EP0077273A1 - Système de conduite de tir pour une arme à tir tendu montée sur un aéronef à voilure tournante - Google Patents

Système de conduite de tir pour une arme à tir tendu montée sur un aéronef à voilure tournante Download PDF

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EP0077273A1
EP0077273A1 EP82401872A EP82401872A EP0077273A1 EP 0077273 A1 EP0077273 A1 EP 0077273A1 EP 82401872 A EP82401872 A EP 82401872A EP 82401872 A EP82401872 A EP 82401872A EP 0077273 A1 EP0077273 A1 EP 0077273A1
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target
calculator
pilot
aircraft
weapon
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Alain Michel Brunello
Guy Gabriel Catani
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Airbus Group SAS
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Airbus Group SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/14—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns
    • F41G5/18—Tracking systems for guns on aircraft

Definitions

  • the present invention relates to a fire control system for a straight-fire weapon, in particular a cannon, mounted on a rotary wing aircraft, such as a helicopter.
  • the subject of the present invention is a fire control system for a tight-shot weapon mounted on a rotary wing aircraft capable of being actuated by the pilot himself and allowing total decoupling between the aiming carried out by the pilot and the corrections shooting.
  • the firing control system for a tensioned weapon mounted on a rotary wing aircraft capable of being actuated by the pilot himself and comprising an electronic calculator, said weapon being mounted rotatable around two transverse axes thanks to motor means controlled by said calculator, is remarkable in that it comprises a sighting system on which are likely to appear simultaneously a target and a marker, said marker being able to be moved on said system of aiming by a pilot command, as well as means for determining the coordinates of the position of said reference point with respect to an axis system linked to the aircraft and transmitting them to said electronic calculator at least when, on said aiming system , said mark is brought into superposition on said target.
  • the sighting system is of the semi-transparent mirror type allowing the target to appear by transparency and forming the image of a light symbol generated by an electro-optical device, for example a cathode ray screen, said image constituting the reference, while the electro-optical device forms said means for determining the coordinates of the reference point and transmitting them to the electronic calculator.
  • an electro-optical device for example a cathode ray screen
  • the pilot after having detected a target can orient the axis of his aircraft towards it, thanks to the flight controls, until the alignment is roughly achieved and the target appears in the field of the mirror. of sight. Then, by continuing to pilot to maintain and if possible perfect this alignment, by means of a control member, it makes the reference mark coincide with the target on the aiming system.
  • Means for indicating to the calculator the distance separating the aircraft from the target are provided in said system. These means are constituted by a display device controlled by the pilot or by a telemetry device.
  • the calculator receives the coordinates of the sighting frame, that is to say those of the target when the coincidence is obtained by the pilot. It also receives information concerning the distance separating the aircraft from the target. In addition, the calculator receives gyrometers, gyroscopes and / or on-board anemometric sensors, information concerning the attitude and the attitude variations of the aircraft, as well as its relative speed with respect to the ambient air. All of this data is used to predict the movement of the target and determine the orientation to give to the weapon.
  • the calculator is programmed to take into account the movement of the target. If accelerations are involved, it is necessary to measure the distance between the target and the aircraft, not just to estimate it.
  • the calculator program assumes that the target follows a rectilinear trajectory at constant speed (or at constant acceleration) during the flight time of the projectile fired by the weapon and it makes it possible to determine the position to be given to the weapon relative to a reference linked to the aircraft so that the trajectories of the target and of the projectile cut at the same time.
  • the system according to the invention is intended to conduct the firing of a cannon 1 mounted on a helicopter (not shown) with a longitudinal axis L-L '.
  • the barrel 1 for example integral with a turret (not shown), can rotate around a bearing axis ZZ 'and a site axis YY' under the action of motors or jacks 2 and 3, respectively .
  • This system comprises a clear sight 4, of the semi-transparent mirror type, through which the pilot whose only eye 5 is represented in FIG. 1, can see a target 6, for example an enemy helicopter.
  • the center of the viewfinder 4 passes for example by the axis LL 'of the helicopter provided with the system according to the invention or occupies a fixed position determined relative to it and the plane of said viewfinder is inclined at 45 ° relative to said axis L-L '.
  • an electro-optical device 7, on which a symbol 8 appears Under the viewfinder 4 is provided an electro-optical device 7, on which a symbol 8 appears, the arrangement being such that the pilot can see simultaneously on the viewfinder 4 the target 6 and the image 8 'of the symbol 8.
  • the position the symbol 8 on the screen 7 (and therefore that of the image 8 'on the viewfinder 4) can be adjusted according to two perpendicular axes YY' and ZZ 'one of which is for example in the vertical plane passing through the axis L-L ', by action on a control button 9, available to the pilot and for example mounted on the handle 10 of cyclic control.
  • Two reference axes for example engraved on the viewfinder 4 and carrying respectively the marks y 1 -y ' 1 and zl-z'1, allow the pilot to align with the axis LL' when it makes the optical coincide l 'image of the axes yy' and zz 'on the viewfinder 4 with said reference axes.
  • a control button 11 for displaying the value at which said pilot estimates the distance separating him from the target 6, when the system does not include any rangefinder performing this measurement automatically.
  • the system according to the invention finally comprises a microcomputer 13 in connection with the electro-optical device 7, the distance display device 12, the on-board gyrometers 14, the on-board gyroscopes 15 and an anemometric sensor 16, of which it receives information, as well as with engines 2 and 3, to which it sends orders.
  • the fire control system makes it possible, on the one hand, to facilitate the aiming of the target 6 by the pilot, and on the other hand to decouple the shooting corrections from the aiming.
  • the pilot When it has detected a target 6, the pilot orients the axis L-L 'of its aircraft, using its flight controls, until the target 6 is in the field of its clear sight 4.
  • this direction of sight coincides with the longitudinal axis of the helicopter.
  • the pilot by means of the control button 9 placed on its cyclic stick 10 will make coincide the image 8 'of the symbol 8 and the target 6.
  • the work of the pilot is then to pursue the target 6 with the symbol 8 during all the phase of aiming of the weapon and the shooting, so as to constantly maintain the coordinates C b " E b of the target respectively equal to the coordinates C a , E of image 8 '(see Figure 2).
  • the control button 9 is a button with "two axes" (site and deposit) making it possible to move the image of the symbol on the viewfinder. If the pilot exerts a force on the control button 9, the symbol 8 moves in the direction corresponding. In the absence of action on the button 9, the image of the symbol 8 keeps a fixed position on the clear viewfinder 4 and therefore indicates a fixed direction in a frame linked to the helicopter.
  • the pilot has two means for refining and continuing the aiming, namely his flight controls and the control button 9. He uses this last button, in particular in the case where the aiming at the flight controls would bring him towards areas of dangerous theft.
  • the calculator processes this information and deduces the score to be given to the barrel 1 so that the shell reaches the target 6.
  • a simple assumption taken into account in the calculator 13 program to calculate the score for weapon 1 is that the target 6 moves in a straight line and at uniform speed during the time of the shell journey. If the helicopter is equipped with a rangefinder, a hypothesis on the acceleration of the target can be taken into account.
  • the instructions from the calculator 13 give the site sc and the gc deposit to be given to the gun and are sent to the rotation servos 2 and 3 of the latter.

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

Abstract

Système de conduite de tir pour une arme à tir tendu (1) montée sur un aéronef à voilure tournante, susceptible d'être acionné par le pilote lui-même et comportant une calculatrice électronique, ladite arme (1) étant montée rotative autour de deux axes Y-Y' et Z-Z' transversaux grâce à des moyens moteurs commandés par ladite calculatrice. Selon l'invention, ce système de conduite de tir est caractérisé en ce qu'il comporte un système de visée (4) sur lequel sont susceptibles d'apparaître simultanément une cible (6) et un repère (8'), ledit repère pouvant être déplacé sur ledit système de visée par une commande du pilote, ainsi que des moyens (7) pour déterminer les coordonnées de la position dudit repère (8) et les transmettre à ladite calculatrice électronique (13) au moins lorsque sur ledit système de visée (4) ledit repère (8') est amené en superposition à ladite cible (6).

Description

  • La présente invention concerne un système de conduite de tir pour une arme à tir tendu, notamment un canon, montée sur un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère.
  • On sait que la conduite de tir pour canon monté sur avion a fait l'objet de nombreuses études. En revanche, la conduite de tir d'une telle arme à partir d'un hélicoptère est un domaine relativement nouveau, dans lequel les études effectuées à propos des avions ne peuvent pas être purement et simplement transposées. En effet, d'une part, les caractéristiques particulières de vol d'un hélicoptère et, d'autre part, la possibilité de prévoir sur un hélicoptère un montage d'arme mobile autour de deux axes, par exemple rectangulaires, rendent originale la conduite de tir d'une arme montée sur l'hélicoptère par rapport à une conduite de tir de la même arme montée sur avion (sur lequel, en général, ladite arme est montée à axes fixes par rapport au fuselage).
  • De plus, sur un hélicoptère de combat, contrairement à ce qui se passe sur un avion de combat, le canon monté généralement en tourelle de façon à le rendre orientable en site et gisement avec de grands débattements angulaires, ne peut être, sans dispositions particulières, servi par le pilote ; une telle charge supplémentaire serait incompatible avec la conduite de l'hélicoptère dont on sait que les instabilités naturelles de vol rendent le pilotage beaucoup plus délicat et absorbant que celui d'un avion à ailes fixes. En conséquence, dans ce type d'hélicoptère armé la visée du canon est réalisée habituellement soit par le copilote, soit par un servant spécialement prévu.
  • La présente invention a pour objet un système de conduite de tir pour arme à tir tendu montée sur un aéronef à voilure tournante susceptible d'être actionné par le pilote lui-même et permettant le découplage total entre la visée effectuée par le pilote et les corrections de tir.
  • A cette fin, selon l'invention, le système de conduite de tir pour une arme à tir tendu montée sur un aéronef à voilure tournante, susceptible d'être actionnée par le pilote lui-même et comportant une calculatrice électronique, ladite arme étant montée rotative autour de deux axes transversaux grâce à des moyens moteurs commandés par ladite calculatrice, est remarquable en ce qu'il comporte un système de visée sur lequel sont susceptibles d'apparaître simultanément une cible et un repère, ledit repère pouvant être déplacé sur ledit système de visée par une commande du pilote, ainsi que des moyens pour déterminer les coordonnées de la position dudit repère par rapport à un système d'axes lié à l'aéronef et les transmettre à ladite calculatrice électronique au moins lorsque, sur ledit système de visée, ledit repère est amené en superposition à ladite cible.
  • De préférence, le système de visée est du type miroir semi-transparent laissant apparaître par transparence la cible et formant l'image d'un symbole lumineux engendré par un dispositif électro-optique, par exemple un écran cathodique, ladite image constituant le repère, tandis que le dispositif électro-optique forme lesdits moyens pour déterminer les coordonnées du repère et les transmettre à la calculatrice électronique.
  • Ainsi, le pilote, après avoir détecté une cible peut orienter l'axe de son aéronef vers elle, grâce aux commandes de vol, jusqu'à ce que l'alignement soit à peu près réalisé et que la cible apparaisse dans le champ du miroir de visée. Ensuite, en continuant à piloter pour maintenir et si possible parfaire cet alignement, par l'intermédiaire d'un organe de commande, il fait coîncider, sur le système de visée, le repère avec la cible.
  • Des moyens pour, indiquer à la calculatrice la distance séparant l'aéronef de la cible sont prévus dans ledit système. Ces moyens sont constitués par un dispositif d'affichage commandé par le pilote ou par un dispositif de télémétrie.
  • Ainsi, la calculatrice reçoit les coordonnées du repère de visée, c'est-à-dire celles de la cible lorsque la coïncidence -est obtenue par le pilote. Elle reçoit de plus, une information concernant la distance séparant l'aéronef de la cible. Par ailleurs, la calculatrice reçoit des gyromètres, gyroscopes et/ou capteurs anémométriques du bord, des informations concernant l'attitude et les variations d'attitude de l'aéronef, ainsi que sa vitesse relative par rapport à l'air ambiant. L'ensemble de ces données est utilisé pour prédire le mouvement de la cible et déterminer l'orientation à donner à l'arme.
  • La calculatrice est programmée pour prendre en compte le mouvement de la cible. Si l'on fait intervenir les accélérations, il est nécessaire de mesurer la distance séparant la cible de l'aéronef et non pas simplement de l'estimer.
  • Aussi, dans un mode de réalisation simplifié du système, dans lequel, la distance à la cible est estimée par le pilote de la façon mentionnée ci-dessus, le programme de la calculatrice suppose que la cible suit une trajectoire rectiligne à vitesse constante (ou à accélération constante) pendant le temps de vol du projectile tiré par l'arme et il permet de déterminer la position à donner à l'arme par rapport à un repère lié à l'aéronef pour que les trajectoires de la cible et du projectile se coupent à un même instant.
    • Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
    • La figure 1 montre schématiquement, partiellement en perspective, un mode de réalisation du système selon l'invention.
    • La figure 2 montre en vue de face le système de visée du système selon l'invention.
  • Le système selon l'invention, montré schématiquement sur la figure 1, est destiné à conduire le tir d'un canon 1 monté sur un hélicoptère (non représenté) d'axe longitudinal L-L'. Le canon 1, par exemple solidaire d'une tourelle (non réprésentée), peut tourner autour d'un axe de gisement Z-Z' et d'un axe de site Y-Y' sous l'action de moteurs ou de vérins 2 et 3, respectivement.
  • Ce système comporte un viseur clair 4, du type miroir semi-transparent, à travers lequel le pilote dont seul l'oeil 5 est représenté sur la figure 1, peut voir une cible 6, par exemple un hélicoptère ennemi. Le centre du viseur 4 passe par exemple par l'axe L-L' de l'hélicoptère pourvu du système selon l'invention ou occupe une position fixe déterminée par rapport à celui-ci et le plan dudit viseur est incliné à 45° par rapport audit axe L-L'.
  • Sous le viseur 4 est prévu un dispositif électro-optique 7, sur lequel apparaît un symbole 8, l'agencement étant tel que le pilote peut voir simultanément sur le viseur 4 la cible 6 et l'image 8' du symbole 8. La position du'symbole 8 sur l'écran 7 (et donc celle de l'image 8' sur le viseur 4) peut être réglée selon deux axes perpendiculaires Y-Y' et Z-Z' dont l'un se trouve par exemple dans le plan vertical passant par l'axe L-L', par action sur un bouton de commande 9, à la disposition du pilote et par exemple monté sur le manche 10 de commande cyclique. Deux axes de référence, par exemple gravés sur le viseur 4 et portant respectivement les repères y1-y'1 et zl-z'1, permettent au pilote de s'aligner avec l'axe L-L' lorsqu'il fait coïncider optiquement l'image des axes y-y' et z-z' sur le viseur 4 avec lesdits axes de référence.
  • Par ailleurs, également à la disposition du pilote, est prévu un bouton de commande 11, d'un dispositif 12 d'affichage de la valeur à laquelle ledit pilote estime la distance le séparant de la cible 6, lorsque le système ne comporte pas de télémètre réalisant automatiquement cette mesure.
  • Le système selon l'invention comporte enfin une microcalcula- trice 13 en liaison avec le dispositif électro-optique 7, le dispositif d'affichage de distance 12, les gyromètres de bord 14 , les gyroscopes de bord 15 et un capteur anémométrique 16, dont elle reçoit des informations, ainsi qu'avec les moteurs 2 et 3, auxquels elle adresse des ordres.
  • Comme on va le voir, le système de conduite de tir selon l'invention permet d'une part, de faciliter la visée de la cible 6 par le pilote, et d'autre part de découpler les corrections de tir de la visée.
  • Quand il a détecté une cible 6, le pilote oriente l'axe L-L' de son appareil, grâce à ses commandes de vol, jusqu'à ce que la cible 6 se trouve dans le champ de son viseur clair 4.
  • De plus, sur le viseur clair 4 apparaît l'image 8' du symbole 8 représentant la direction de la visée du pilote.
  • Au début, cette direction de visée coïncide avec l'axe longitudinal de l'hélicoptère.
  • Une fois que la cible 6 est dans le champ du viseur clair 4, le pilote, par l'intermédiaire du bouton de commande 9 placé sur son manche cyclique 10 va faire coïncider l'image 8' du symbole 8 et la cible 6. Le travail du pilote est alors de poursuivre la cible 6 avec le symbole 8 durant toute la phase de pointage de l'arme et le tir, de sorte à maintenir constamment les coordonnées Cb" Eb de la cible respectivement égales aux coordonnées Ca, E de l'image 8' (voir figure 2).
  • Le bouton de commande 9 est un bouton à "deux axes" (site et gisement) permettant de déplacer l'image du symbole sur le viseur. Si le pilote exerce un effort sur le bouton de commande 9, le symbole 8 se déplace dans la direction correspondante. En l'absence d'action sur le bouton 9, l'image du symbole 8 garde une position fixe sur le viseur clair 4 et donc indique une direction fixe dans un repère lié à l'hélicoptère.
  • Le pilote dispose de deux moyens pour affiner et poursuivre la visée, à savoir ses commandes de vol et le bouton de commande 9. Il utilise ce dernier bouton, notamment dans le cas où la visée aux commandes de vol l'amènerait vers des domaines de vol dangereux.
  • La calculatrice numérique 13 gère le système et calcule le pointage à donner à l'arme 1: Pour calculer ce pointage, elle reçoit des mesures :
    • - des gyromètres de bord 14 et/ou des gyromètres spécifiques du viseur, qui fournissent les trois composantes par rapport à un système d'axes lié à l'hélicoptère de la vitesse de rotation absolue de la ligne virtuelle hélicoptère-cible.
    • - des gyroscopes de bord 15 qui fournissent une mesure de l'assiette longitudinale et de l'angle de gite.
    • - de capteurs anémométriques 16 mesurant les composantes de la vitesse de l'hélicoptère par rapport à l'air.
    • - du dispositif électro-optique 7 qui fournit la direction de la ligne de visée 17 par rapport à une référence liée à l'hélicoptère sous forme des coordonnées E et C (voir figure 2).
    • - du dispositif 12 qui fournit une estimation de la distance le séparant de la cible 6, ce dispositif pouvant être remplacé par un télémètre.
  • Toutes ces informations sont filtrées pour arriver dans la -calculatrice 13 sous la même forme et à la même fréquence.
  • La calculatrice traite ces informations et en déduit le pointage à donner au canon 1 pour que l'obus atteigne la cible 6. Une hypothèse simple prise en compte dans le programme de la calculatrice 13 pour calculer le pointage de l'arme 1 est que la cible 6 se déplace en ligne droite et à vitesse uniforme pendant le temps du trajet de l'obus. Si l'hélicoptère est équipé d'un télémètre, une hypothèse sur l'accélération de la cible peut être prise en compte.
  • Les consignes issues de la calculatrice 13 donnent le site sc et le gisement gc à donner au canon et sont envoyées aux asservissements de rotation 2 et 3 de celui-ci.
  • Ainsi, tant que le pilote maintient en superposition l'image 8' sur la cible 6, il est sûr que l'arme 1 est correctement pointée, en accord avec le programme de la calculatrice 13, de sorte qu'il peut actionner la détente dudit canon.
  • Dans certains cas, la visée telle qu'elle a été présentée ci-dessus risque d'être difficile pour le pilote, essentiellement à cause des petits mouvements à haute fréquence de l'hélicoptère. A cet effet, on peut prévoir deux améliorations au niveau de la visée pour une meilleure précision.
    • 1 - Le déplacement du symbole 8 est commandé en gisement par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes qui est laissé libre en site et qui, en gisement, est asservi à rester au voisinage de C = O. Le symbole 8 est donc découplé des petits mouvements en gisement. En site, le pilote ne peut déplacer sa visée qu'à l'aide de son bouton de commande 9 ; en effet, le gyroscope est libre en l'absence de commande du pilote et garde donc une direction fixe par rapport à la terre.
    • 2 - On commande le déplacement du symbole 8 par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes de sorte que, en l'absence de commande de la part du pilote, le gyroscope est asservi à garder une direction fixe par rapport à l'hélicoptère en étant découplé des petits mouvements. Le gros avantage de ce type de visée est qu'en l'absence de commande, le pilote voit un symbole qui est stable par rapport au paysage extérieur et qui suit le mouvement moyen de l'hélicoptère. Le pilote peut affiner sa visée aux commandes de vol.

Claims (9)

1.-Système de conduite de tir pour une arme à tir tendu (1) montée sur un aéronef à voilure tournante, susceptible d'être actionné par le pilote lui-même, et comportant une calculatrice électronique, ladite arme (1) étant montée rotative autour de deux axes Y-Y' et Z-Z' transversaux, grâce à des moyens moteurs commandés par ladite calculatrice, caractérisé en ce qu'il comporte un système de visée (4) sur lequel sont susceptibles d'apparaître simultanément une cible (6) et un repère (8'), ledit repère pouvant être déplacé sur ledit système de visée par une commande du pilote, ainsi que des moyens (7) pour déterminer les coordonnées de la position dudit repère (8') par rapport à un système d'axes lié à l'aéronef et les transmettre à ladite calculatrice électronique (13) au moins lorsque sur ledit système de visée (4) ledit repère (8) est amené en superposition à ladite cible (6).
2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de visée est du type miroir semi-transparent laissant apparaître par transparence la cible et formant l'image d'un symbole lumineux (8) engendré par un dispositif électro-optique, ladite image constituant le repère (8'), tandis que ledit dispositif électro-optique forme lesdits moyens (7) pour déterminer les coordonnées du repère (8') et les transmettre à la calculatrice (13).
3.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (11,12) pour indiquer à la calculatrice (13) la distance séparant l'aéronef de la cible.
4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (11,12) sont des moyens d'affichage commandés par le pilote.
5.- Système selon la revendication 3, -caractérisé en ce que lesdits moyens (11,12) sont constitués par un système télémétrique.
6.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour un aéronef comportant des gyromètres, des gyroscopes et/ou des capteurs anémométriques, caractérisé en ce que ces gyromètres (14), gyroscopes (15) et/ou capteurs (16) fournissent à la calculatrice (13) des informations sur l'attitude et les variations d'attitude dudit aéronef, ainsi que sur sa vitesse relative par rapport à l'air ambiant.
7.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans ses calculs, la calculatrice suppose que la cible (6) suit une trajectoire rectiligne à vitesse constante pendant le temps de vol du projectile tiré par l'arme (1) ou une trajectoire à accélération constante et détermine la position à donner à la ligne de visée de l'arme (1) dans un repère lié à l'hélicoptère pour que les trajectoires de la cible et du projectile se coupent à un même instant.
8.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le déplacement du symbole (8) est commandé en gisement par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes qui est laissé libre en site.
9.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on commande le déplacement du symbole (8) par l'intermédiaire d'un gyroscope à deux axes de sorte que, en l'absence de commande de la part du pilote, le gyroscope est asservi à garder une direction fixe par rapport à l'hélicoptére.
EP82401872A 1981-10-14 1982-10-12 Système de conduite de tir pour une arme à tir tendu montée sur un aéronef à voilure tournante Expired EP0077273B1 (fr)

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