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Missile antichar MHT ©MBDA
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21 juin 2022

OPTIMISER LES PERFORMANCES PROPULSIVES
ÉPROUVÉES AU SERVICE DES FORCES OPÉRATIONNELLES

Roxel, leader européen des moteurs à propergol solide, cherche à proposer à ses clients et aux forces, les systèmes de propulsion les plus adaptés à leurs besoins. Ces dernières années, ces besoins se sont notamment focalisés sur l’amélioration des performances au sens large (gestion de poussée, signature du jet, Muratisation, durée de vie, etc.), mais aussi sur la réduction de la durée des développements pour mettre en service plus rapidement les nouveaux produits. 


La gestion de poussée en réponse aux besoins opérationnels de manœuvrabilité et d’agilité du missile 

Pendant très longtemps, les missiliers ont dû s’accommoder de moteurs à propulsion solide qui délivraient une poussée en une seule fois avec une tuyère souvent fixe. Depuis une vingtaine d’années, la gestion de poussée est devenue un enjeu majeur pour l’industrie des missiles. Roxel, à l’écoute de ses clients et des forces opérationnelles, a donc développé des technologies qui permettent de rendre la fonction propulsion plus agile, afin de pouvoir piloter le missile en tangage, roulis et lacet grâce à des dispositifs de contrôle du vecteur poussée (Thrust Vector Control), et moduler la poussée pour utiliser de façon optimisée l’énergie délivrée par le ou les blocs de propergol.

Les dispositifs de contrôle du vecteur poussée 

Les dispositifs de contrôle du vecteur poussée vont permettre d’améliorer la manœuvrabilité du missile. Ils lui donnent, par exemple, des capacités de tir vertical avec formage de trajectoire qui permettent d’écourter le temps d’atteinte de la cible et donc de maximiser l’efficacité de l’énergie disponible. Les angles de braquage accessibles dépendent de la technologie utilisée et permettent de couvrir une plage de 8° à 25° environ. Une butée flexible pilotée par un dispositif d’activation hydraulique a ainsi été conçue par Roxel pour l’accélérateur du missile ASTER 15. Le système d’Accélération et de Basculement (SAB) du Missile de Combat Naval (MdCN) est, lui, équipé d’une tuyère à divergent mobile pilotée par un dispositif d’activation électrique, alors que les déviateurs de jets du missile air-air MICA lui ont conféré une capacité de lancement vertical (version VL).

D’autres dispositifs permettent une génération de poussée latérale pour piloter le missile en force et/ou compenser les mouvements de la cible en fin de trajectoire (moteur PIF du missile terminal ASTER). D’autres dispositifs permettent de contrôler la stabilité du missile en roulis. Les tuyères rotulées, les déviateurs de jets (AS30 L, HOT, MILAN, ERYX, VSM39, ...) ou de petits impulseurs constituent d’autres technologies capables d’assurer cette fonction d’orientation du vecteur poussée. Roxel maîtrise l’ensemble de ces dispositifs et les systèmes d’activation associés, lesquels sont qualifiés et en service opérationnel depuis maintenant de très nombreuses années.

Les dispositifs de modulation de poussée

La fonction de modulation de poussée doit permettre d’optimiser la poussée délivrée pour, par exemple, maximiser la portée du missile ou l’efficacité de la mission.

En effet, une vitesse trop élevée peut générer une traînée importante qui va nuire à l’efficacité du système ou compliquer l’intervention du tireur pour confirmer la cible. Le régime idéal, généralement souhaité par le missilier, est un profil boost – sustain – boost (accélération – croisière – accélération), avec une interruption éventuelle et idéalement pilotable entre les phases sustain et boost. La poussée peut être modulée en :

• jouant sur l’architecture du moteur ou du chargement pour obtenir des profils de poussée de type bi-régime (antichar MMP) ou bi-pulse (missile air-air MICA-NG) ;

• utilisant les technologies DVT (Discrete Variable Thrust) ou CVT (Continuous Variable Thrust) qui permettent d’ajuster la poussée à la demande et en temps réel en faisant varier de façon continue (CVT) ou discontinue (DVT) la section de col de tuyère, et donc le débit massique du moteur.

La signature du jet en réponse aux besoins opérationnels d’éviter la détectabilité du tireur et de permettre la communication entre le poste de tir et le missile

Le maîtrise de la signature du jet est à mettre en relation avec les exigences de minimisation du risque de détectabilité du tireur (fantassin, char, avion de chasse...) et de communication entre le tireur et le missile. Roxel dispose d’un catalogue fourni de propergols qui lui permet de proposer les bonnes solutions pour répondre aux besoins exprimés par ses clients en termes de réduction et/ou d’élimination des fumées primaires et secondaires.

Tir vertical avec formage de trajectoire du missile Aster 15 ©MBDA/Michel Hans 

La Muratisation en réponse au besoin opérationnel d’assurer la sécurité des personnels et des matériels lors de la manipulation et du stockage des munitions 

Les munitions à risques atténués (MURAT = MUnition à Risque ATténué ou IM = Insensitive Munitions) sont des munitions pour lesquelles la probabilité d’allumage inopportun, ainsi que la violence de la réaction et les dommages collatéraux qui en découlent, sont amoindris lorsqu’elles sont soumises à une agression physique, thermique ou mécanique. Tout en étant plus sûres, les MURAT continuent de satisfaire aux exigences de performance, disponibilité et de conditions d’utilisation.

Roxel occupe un rang de leader mondial dans les technologies MURAT et travaille activement au développement de solutions toujours plus performantes pour résister aux différentes agressions potentielles (feu de carburant, échauffement lent, impact de balles, impact de fragments, détonation par influence, chute, etc.).

La réduction des délais de développement en réponse au besoin opérationnel de mise en service plus rapide des produits pour renforcer la capacité des forces

Les cycles de fabrication des pièces métalliques structurales constituent très souvent le chemin critique pour la fabrication des moteurs, et donc des premières maquettes. La fabrication additive, au-delà des avantages traditionnels bien connus (fabrication de pièces complexes non accessibles par la fabrication soustractive, fonctionnalisation des pièces, réduction des déchets, allègement des pièces grâce à l’optimisation topologique...), permet également d’écourter très significativement les délais de mise à disposition des pièces lors des développements. Il est donc possible de réaliser beaucoup plus tôt les premiers essais de réduction de risque qui vont permettre de consolider la définition du moteur, ou de réaliser dans un temps court les éventuelles boucles de conception. Cela conduit à une meilleure maîtrise de la durée et donc du coût d’un développement. Il n’est plus possible de s’appuyer seulement sur l’amélioration des matériaux énergétiques pour augmenter les performances des moteurs à propergol solide. L’architecture des moteurs et des chargements, la gestion de poussée, la discrétion, la Muratisation, la réduction de l’impact du vieillissement du propergol constituent autant d’axes d’amélioration qui permettront de proposer des systèmes propulsifs toujours plus performants et adaptés aux besoins opérationnels.

La performance passe aussi par des cycles de développement raccourcis pour mettre en service plus rapidement les nouveaux produits attendus par les forces. L’un des enjeux de ces prochaines années sera sans doute de concevoir et de mettre en place l’usine de demain, capable de fabriquer à la demande et dans des délais courts, les matériels nécessaires aux missions des forces. 

 

 

Laurent Tixier

Ingénieur ENSMA ( Poitiers), il entre en 1987 à l’AEROSPATIALE, Division Engins Tactiques - département Propulsion comme ingénieur simulations thermomécaniques. En 1997, il devient responsable du groupe « simulations thermomécaniques » de 1997 à 2003 de CELERG, puis responsable du Département Simulations Numériques en 2003 à 2020 chez ROXEL. Depuis 2020, il est Innovation Manager et adjoint du Directeur Technique.

Auteurs

X85, Sup’aéro, Etienne Galan débute à l’AIA de Cuers Pierrefeu où il devient chef de la division avions. En 1995, après un passage à la DSIT (S2IE), il entre dans l’in- dustrie chez Lieberr, puis Snecma en 2000. Après différents postes industriels, il devient directeur qualité et directeur des achats. En 2020, il prend la présidence de Roxel, JV entre Safran et MBDA. Il est Pilote et diplô- mé de l’AMP INSEAD.
Laurent Tixier

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