteur, présentant une pluralité de détecteurs élémentaires, peut comporter une première optique de balayage comprenant un prisme de balayage en gisement, permettant d'obtenir une nappe de balayage en gisement, et un prisme de basculement de ladite nappe permettant d'effectuer le balayage en site.
  • De plus, chaque capteur peut comporter une seconde optique, permettant l'exploration d'une partie du champ total, qui comprend un miroir de balayage en gisement, tournant à vitesse réduite, et une lentille escamotable.
  • Par ailleurs, le second dispositif de tir axial peut être, soit intégré dans le nez de l'aéronef, soit intégré à l'aéronef au-dessus du poste de pilotage de celui-ci.
  • Avantageusement, le second dispositif de tir axial comprend une caméra thermique à deux champs simultanés, à savoir un grand champ pour l'acquisition des objectifs et un petit champ pour l'identification et l'engagement à longue portée d'une cible déterminée.
  • De préférence, le premier dispositif d'observation et le second dispositif de tir axial travaillent dans la bande de 8 à 12 micromètres (domaine infrarouge).
  • Par ailleurs, le premier dispositif d'observation peut travailler de plus dans la bande de 3 à 5 micromètres, et/ou dans la bande de 0,45 à 0,9 micromètre, ainsi qu'être associé à un radar.
  • Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le système de visée comprend des moyens de mémorisation des cibles détectées par le premier dispositif d'observation et/ou des alarmes associées au premier dispositif d'observation, actives en vue de la conduite de tir.
  • Avantageusement, des capteurs travaillant dans le domaine infrarouge ou visible permettent le pilotage de l'aéronef en mode de conduite de tir.
  • De préférence, des symbologies de couleurs différentes sont utilisées en fonction des résultats de la procédure d'identification ami/ennemi.
  • Par ailleurs, le dispositif d'observation peut présenter une visualisation par viseur visuel de casque, et le dispositif de tir axial, une visualisation en tête haute ou une visualisation en tête moyenne. Seules les symbologies de tir sont éventuellement représentées sur un viseur clair en tête haute.
  • Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
  • La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un hélicoptère, montrant l'implantation du système de visée selon l'invention.
  • La figure 2 montre, de façon simplifiée et schématique, la chaîne optique d'un capteur du dispositif d'observation.
  • La figure 3 représente les deux images simultanées fournies par la caméra thermique à deux champs du dispositif de tir axial.
  • L'hélicoptère 1, représenté sur la figure 1, comporte essentiellement, comme cela est usuel, un fuselage 2 s'étendant selon l'axe longitudinal X-X de l'hélicoptère, un poste de pilotage 3, une voilure tournante 4, et une dérive 5 munie d'une hélice anti-couple 6. Par ailleurs, il présente deux ailerons 7 (un seul est visible sur la figure 1) destinés à recevoir des armements (missiles, roquettes), un canon pouvant être éventuellement logé dans le nez 8 de l'appareil.
  • Le système de visée selon l'invention comprend la combinaison d'un premier dispositif individuel d'observation 9, intégré latéralement à l'aéronef (dans cet exemple d'application, l'hélicoptère 1), et d'un second dispositif individuel de tir axial 10, intégré à l'avant de l'aéronef, les premier et second dispositifs 9,10 étant reliés au calculateur de bord 11 de l'aéronef.
  • Plus précisément, le dispositif d'observation 9 comprend deux capteurs optoélectroniques 12a,12b, intégrés directement sur le fuselage 2 de l'hélicoptère 1 de part et d'autre, respectivement, de l'axe longitudinal X-X de ce dernier, c'est-à-dire, chacun sur un flanc 2a,2b de l'hélicoptère, et couvrant, chacun, environ 180° en gisement et de 20° à 40° en site, comme cela est illustré par les volumes d'observation 13a,13b sur la figure 1. Une couverture angulaire d'observation sur 360° peut ainsi être obtenue.
  • Par ailleurs, comme on le voit sur la figure 1, chaque capteur 12a,12b présente une fenêtre optique à trois glaces planes 14a,14b. On notera de plus que le champ couvert par le dispositif de tir axial 10, qui peut être, soit intégré dans le nez 8 de l'hélicoptère 1, soit intégré à l'hélicoptère 1 au-dessus du poste de pilotage 3 de ce dernier, est désigné par la référence numérique 15.
  • La figure 2 illustre la chaîne optique de chacun des capteurs 12a,12b. Chacun des capteurs 12a,12b comportant une matrice 16 de détecteurs élémentaires 17, le conjugué de la matrice de détecteurs est déplacé dans l'espace objet par une première optique de balayage comportant un prisme 18 de balayage en gisement, capable d'effectuer une excursion de 180°, et, ainsi, d'obtenir une nappe 19 de balayage en gisement, tandis qu'un prisme 20 de basculement de nappe permet d'effectuer le balayage en site, l'ensemble réalisant une superposition de nappes horizontales 19, couvrant 180° en gisement et de 20° à 40° en site.
  • Pour une position donnée de ces deux prismes 18 et 20 (gisement et site), une seconde optique permet l'exploration d'une partie du champ total (environ 1° x 1° parmi 180° x 40°). Cette seconde optique comprend un miroir de balayage en gisement 21 qui, tournant à vitesse réduite, selon un mouvement alternatif, dans une partie limitée du champ total, reçoit davantage de photons, ce qui permet d'obtenir un meilleur contraste (meilleure résolution). La mise en place d'une lentille (loupe) escamotable 22 assure par ailleurs une meilleure définition de l'image. En plus du balayage en gisement dans un champ réduit, on pourrait également prévoir un balayage en site dans ce même champ, dans le même but.
  • Le dispositif d'observation 9 doit réaliser deux fonctions principales :
    • une fonction de veille panoramique automatique,
    • une fonction d'observation dans un champ réduit, orientable par pointage télécommandé.
  • Pour la première fonction, comme il s'agit de détecter de façon passive des cibles aériennes et terrestres, la bande spectrale la mieux adaptée doit être la bande de 8 à 12 micromètres (domaine infrarouge). Son complément par la bande de 3 à 5 micromètres peut être envisagé.
  • La deuxième fonction peut être réalisée par un mode de sous-balayage du champ total de la première fonction, grâce à la seconde optique 21,22 décrite ci-dessus. Le gain de portée par rapport à la première fonction est obtenu grâce à l'augmentation du temps d'intégration des détecteurs élémentaires (pouvant aller jusqu'à l'arrêt complet du balayage) et, éventuellement, par l'interposition de la lentille de focalisation 22 spécifique à ce mode. La valeur du champ requis est de l'ordre du degré. Dans ce mode d'utilisation, la bande spectrale de 8 à 12 micromètres offre à l'opérateur les avantages et les inconvénients de l'imagerie thermique. L'utilité de la compléter par une image à intensification de lumière dans le domaine visible (0,45 à 0,9 micromètre) peut être envisagée. L'intérêt de cette dernière est d'offrir à l'opérateur une image de type visible et de pouvoir continuer à travailler dans des conditions de disparition des contrastes thermiques, rencontrées lors de fortes précipitations et par vent fort, ainsi qu'en conditions d'inversion de température. Cependant, il est alors nécessaire d'implanter un deuxième capteur et une deuxième voie optique, en l'absence de matériaux transparents à 8-12 micromètres et à 0,45-0,9 micromètre.
  • La première fonction de veille peut être complétée par un capteur électromagnétique actif, présentant les avantages propres à la détection par radar (portée, capacité tout temps, détection à effet Doppler). Toutefois, ce dispositif actif n'est pas efficace pour la détection des objectifs terrestres, hélicoptères embusqués mis à part, et présente l'inconvénient de manque de discrétion, inhérent au principe de détection par radar.
  • La troisième fonction de ce dispositif d'observation 9 peut être aussi le pointage et la mise en oeuvre d'armements. Elle nécessite la réalisation de mesures angulaires et de distance. Les mesures angulaires sont obtenues par recopie de position des optiques de balayage. Les mesures de distance sont obtenues par stadimétrie, triangulation ou télémétrie.
  • Le dispositif de tir axial 10 est constitué d'un certain nombre d'éléments dont le choix dépend de la configuration de mission et d'armement de l'hélicoptère. Ces éléments sont montés directement sur la structure de l'hélicoptère 1. Ils sont harmonisés entre eux et avec la structure par un système intégré ou un banc d'harmonisation au sol.
  • Le capteur principal de ce dispositif de tir axial est une caméra thermique 10 à deux champs simultanés, permettant d'obtenir, en temps partagé et avec un seul module de détection, deux images (figure 3) :
    • une image de grand champ 23 (typiquement 40° x 30° et grossissement x1) non orientable, dans l'axe de l'hélicoptère, pour l'acquisition des objectifs 24,25 directement ou par désignation du dispositif d'observation 9 [des symbologies différentes (marqueurs) sont utilisées pour les objectifs aériens 24 et terrestres 25] ;
    • une image de petit champ à fort grossissement 26 (typiquement 1° et x10) orientable et incrustée à l'intérieur du grand champ, pour l'identification et l'engagement à longue portée d'une cible déterminée 27.
  • Une poursuite automatique multi-cibles opérant indifféremment sur chacune des deux images est possible et nécessaire à l'efficacité globale du système de visée proposé.
  • Le dispositif de tir axial 10 dispose de toutes les fonctions d'une conduite de tir optoélectronique air-air et air-sol.
  • D'une part, l'acquisition des objectifs dans l'axe de l'hélicoptère doit pouvoir être effectuée :
    • directement, ce qui nécessite la présence d'un champ large, de l'ordre de celui du pilotage (typiquement 40° x 30°) et de grossissement x1, pour assurer la continuité avec la vision extérieure directe ;
    • à partir d'une désignation d'objectif du dispositif d'observation 9, grâce à une symbologie appropriée apparaissant dans l'axe de l'hélicoptère et préconisant un mode de ralliement de ce dernier.
  • D'autre part, après l'acquisition, l'identification à longue distance doit pouvoir être effectuée sans perdre l'essentiel du grand champ. Cette opération nécessite la présence d'un champ réduit offrant un fort grossissement (typiquement 1°, x10) et orientable dans le champ principal (typiquement 40° x 30°).
  • L'acquisition simultanée de ces deux images peut être obtenue par des moyens connus (tels que décrits, par exemple, dans le document "Multiple Function Flir - A Second Generation Pilotage and Targeting System" : Symposium AGARD-CP411, "Advances in Guidance and Control Systems and Technology", 7-10 octobre 1986, Londres), à l'aide d'un seul module de détection exploitant en temps partagé chacune de deux voies optiques. Au niveau des visualisations, l'image grossie en petit champ pourrait être présentée, soit en incrustation dans le grand champ, sur le lieu de la détection, soit en écran "tête basse" ("Head Down Display").
  • Ce principe autorise une certaine capacité multi-cibles, par traitement séquentiel rapide des objectifs détectés. La fonction essentielle de ce dispositif étant le tir, la bande de 8 à 12 micromètres semble la plus appropriée. Dans la mesure où l'image de grand champ est compatible avec une fonction de pilotage, l'utilisation d'un capteur à 0,45-0,9 micromètre pourrait être envisagée pour la compléter.
  • La mise en oeuvre des armements est effectuée à partir de l'image de grand champ ou de l'incrustation de petit champ, après télémétrie et accrochage de la poursuite automatique et grâce aux équipements de guidage spécifique des armements.
  • Le regroupement des différents équipements de la conduite de tir dans l'axe, dans une "niche" aménagée à cet effet dans la structure de l'hélicoptère, est avantageux. En effet, leur proximité permet d'envisager des opérations d'harmonisation des axes de visée, du même type que celles effectuées actuellement entre les différentes voies optiques d'une plate-forme gyrostabilisée.
  • La localisation, sur la structure, de ces différents équipements peut être envisagée aux emplacements actuels des plates-formes gyrostabilisées (nez, toit).
  • Les réductions de masse et d'encombrement résultant de cette nouvelle architecture permettent également d'envisager le montage des capteurs à des emplacements favorisant la réduction des contraintes d'environnement (vibratoires et aérodynamiques principalement), jusqu'alors impossibles pour les plates-formes gyrostabilisées.
  • Le premier dispositif d'observation 9 réalise une partie des fonctions traditionnellement affectées au chef de bord, dans son rôle de conduite de la mission et de recherche de cibles. Il permet également l'engagement réflexe à courte portée de cibles fortement dépointées, pour l'autoprotection ou le tir d'opportunité.
  • La fonction d'observation regroupe en fait deux types de tâches :
    • une tâche de veille omnidirectionnelle automatique, air-air et air-sol, permettant un balayage systématique de l'espace pour la détection des cibles ;
    • une tâche d'observation dans un champ réduit, orientable par télépointage, similaire à celle généralement effectuée par le chef de bord pour la recherche d'objectifs. Cette dernière permet en outre la validation, à un niveau défini de reconnaissance et d'identification, des détections effectuées automatiquement par la veille omnidirectionnelle.
  • Par ailleurs, l'acquisition nécessite la réalisation de mesures angulaires et de distances, pour la désignation des objectifs aux autodirecteurs des missiles et à la conduite de tir dans l'axe.
  • Toutefois, la phase d'acquisition doit pouvoir être conclue, dans certaines conditions, par le tir de certains armements (canon monté sur tourelle, missiles air-air) en engagement à courte portée, sans avoir nécessairement recours à la phase de ralliement de l'hélicoptère et à la prise en charge des objectifs par la conduite de tir dans l'axe.
  • Cet engagement à courte portée implique l'identification des cibles à courte portée, éventuellement en utilisant un grossissement ou une procédure d'identification ami/ennemi (IFF). En général, cette fonction ne sera guère employée dans la mesure où l'engagement se fera à des distances suffisamment courtes pour permettre une identification visuelle. Pour la conduite de tir du canon, il est par ailleurs nécessaire d'élaborer la commande de pointage et d'asservissement de la tourelle, tandis qu'une fonction d'accrochage des missiles air-air est également exigée. Le ralliement de l'hélicoptère, éventuellement par un mode spécifique de pilotage automatique, peut être également demandé pour la mise en oeuvre, à courte portée, des armements axiaux orientables en site (canons, lance-roquettes).
  • Le second dispositif de tir axial 10 constitue une conduite de tir multi-armements, à la disposition du pilote et du chef de bord, capable de mettre en oeuvre, grâce à ses performances élevées de précision et de portée, tous les armements de l'hélicoptère, dans la totalité de leur domaine de tir.
  • Par rapport aux viseurs usuels, la réduction des contraintes d'embarquabilité est possible grâce à la limitation au secteur frontal de la couverture angulaire. Cette limitation, largement compensée par les capacités omnidirectionnelles du premier dispositif d'observation 9, n'altère pas l'efficacité globale du système, d'autant plus que la plupart des engagements nécessitant la précision de cette conduite de tir, s'effectueront dans l'axe ou toléreront le temps d'acquisition de la cible dans l'axe, après ralliement de l'hélicoptère.
  • Comme déjà indiqué, ce principe permet de monter les différents éléments de la conduite de tir (détecteurs infrarouges, caméra, télémètres, équipements de guidage des armements, entre autres) directement sur la structure de l'hélicoptère et non pas, par exemple, sur une plate-forme gyrostabilisée. Cette architecture confère au système un caractère modulaire permettant de configurer rapidement l'hélicoptère pour une mission spécifique et un armement donné, par installation des détecteurs et des équipements de guidage appropriés, et de réduire les contraintes d'intégration et d'harmonisation des équipements sur l'hélicoptère.
  • L'acquisition directe des cibles est possible par la conduite de tir dans l'axe. Elle peut être effectuée par le pilote, comme c'est le cas grâce au viseur "tête haute" ("Head Up Display") ou viseur clair, pour des tirs d'autoprotection à courte portée au missile air-air ou au canon. En revanche, la prise en charge et l'engagement des cibles à longue portée (air-air et air-sol) sont effectués, comme cela est usuel, par le chef de bord (tireur).
  • La prise en charge, par la conduite de tir dans l'axe, des cibles détectées par le premier dispositif d'observation 9 nécessite une fonction de désignation d'objectif entre le dispositif d'observation 9 et le dispositif de tir axial 10, par l'intermédiaire du calculateur de bord 11. L'acquisition se fait alors de la même façon que pour une détection directe, après ralliement de l'hélicoptère dans la direction de la cible détectée.
  • A longue distance, les performances du dispositif d'observation 9 pourront ne pas être toujours suffisantes pour l'identification. Dans ces conditions, le ralliement de l'hélicoptère et la prise en charge par le dispositif de tir axial 10 (conduite de tir dans l'axe) lèveront l'ambiguïté jusqu'à la portée maximale d'identification du système dans son ensemble.
  • Par ailleurs, la fonction de télémétrie intervient juste avant la mise en oeuvre de l'armement. Elle peut être obtenue de plusieurs façons : stadimétrie, triangulation, télémétrie.
  • La fonction de conduite de tir concerne la mise en oeuvre des armements. Elle doit être compatible avec le plus grand nombre possible d'armements et offrir toutes les possibilités de modes et de commandes liées à leur emploi (poursuite automatique, télépointage manuel). En particulier, il doit être possible d'intégrer les équipements de guidage spécifiques de ces armements (écartomètres, illuminateur laser, générateur de faisceau laser d'alignement). La performance requise pour la mise en oeuvre des armements à longue portée rend nécessaire la présence d'une fonction d'harmonisation.
  • Le choix des visualisations découle naturellement de l'analyse fonctionnelle du dispositif d'observation 9 et du dispositif de tir axial 10.
  • Les fonctions du dispositif d'observation le destinent à une commande et à une visualisation par viseur visuel de casque (visualisation "tête haute"), rapide et peu exigeant en portée et en précision de pointage. Le traitement des détections en mode automatique pourrait, dans cette configuration, engendrer une symbologie du type directeur d'ordre (haut/bas, droite/gauche, site/gisement) pour l'acquisition manuelle et l'observation sur un tel viseur, par ralliement de la tête de l'opérateur ou par ralliement de l'hélicoptère, pour une prise en charge par la conduite de tir dans l'axe.
  • Les fonctions du dispositif de tir axial peuvent être entièrement réalisées dans la bande de 8 à 12 micromètres par une caméra à deux champs simultanés. La visualisation adaptée à cette fonction peut être envisagée en tête haute. Dans cette configuration, l'utilisation d'un viseur clair n'est pas possible dans l'état actuel de la technologie, dans la mesure où l'intensité de l'image infrarouge délivrée par le moniteur risque de ne pas être suffisante pour être superposée, dans de bonnes conditions, dans tous les cas d'ambiances lumineuses rencontrées.
  • Par ailleurs, la visualisation de ce capteur en tête basse se heurte à deux inconvénients :
    • elle contraint l'opérateur à quitter des yeux l'environnement extérieur, ce qui rend délicate la tâche simultanée de pilotage ;
    • dans l'état actuel de la technologie, elle nécessite l'utilisation d'un moniteur spécifique ayant une résolution suffisante que n'atteignent pas encore les écrans à multiples fonctions.
  • En conséquence, une solution adaptée semble être un viseur "tête moyenne". Il s'agit, par un moniteur à travers une optique grossissante, de présenter au pilote et/ou au chef de bord, une image optoélectronique infrarouge du monde extérieur, dans l'axe de l'hélicoptère. Cette visualisation est située dans le poste de pilotage en position moyenne et, contrairement à un viseur clair, ne permet pas de voir l'image directe du monde extérieur.
  • Les détections de cibles, issues du dispositif d'observation ou du dispositif de tir axial, engendrent des symbologies superposées à l'image optoélectronique du monde extérieur (marqueurs, résultats de l'interrogateur d'identification ami/ennemi, télémétrie) permettant à l'opérateur de les engager en séquence et par ordre de priorité. Pour cela, il déplace un curseur sur son écran "tête moyenne", sélectionne si nécessaire l'ouverture de la fenêtre de grossissement, à l'intérieur de laquelle la poursuite automatique peut être engagée et le tir effectué, par accrochage des autodirecteurs des missiles air-air ou air-sol, prise en charge du guidage par les écartomètres passifs, faisceaux laser directeurs ou illuminateurs, mise en oeuvre de conduite de tir (canon ou roquettes).
  • Une version simplifiée du dispositif de tir dans l'axe peut être également envisagée, laquelle ne présente pas d'image optoélectronique dans l'axe. Seules les symbologies de tir sont alors présentées sur un viseur clair "tête haute". Dans ce cas, l'image infrarouge du monde extérieur existe, mais elle n'est pas visualisée. Elle est uniquement exploitée par les calculateurs de détection et de poursuite automatique qui engendrent les symbologies associées, directement superposées sur l'image transmise du monde extérieur. En particulier, la fonction de zoom incrusté ne peut pas être réalisée. En revanche, l'image à petit champ orientable peut être présentée et exploitée sur un écran "tête basse" en infrarouge ou en visible, selon les capteurs utilisés.
  • Par ailleurs, les cibles détectées par le premier dispositif d'observation peuvent être mémorisées, pour une analyse ultérieure, par exemple dans le calculateur de bord 11 de l'aéronef. De plus, des alarmes peuvent être associées au premier dispositif d'observation, actives en vue de la conduite de tir, tandis que des symbologies de couleurs différentes pourront être utilisées en fonction des résultats de la procédure d'identification ami/ennemi (IFF).

Claims (19)

  1. Système de visée pour un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère,
    caractérisé en ce qu'il comporte la combinaison d'un premier dispositif individuel d'observation (9), intégré latéralement à l'aéronef (1), et d'un second dispositif individuel de tir axial (10), intégré à l'avant de l'aéronef (1), lesdits premier et second dispositifs (9,10) étant reliés au calculateur de bord (11) de l'aéronef (1).
  2. Système de visée selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que le premier dispositif d'observation (9) comprend deux capteurs (12a,12b) intégrés directement sur le fuselage (2) de l'aéronef (1) de part et d'autre, respectivement, de l'axe longitudinal (X-X) de ce dernier, et couvrant, chacun, environ 180° en gisement et de 20° à 40° en site.
  3. Système de visée selon la revendication 2,
    caractérisé en ce que chaque capteur (12a,12b), présentant une pluralité de détecteurs élémentaires (17), comporte une première optique de balayage comprenant un prisme de balayage en gisement (18), permettant d'obtenir une nappe de balayage en gisement (19), et un prisme de basculement (20) de ladite nappe (19) permettant d'effectuer le balayage en site.
  4. Système de visée selon la revendication 3,
    caractérisé en ce que chaque capteur (12a,12b) comporte une seconde optique, permettant l'exploration d'une partie du champ total, qui comprend un miroir de balayage en gisement (21), tournant à vitesse réduite, et une lentille (22) escamotable.
  5. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce que le second dispositif de tir axial (10) est intégré dans le nez (8) de l'aéronef (1).
  6. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce que le second dispositif de tir axial (10) est intégré à l'aéronef (1) au-dessus du poste de pilotage (3) de celui-ci.
  7. Système de visée selon la revendication 5 ou la revendication 6,
    caractérisé en ce que le second dispositif de tir axial comprend une caméra thermique (10) à deux champs simultanés, à savoir un grand champ (23) pour l'acquisition des objectifs (24,25) et un petit champ (26) pour l'identification et l'engagement à longue portée d'une cible déterminée (27).
  8. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
    caractérisé en ce que le premier dispositif d'observation (9) et le second dispositif de tir axial (10) travaillent dans la bande de 8 à 12 micromètres.
  9. Système de visée selon la revendication 8,
    caractérisé en ce que le premier dispositif d'observation (9) travaille de plus dans la bande de 3 à 5 micromètres.
  10. Système de visée selon la revendication 8 ou la revendication 9,
    caractérisé en ce que le premier dispositif d'observation (9) travaille de plus dans la bande de 0,45 à 0,9 micromètre.
  11. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 8 à 10,
    caractérisé en ce que le premier dispositif d'observation (9) est associé à un radar.
  12. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 11,
    caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mémorisation des cibles détectées par le premier dispositif d'observation (9).
  13. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 12,
    caractérisé en ce qu'il comprend des alarmes, associées au premier dispositif d'observation (9), actives en vue de la conduite de tir.
  14. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
    caractérisé en ce que des capteurs travaillant dans le domaine infrarouge ou visible permettent le pilotage de l'aéronef en mode de conduite de tir.
  15. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 14,
    caractérisé en ce que des symbologies de couleurs différentes sont utilisées en fonction des résultats de la procédure d'identification ami/ennemi.
  16. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 15,
    caractérisé en ce que le dispositif d'observation (9) présente une visualisation par viseur visuel de casque.
  17. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 16,
    caractérisé en ce que le dispositif de tir axial (10) présente une visualisation en tête haute.
  18. Système de visée selon la revendication 17,
    caractérisé en ce que seules les symbologies de tir sont représentées sur un viseur clair en tête haute.
  19. Système de visée selon l'une quelconque des revendications 1 à 16,
    caractérisé en ce que le dispositif de tir axial (10) présente une visualisation en tête moyenne.
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