EP0161962B1 - Weapon system and missile for destroying the structure of an aeral target using a focussed charge - Google Patents
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- EP0161962B1 EP0161962B1 EP85400715A EP85400715A EP0161962B1 EP 0161962 B1 EP0161962 B1 EP 0161962B1 EP 85400715 A EP85400715 A EP 85400715A EP 85400715 A EP85400715 A EP 85400715A EP 0161962 B1 EP0161962 B1 EP 0161962B1
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- missile
- target
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
- F42C13/00—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
Definitions
- the present invention relates to a weapon system intended for the structural destruction, that is to say the cutting into two distinct sections, of a target by means of a controlled focused charge and comprising a missile carrying said focused charge .
- Such structural destruction allows the use of small missiles carrying only a small or medium charge (of the order of three to four times lower than that required by the first two effects mentioned above) and having great maneuverability, for example obtained by force control, that is to say using lateral nozzles whose line of action passes at least approximately through the center of gravity of the carrier missile.
- a missile known for a weapon system intended for structural destruction further comprises calculation means, first means capable of providing the value of the speed of said missile, second means capable of providing the value of the relative speed of the target relative to the missile, third means capable of providing the angle between the longitudinal axis of the missile and said relative speed, as well as fourth proximity detection means capable of indicating the instant of detection of an end of said missile target, said missile being provided with a system for triggering said charge activated with a certain delay after detection of the target.
- Structural destruction would therefore seem to constitute the most effective method vis-à-vis fast targets with great maneuverability.
- it is not used in practice, because it requires, for the interception to be successful, that the impact area of the focused burst of shrapnel corresponds to a vulnerable area of the target. So far, it does not seem that we have managed to control the impact zone, on a target, of the fragments of a focused spray.
- the object of the present invention is to remedy this drawback.
- the object of the present invention relates to a weapon system making it possible to send the shards of a focused charge into a zone of the target, specified in advance and chosen for its vulnerability.
- a vulnerable zone corresponds, for example, to the part of the fuselage which is between the wing and the tail.
- the explosion of the focused charge is controlled, from said instant of detection of one end of the target, with a delay time which is calculated as a function of the real parameters of the interception of the target by the missile and which, in reality, corresponds to a predetermined length of said target from its end detected by said fourth means.
- the fragments of the focused charge can reach the predetermined region of said target in order to achieve structural destruction of the latter.
- this calculated duration is zero or negative, the firing will be carried out immediately.
- the known missiles as described for example in the patents US-A-3,933,097 and DE-A-2,527,368, are generally provided with a charge trigger system actuated with a certain delay, after detection of the target; however, in this case, this delay is foreseen by construction or possibly introduced during the launching of the missile, taking into account the supposed speed of the target and the type of attack carried out by the missile on the target (attack from the front or rear).
- the delay in the explosion of the focused charge is determined according to the circumstances of the interception, in order to optimize the effects of said charge and to obtain the structural destruction of the target.
- said first, second and third means are provided to be able to supply their information continuously and then said additional calculation means calculate said duration continuously to provide a series of values, and, from said detection instant provided by said fourth means, said additional calculation means count down the last value of this duration available before said detection instant.
- said additional calculation means and / or said proximity detection means exhibit an inherent delay in the exposure of said focused charge and in the detection of a target, respectively. If all of these known delays inherent in the system are equal to (To), said additional calculation means send the focused load a firing signal after a period of time (T I ), which is equal to the difference between the duration (T), at the end of which the explosion of the focused charge is desired, and the delay duration (To).
- said additional calculation means possibly correct the duration (T) of the value (To) of the inherent delays to provide a firing signal at the expiration of the duration (T,).
- the system according to the invention includes means capable of indicating this constant.
- Such means may be display means actuated manually when the missile is launched.
- they consist of automatic means for recognizing the target, either carried by the missile itself, or arranged at a fixed station.
- these automatic recognition means are advantageously linked to the missile launching and remote control station, which transmits to it by electromagnetic waves the value of to of the target to be destroyed, together with the other information. usual.
- the value of the duration (T or T i ) applicable at a given instant is calculated from measurements of the speed (Ve) of the missile, of the target relative speed - missile (V R ) and of the angle (D) carried out at an earlier instant and said additional calculation means generate an additional delay time t which is counted from the instant of said measurements and whose expiration allows the start from the countdown of the delay (T or T 1 ) to the ignition of the charge, as soon as the proximity detection means have detected the target.
- Ve, V R and D are measured and the calculations necessary are carried out at a rate controlled by time t and a delay T, periodically renewed, which is used after detection of the target by the detection means, is developed. proximity, to trigger the charge at the optimal time.
- said additional delay time t is calculated by said additional calculation means and is proportional to the inverse of the square root of the relative speed (V R ).
- the weapon system according to the invention shown in FIG. 1 and intended for air defense, comprises a detection and guidance device 1, arranged on the ground, as well as a set of air defense missiles 2.
- a detection and guidance device 1 arranged on the ground, as well as a set of air defense missiles 2.
- an air enemy 3 missile, plane, helicopter, etc.
- the device 1 determines using the computer and the radar that it includes the opportunity and the conditions for an interception of the enemy 3.
- each air defense missile 2 comprises electronic guide means 4 capable of cooperating with the device 1 and a seeker 5 provided with an inertial unit 5 '. Also, initially, a missile 2 follows a launch trajectory entirely determined by the cooperation of the device 1 and on-board guidance means 4. Then, again thanks to this cooperation, the device 1 directs the missile 2 towards the target 3 by making it follow a trajectory 7. Finally, when the missile 2 is sufficiently well oriented, its guidance towards the target 3 is taken care of by its seeker 5.
- FIG. 1 we have illustrated the case where the missile 2 goes against the target 3 to attack it from the front, which corresponds to the diagrams of FIGS. 4 and 5. It goes without saying that missile 2 can also attack target 3 from the rear, chasing and catching it, as shown in the diagrams in Figures 6 and 7.
- the object of the invention is to control the explosion of the focused charge 10 at an instant following the detection of the target 3 by the proximity detection means 8, such as the fragments of said charge 10 reach a structurally fragile region of said target, in order to cut the latter in two.
- the front and middle parts of an attacking machine 3 are structurally resistant because they include navigation and measuring devices, fuel tanks, military load, etc., so that, in order to obtain structural destruction of said machine 3, it is preferable to project the fragments of the load 10 into a zone 14 of the rear part thereof (see FIGS. 4 and 6).
- the object of the invention is to determine a time T of delay in the explosion of the charge 10, after the detection of the target 3 by the proximity detection means 8, such as the bursts of said focused charge 10 can reach zone 14, placed at a distance from the first point 15 of the target 3 detected by the front 9 of said proximity detection means 8.
- the explosion of the charge 10 after firing by the calculation means 13 is not instantaneous and that, moreover, there is a delay in the detection of a target 3 by the detection means of proximity 8; as a result, the delay time T to the explosion must be corrected by a time To, known for a charge 10 and proximity detection means 8 given and corresponding to the explosion delays after ignition and detection by proximity detection means 8.
- Io is a constant, having the dimension of a length and independent of the parameters Ve, V B and P; lo is attached to each type of target 3 and characteristic of it.
- the detection and guidance device 1, which performs an at least partial image recognition of the target 3, knows the type of the latter and can therefore send to the calculation means 13 of the missile 2, the value lo suitable for the target 3 being intercepted.
- the different values 10 respectively correspond to the different types of possible targets are preferably predetermined and stored in the device 1.
- Each type of target 3 can be associated with a value of 10 for a forward attack and another value lo for a rear attack.
- the missile 2 may include the means for detecting the type of the target 3 and determining the value to be adopted for the constant lo;
- Dl 1 ⁇ V B ⁇ te, term in which te is the time taken by the bursts of the focused charge 10 to reach zone 14 of the target 3.
- the + sign is used for a forward attack and the sign - for a rear attack.
- the detection and guidance device 1 knows the type of attack (from the front or from the rear) that the missile 2 will carry out on the target 3 and it is therefore able to communicate to the calculation means 13 the sign appropriate.
- te is an implicit function of h, a and T;
- DI 2 is a variation in length due to the parameters h and a.
- Condition (1) is easy to achieve by construction, since it involves only parameters available to the manufacturer of missile 2. If this condition (1) is met, the delay time T is given by the formula that is to say if it is an attack from the front (see Figures 4 and 5), or by the formula: that is to say if it is a rear attack (see Figures 6 and 7).
- condition (1) is respected and if the time T has been chosen according to the appropriate relation (2 1 ) or (2 2 ), the zone 14 reached by the splinters will be defined from point 15, by the relationship :
- Circuit 16 controls the measurements and performs the calculations.
- the up-down counter 17 determines. the instant from which the explosion delay time can be used, while the up-down counter 18 allows the exploitation of this delay.
- the measurement authorization signal (input 23) is initialized at the time of launching or during the search for seeker 5.
Landscapes
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Abstract
Description
La présente invention concerne un système d'arme destiné à la destruction structurale, c'est-à-dire au sectionnement en deux tronçons distincts, d'une cible au moyen d'une charge focalisée commandée et comportant un missile porteur de ladite charge focalisée.The present invention relates to a weapon system intended for the structural destruction, that is to say the cutting into two distinct sections, of a target by means of a controlled focused charge and comprising a missile carrying said focused charge .
On sait que la destruction d'une cible aérienne, telle qu'un missile d'attaque, par impact direct d'un missile de défense est très improable, quelle que soit la sophistication du système de guidage dudit missile de défense. Aussi, actuellement, les deux méthodes principales grâce auxquelles un missile de défense peut, au moyen d'une charge militaire classique, détruire une telle cible aérienne, mettent en oeuvre
- soit l'effet de souffle de l'explosion de ladite charge si celle-ci est importante et si la cible se trouve à proximité immédiate ;
- soit la projection, grâce à une charge importante, d'une gerbe d'éclats, largement ouverte, dans des zones sensibles de la cible. De tels systèmes sont par exemple décrits dans les brevets US-A-3 858 207 et US-A-4 168 663.
- either the blast effect of the explosion of said charge if it is significant and if the target is in the immediate vicinity;
- or the projection, thanks to a large load, of a spray of shards, widely open, in sensitive areas of the target. Such systems are for example described in patents US-A-3,858,207 and US-A-4,168,663.
Ces deux méthodes classiques présentent l'inconvénient de nécessiter une charge militaire importante, de sorte que les missiles de défense qu'elles mettent en oeuvre présentent une masse relativement importante nuisant à leur manceuvrabilité. Ceci est d'autant plus préjudiciable que les missiles d'attaque peuvent présenter une grande manoeuvrabilité et qu'il est donc souhaitable que la manoeuvrabilité d'un missile de défense soit aussi grande que possible pour permettre l'interception d'un missile d'attaque fortement manoeuvrant.These two conventional methods have the drawback of requiring a high military load, so that the defense missiles that they use have a relatively large mass which affects their maneuverability. This is all the more detrimental since the attack missiles can exhibit great maneuverability and it is therefore desirable that the maneuverability of a defense missile is as great as possible to allow the interception of a missile of highly maneuvering attack.
Pour remédier à cet inconvénient des méthodes d'interception classique, on a déjà pensé à projeter, à partir du missile de défense et au moyen d'une charge relativement faible, une gerbe d'éclats focalisée dans une zone fragile de ladite cible se trouvant à proximité immédiate dudit missile de défense, afin d'obtenir la destruction structurale de ladite cible, c'est-à-dire son sectionnement en deux tronçons distincts. Une telle destruction structurale d'une cible nécessite qu'un nombre d'éclats suffisant atteignent ensemble une zone de faible surface de la cible et que la charge utilisée soit focalisée, c'est-à-dire qu'elle projette, lors de l'explosion, des éclats dont les trajectoires forment un angle sensiblement constant avec l'axe du missile.To overcome this drawback of conventional interception methods, it has already been thought to project, from the defense missile and by means of a relatively low charge, a sheaf of shards focused in a fragile area of said target being in the immediate vicinity of said defense missile, in order to obtain the structural destruction of said target, that is to say its sectioning into two distinct sections. Such structural destruction of a target requires that a sufficient number of shards reach together a small area of the target and that the charge used is focused, that is to say that it projects, during the 'explosion, fragments whose trajectories form a substantially constant angle with the axis of the missile.
Une telle destruction structurale permet l'utilisation de missiles de faibles dimensions n'emportant qu'une charge faible ou moyenne (de l'ordre de trois à quatre fois plus faible que celle nécessitée par les deux premiers effets cités ci-dessus) et présentant une grande manoeuvrabilité, par exemple obtenue au moyen d'un pilotage en force, c'est-à-dire à l'aide de tuyères latérales dont la ligne d'action passe au moins approximativement par le centre de gravité du missile porteur. Un missile connu pour système d'arme destiné à la destruction structurale comporte de plus des moyens de calcul, des premiers moyens susceptibles de fournir la valeur de la vitesse dudit missile, des seconds moyens susceptibles de fournir la valeur de la vitesse relative de la cible par rapport au missile, des troisièmes moyens susceptibles de fournir l'angle éntre l'axe longitudinal du missile et ladite vitesse relative, ainsi que des quatrièmes moyens de détection de proximité susceptibles d'indiquer l'instant de détection d'une extrémité de ladite cible, ledit missile étant pourvu d'un système de déclenchement de ladite charge actionné avec un certain retard après la détection de la cible.Such structural destruction allows the use of small missiles carrying only a small or medium charge (of the order of three to four times lower than that required by the first two effects mentioned above) and having great maneuverability, for example obtained by force control, that is to say using lateral nozzles whose line of action passes at least approximately through the center of gravity of the carrier missile. A missile known for a weapon system intended for structural destruction further comprises calculation means, first means capable of providing the value of the speed of said missile, second means capable of providing the value of the relative speed of the target relative to the missile, third means capable of providing the angle between the longitudinal axis of the missile and said relative speed, as well as fourth proximity detection means capable of indicating the instant of detection of an end of said missile target, said missile being provided with a system for triggering said charge activated with a certain delay after detection of the target.
La destruction structurale paraîtrait donc constituer la méthode la plus efficace vis-à-vis des cibles rapides et à grande manoeuvrabilité. Cependant, elle n'est pas utilisée en pratique, car elle nécessite, pour que l'interception soit réussie, que la zone d'impact de la gerbe d'éclats focalisée corresponde à une zone vulnérable de la cible. Il ne semble pas, jusqu'à présent, que l'on ait réussi à maîtriser la zone d'impact, sur une cible, des éclats d'une gerbe focalisée.Structural destruction would therefore seem to constitute the most effective method vis-à-vis fast targets with great maneuverability. However, it is not used in practice, because it requires, for the interception to be successful, that the impact area of the focused burst of shrapnel corresponds to a vulnerable area of the target. So far, it does not seem that we have managed to control the impact zone, on a target, of the fragments of a focused spray.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient.The object of the present invention is to remedy this drawback.
L'objet de la présente invention concerne un système d'arme permettant d'envoyer les éclats d'une charge focalisée dans une zone de la cible, spécifiée à l'avance et choisie pour sa vulnérabilité. Pour une cible aérienne une telle zone vulnérable correspond par exemple à la partie du fuselage qui se trouve entre la voilure et l'empennage.The object of the present invention relates to a weapon system making it possible to send the shards of a focused charge into a zone of the target, specified in advance and chosen for its vulnerability. For an aerial target, such a vulnerable zone corresponds, for example, to the part of the fuselage which is between the wing and the tail.
A cette fin, selon l'invention, le système d'arme du type décrit ci-dessus est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul additionnels qui sont montés à bord dudit missile et qui, à partir des valeurs de la vitesse du missile et de la vitesse relative cible-missile, ainsi qu'à partir dudit angle entre l'axe longitudinal du missile et ladite vitesse relative, calculent à un instant proche dudit instant de détection fourni par lesdits quatrièmes moyens une durée, qui est ensuite décomptée par lesdits moyens de calcul additionnels à partir dudit instant de détection et au bout de laquelle lesdits moyens de calcul additionnels commandent ladite charge focalisée, lesdits moyens de calcul calculant ladite durée à partir des formules suivantes :
- T = durée décomptée à partir de l'instant de détection d'une extrémité de la cible par lesdits quatrièmes moyens et au bout de laquelle l'explosion de la charge focalisée est désirée pour que ses éclats atteignent une partie vulnérable prédéterminée de ladite cible ;
- d = distance séparant, le long de l'axe X-X du missile, le centre F des quatrièmes moyens de détection de proximité du centre 0 de la charge focalisée ;
- Io = constante, homogène à une longueur, caractéristique de la cible à détruire
- Ve = vitesse du missile ;
- VR = vitesse relative de la cible par rapport au missile ;
- D = angle entre l'axe du missile et VR.
- T = duration counted down from the instant of detection of one end of the target by said fourth means and at the end of which the explosion of the focused charge is desired so that its fragments reach a predetermined vulnerable part of said target;
- d = distance separating, along the axis XX of the missile, the center F of the fourth proximity detection means from the center 0 of the focused load;
- Io = constant, homogeneous at a length, characteristic of the target to be destroyed
- Ve = speed of the missile;
- V R = relative speed of the target with respect to the missile;
- D = angle between the axis of the missile and V R.
On voit ainsi que, selon l'invention, l'explosion de la charge focalisée est commandée, à partir dudit instant de détection d'une extrémité de la cible, avec un temps de retard qui est calculé en fonction des paramètres réels de l'interception de la cible par le missile et qui, en réalité, correspond à une longueur prédéterminée de ladite cible à partir de son extrémité détectée par lesdits quatrièmes moyens.It can thus be seen that, according to the invention, the explosion of the focused charge is controlled, from said instant of detection of one end of the target, with a delay time which is calculated as a function of the real parameters of the interception of the target by the missile and which, in reality, corresponds to a predetermined length of said target from its end detected by said fourth means.
De la sorte, les éclats de la charge focalisée peuvent atteindre la région prédéterminée de ladite cible en vue de réussir la destruction structurale de cette dernière. Dans le cas où cette durée calculée serait nulle ou négative, la mise à feu serait effectuée immédiatement.In this way, the fragments of the focused charge can reach the predetermined region of said target in order to achieve structural destruction of the latter. In the event that this calculated duration is zero or negative, the firing will be carried out immediately.
On remarquera que les missiles connus, comme cela est par exemple décrit dans les brevets US-A-3 933 097 et DE-A-2 527 368, sont généralement pourvus d'un système de déclenchement de la charge actionné avec un certain retard, après la détection de la cible ; cependant, dans ce cas, ce retard est prévu par construction ou éventuellement introduit lors du lancement du missile, compte tenu de la vitesse supposée de la cible et du type d'attaque effectué par le missile sur la cible (attaque par l'avant ou par l'arrière). En revanche, selon l'invention, le retard à l'explosion de la charge focalisée est déterminé en fonction des circonstances de l'interception, afin d'optimiser les effets de ladite charge et d'obtenir la destruction structurale de la cible.It will be noted that the known missiles, as described for example in the patents US-A-3,933,097 and DE-A-2,527,368, are generally provided with a charge trigger system actuated with a certain delay, after detection of the target; however, in this case, this delay is foreseen by construction or possibly introduced during the launching of the missile, taking into account the supposed speed of the target and the type of attack carried out by the missile on the target (attack from the front or rear). On the other hand, according to the invention, the delay in the explosion of the focused charge is determined according to the circumstances of the interception, in order to optimize the effects of said charge and to obtain the structural destruction of the target.
De préférence, lesdits premiers, seconds et troisièmes moyens sont prévus pour pouvoir fournir leurs informations en continu et alors lesdits moyens de calcul additionnels calculent ladite durée en continu pour en fournir une suite de valeurs, et, à partir dudit instant de détection fourni par lesdits quatrièmes moyens, lesdits moyens de calcul additionnels décomptent la dernière valeur de cette durée disponible avant ledit instant de détection.Preferably, said first, second and third means are provided to be able to supply their information continuously and then said additional calculation means calculate said duration continuously to provide a series of values, and, from said detection instant provided by said fourth means, said additional calculation means count down the last value of this duration available before said detection instant.
De façon connue, lesdits moyens de calcul additionnels et/ou lesdits moyens de détection de proximité présentent un retard inhérent à l'exposition de ladite charge focalisée et à la détection d'une cible, respectivement. Si la totalité de ces retards connus inhérents au système est égale à (To), lesdits moyens de calcul additionnels adressent à la charge focalisée un signal de mise à feu au bout d'une durée (TI), qui est égale à la différence entre la durée (T), au bout de laquelle l'explosion de la charge focalisée est désirée, et la durée de retard (To).In known manner, said additional calculation means and / or said proximity detection means exhibit an inherent delay in the exposure of said focused charge and in the detection of a target, respectively. If all of these known delays inherent in the system are equal to (To), said additional calculation means send the focused load a firing signal after a period of time (T I ), which is equal to the difference between the duration (T), at the end of which the explosion of the focused charge is desired, and the delay duration (To).
Ainsi, lesdits moyens de calcul additionnels corrigent éventuellement la durée (T) de la valeur (To) des retards inhérents pour fournir un signal de mise à feu à l'expiration de la durée (T,).Thus, said additional calculation means possibly correct the duration (T) of the value (To) of the inherent delays to provide a firing signal at the expiration of the duration (T,).
Afin de pouvoir fournir aux moyens de calcul la constante Io, le système selon l'invention comporte des moyens susceptibles d'indiquer cette constante. De tels moyens peuvent être des moyens d'affichage actionnés manuellement au moment du lancement du missile. De préférence, ils sont constitués de moyens automatiques de reconnaissance de la cible, soit portés par le missile lui-même, soit disposés à poste fixe. Dans ce dernier cas, ces moyens automatiques de reconnaissance sont avantageusement liés à la station de lancement et de téléguidage du missile, qui transmet à celui-ci par ondes électromagnétiques la valeur de to de la cible à détruire, en même temps que les autres informations habituelles.In order to be able to supply the constant Io to the calculation means, the system according to the invention includes means capable of indicating this constant. Such means may be display means actuated manually when the missile is launched. Preferably, they consist of automatic means for recognizing the target, either carried by the missile itself, or arranged at a fixed station. In the latter case, these automatic recognition means are advantageously linked to the missile launching and remote control station, which transmits to it by electromagnetic waves the value of to of the target to be destroyed, together with the other information. usual.
On remarquera qu'à des instants très proches de l'interception, c'est-à-dire lorsque le missile et la cible passent par la même verticale, la vitesse relative VR et l'angle D entre l'axe du missile et cette vitesse relative VR subissent des variations rapides et non significatives : VR passe par une valeur nulle et D passe par 90°. Ainsi, pour que le retard à l'explosion calculé T1 ait une signification, il est nécessaire que les mesures de Ve, VR et D aient été effectuées un certain temps avant l'interception, ce temps devant être ni trop grand, ni trop petit pour que VR et D représentent sensiblement les valeurs réelles malgré les accélérations du missile et de la cible..It will be noted that at moments very close to interception, that is to say when the missile and the target pass through the same vertical, the relative speed V R and the angle D between the axis of the missile and this relative speed V R undergo rapid and insignificant variations: V R goes through a zero value and D goes through 90 °. Thus, for the calculated explosion delay T 1 to have a meaning, it is necessary that the measurements of Ve, V R and D have been carried out a certain time before the interception, this time having to be neither too large nor too small for V R and D to represent the real values appreciably despite the accelerations of the missile and the target.
Aussi, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la valeur de la durée (T ou Ti) applicable à un instant donné est calculée à partir de mesures de la vitesse (Ve) du missile, de la vitesse relative cible-missile (VR) et de l'angle (D) effectuées à un instant antérieur et lesdits moyens de calcul additionnels élaborent un temps de retard supplémentaire t qui est décompté à partir de l'instant desdites mesures et dont l'expiration permet le début du décomptage du retard (T ou T1) à la mise à feu de la charge, dès que les moyens de détection de proximité ont détecté la cible.Also, according to an advantageous embodiment of the invention, the value of the duration (T or T i ) applicable at a given instant is calculated from measurements of the speed (Ve) of the missile, of the target relative speed - missile (V R ) and of the angle (D) carried out at an earlier instant and said additional calculation means generate an additional delay time t which is counted from the instant of said measurements and whose expiration allows the start from the countdown of the delay (T or T 1 ) to the ignition of the charge, as soon as the proximity detection means have detected the target.
En pratique, on mesure Ve, VR et D et on effectue les calculs nécessaires à une cadence commandée par le temps t et on élabore un retard T,, périodiquement renouvelé, qui sera utilisé après détection de la cible par les moyens de détection de proximité, pour déclencher la charge à l'instant optimal.In practice, Ve, V R and D are measured and the calculations necessary are carried out at a rate controlled by time t and a delay T, periodically renewed, which is used after detection of the target by the detection means, is developed. proximity, to trigger the charge at the optimal time.
De préférence, ledit temps de retard supplémentaire t est calculé par lesdits moyens de calcul additionnels et est proportionnel à l'inverse de la racine carrée de la vitesse relative (VR).Preferably, said additional delay time t is calculated by said additional calculation means and is proportional to the inverse of the square root of the relative speed (V R ).
Lesdits moyens de calcul peuvent être composés d'un premier circuit commandant les mesures des différents paramètres et effectuant les calculs nécessaires, d'un second circuit déterminant l'instant à partir duquel la durée de retard est exploitable et un troisième circuit permettant l'exploitation de cette durée de retard. De tels moyens de calcul peuvent être constitués, au moins en partie, par un microprocesseur.
- Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
- La figure 1 est une vue schématique générale illustrant la mise en oeuvre du système d'arme de défense aérienne selon l'invention.
- La figure 2 montre schématiquement un missile de défense aérienne selon l'invention.
- La figure 3 est une vue schématique montrant deux paramètres intervenant dans l'interception d'une cible par le missile selon l'invention.
- La figure 4 est un schéma représentant l'interception d'une cible par le missile selon l'invention, dans le cas où cette interception est effectuée par l'avant de la cible et où la cible et le missile selon l'invention se trouvent dans un même plan.
- La figure 5 est un diagramme de vitesses pour le schéma de la figure 4.
- La figure 6 est un schéma représentant l'interception d'une cible par le missile selon l'invention, dans le cas où cette interception est effectuée par l'arrière de la cible et où la cible et le missile selon l'invention se trouvent dans un même plan.
- La figure 7 est un diagramme de vitesses pour le schéma de la figure 6.
- La figure donne le schéma synoptique des moyens de calcul du système selon l'invention, embarqués à bord du missile.
- The figures of the appended drawing will make it clear how the invention can be implemented. In these figures, identical references designate similar elements.
- Figure 1 is a general schematic view illustrating the implementation of the air defense weapon system according to the invention.
- FIG. 2 schematically shows an air defense missile according to the invention.
- Figure 3 is a schematic view showing two parameters involved in the interception of a target by the missile according to the invention.
- FIG. 4 is a diagram representing the interception of a target by the missile according to the invention, in the case where this interception is carried out from the front of the target and where the target and the missile according to the invention are found in the same plane.
- Figure 5 is a speed diagram for the diagram in Figure 4.
- FIG. 6 is a diagram representing the interception of a target by the missile according to the invention, in the case where this interception is carried out from the rear of the target and where the target and the missile according to the invention are found in the same plane.
- Figure 7 is a speed diagram for the diagram in Figure 6.
- The figure gives the block diagram of the calculation means of the system according to the invention, on board the missile.
Le système d'arme selon l'invention, montré par la figure 1 et destiné à la défense aérienne, comporte un dispositif de détection et de guidage 1, agencé au sol, ainsi qu'un ensemble de missiles de défense aérienne 2. Lorsqu'un ennemi aérien 3 (missile, avion, hélicoptère, etc...) est détecté par le dispositif 1, celui-ci détermine à l'aide du calculateur et du radar qu'il comporte l'opportunité et les conditions d'une interception de l'ennemi 3.The weapon system according to the invention, shown in FIG. 1 and intended for air defense, comprises a detection and guidance device 1, arranged on the ground, as well as a set of
Si l'interception est décidée, le dispositif 1 procède au lancement d'un missile 2 contre l'ennemi 3, qui devient alors la cible à abattre. Comme le montre schématiquement la figure 2, chaque missile 2 de défense aérienne comporte des moyens électroniques de guidage 4 susceptibles de coopérer avec le dispositif 1 et un autodirecteur 5 pourvu d'une centrale inertielle 5'. Aussi, dans un premier temps, un missile 2 suit une trajectoire de lancement entièrement déterminée par la coopération du dispositif 1 et des moyens de guidage embarqués 4. Ensuite, toujours grâce à cette coopération, le dispositif 1 dirige le missile 2 vers la cible 3 en lui faisant suivre une trajectoire 7. Enfin, lorsque le missile 2 est suffisamment bien orienté, son guidage vers la cible 3 est pris en charge par son autodirecteur 5.If the interception is decided, the device 1 proceeds to launch a
On remarquera que, sur la figure 1, on a illustré le cas où le missile 2 va à la rencontre de la cible 3 pour l'attaquer par l'avant, ce qui correspond aux schémas des figures 4 et 5. Il va de soi que le missile 2 peut également attaquer la cible 3 par l'arrière, en la poursuivant et en la rattrapant, comme cela est figuré par les schémas des figures 6 et 7.It will be noted that, in FIG. 1, we have illustrated the case where the
Chaque missile 2 comporte :
- des moyens de détection de proximité 8 dont le front de détection 9 est voisin d'une surface conique concave d'axe confondu avec l'axe longitudinal X-X dudit
missile 2 et d'angle au sommet A ; - une
charge militaire focalisée 10 susceptible de projeter des éclats selon une surface de révolution d'axe confondu avec l'axe longitudinal X-X du missile et d'angle B ; - des codeurs angulaires 12 disposés sur le bâti de l'autodirecteur 5 ; et
- des moyens de calcul 13 pour la commande de la
charge focalisée 10.
- proximity detection means 8, the detection front 9 of which is close to a concave conical surface of axis coincident with the longitudinal axis XX of said
missile 2 and of angle at the apex A; - a focused
military charge 10 capable of projecting fragments along a surface of revolution of axis coincident with the longitudinal axis XX of the missile and of angle B; -
angular encoders 12 arranged on the frame of theseeker 5; and - calculation means 13 for controlling the
focused load 10.
L'objet de l'invention, comme il a été précisé ci-dessus, est de commander l'explosion de la charge focalisée 10 à un instant suivant la détection de la cible 3 par les moyens de détection de proximité 8, tel que les éclats de ladite charge 10 atteignent une région structuralement fragile de ladite cible, afin de couper celle-ci en deux. En général, les parties avant et médiane d'un engin assaillant 3 sont structuralement résistantes car comportant les appareils de navigation et de mesure, les réservoirs de carburant, la charge militaire, etc..., de sorte que, pour obtenir la destruction structurale dudit engin 3, il est préférable de projeter les éclats de la charge 10 dans une zone 14 de la partie arrière de celui-ci (voir les figures 4 et 6). Ainsi, l'objet de l'invention est de déterminer un temps T de retard à l'explosion de la charge 10, après la détection de la cible 3 par les moyens de détection de proximité 8, tel que les éclats de ladite charge focalisée 10 puissent atteindre la zone 14, disposée à une distance du premier point 15 de la cible 3 détectée par le front 9 desdits moyens de détection de proximité 8.The object of the invention, as was specified above, is to control the explosion of the
On remarquera que l'explosion de la charge 10 après la mise à feu par les moyens de calcul 13 n'est pas instantanée et que, de plus, il existe un retard à la détection d'une cible 3 par les moyens de détection de proximité 8 ; par suite, le temps de retard T à l'explosion doit être corrigé d'un temps To, connu pour une charge 10 et des moyens de détection de proximité 8 donnés et correspondant aux retards d'explosion après mise à feu et de détection par les moyens de détection de proximité 8.It will be noted that the explosion of the
En réalité, l'instant de commande de mise à feu doit intervenir avec un temps de retard :
Si l'on cherche à déterminer mathématiquement la distance I entre le premier point détecté 15 et la zone 14, on doit faire intervenir au moins les paramètres suivants :
- la vitesse Ve du missile de défense aérienne 2 ;
- la vitesse VB de la cible 3 ;
- the speed Ve of the
air defense missile 2; - the speed VB of the
target 3;
l'angle P de la présentation de la cible 3 par rapport au missile 2, c'est-à-dire l'angle entre la direction de la vitesse Ve et celle de la vitesse VB (voir les figures 5 et 7) ;
- le temps T de retard à l'explosion de la
charge focalisée 10 après détection dupoint 15 de la cible 3 par le front 9 des moyens de détection de proximité 8 ; - la vitesse Vi des éclats de la
charge focalisée 10, projetés selon la surface de révolution 11 ; - l'angle B de la surface de révolution 11 par rapport à l'axe X-X du
missile 2 ; - l'angle A du front de détection 9 des moyens de détection de proximité 8, par rapport à l'axe X-X du
missile 2 ; - la distance d le long de l'axe X-X du
missile 2, entre le cente F des moyens de détection de proximité 8 et le centre 0 de lacharge focalisée 10 ; - la position axiale h du
point 15 de la cible 3 détecté par des moyens de détection de proximité 8, par rapport à l'axe X-X dumissile 2 ; et - l'angle a définissant la position angulaire dudit
point 15 par exemple par rapport à la direction H-H perpendiculaire commune à Ve et VB (sur les figures 4et 5, a = 90°). - Il va de soi que la connaissance à l'instant de la détection du
point 15 par le front 9 de tous les paramètres ci-dessus, sauf T, permet de calculer T pour que 1 ait une valeur donnée à l'avance. Il est donc possible théoriquement d'atteindre unezone 14 déterminée à l'avance, du moins dans le cas où le calcul de T1 donne un résultat positif. Cependant, en pratique, un tel calcul de T n'est pas possible, car, quoique certains paramètres, tels que Vi, A, B et d, soient connus par construction et que d'autres, tels que Ve, VB et P, puissent être mesurés sur lemissile 2 à des instants proches de l'interception, il subsiste une grande indétermination due à la méconnaissance de h et a.
- the time T of delay in the explosion of the
focused charge 10 after detection of thepoint 15 of thetarget 3 by the front 9 of the proximity detection means 8; - the speed Vi of the fragments of the
focused charge 10, projected along the surface ofrevolution 11; - the angle B of the surface of
revolution 11 with respect to the axis XX of themissile 2; - the angle A of the detection front 9 of the proximity detection means 8, with respect to the axis XX of the
missile 2; - the distance d along the axis XX of the
missile 2, between the center F of the proximity detection means 8 and the center 0 of thefocused load 10; - the axial position h of
point 15 of thetarget 3 detected by proximity detection means 8, relative to the axis XX of themissile 2; and - the angle a defining the angular position of said
point 15 for example with respect to the perpendicular direction HH common to Ve and V B (in FIGS. 4 and 5, a = 90 °). - It goes without saying that knowing at the instant of the detection of
point 15 by the edge 9 of all the above parameters, except T, makes it possible to calculate T so that 1 has a value given in advance. It is therefore theoretically possible to reach azone 14 determined in advance, at least in the case where the calculation of T 1 gives a positive result. However, in practice, such a calculation of T is not possible because, although some parameters, such as Vi, A, B and d, are known by construction and others, such as Ve, V B and P , can be measured onmissile 2 at times close to interception, there remains a great indeterminacy due to the ignorance of h and a.
La présente invention permet de contourner cette difficulté. En effet, la demanderesse a démontré en étudiant la grandeur I, fonction des dix paamètres précédents, que celle-ci pouvait s'écrire sous la forme d'une somme de trois termes :
Io est une constante, ayant la dimension d'une longueur et indépendante des paramètres Ve, VB et P ; lo est attachée à chaque type de cible 3 et caractéristique de celle-ci. Le dispositif de détection et de guidage 1, qui effectue une reconnaissance d'image au moins partielle de la cible 3, connait le type de celle-ci et peut donc adresser aux moyens de calcul 13 du missile 2, la valeur lo appropriée à la cible 3 en cours d'interception. Les différentes valeurs 10 correspondent respectivement aux différents types de cibles possibles sont de préférence prédéterminées et stockées dans le dispositif 1. A chaque type de cible 3 peut être associée une valeur de 10 pour une attaque par l'avant et une autre valeur lo pour une attaque parl'arrière. Eventuellement, le missile 2 peut comporter les moyens pour détecter le type de la cible 3 et déterminer la valeur à adopter pour la constante lo ;Io is a constant, having the dimension of a length and independent of the parameters Ve, V B and P; lo is attached to each type of
Dl1 = ± VB · te, terme dans lequel te est le temps mis par les éclats de la charge focalisée 10 pour atteindre la zone 14 de la cible 3. Le signe + est utilisé pour une attaque par l'avant et le signe - pour une attaque par l'arrière. Le dispositif de détection et de guidage 1 connaît le type d'attaque (par l'avant ou par l'arrière) que va effectuer le missile 2 sur la cible 3 et il est donc à même de communiquer aux moyens de calcul 13 le signe approprié. On remarquera que te est une fonction implicite de h, a et T ; etDl 1 = ± V B · te, term in which te is the time taken by the bursts of the
DI2 est une variation de longueur due aux paramètres h et a.DI 2 is a variation in length due to the parameters h and a.
La condition pour que I puisse être considérée comme la somme des termes lo, DI, et D12 est alors la suivante :
La condition (1) est facile à réaliser par construction, puisque ne faisant intervenir que des paramètres à la disposition du constructeur du missile 2. Si cette condition (1) est respectée, le temps de retard T est donné par la formule
De plus, la demanderesse a montré que si la relation (1) était vérifiée au moins avec une bonne approximation, le terme Dl2 restait petit devant Io et Dl1, au moins dans une gamme étendue des paramètres Ve, VB et P et pouvait donc être négligé.In addition, the applicant has shown that if the relation (1) is verified at least with a good approximation, the term Dl 2 remains small before Io and Dl 1 , at least in a wide range of the parameters Ve, V B and P and could therefore be overlooked.
Ainsi, si la condition (1) est respectée et si l'on a choisi le temps T selon la relation (21) ou (22) appropriée, la zone 14 atteinte par les éclats sera définie à partir du point 15, par la relation :
Par suite, si en fonction du diamètre de la zone couverte par les moyens de détection de proximité 8 et de considérations d'efficacité de destruction structurale, on choisit un temps maximal tm de parcours des éclats de la charge focalisée 10, on obtient une grande probabilité de toucher la cible 3 en une zone délimitée entre Io et lo ± VB · tM.Consequently, if as a function of the diameter of the area covered by the proximity detection means 8 and considerations of efficiency of structural destruction, a maximum time t m of travel of the fragments of the
On remarquera que le calcul de T peut être facilement effectué à bord du missile 2. En effet, comme le montrent les figures 5 et 7, on a :
Le temps T dépend donc uniquement des trois variables VR, Ve et D, puisque d et Io sont fixées soit par construction (d), soit par prédétermination (lo). Or :
- VR est disponible de l'autodirecteur 5, qui comporte par exemple un radar à effet Doppler. La vitesse relative VR est une donnée toujours présente à bord d'un missile (2), car nécessaire à l'élaboration du guidage en navigation proportionnelle au moyen de l'autodirecteur 5 ;
- Ve peut être connue de plusieurs façons différentes, par exemple à partir de la centrale inertielle 5' de l'autodirecteur (5) du
missile 2 ou à partir d'accéléromètres ; elle pourrait également être tabulée en fonction du temps de parcours effectuépar ledit missile 2 ; - l'angle D est donné par les codeurs angulaires 12 disposés sur le bâti de l'autodirecteur 5 ; de tels codeurs sont généralement prévus sur le
missile 2, à cause de la nécessité d'orienter préalablement celui-ci (trajectoire 7) avant que la cible 3 puisse être accrochéepar l'autodirecteur 5. - Sur les figures 4 et 7, on a représenté schématiquement une interception avant et une interception arrière et l'on peut y voir qu'à l'instant de l'explosion de la
charge localisée 10, le centre 0 de celle-ci se trouve en 0' de façon que les éclats localisés 11 puissent atteindre lazone prédéterminée 14. - Sur la figure 8, on a représenté un exemple de réalisation des moyens de calcul 13 pour la commande de la
charge focalisée 10. Ces moyens 13 sont constitués d'un circuit de mesure et de calcul 16 et de deux compteurs-décompteurs 17et 18, ainsi que de deux horloges 19 et 20 émettant des impulsions à des cadences respectives c1 et c2.
- V R is available from the
seeker 5, which includes, for example, a Doppler radar. The relative speed V R is a datum always present on board a missile (2), since it is necessary for the development of guidance in proportional navigation by means of theseeker 5; - Ve can be known in several different ways, for example from the
inertial unit 5 ′ of the seeker (5) of themissile 2 or from accelerometers; it could also be tabulated as a function of the travel time made by saidmissile 2; - the angle D is given by the
angular encoders 12 arranged on the frame of theseeker 5; such coders are generally provided on themissile 2, because of the need to orient it beforehand (trajectory 7) before thetarget 3 can be hooked by theseeker 5. - In FIGS. 4 and 7, a front interception and a rear interception have been shown diagrammatically, and it can be seen there that at the moment of the explosion of the
localized charge 10, the center 0 thereof is found. at 0 'so that the localizedflakes 11 can reach the predeterminedarea 14. - FIG. 8 shows an exemplary embodiment of the calculation means 13 for controlling the
focused load 10. These means 13 consist of a measurement andcalculation circuit 16 and two up-down 17 and 18 , as well as twocounters 19 and 20 emitting pulses at respective rates c 1 and c 2 .clocks
Le circuit 16 commande les mesures et effectue les calculs. Le compteur-décompteur 17 détermine . l'instant à partir duquel le temps de retard à l'explosion est exploitable, tandis que le compteur-décompteur 18 permet l'exploitation de ce retard.
Le circuit 16 comporte trois entrées 21, 22 et 23 respectivement reliées à l'autodirecteur 5, à l'horloge 19 et au compteur-décompteur 17, ainsi qu'une entrée 24 et une sortie 25 reliées aux capteurs 5, 5', 12 et trois entrées 26, 27 et 28, respectivement pour les paramètres lo, d et To. Il est mis en oeuvre lorsque les conditions suivantes sont réunies :
- sur l'entrée 21, l'autodirecteur 5 applique un signal indiquant qu'il fonctionne et qu'il a accroché la cible 3 ;
- sur l'entrée 22, une impulsion de l'horloge 19 est présente ;
le circuit 17 adresse une autorisation de mesure sur l'entrée 23 ;
- on
input 21, theseeker 5 applies a signal indicating that it is operating and that it has caught thetarget 3; - on
input 22, a pulse fromclock 19 is present; -
circuit 17 addresses a measurement authorization oninput 23;
Le circuit 16 provoque alors successivement :
- la lecture de Ve, VR et D sur les capteurs 5, 5'
et 12par l'entrée 24 ; - le calcul du temps de retard T1 à la mise à feu et du temps de retard supplémentaire t ;
- le chargement du compteur-
décompteur 17 par le temps de retard t ; - l'autorisation de décrémenter ce compteur-
décompteur 17 ; - la mise en mémoire du temps de retard Ti.
- reading of Ve, V R and D on
5, 5 'and 12 throughsensors input 24; - calculating the delay time T 1 at ignition and the additional delay time t;
- loading the up-
down counter 17 by the delay time t; - authorization to decrement this up-
down counter 17; - the storage of the delay time T i .
Le compteur-décompteur 17 est initialisé au nombre d'impulsions N, = (t/c1) -1. Son chargement par le circuit 16 provoque l'interdiction de mesure de celui-ci par l'entrée 23. Le compteur-décompteur 17 est décrémenté de 1 à chaque impulsion de l'horloge 19 (liaison 29). Lorsque son contenu devient négatif, les opérations suivantes sont réalisées :
- initialisation du compteur-décompteur 18 (liaison 30) ;
- chargement de T, dans le compteur-
décompteur 18 ; - autorisation de mesure sur l'entrée 23, pour débloquer le
circuit 16.
- initialization of the up-down counter 18 (link 30);
- loading of T, in the up-
down counter 18; - measurement authorization on
input 23, to unlockcircuit 16.
Le compteur-décompteur 18 est initialisé par le compteur-décompteur 17 à un nombre d'impulsions N2 = (T1/c2) -1. Il est décrémenté de 1 à chaque impulsion de l'horloge 20 (liaison 31) dès que les moyens de détection de proximité 8 détectent la cible 3 et adressent un signal correspondant au compteur-décompteur 18 par la liaison 32. Lorsque son contenu est négatif, il y a mise à feu de la charge explosive 10.The up-
Le signal d'autorisation de mesure (entrée 23) est initialisé au moment du lancement ou ·lors de la mise en recherche de l'autodirecteur 5.The measurement authorization signal (input 23) is initialized at the time of launching or during the search for
On remarquera que ce système permet de conserver la dernière valeur de T connue si l'autodirecteur 5 perd la cible 3. Si le calcul de T conduit à un nombre négatif, le retard à l'explosion est alors nul après détection de la cible 3 par les moyens de détection de proximité 8.It will be noted that this system makes it possible to keep the last known value of T if the
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