Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
z~
- l -
Le secteur technique de la présente invention est
celui des procédés et munitions fumigènes destinés à
produire un écran de Eumée permettant de camoufler une cible
quelconque en empêchant la transmission du rayonnement
5 infrarouge émis par celle-ci pour la rendre indé-tectable par
un senseur.
Il existe actuellement peu de publications
traitant des munitions pour la production d'une fumée opaque
au rayonnement infrarouge. Toutefois, la realisation de
10 munitions ou artifices fumigènes classiques est hien connue.
Ces munitions comprennent généralement un pot cylindrique à
l'intérieur duquel on place une composition pyrotechnique ou
des comprimés de compositions pyrotechniques présentant ou
non un canal central. Pour plus de précisions, on pourra se
15 reporter au brevet fran~ais 2 249 590 publié le 31 mars
1975, qui décrit un artifice fumigène dont les émissions
sont totalement transparentes au rayonnement infrarouge. Ce
genre de composition est apte à générer une fumée blanche
par production de chlorure de zinc ou de chlorure
20 d'ammonium, le carbone étant transformé en gaz carbonique.
L'apparition de nouveaux moyens de surveillance
(caméras thermiques) à modifié les données du problème car
ces moyens permettent d'identifier une cible à partir de son
rayonnement thermique propre dans les fenêtres de
25 transparence 3 à 6 ,um et 7 à 14 ,um. On a déjà donc proposer
de disperser des aérosols de façon à occulter le rayonnement
infrarouge émis par une cible.
Ainsi, on connaît les brevets francais 2 299 617
et 2 309 828 qui décrivent la formation d'un aérosol liquide
30 par hydrolyse du tétrachlorure de titane ou d'étain.
On utilise alors une composition pyrotechnique
dispersante fortement exothermique, du type aluminium ou
bore/perchlorate de potassium pour disperser le tetra-
chlorure de ~itane. Toutefois, ce type d'aerosol constitué
.
: .
de gouttelettes liquides hydrosolubles n'est guère efficace,
nécessite de l'eau ou de l'humidité et a une durée de vie
très courte, inférieure à 20s et ce quel que soit le volume
du système dispersant. De plus, ce système engendre des
composés acides corrosifs et toxiques.
On connaît également le brevet français 2 396 265,
publié le 26 janvier 1979, qui décrit la dispersion de
particules solides à partir d'une poudre minerale et d'un
gaz vecteur (air comprimé, azote, etc...) pour arreter par
diffusion le rayonnement thermique d'une cible. Il faut
cependant maitriser la granulométrie des particules
contenues dans l'aérosol émis car seule une granulométrie
finale voisine de la longueur d'onde du rayonnement à
occulter est efficace. Or, on a constaté que la production
d'un aérosol de particules solides dont le diamètre serait
compris entre 1 et 14 ~m ne permet pas de supprimer l'image
thermique de la cible de façon efficace et pendant un temps
suffisant en raison de la sédimentation des particules qui
intervient. Les durées de vie obtenues ne dépassent pas 25
secondes.
On connait encore les brevets français 2 294 422
et 2 294 432 qui décrivent des leurres infrarouges émettant
par combustion d'une composition pyrotechnique, une flamme
de haute intensité définissant ainsi une source de rayonne-
ment infrarouge susceptible de se substituer à la source de
rayonnement constituée par le moteur de l'aéronef dans le
système de guidage de l'engin lancé contre celui-ci. Il ne
s'agit pas d'émettre des particules de carbone de dimensions
précises.
Le but de la présente invention est de proposer un
procédé et une munition pour produire un écran de fumee
interdisant la -transmission du rayonnement infrarouge et
visible pour camoufler totalement une cible pendant un temps
suffisant, c'est-à-dire de 40 à 50 s.
~7~3~
- 3 --
L'invention a donc pour objet un procédé d'occul-
tat.ion des rayonnements visible et infrarouge de longueur
d'onde compri.se entre 0,4 et 14 ~um émis par une cible,
caractérisé en ce que dans une première étape on produit
instantanement un premier aerosol chaud qui masque la cible
par diffusion dans le visible et par son pouvoir émissif
dans l'infrarouge, et dans une seconde étape on produit un
second aérosol contenant principalement des particules de
carbone chaudes de dimensions comprises entre 1 et 14,um
pour occulter essentiellement par diffraction l'image ther-
mique émise par la cible.
Selon une mise en oeuvre particulière on génère le
premier et le second aérosol à par-tir de compositions pyro-
techniques.
L'invention concerne également une muni-tion pyro-
technique fumigène pour la mise en oeuvre du procédé,
originale en ce qu'elle comporte un tube fermé à ses deux
extrémités par un couvercle, au moins un de ces couvercles
étant muni d'un ou plusieurs orifices, le tube renfermant au
moins une composition pyrotechnique rapide possédant une
mise en regime inférieure à 1 s et une vitesse de combustion
de l'ordre de 6 mm/s sous pression de fonctionnement, pour
générer des gaz chauds avec un débit au moins égal à 160 g/s
de fa~on à occulter par saturation l'image thermique de la
cible, et au moins une composition pyrotechnique lente
:~ possédant une vitesse de combustion de l'ordre de 1 mm/s
sous pression de fonctionnement générant des particules de
carbone chaudes, chacune des compositions étant munies d'un
canal. central, des moyens d'allumage étant prévus pour
initier les compositions rapides.
La composition rapide peut etre un comprimé
réalisé sous pression comprenant une poudre de zinc et
: d'oxyde de zinc, de perchlorate de potassium, d'hexachloro-
benzène ou d'hexachloroéthane et un liant constitué par le
~ .
~'
~ ~32~ ~
-- 4 --
néoprène.
Les co.nstituants de la composition rapide peuvent
être choisis selon les pourcentages en masse suivants:
31~ de zinc,
12% d'oxyde de zinc,
16~ de perchlorate de potassium,
31~ d'hexachlorobenzène et ou d'hexachloroéthane,
10~ de néoprène.
La composition lente peut être un comprimé réalisé
sous pression comprenant un composé générateur de particules
de carbone dont la dimension est comprise entre environ 1 et
14 um, un système oxydo-réducteur réagissant à une tempé-
rature supérieure à 1000 C et un liant.
Le réducteur de la composition peut être choisi
lS parmi les poudres métalliques notamment le magnésium; et
l'oxydant peut être représenté par l'hexachlorobenzène,
l'hexachloroéthane ou leur mélange.
La composition lente peut comprendre le système
ternaire suivant:
- 15 à 25 parties en poids de poudre de magnésium,
- 50 à 85 parties en poids d'hexachlorobenzène ou d'hexa-
chloroéthane,
- 0 à 30 parties en poids de naphtalène.
La munition peut comprendre cinq comprimés empilés
dans l'ordre suivant:
- un comprimé de composition rapide,
- trois comprimés de compositions lentes successives,
- un comprimé de composition rapide,
- et un comprimé d'allumage placé au contact de chacun des
comprimés de composition rapide.
,~Avantageusement le diamètre du canal central des
: compositions lentes est supérieur à celui des compositions
rapides.
Un avantage de la présente invention réside dans
~1~%~2~[3
-- 5 --
le Eait qu'en combinant deux cornpositions émettant l'une un
aerosol très chaud pour masquer par son pouvoir émissif
supérieur l'image thermique de la cible et l'autre un
aerosol de particules solides arrêtant par diffraction
l'image thermique de la cible on obtient instantanément un
écran protecteur de la cible pendant une durée suffisante de
l'ordre de 40 à 50 s. De plus, la combustion extrêmement
vive et exothermique de la composition rapide conduit au
sein de l'artifice à réduire la durée de mise en régime de
la composition lente ainsi qu'à augmenter sa vitesse de
combustion durant les premières secondes de fonctionnement.
Cette action permet d'accroître le débit d'émission de la
munition et corrélativement d'augmenter la concentration de
particules dans le nuage de fumée. On évite ainsi une
diminution de la densité de l'aérosol correspondant à la
courte période située en~re la fin d'émission due à la
composition rapide et le début d'émission dû à la compo-
sition lente. Il en résulte une amélioration de~ l'effi-
cacité et de la régularité de l'écran fumigène contre le
rayonnement infrarouge.
Ainsi qu'il ressort déjà de ce qui précède on met
en oeuvre une composition fortement exothermique ayant une
grande vitesse de combustion. Les compositions répondant à
ces critères sont généralement à base de poudre métallique
fortement réductrice par exemple de zinc ou d'aluminium.
Cette poudre métallique peut être associée à un oxyde
métallique tel que l'oxyde de zinc. L'oxydant doit
également être fortement exothermique et ceux du type
chlorate ou perchlorate conviennent parfaitement sans en
constituer une limitation. Le perchlorate de potassium
permet d'obtenir d'excellents résultats. La réaction
; conduit donc à des chlorures hydrolysables tels que les
chlorures de zinc ou d'aluminium. L'oxydant peut être
associé à des composés carbonés saturés ou non substitués
:
~J
:
3~
partiellement ou totalement par des éléments électronégatifs
tels le chlore et le fluor. A titre d'exemple on citera
l'hexachloroéthane ou l'hexachlorobenzène~ Bien entendu, on
améliorera la tenue mécanique du comprimé par l'adjonction
d'un liant qui ne constitue pas en lui-m~eme une
caractéristique de l'invention. Les liants classiquement
utilisés en pyrotechnie peuvent être mis en oeuvre et on
citera à titre indica-tiE le néoprène, le polychlorure de
vinyle, l'acétate de polyvynile, l'aceto-chlorure de vinyle,
les polyuréthanes etc... Les pourcentages respectifs des
constituants peuvent ê-tre choisis en fonction du but
recherché.
La composition rapide émet une fumée grisâtre à
blanche, et elle peut être noire selon le composé carboné
utilisé. Ainsi lorsqu'on utilise l'hexachlorobenzène la
fumée émise devient noire. Il est à noter que la
composition rapide brûle entièrement et ne laisse aucun
résidu. Le débit massique est ainsi augrnenté et tout le
matériau fumigène est transformé en fumée.
Selon l'invention, on associe à cette composition
rapide une composition lente qui comprend un composé
générateur de particules de carbone pour produire par
diffraction un écran opaque au rayonnement infrarouge de la
cible. On peut donc utiliser les paraffines, les composés
benzéniques condensés ou non, le naphtalène et l'anthracène,
le phénanthrène et le naph-tol notamment permettent d'obtenir
; de bons résultats. Le système oxydo-réducteur doit fournir
une température de combustion supérieure à 1000 C; les
poudres métalliques associées aux oxydants classiques du
type nitrate, perchlorate peuvent être utilisées. Cependant
on préfère, selon l'invention, optimiser la composition
pyrotechnique lente en utilisant un composé générateur de
particules de c~rbone qui soit suffisamment oxydant pour
réagir avec le réducteur, tels les composés hydrocarbonés
`~ ~
32~
- 7 -
non substitués A titre d'exemple, le couple hexachloro-
benzène-naphtalène permet de réaliser des compositions
pyrotechniques lentes genérant une fumée intense pouvant
masquer le rayonnement infrarouge d'une cible. Bien
entendu, on pourra utiliser un composé hydrocarbone
substitué en combinaison avec un oxvdant classique. Le
liant en lui-même ne constitue pas une caractéristique de
cette composition et il est utilisé pour renforcer la tenue
mécanique de la composition. Cependant, on choisira de
préférence les composés macromoléculaires du type fluorés
qui participe à la réaction de combustion par l'apport de
molécules de fluor très oxydantes par exemple le poly-
fluorure de vinylidène mais également dlautres polymères
tels le copolymère acétochlorure de vinyle, le polystyrène,
lS réticulable ou non, le copolymère méthacrilate de méthyle/
styrène et le néoprène peuvent convenir. La proportion du
liant utilisée peut être de l'ordre de 5 à 20 parties en
poids et mieux vaut ne pas dépasser 25 parties en poids.
Pour préparer les compositions pyrotechniques
selon l'invention on s'y prend de la manière suivante ou de
fa~on équivalente.
La poudre métallique est d'abord soumise à un
étuvage à 50 C environ pendant 24 heures. Les composes
solides tels le perchlorate, l'hexachlorobenzène et
l'anthracène sont tamisés à environ 0,50 - 0,65 mm. Ils
sont ensuite introduits tour à tour dans la cuve d'un
malaxeur et malaxés pendant 15 à 30 mn. A partir du mélange
obtenu, on réalise des comprimés comprenant un canal central
sous une pression de l'ordre de 6.10 Pa.
L'invention sera mieux comprise à la lecture du
complément de description qui va suivre de modes de
réalisation donnés à titre d'exemples en relation avec un
dessin (figure 1) représentant une coupe longitudinale d'une
munition selon l'invention.
'~
:
~, ,
. .
- 8 -
Sur la figure, on a représenté une munition
~umigène 1 destinée à être éjectée à partir d'un tube de
lancemen~ non représenté à l'aide d'un propulseur 3 de type
connu intégré à la munition. Cette munition comprend une
envelope tubulaire 4 en acier fermée aux deux extrémités par
deux couvercles 5 et 6. Le couvercle 5, placé au voisinage
du propulseur 3, comporte un certain nombre de trous ou
orifices 5a destinés à permettre l'initiation de la
composition d'allumage 7 lors du lancement. Le couvercle 6
comporte un trou central 6a et des trous 6b excentrés. Ces
différents trous peuvent etre obstrués par des paillets
fusibles. A l'intérieur de l'enveloppe 4, sont disposés un
comprimé de composition rapide 8, trois comprimés de
composition lente 9, 10, 11 et un comprimé de composition
rapide 12. Un comprimé d'une composition d'allumage 13 est
disposé à la base du comprimé 12 et sert de relais
d'allumage.
Sur la figure, on voit que le diamètre du canal
central 14 des comprimés 9, 10, 11 est plus grand que celui
des comprimés 8 et 12 en raison de la dif~érence de vitesse
de combustion existant entre les compositions rapides et
lentes. Le canal central sert de guide à l'allumage et son
diamètre dépend de la nature de la composition fumigène.
A titre d'exemple, on peut réaliser une munition
ayant les caractéristiques suivantes:
- diamètre de l'enveloppe 80 mm,
- hauteur de l'enveloppe 360 mm,
- comprimés 7 et 13 masse 22 g,
hauteur 8 mm,
diamètre extérieur: 050 mm,
diamètre du -trou central: 018 mm,
- comprimés 8 et 12: masse 733 g,
hauteur 69 mm,
~ diamètre d'un trou central: 020 mm,
: :
2~
- comprimés 9, 10 et 11: masse 388 g,
hauteur 65 mm,
diamètre du trou central: 030 mm.
La masse totale da la munition est de 4 kg environ
et comporte 2,370 kg de composition fumigène procurant un
camouflage efficace pendant 50 s.
Comme indiqué précédemment, la munition est
destinée à être lancée afin d'interposer un écran opaque au
rayonnement infrarouge entre une cible et un senseur. Pour
cela, au moment du tir, l'allumage du propulseur est
effectué par exemple au moyen d'un initiateur électrique.
Sous l'action du bloc propulseur, la muni-tion est projetée à
une distance de l'ordre de 20 à 70 mètres de la cible à
protéger. Dès la sortie du tube de lancement, les comprimés
8 et 12 sont enflammés avec un temps de réponse inférieur à
ls par l'intermédiaire des comprimés 7 et 13 eux-mêmes
initiés par le propulseur. Ces comprimés brûlent en
émettant une fumée blanche par les trous 5a, 6a formant
tuyère. L'émission de fumée sur la trajectoire, liée à la
rapidité de la mise en régime des comprimés 8 et 12 permet
d'établir un écran protecteur instantané. La fumée émise
est très chaude et constitue un aérosol qui masque la cible
par diffusion dans le visible et par son pouvoir émissif
supérieur à celui de la cible dans l'infrarouge. Le temps
de fonctionnement est de l'ordre de 7 à 9s. Après un délai
de 3s, les comprimés 9, 10 et 11 s'initient à leur tour sous
l'action conjuguée de la combustion des comprimés d'alIumage
et des comprimés 8 et 12. Ils émettent un nuage de couleur
noire constituant un aérosol comprenant principalement des
particules de carbone chaudes de dimensions comprises entre
1 et 14 ~m qui occultent principalement par diffraction
l'image thermique émise par la cible. La durée dlémission
de la munition est comprise entre 40 et 50s dans
l'infrarouge et de 1 minute dans le visible.
~ ' ~
-
~3~
- 10 -
Les exemples suivants de compositions rapides et
lentes sont données à titre indicatif:
COMPOSITION RAPIDE: comprimés réalisés sous une pression de
l'ordre de 6,107 Pa.
1) - 31~ en masse de poudre de zinc,
- 12~ en masse d'oxyde de zinc,
- 16% en masse de perchlorate de potassium,
- 31~ en masse d'hexachloroethane,
- 10~ en masse de liant neoprène.
2) - 31% en masse de poudre de zinc,
- 12~ en masse d'oxyde de zinc,
- 16% en masse de perchlorate de potassium,
- 31~ en masse d'hexachlorobenzène,
- 10% en masse de liant néoprène~
Ces compositions présentent une vitesse de combustion de
1,03 mm/s à l'air libre et de 6 mmts à la pression de
fonctionnement dans la munition.
Les caractéristiques mécaniques sont les suivantes:
- Résistance à la compression Smc = 78,7105 Pa
- Résistance à l'allongement emc = 3,31~.
Température d'inflammation: ~ 425 C
Energie d'activation: 25 389 Cal~g.
COMPOSITION LENTE: comprimés réalisés sous une pression de
l'ordre de 6107 Pa.
1) - 20 partie en poids de poudre de magnésium,
- 80 parties en poids d'hexachlorobenzène
- l0 parties en poids de naphtalène,
- 10 parties en poids de liant (polyfluorure de vinyli-
dène),
2) - 20 parties de poudre de magnésium,
- 80 parties d'hexachlorobenzène,
- 10 parties d'anthracène,
- 10 parties de liant reprêsente par du polyfluorure de
~ vinylidène,
:: ~
3) - 20 parties de poudre de magnésium,
- 70 parties d'hexachlorobenzène,
- 10 parties de naphtalène,
- 5 parties de liant représenté par le néoprène,
4) - 20 parties de poudre de magnésium,
- 70 parties d'hexachlorobenzène,
- 10 parties de naphtalène,
- lOparties de liant représenté par le polyfluorure de
vinylidène.
5) - 18,5 parties de poudre de magnésium,
- 61,5 parties d'hexachloroéthane,
- 30 parties de naphtalène,
- 20 parties de paraffine chlorée,
- 20 parties de liant représenté par le polyfluorure de
vinylidène.
6) - 20 parties de poudre de magnésium,
- 80 parties d'hexachlorobenzène,
- 5 parties de liant constitué par l'acétate de poly-
vinyle.
7) - 20 par-ties de poudre de magnésium,
- 80 parties d'hexachlorobenzène,
- 20 parties de polyfluorure de vinylidène.
Ces compositions présentent une vitesse de
combustion de 0,57 mm/s à l'air libre et de 1 mm/s à la
pression de fonctionnement dans la munition.
Les caractéristiques mécaniques sont les suivantes:
- contrainte maximale en compression uniaxiale Smc:
178,10 Pa,
- déformation pour la contrainte maximale emc = 0,87~.
Afin de simuler un vieillissement, on soumet les
compositions pyrotechniques à des températures respectives
de -40 C et +51 C pendant un mois et on constate que les
variations de leurs caractéristiques (vi-tesse de combustion,
tenue mécanique, perte de masse, dimensions, etc...) sont
négligeables.
: :
'
