FR2980842A1 - Projectile gyrostabilise comportant une paire d'ailettes et procede de pilotage d'un tel projectile - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un projectile (1) gyrostabilisé pouvant être piloté sur une partie de sa trajectoire. Ce projectile comporte un corps (2) prolongé par une ogive (3) pouvant tourner par rapport au corps (2) par l'action d'un moyen de pivotement (9) qui est piloté par une électronique de commande (10). Ce projectile est caractérisé en ce que l'ogive (3) renferme une paire d'ailettes canards pouvant être déployées hors de l'ogive (3), les ailettes étant disposées dans un même plan (19) formant un angle (alpha) avec l'axe (12) du projectile. Les ailettes se déploient par l'action d'un moyen d'ouverture qui est piloté par l'électronique de commande (10), le moyen d'ouverture permettant aussi de replier complètement les ailettes à l'intérieur de l'ogive (3). L'invention a également pour objet un procédé de pilotage d'un tel projectile vers une cible.

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des projectiles gyrostabilisés et pouvant être pilotés sur une partie de leur trajectoire. On a proposé à ce jour différents concepts de projectiles 5 tirés par un canon de char ou d'artillerie de campagne et pouvant ainsi être pilotés vers une cible. Ces projectiles comportent généralement des moyens permettant d'acquérir les coordonnées de leur cible, par exemple un autodirecteur associant des moyens de détection de 10 cible et un calculateur mettant en oeuvre une loi de guidage (navigation proportionnelle ou loi de poursuite par exemple). Pour assurer le pilotage du projectile conformément aux ordres de guidage, le corps du projectile comporte fréquemment des gouvernes canard qui sont disposées au niveau 15 de l'ogive du projectile. Ces gouvernes sont déployées à un instant donné sur la trajectoire et elles sont commandées par des motoréducteurs qui permettent de modifier leur inclinaison par rapport à l'axe du projectile. Le brevet EP1772698 décrit ainsi un exemple de projectile 20 doté de quatre gouvernes canards. Les gouvernes sont couplées par paires. Chaque paire de gouverne matérialise un plan de pilotage radial. Ces projectiles sont relativement complexes. Il est nécessaire de loger au niveau de leur ogive les quatre 25 gouvernes ainsi que leurs mécanismes de déploiement et de commande de braquage. La commande des gouvernes met en oeuvre quatre motoréducteurs ou bien uniquement deux si le pilotage est réalisé par plans de pilotage associant deux canards radialement opposés. 30 Pour simplifier ce pilotage il a été proposé également par le brevet W02009/112829 de définir un projectile comportant une ogive pivotante sur laquelle est réalisé un plan dissymétrique.

Lorsque l'ogive pivote librement, la dissymétrie se répartit angulairement au fil du temps et n'influence pratiquement pas la trajectoire. Par contre, lorsque l'ogive est bloquée suivant une 5 certaine position angulaire, il en résulte un effort transversal s'exerçant sur l'ogive, donc une correction de la trajectoire. Ce brevet propose aussi une variante dans laquelle le plan dissymétrique est remplacé par une paire d'ailettes 10 fixes au calibre du projectile. Ces ailettes sont portées par l'ogive et inclinées par rapport à l'axe de ce dernier. Ces solutions permettent de simplifier le mécanisme de pilotage puisqu'il suffit alors de contrôler la rotation de l'ogive et son blocage. 15 Elles présentent cependant encore des inconvénients. Tout d'abord, en l'absence d'ordre de pilotage l'ogive doit être toujours entraînée en rotation pour compenser les dissymétriques aérodynamiques. Malgré cette rotation, l'influence des dissymétries sur la précision du vol en phase 20 balistique (avant le pilotage) n'est cependant pas nulle. Ensuite l'amplitude de la correction obtenue est limitée par la géométrie de l'ogive dont les ailettes fixes ont une surface limitée. Enfin, une fois une correction apportée, il est 25 nécessaire d'entraîner à nouveau l'ogive en rotation pour stopper l'effet des dissymétries et conserver le nouveau cap. Les phases transitoires entre les phases de blocage et de rotation conduisent à une imprécision du pilotage. L'invention a pour but de proposer un projectile 30 incorporant des moyens de pilotage de structure simple, plus fiables et plus efficaces que ceux des projectiles pilotés selon l'art antérieur. L'invention propose également un procédé de pilotage d'un tel projectile, procédé permettant de diminuer les perturbations aérodynamiques reçues par le projectile entre les différentes corrections de trajectoire qui sont apportées. Ainsi l'invention a pour objet un projectile 5 gyrostabilisé pouvant être piloté sur une partie de sa trajectoire, projectile comportant un corps prolongé par une ogive pouvant tourner par rapport au corps par l'action d'un moyen de pivotement qui est piloté par une électronique de commande, projectile caractérisé en ce que l'ogive renferme 10 une paire d'ailettes canards pouvant être déployées hors de l'ogive, les ailettes étant disposées dans un même plan formant un angle avec l'axe du projectile, les ailettes se déployant par l'action d'un moyen d'ouverture qui est piloté par l'électronique de commande, le moyen d'ouverture 15 permettant de déployer les ailettes suivant un angle d'ouverture variable dont l'amplitude est déterminée par l'électronique de commande, le moyen d'ouverture permettant aussi de replier complètement les ailettes à l'intérieur de l'ogive. 20 Selon un mode particulier de réalisation, les ailettes sont déployables de façon symétrique par rapport à l'axe du projectile. Le moyen d'ouverture pourra comporter un motoréducteur entraînant une vis sans fin sur laquelle seront engagés des 25 profils dentés solidaires de chaque ailette. Chaque ailette pourra être entraînée par un motoréducteur spécifique. Selon un mode particulier de réalisation, les ailettes canard peuvent être fixées sur une platine de l'ogive qui est 30 inclinée par rapport à l'axe du projectile. La platine pourra être disposée au-dessus de l'axe du projectile. L'ogive pourra porter un capteur de cible disposé suivant l'axe du projectile.

L'invention a également pour objet un procédé de pilotage d'un projectile gyrostabilisé, projectile comprenant un corps prolongé par une ogive qui peut tourner par rapport au corps par l'action d'un moyen de pivotement qui est piloté par une 5 électronique de commande comportant un calculateur et qui est elle-même reliée à des moyens de localisation ou de détection de cible et à des moyens de navigation et localisation du projectile, l'ogive renfermant par ailleurs une paire d'ailettes canards pouvant être déployées ou repliées hors de 10 l'ogive par l'action d'un moyen d'ouverture qui est piloté par l'électronique de commande, les ailettes étant disposées dans un même plan formant un angle avec l'axe du projectile, procédé caractérisé par les étapes suivantes : - on détermine dans le calculateur à l'aide d'algorithmes 15 appropriés une direction projectile-cible, dite direction de visée, à partir des coordonnées calculées du projectile et des coordonnées de la cible fournies par le moyen de localisation ou détection de cible, - on commande les moyens de pivotement de façon à 20 positionner le plan des ailettes sensiblement perpendicu- lairement au plan formé par la direction de visée et l'axe du projectile, le plan des ailettes étant par ailleurs orienté de telle façon que l'angle entre le plan des ailettes et la direction de visée soit inférieur à l'angle entre cette 25 direction de visée et l'axe du projectile, - on commande le moyen d'ouverture de façon à déployer les ailettes hors de l'ogive suivant un angle d'ouverture dont l'amplitude est déterminée par l'électronique de commande, 30 - on commande le moyen d'ouverture de façon à replier les ailettes à l'intérieur de l'ogive. Selon un mode particulier de réalisation, on commandera le moyen d'ouverture de façon à déployer les ailettes hors de l'ogive de façon symétrique par rapport à l'axe du projectile. Les moyens de pivotement pourront comprendre deux motoréducteurs permettant chacun de commander une ailette, dans ce cas le pivotement de l'ogive pourra être obtenu par un déploiement dissymétrique par rapport à l'axe du projectile des ailettes hors de l'ogive. D'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de modes particuliers de 10 réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure la est une vue latérale d'un projectile selon un mode de réalisation de l'invention, projectile représenté sur trajectoire et ailettes repliées, 15 - la figure lb est une vue analogue à la précédente le projectile étant observé suivant une direction orthogonale repérée A à la figure la, - les figures 2a et 2b sont deux vues schématiques de la partie arrière de l'ogive montrant l'implantation des 20 rouleaux, la figure 2a étant une coupe transversale réalisée au niveau d'un plan de rouleaux, - la figure 3 est une vue frontale de ce même projectile, observé suivant la direction B repérée à la figure la, - la figure 4 est une vue en perspective avant de ce même 25 projectile, - la figure 5 est une vue analogue à la figure la mais montrant le projectile avec les ailettes déployées, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 3 mais montrant le projectile avec les ailettes déployées, 30 - la figure 7 est une vue en perspective avant analogue à la figure 4 mais montrant le projectile avec les ailettes déployées, - la figure 8 est une vue de dessus de l'ogive du projectile, représentée capotage retiré et ailettes repliées, - la figure 9 est une vue en perspective avant de l'ogive du projectile, représentée capotage retiré et ailettes repliées, - la figure 10 est une vue de dessus de l'ogive du 5 projectile, analogue à la figure 8 mais représentée capotage retiré et ailettes déployées, - la figure 11 est une vue en perspective avant de l'ogive du projectile, analogue à la figure 10 mais représentée capotage retiré et ailettes déployées, 10 - la figure 12 est une vue latérale de l'ogive seule capotage retiré, - la figure 13 est une vue en perspective arrière de l'ogive du projectile, capotage retiré et ailettes déployées, - les figures 14a, 14b, 14c et 14d sont des schémas 15 montrant plusieurs phases successives de la mise en oeuvre du procédé de pilotage selon l'invention, - les figures 15a et 15b permettent de préciser les deux localisations possibles pour le plan des ailettes lorsqu'il est orthogonal au plan de visée, 20 - les figures 16a et 16b sont deux vues d'une ogive pour un autre mode de réalisation du projectile selon l'invention, - la figure 17 est une vue latérale en vol d'un projectile selon un autre mode de réalisation de l'invention. En se reportant aux figures la à 4, un projectile 1 selon 25 l'invention est représenté sur sa trajectoire vers une cible non représentée. Ce projectile 1 est tiré par une arme (non représentée, tel un canon de char). Il comporte un corps 2 qui est prolongé à sa partie avant par une ogive 3 et à sa partie 30 arrière par un empennage 4 comportant des ailes 5 articulées sur une queue 6 solidaire du corps 2. Cet empennage est solidaire en rotation du corps 2 du projectile. Les ailes sont repliées lors du tir dans des poches 7 de la queue 6. Elles se déploient à la sortie du tube de l'arme (non représenté). Un tel empennage à ailes déployables est bien connu, notamment du brevet EP171473 auquel on pourra se reporter pour d'autres détails structurels. D'une façon classique, les ailes 5 comportent des biseaux ou bien une inclinaison permettant d'entraîner le corps 2 en rotation lors du vol. Conformément à l'invention, l'ogive 3 du projectile 1 peut elle-même tourner par rapport au corps 2 par l'action d'un moyen de pivotement qui est piloté par une électronique 10 de commande. On a représenté sur la figure la en traits interrompus une partie arrière 3a de l'ogive 3 qui est disposée à l'intérieur du corps 2. L'ensemble de l'ogive est montée pivotante par rapport au corps 2, par exemple grâce à un montage de rouleaux 8 interposés entre la partie arrière 15 3a de l'ogive et le corps 2. On a représenté de façon schématique aux figures 2a et 2b des rouleaux cylindriques 8 qui sont logés dans des rainures longitudinales 33 de formes complémentaires aux rouleaux et aménagées sur la partie arrière 3a de l'ogive 3. On remarque 20 sur les figures 2a et 2b qu'il y a ici huit rainures longitudinales 33, régulièrement réparties angulairement autour de l'axe 12 de l'ogive 3. Les rouleaux 8 ont un diamètre égal à celui des rainures 33. Les rainures 33 débouchent sur la surface cylindrique externe de la partie 25 arrière 3a. Ces rainures 33 sont représentées sur la plupart des figures montrant la partie arrière 3a de l'ogive. La largeur des débouchés des rainures 33 est inférieure au diamètre des rouleaux 8. Ces derniers sont donc maintenus radialement dans leurs rainures. Les rouleaux 8 sont 30 cependant libres de pivoter dans leurs rainures. La surface cylindrique des rouleaux 8 est en contact avec la surface cylindrique interne du corps 2 (non représentée sur les figures 2a,2b). Les rouleaux 8, qui sont ici groupés au niveau de deux plans parallèles 34a,34b, constituent donc un moyen permettant le pivotement relatif de l'ogive 3 par rapport au corps 2 autour de l'axe 12 de l'ogive (et du projectile). Les rouleaux 8 sont introduits dans leurs rainures 33 par une extrémité de chaque rainure. Ils sont immobilisés axialement par des moyens appropriés, par exemple des anneaux élastiques (non représentés). On a aussi représenté en pointillés à la figure la un motoréducteur 9 qui est piloté par une électronique de commande 10 (comprenant un calculateur). Ce motoréducteur 9 constitue le moyen permettant de commander le pivotement contrôlé de l'ogive 3 par rapport au corps 2 et autour de l'axe 12 du projectile. Il entraîne un pignon qui engrène sur une couronne dentée solidaire du corps 2 du projectile, couronne qui est disposée au niveau du bourrelet 13 visible 15 aux figures la et lb et qui sépare corps 2 et ogive 3. La couronne dentée 28 portée par le bourrelet 13 est visible sur la figure 13 ainsi que le pignon 29, entraîné par le motoréducteur 9, et qui engrène sur cette couronne 28. La couronne 28 est représentée sur la figure 13 pour le 20 besoin du descriptif. Cette couronne 28 (et le bourrelet 13 qui la porte) sont solidaires du corps 2 du projectile et non de l'ogive 3. Motoréducteur 9 et électronique de commande 10 sont solidaires de la partie arrière 3a de l'ogive 3. 25 L'électronique de commande 10 est par ailleurs reliée à des moyens de détection de cible 11 qui sont fixés à l'extrémité de l'ogive 3 et au niveau de l'axe 12 du projectile 1. Ces moyens de détection de cible 11 pourront par exemple 30 être constitués par un capteur à imagerie infrarouge qui est monté fixe par rapport au projectile 1. De tels capteurs ou écartomètres sont bien connus de l'Homme du Métier (ils sont connus sous le nom anglo saxon de "strapdown sensor"). Ils comprennent par exemple une matrice de capteurs optiques sur laquelle sont envoyés les rayons lumineux provenant d'un champ d'observation. Ces rayons lumineux sont fournis par une optique d'entrée (non représentée) qui est orientée suivant l'axe 12 du projectile 1. On pourra par exemple mettre en oeuvre un écartomètre semi-actif repérant une tache laser issue d'un désignateur et réfléchie sur une cible. Cet écartomètre pourra être un photo détecteur quatre quadrants (quatre zones de détection délimitées par deux droites perpendiculaires). Les moyens de détection 11 permettent (avec un traitement des signaux approprié) de déterminer la direction d'une ligne de visée reliant le projectile à une cible (non représentée), ce qui est une étape permettant de mettre en oeuvre une loi de guidage classique (navigation proportionnelle, poursuite...). Le calculateur de l'électronique de commande 10 assure le traitement des mesures effectuées par les moyens de détection 11 et leur exploitation ultérieure. Le calculateur incorpore pour cela des algorithmes de détection et/ou reconnaissance d'une cible donnée (pour un détecteur autonome passif ou actif) ou des algorithmes de décodage des signaux d'un désignateur (pour un détecteur semi-actif). Il incorporera aussi les algorithmes permettant, une fois une cible repérée, de calculer dans un repère lié au projectile les composantes d'un vecteur ligne de visée qui est le vecteur reliant les moyens de détection à la cible. Le projectile 1 renferme aussi au niveau de l'ogive 3 des moyens de navigation inertiels 14. Ces moyens inertiels 14 pourront comprendre au moins deux accéléromètres orientés respectivement suivant les axes de mesure de l'accélération en lacet et en tangage du projectile 1. Ces axes sont des axes perpendiculaires à l'axe de roulis qui est confondu avec l'axe 12 du projectile.

Les moyens de navigation inertiels 14 sont reliés au calculateur de l'électronique de commande 10 qui assure le traitement des mesures effectuées et leur exploitation ultérieure pour le pilotage et le guidage du projectile.

Pour compléter les moyens de guidage du projectile, l'ogive pourra aussi renfermer un senseur magnétique triaxial 15. La mise en oeuvre des senseurs magnétiques pour le guidage et le pilotage d'un projectile tiré par canon est décrit par ailleurs dans les brevets FR2872928, FR2899351 et FR2895099 auxquels on pourra se reporter. Les moyens inertiels et les senseurs magnétiques permettent le calcul de la localisation du projectile (coordonnées du projectile dans un repère terrestre fixe). Le projectile 1 selon l'invention comporte donc un 15 empennage 4 fixe et une ogive 3 libre en rotation. L'empennage 4 communique au corps 2 du projectile une vitesse de rotation de l'ordre de 5 à 12 tours / seconde. L'inertie de l'ogive 3 conduit pratiquement à la maintenir immobile en rotation dans un repère fixe de 20 l'espace, le corps 2, entraîné par l'empennage 4, tourne alors par rapport à l'ogive. Le moyen de pivotement 9 de l'ogive 3 permet de stabiliser cette orientation fixe de l'ogive dans l'espace. Pour cela les moyens inertiels 14 et le calculateur de 25 l'électronique de commande 10 vont déterminer de façon continue l'orientation en roulis de l'ogive 3 par rapport au corps 2 dans un repère fixe de l'espace. Par ailleurs des capteurs, par exemple optiques, permettront de mesurer l'angle de pivotement de l'ogive 3 par rapport au corps 2, ce 30 qui permettra de réaliser un asservissement en position de l'ogive 3 par rapport au corps 2 et de maîtriser ainsi au niveau de l'électronique de commande 10, la position angulaire de l'ogive 3, tant par rapport à un repère fixe de l'espace que par rapport à un repère lié au projectile 1.

Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'ogive 3 renferme une paire d'ailettes canards 16a,16b qui peuvent être déployées hors de l'ogive 3. Les ailettes 16a,16b ne sont pas visibles aux figures la 5 à 4 car elles sont en position repliées. Les figures la à 4 permettent cependant de repérer les fentes latérales 17a,17b par lesquelles les ailettes sortent de l'ogive 3. Un capotage 18 couvre les ailettes 16a,16b et complète le profil aérodynamique de l'ogive 3. 10 Par ailleurs les ailettes 16a,16b ont des biseaux au niveau de leur bord d'attaque qui suivent le profil externe de l'ogive 3. Aucune discontinuité n'est visible une fois les ailettes repliées dans leurs fentes 17a,17b. Les ailettes canard 16a,16b sont disposées dans un même 15 plan 19 qui forme un angle a avec l'axe 12 du projectile 1. Cet angle a est représenté à la figure la car les fentes latérales 17a,17b sont, elles aussi, orientées suivant le plan 19 des ailettes canard qui sortent de l'ogive 3 par ces fentes. 20 Les figures 8 et 9, sur lesquelles le capotage 18 a été retiré, permettent de voir de façon plus précise le montage des ailettes 16a et 16b. Les ailettes 16a et 16b sont montées chacune articulée sur un axe 20a ou 20b qui est solidaire de l'ogive 3. Les 25 axes 20a,20b sont fixés sur une platine 21 de l'ogive 3 qui est inclinée par rapport à l'axe 12 du projectile de l'angle a. La platine 21 matérialise au niveau de l'ogive 3 le plan 19 et elle est, dans ce mode de réalisation, disposée au-dessus de l'axe 12 du projectile. 30 Ce mode de réalisation permet de libérer en dessous de la platine 21 un volume permettant de loger les moyens de détection 11 et leur électronique de commande. On remarque sur la figure 8 que chaque ailette 16a et 16b comporte au voisinage de l'axe 20a ou 20b un profil denté 22a ou 22b qui est engagé dans une même vis sans fin 23 dont l'axe est parallèle à la platine 21. La vis sans fin 23 est montée pivotante par rapport à la platine 21. Elle est prolongée par un pignon conique 24 (voir 5 figure 9) qui coopère avec un pignon conique 25 ayant une conicité inverse et qui est solidaire d'un axe 26 parallèle à l'axe 12 du projectile 1. Cet axe 26 est entraîné par un motoréducteur 27 solidaire de la partie arrière 3a de l'ogive 3. Le motoréducteur 27 constitue un moyen d'ouverture 10 permettant de commander de façon simultanée le déploiement ou la fermeture des deux ailettes 16a et 16b. Ce moyen d'ouverture 27 est lui aussi piloté par l'électronique de commande 10. L'entraînement par la vis sans fin 23 est irréversible ce 15 qui permet par le biais du motoréducteur 27 de piloter l'angle d'ouverture des deux ailettes 16a, 16b. L'amplitude de l'angle d'ouverture est déterminée par l'électronique de commande 10 en fonction du pilotage à assurer. Le moyen d'ouverture 27 permet également de replier 20 complètement les ailettes 16a et 16b à l'intérieur de l'ogive 3. Les figures 5 à 7 et 10 à 13 montrent le projectile et son ogive lorsque les ailettes 16a et 16b sont complètement déployées. Il n'est pas nécessaire de décrire ces figures en 25 détails. Elles permettent de repérer de façon plus lisible différents détails de construction du projectile qui ont été mentionné en référence aux figures la à 4 et 8 et 9, tels que les pignons coniques 24 et 25 (figures 11, 12 et 13), l'axe 26 du pignon 25, la couronne dentée 28 (figure 13), le 30 motoréducteur 27 qui est le moyen d'ouverture des gouvernes. Le fonctionnement du projectile 1 selon l'invention et le procédé de pilotage selon l'invention vont maintenant être décrits en référence aux figures 14a à 14d.

Avant d'aborder les étapes de pilotage du projectile 1, interviennent des étapes classiques de tir balistique à partir d'un canon. Au cours de cette phase le projectile n'est pas piloté. Il est stabilisé par son empennage 4 qui lui confère une vitesse de roulis de l'ordre de 5 à 12 tours / seconde. Les ailettes 16a et 16b sont repliées dans l'ogive qui ne perturbe donc pas le vol. La position angulaire de l'ogive 3 par rapport au corps est maintenue stable au cours de cette phase. Une telle disposition permet un gain de temps pour les phases de pilotage ultérieure. L'électronique 10 assure une position angulaire fixe de l'ogive dans un repère fixe de l'espace. Seul le corps 2 de projectile tourne dans ce repère fixe, l'ogive restant immobile en rotation. Bien entendu, dans un repère lié au projectile 1, l'ogive peut être considérée comme tournante par rapport au corps 2 ou inversement si le repère projectile est associé à l'ogive 3, c'est le corps 2 qui tourne par rapport à ce repère. Toutes ces conventions de changement de repère sont bien connues de l'Homme du Métier. Les algorithmes permettant de calculer les angles de roulis tangage et lacet du projectile dans l'un ou l'autre repère sont classiques. Ce n'est qu'à l'issue d'un délai, par exemple programmé avant tir, que le projectile 1 va entrer en phase de vol piloté. Au cours de cette phase seront mis en oeuvre des algorithmes permettant de corriger la trajectoire du projectile pour le conduire vers une cible. La figure 14a montre une première étape du procédé de pilotage selon l'invention.

Lorsque le projectile 1 se trouve en phase de vol piloté, il passe au voisinage d'une cible 30 disposée sur le terrain 31. Les moyens de détection de cible 11 permettent de détecter la cible 30 et de déterminer les coordonnées du vecteur ligne de visée Los reliant le projectile 1 à la cible 30 (les coordonnées du projectile étant calculées par ailleurs à partir des moyens inertiels et des senseurs magnétiques). L'ogive 3 a une position angulaire qui est connue. La position du plan 19 des gouvernes 16a et 16b est également connue. On remarque sur la figure 14a que les gouvernes 16a et 16b sont orientées suivant une direction sensiblement verticale. Au cours d'une première étape du procédé de pilotage selon l'invention, le calculateur de l'électronique de commande va déterminer à l'aide d'algorithmes appropriés la direction projectile-cible Los, dite aussi par la suite direction de visée. Ce calcul est effectué à partir de la détection de la cible par le moyen de détection 11 et en tenant compte des coordonnées du projectile qui sont calculées à partir des informations fournies par la centrale inertielle et le ou les capteurs magnétiques éventuels. Un tel calcul est classique et il n'est pas nécessaire de le décrire en détails.

La géométrie du projectile est connue, ainsi que la position angulaire de l'ogive 3 par rapport au corps 2 du projectile, cela grâce au capteur de rotation ogive / corps qui est associé au moyen de pivotement (motoréducteur 9). Le calculateur de l'électronique de commande 10 va donc au cours d'une deuxième étape (figure 14b) commander le moyen de pivotement 9 de. façon à positionner le plan 19 des ailettes sensiblement perpendiculairement au plan formé par la direction de visée Los et l'axe 12 du projectile 1 (plan appelé par la suite plan de visée).

L'ogive 3 pivote donc par rapport au corps 2 du projectile par la commande du motoréducteur 9 (rotation w). On note qu'il existe deux positions possibles pour que le plan 19 soit perpendiculaire au plan de visée.

On choisit l'orientation du plan des ailettes qui est telle qu'il en résulte un effort aérodynamique sur ce plan (quand il est déployé) qui déplacera le projectile 1 vers la cible 30.

On a représenté aux figures 15a et 15b le projectile 1 avec les deux orientations possibles pour le plan 19 des ailettes qui sont perpendiculaires au plan de visée (qui est ici confondu avec le plan des figures). On a fait apparaître sur chacune des figures l'angle a 10 entre l'axe 12 du projectile 1 et le plan 19 des ailettes ainsi que le vecteur ligne de visée LOS- Le vecteur N représente la perpendiculaire au plan 19 des ailettes 16a,16b et la flèche FN l'effort aérodynamique qui s'exerce sur les ailettes une fois qu'elles sont déployées. 15 Cet effort est colinéaire au vecteur N et de sens opposé à ce dernier. On voit que la figure 15a montre une configuration dans laquelle l'effort FN provoquera un basculement du projectile 1 autour de son centre de gravité G (basculement figuré par 20 les flèches B1), ce qui provoquera une orientation et un déplacement du projectile 1 vers la cible 30. Inversement la figure 15b montre une configuration dans laquelle l'effort FN provoquera un basculement en sens inverse du projectile 1 autour de son centre de gravité G 25 (basculement figuré par les flèches B2). Ce basculement B2 aura pour effet un éloignement du projectile 1 de sa cible 30. Le calculateur de l'électronique de commande 10 devra donc commander le moyen de pivotement 9 de telle sorte que le 30 plan 19 des ailettes soit orienté suivant la configuration de la figure 15a qui permet effectivement un déplacement du projectile 1 vers la cible 30. La discrimination par calcul de l'une ou de l'autre position est obtenue aisément par le calcul de deux angles : D'une part l'angle p entre la ligne de visée Los et l'axe 12 du projectile 1. D'autre part l'angle y entre la ligne de visée Los et le plan 19 des ailettes.

Une configuration dans laquelle le plan 19 est orienté de façon à rapprocher le projectile de sa cible est une configuration pour laquelle l'angle p est supérieur à l'angle y (figure 15a). Concrètement p = y + a Dans la configuration défavorable (figure 15b), l'angle p 10 entre la ligne de visée Los et l'axe 12 du projectile 1 est inférieur à l'angle y séparant la ligne de visée Los et le plan 19 des ailettes. Concrètement p = y - a Une fois l'ogive 3 du projectile 1 correctement orientée, on commande au cours de l'étape suivante (figure 14c) le 15 moyen d'ouverture 27 (motoréducteur) de façon à déployer les ailettes 16a et 16b symétriquement hors de l'ogive 3. Le déploiement des ailettes 16a,16b introduit ces dernières dans l'écoulement aérodynamique entourant l'ogive 3. L'inclinaison des ailettes 16a,16b par rapport à l'axe 12 20 du projectile conduit à un effort FN qui fait basculer le projectile (figure 15a) et l'oriente vers la cible 30. L'amplitude de l'effort FN dépend de la surface des ailettes 16a, 16b sortant de l'ogive 3. Il est possible de régler cet effort en pilotant l'angle 25 d'ouverture donné par le motoréducteur 27. Cette amplitude de l'ouverture sera déterminée par l'électronique de commande 10 en fonction d'algorithmes de pilotage particuliers qui sont liés à la géométrie globale du projectile considéré (répartition des masses et des inerties, coefficients 30 aérodynamiques), donc liés à la façon dont un projectile donné réagira mécaniquement lors du déploiement des ailettes.

L'Homme du Métier déterminera les lois de pilotage appropriées par simulation lorsqu'il définira un projectile spécifique. L'effort FN sera appliqué pendant une durée donnée qui 5 dépendra aussi des caractéristiques du projectile considéré. Pendant la phase de déploiement des ailettes 16a,16b (figure 14c), l'ogive 3 est maintenue stabilisée en rotation avec une orientation telle que le plan 19 des ailettes reste perpendiculaire au plan de visée (plan de la ligne de visée 10 Los et de l'axe 12 du projectile). A l'issue de la période d'application de l'effort FN, l'électronique de commande 10 provoquera, par le motoréducteur 27, le repliement des ailettes 16a,16b à l'intérieur de l'ogive 3 (figure 14d). 15 Le projectile suit alors la trajectoire corrigée. Les ailettes ne sortant plus de l'ogive 3, elles ne perturbent pas le vol du projectile par leur dissymétrie. Les moyens de détection 11 permettent toujours les calculs de la ligne de visée Los et autorisent la répétition 20 des différentes étapes du procédé pour obtenir une nouvelle correction de la trajectoire du projectile 1. Un des avantages du procédé selon l'invention (et de la structure de projectile associée) est que l'effort FN peut être d'une intensité à la fois importante (avec le 25 déploiement maximal des ailettes) et réglable. Par ailleurs cette capacité de correction de trajectoire importante est associée à une absence de perturbations aérobalistiques lors du vol du projectile et en dehors des phases de déploiement des ailettes. En effet, les ailettes se trouvent à 30 l'intérieur de l'ogive et ne perturbent pas le vol lorsqu'elles sont repliées. Un tel avantage n'existait pas avec les projectiles selon l'art antérieur (tels que décrits par exemple par W02009/112829 ou FR2892808) et pour lesquels l'ogive portait une dissymétrie présente en permanence et qui devait donc être compensée tout au long de la trajectoire du projectile par la mise en rotation de l'ogive. Les ailettes fixes décrites par W02009/112829 avaient par ailleurs des dimensions limitées par le calibre du projectile et l'effort résultant était d'amplitude fixe. Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. On a ainsi décrit un projectile dans lequel les ailettes 10 16a,16b se déploient de façon symétrique. Il est possible de doter chaque ailette d'un motoréducteur propre, ce qui permet alors de commander chaque ailette de façon individuelle et donc de donner à chaque ailette un angle de déploiement différent. Les figures 16a et 15 16b illustrent cette variante de l'invention. Chaque ailette 16a et 16b est directement commandée par un motoréducteur 32a ou 32b qui est disposé avec son axe aligné avec l'axe de pivot 20a,20b de l'ailette considérée. Les deux motoréducteurs sont pilotés par l'électronique de commande 20 10 . Ce mode de réalisation permet de créer une dissymétrie, par exemple en déployant très légèrement une ailette. On a représenté à la figure 16b le déploiement d'une seule ailette 16a, l'ailette 16b restant dans l'ogive. Le déploiement est 25 très amplifié sur la figure 16b, il suffira pratiquement que l'ailette sorte de l'ogive de quelques millimètres tandis que l'autre ailette reste dans l'ogive. Il en résulte un couple de pivotement qui s'exerce sur l'ogive 3. Cette commande d'une seule ailette permet de remplacer le 30 motoréducteur de pivotement 9 qui était décrit dans le mode de réalisation précédent. Lors de la seconde phase du procédé (figure 14b) on fera alors tourner l'ogive 3 de l'angle co requis en commandant la sortie partielle d'une seule ailette hors de l'ogive.

Une fois l'ogive 3 correctement orientée angulairement, on commandera les deux motoréducteurs 32a,32b pour provoquer une sortie symétrique des deux ailettes 16a, 16b hors de l'ogive. Ceci conduit à la correction de trajectoire décrite précédemment (figure 14c). Dans les modes de réalisation précédents on a positionné la platine 21 au-dessus de l'axe 12 du projectile. Dans ce cas l'axe 12 du projectile 1 coupe le plan géométrique 19 des ailettes en avant du projectile et en dehors de l'ogive 3.

Une telle disposition permet de faciliter l'intégration des moyens de détection 11. Il est cependant possible comme représenté à la figure 17 de positionner les ailettes 16a,16b avec leur plan 19 coupant l'axe 12 du projectile dans l'ogive 3 elle-même. Donc de positionner les ailettes au niveau d'une zone médiane de l'ogive 3. Une telle disposition permet de définir des ailettes 16a,16b de plus grande envergure donc pouvant engendrer un effort de correction FN d'amplitude supérieure. On a décrit dans les modes de réalisation précédents un 20 projectile doté de moyens de détection de cible. Il est possible de mettre en oeuvre l'invention pour réaliser un projectile dans lequel les moyens de détection de cible sont remplacés par des moyens de localisation de cible qui comprennent par exemple une mémoire programmée avant tir 25 ou bien sur trajectoire et dans laquelle les coordonnées de la cible sont introduites. Ces coordonnées sont alors utilisées dans les algorithmes de pilotage en lieu et place des coordonnées fournies par le détecteur pour définir le vecteur ligne de visée Los. Le projectile peut ainsi être 30 également télécommandé sur sa trajectoire par un opérateur distant. Un tel mode de guidage d'un projectile sur coordonnées est décrit en particulier par le brevet FR2918168.

Le projectile selon l'invention a été décrit en référence à la mise en oeuvre du procédé permettant le pilotage du projectile. Les moyens du projectile selon l'invention, en 5 particulier les ailettes et leurs moyens d'ouverture, peuvent aussi être mis en oeuvre en phase de vol du projectile pour accroître la portée de ce dernier. En effet les ailettes 16a,16b forment un plan porteur dont l'ouverture peut être commandée de façon à assurer une portance aérodynamique 10 supplémentaire permettant de faire planer le projectile à partir de l'apogée de sa trajectoire balistique. Dans ce cas l'ogive sera maintenue (à l'aide d'un algorithme de commande approprié) suivant une position telle que le plan des ailettes soit perpendiculaire à un plan vertical. Les 15 ailettes seront ensuite repliées pour redonner au projectile une trajectoire orientée vers le sol avant d'être utilisées pour le piloter vers une cible comme décrit précédemment.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1- Projectile gyrostabilisé (1) pouvant être piloté sur une partie de sa trajectoire, projectile comportant un corps (2) prolongé par une ogive (3) pouvant tourner par rapport au corps (2) par l'action d'un moyen de pivotement (9,32a,32b) qui est piloté par une électronique de commande (10), projectile caractérisé en ce que l'ogive (3) renferme une paire d'ailettes canards (16a,16b) pouvant être déployées hors de l'ogive (3), les ailettes étant disposées dans un même plan (19) formant un angle (a) avec l'axe (12) du projectile, les ailettes (16a,16b) se déployant par l'action d'un moyen d'ouverture (27,32a,32b) qui est piloté par l'électronique de commande (10), le moyen d'ouverture permettant de déployer les ailettes (16a,16b) suivant un angle d'ouverture variable dont l'amplitude est déterminée par l'électronique de commande (10), le moyen d'ouverture (27,32a,32b) permettant aussi de replier complètement les ailettes (16a,16b) à l'intérieur de l'ogive (3).
2. 2- Projectile gyrostabilisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (16a,16b) sont déployables de façon symétrique par rapport à l'axe (12) du projectile.
3. 3- Projectile gyrostabilisé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'ouverture comporte un motoréducteur (27) entraînant une vis sans fin (23) sur laquelle sont engagés des profils dentés (22a,22b) solidaires de chaque ailette (16a,16b).
4. 4- Projectile gyrostabilisé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque ailette (16a,16b) est 30 entraînée par un motoréducteur spécifique (32a,32b).
5. 5- Projectile gyrostabilisé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ailettes canard (16a,16b) sont fixées sur une platine (21) de l'ogive (3) qui est inclinée par rapport à l'axe (12) du projectile.
6. 6- Projectile gyrostabilisé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la platine (21) est disposée au-dessus de l'axe (12) du projectile.
7. 7- Projectile gyrostabilisé selon une des revendications 5 1 à 6, caractérisé en ce que l'ogive (3) porte un capteur de cible (11) disposé suivant l'axe (12) du projectile.
8. 8- Procédé de pilotage d'un projectile gyrostabilisé (1) selon une des revendications précédentes, projectile comprenant un corps (2) prolongé par une ogive (3) qui peut 10 tourner par rapport au corps par l'action d'un moyen de pivotement (9,32a,32b) qui est piloté par une électronique de commande (10) comportant un calculateur et qui est elle-même reliée à des moyens (11) de localisation ou de détection de cible et à des moyens de navigation et localisation du 15 projectile, l'ogive (3) renfermant par ailleurs une paire d'ailettes canards (16a,16b) pouvant être déployées ou repliées hors de l'ogive (3) par l'action d'un moyen d'ouverture (27,32a,32b) qui est piloté par l'électronique de commande (10), les ailettes (16a,16b) étant disposées dans un 20 même plan (19) formant un angle avec l'axe (12) du projectile, procédé caractérisé par les étapes suivantes : - on détermine dans le calculateur à l'aide d'algorithmes appropriés une direction projectile-cible (Los) dite direction de visée, à partir des coordonnées calculées du 25 projectile (1) et des coordonnées de la cible fournies par le moyen (11) de localisation ou détection de cible, - on commande les moyens de pivotement (9,32a,32b) de façon à positionner le plan des ailettes (16a,16b) sensiblement perpendiculairement au plan formé par la 30 direction de visée Los et l'axe (12) du projectile, le plan (19) des ailettes étant par ailleurs orienté de telle façon que l'angle entre le plan (19) des ailettes et la direction de visée Los soit inférieur à l'angle entre cette direction de visée Los et l'axe (12) du projectile,- on commande le moyen d'ouverture (27,32a,32b) de façon à déployer les ailettes (16a,16b) hors de l'ogive (3) suivant un angle d'ouverture dont l'amplitude est déterminée par l'électronique de commande (10), - on commande le moyen d'ouverture (27,32a,32b) de façon à replier les ailettes (16a,16b) à l'intérieur de l'ogive (3) .
9. 9- Procédé de pilotage d'un projectile gyrostabilisé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on commande le moyen d'ouverture (27,32a,32b) de façon à déployer les ailettes (16a,16b) hors de l'ogive (3) de façon symétrique par rapport à l'axe (12) du projectile.
10. 10- Procédé de pilotage d'un projectile gyrostabilisé selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de pivotement comprennent deux motoréducteurs (32a,32b) permettant chacun de commander une ailette (16a,16b), le pivotement de l'ogive (3) étant obtenu par un déploiement dissymétrique par rapport à l'axe (12) du projectile des ailettes (16a,16b) hors de l'ogive.