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De la discrétion du Rafale à la furtivité du F-22 : analyse des concepts de furtivité face aux radars
De la discrétion du Rafale à la furtivité du F-22 : analyse des concepts de furtivité face aux radars

| Gatien Revol 1664 mots

De la discrétion du Rafale à la furtivité du F-22 : analyse des concepts de furtivité face aux radars

Le concept de furtivité est bien plus large que le simple principe d'éviter le renvoi des ondes radar vers son émetteur. Le Rafale et le F-22 reposent ainsi sur des concepts différents.

La furtivité : comment ça marche ou pourquoi le Rafale n’a pas été pensé moins furtif que le F-22 ?

Ce sont les Américains qui ont le plus contribué à la vision actuelle de la furtivité : être invisible face à n’importe quel radar. En effet, ils ont fait de la furtivité le fer de lance de la nouvelle génération d’avion apparue à la fin des années 90 et au début des années 2000. D’abord avec les bombardiers F-117 et B-2 Spirit puis avec le F-22 Raptor et enfin le F-35 Ligthning II. Pour ces deux derniers avions, la furtivité est d’ailleurs la seule caractéristique majeure les séparant de la génération précédente d’avion de chasse (en plus des radars à antenne active et de l’interconnectivité)

Mais qu’est-ce qu'un « avion furtif » signifie vraiment ? Est-ce qu’un F-22 ou un F-35 est absolument invisible sur n’importe quel radar ?

Le cas américain, l’invisibilité face à la conduite de tir d’abord

Pour savoir si la furtivité est efficace, il faut d’abord savoir comment celle-ci doit fonctionner. Et pour cela il faut se rappeler comment fonctionne un radar : il émet des paquets d’onde à intervalle régulier tout en « écoutant » afin de savoir si un ou des paquets d’onde ont été réfléchis et renvoyés par un objet. On peut alors déterminer la position et la vitesse en analysant la différence de phase entre l’onde émise et l’onde revenue après réflexion.

Pour contourner un radar, il y a alors plusieurs solutions possibles. La doctrine américaine est basée sur deux principes :

  • La géométrie des appareils est étudiée pour disperser les ondes radar dans une direction différente de la direction incidente, peu  d’onde ou aucune onde ne revient au radar, ce qui empêche la détection de l’avion,
  • L’utilisation d’un revêtement spécial qui absorbe les ondes, pour que là aussi aucune onde ne retourne vers le radar.

Aujourd’hui les appareils américains sont optimisés pour les ondes ayant une fréquence comprise entre 9 et 10 GHz et sont relativement efficaces pour les fréquences allant de 6 à 18GHz. Au-delà de cette plage de fréquence, les appareils américains sont aussi visibles que les appareils de même taille sans aucune protection.

A quoi correspondent ces fréquences et qu’est-ce que cela signifie ?

Ces fréquences n’ont pas été choisies au hasard : il s’agit des fréquences utilisées par les radars de conduites de tir (radar qui verrouille une cible) et les radar auto directeur des missiles (pour les missiles qui se guident eux-mêmes plutôt que d’être guidés par GPS, infrarouge ou par une station de conduite de tir). Ainsi, l’image de la furtivité que nous avons est largement exagérée comparée à la réalité, en partie par la communication américaine. En effet tous les radars travaillant dans la bande V/UHF (i.e. de 0.03 à 3GHz) sont capables de détecter un F-22 ou un F-35 (plus d'infos dans cet article).

Ainsi tous les radars de contrôle aérien civils du monde détectent, en partie au moins, les avions furtifs. Pire : ces fréquences étant largement utilisées pour les télécommunications, les appareils furtifs vont réfléchir ces signaux et des radars passifs (un type de radar n’envoyant pas d’onde mais « écoutant » quand même pour savoir si des ondes ont été réfléchi vers sa direction par un objet étranger) peuvent tout à fait détecter des avions dit furtifs.

Schéma de principe du radar passif.
Schéma de principe du radar passif. © OTAN
Schéma de principe du radar passif.
furtivité F35.png
Furtivité du F-35 selon la longueur d'onde du radar et l'angle d'arrivée des ondes. Etude "Low Observable Principles, Stealth Aircraft and Anti-Stealth Technologies" de Konstantinos Zikidis ©
furtivité F35.png

Dans la logique américaine, ceci n’est pas un problème car cette bande de fréquence ne permet pas d’obtenir avec une précision suffisante la position de l’objet qui réfléchit les ondes : l’ordre de grandeur est de 200m de précision à 300km de distance. Ceci fait qu’aucun système de conduite de tir ne peut utiliser cette fréquence. Néanmoins cela donne tout de même une bonne estimation de la position, par exemple suffisante pour guider un autre avion en vue d'une interception.

Ainsi, l’utilisation de système de défense multicouche à large bande de fréquence comme le système américain Patriot ou les systèmes russes s-300 et s-400 permet de détecter les avions dits furtifs même si la conduite de tir de ces systèmes ne sera pas possible, celle-ci se faisant à une fréquence de 9-10GHz. Il en va de même pour les avions de chasse qui changent le mode de leur radar pour passer d'une fréquence de 1GHz à 10GHz selon qu'ils sont en phase de détection ou de conduite de tir. On voit alors l’importance d’avoir une capacité d’interception 24h/24 ou la possibilité de connecter des capteurs au sol et en vol avec les vecteurs de destruction pour un meilleur désignation des cibles.

Le cas français, le brouillage de la conduite de tir d’abord

Même si le Rafale a été conçu quasiment à la même période que le F-22 Raptor, la doctrine retenue pour éviter la conduite de tir est très différente. Dans l’esprit des ingénieurs de Dassault, comme il n’est pas possible d’éviter la détection de sur toutes les fréquences imaginables, il est plus simple de mettre en place un système empêchant la conduite de tir efficace chez l’ennemi.

Ce système se nomme SPECTRA pour « Système de Protection et d’Evitemment des Conduites de Tir du RAfale », anciennement « Système de Protection Electronique Contre Tous les Rayonnements Adverses », fonctionnant sur une fréquence de 1 à 20GHz. Le fonctionnement de SPECTRA repose sur un principe différent de ceux évoqués dans la partie précédente afin de leurrer les radars : si l’onde retournant au radar a été volontairement altérée, alors le radar déduira une position erronée pour l’objet.

Typhoon, Rafale et F-22 en exercice en 2015, source : United States Air Force Sur cette très belle image on voit que le Rafale se distingue de ses pairs par un ‘cigare’ sur son empennage. Il s’agit en fait de l’organe de contre mesure haut de dérive BACHD. Sa dimension importante, nuisant à la furtivité, prouve la confiance en ce système pour empêcher la conduite de tir contre le Rafale.
Typhoon, Rafale et F-22 en exercice en 2015, source : United States Air Force Sur cette très belle image on voit que le Rafale se distingue de ses pairs par un ‘cigare’ sur son empennage. Il s’agit en fait de l’organe de contre mesure haut de dérive BACHD. Sa dimension importante, nuisant à la furtivité, prouve la confiance en ce système pour empêcher la conduite de tir contre le Rafale. © USAF, Air&Cosmos (montage)
Typhoon, Rafale et F-22 en exercice en 2015, source : United States Air Force Sur cette très belle image on voit que le Rafale se distingue de ses pairs par un ‘cigare’ sur son empennage. Il s’agit en fait de l’organe de contre mesure haut de dérive BACHD. Sa dimension importante, nuisant à la furtivité, prouve la confiance en ce système pour empêcher la conduite de tir contre le Rafale.

Ainsi, SPECTRA se base sur un ensemble de capteurs et de brouilleurs offrant une couverture à 360° au Rafale. L’idée est de détecter d’où provient l’onde radar et d’envoyer dans sa direction (ainsi que les autres directions afin de tromper les radars passifs) le même signal mais en déphasé afin de tromper l’électronique du radar. Autrement dit, l'ennemi croira recevoir l'écho de l'onde envoyée, alors qu'il s'agit d'un écho factice renvoyé par l'metteur du Rafale et qui permettra d'induire en erreur le radar ennemi sur la position et l'attitude du Rafale.

Pour les radars de missile auto-guidé, l’idée est la même. Mais de plus, la puissance électrique des missiles étant plus faible que celles des radars au sol, il devient possible de saturer leur radar, ce qui provoque généralement une explosion prématurée de l’engin, son électronique concluant à un échec du fonctionnement du radar embarqué.

SPECTRA n’est pas un système unique au monde, ainsi en anglais, on appelle cela un DAS pour Defensive Aids System. L’EuroFighter dispose du Praetorian DASS et le F-35 de l’AN/AAQ37. Néanmoins, seul le Rafale mise autant sur ce système : SPECTRA pèse en tout 250kg et représenterait jusqu'au tiers du prix d’un Rafale neuf. Régulièrement mis à jour, il est sans doute le DAS le plus évolué en vol aujourd’hui.

Dénomination des pièces pour le Rafale produites par Réalméca et photo du ‘cigare’ du Rafale.
Dénomination des pièces pour le Rafale produites par Réalméca et photo du ‘cigare’ du Rafale. © Réalméca
Dénomination des pièces pour le Rafale produites par Réalméca et photo du ‘cigare’ du Rafale.

Aujourd’hui cependant, la furtivité pure ne semble plus satisfaire les américains qui investissent dans des avions de guerre électronique, i.e. des avions spécialement conçu pour le brouillage des radars comme le F-18 Growler, et qui annonce que la nouvelle génération d’avion de chasse de 6ème génération (qui se nomme NGAD aux USA), disposera de drones volants autonomes (cf . Air&Cosmos n°2798 numérique du 29 septembre 2022 – l’avion de combat collaboratif de l’USAF prend forme) entièrement dédiés à cette mission en complément de la furtivité de base des systèmes, qui visiblement ne suffit plus.

Enfin, il est à noter que les radars ne sont pas les seuls moyens de détection, il y a également la veille infrarouge ou IRST (qui permet d'accrocher une cible infrarouge), système de plus en plus performant, quasi-impossible à brouiller et pour lequel il est très difficile d’être furtif. Ce type de détecteur, qui équipe le Rafale mais pas le F-22, fera l’objet d’un prochain article.

Pour mieux comprendre les différentes stratégies de furtivité, voici quelques visuels

La stratégie F-22 et F-35

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En basse fréquence, l’appareil apparait de manière ‘normale’. En haute fréquence, il n’apparait presque pas, il est à la limite de la résolution et empêche la conduite de tir.

Il n’est pas impossible qu’une mission d’interception soit néanmoins lancée, la position réelle étant plutôt bien connu.

La stratégie du Rafale

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En basse fréquence l’appareil apparaît démultiplié, déformé et à des positions différentes de sa position réelle (en supposant la position réelle identique à celle du F-35 précédent).

En haute fréquence, le même phénomène apparait, mais les déformés et leurs positons sont différentes étant donné qu’elles ne sont pas émises par les mêmes organes du Rafale qu’en basse fréquence.

La conduite de tir est possible mais elle aura lieu dans la mauvaise direction a priori. L’interception peut cependant être lancée, la position réelle est relativement connue.

La stratégie du F-18 Growler

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En basse fréquence l’appareil apparaît déformé, à une taille disproportionnée et à une position différente de sa position réelle (en supposant la position réelle identique à celle du F-35 précédent). En haute fréquence, le même phénomène apparait, mais la déformé et sa positon sont différentes étant donné qu’elles ne sont pas émises par les mêmes organes du F-18 qu’en basse fréquence.

La conduite de tir est impossible : la zone est trop grande pour une interprétation correcte par le logiciel. L’interception peut cependant être lancée, la position réelle est relativement bien connue. Cependant on voit l’intérêt de cette méthode : ce « nuage » peut en réalité cacher de nombreux avions…

Ajoutons que ce type de brouillage est beaucoup plus simple à produire à l'encontre de radars n'émettant que sur une seule fréquence, tandis qu'il sera plus compliqué de brouiller un signal mélangeant plusieurs ondes. C'est la différence entre les radars utilisant une antenne à balayage électronique active (radar AESA) et ceux à balayage électronique passive (PESA) : dans le premier cas le radar est constitué d'une multitude de petits émetteurs pouvoir émettre chacun en même temps mais sur des fréquences différentes (cas du Rafale, des avions américains ou des futures versions de l'Eurofighter, uiquement livré à l'export à ce jour), tandis que dans le deuxième cas il n'y a qu'un seul émetteur qui ne peut donc produire une onde que sur une seule fréquence à la fois (cas des avions russes comme le Su-35). 


Répondre à () :

Tibo | 14/10/2022 16:08

Cet article est sérieux ou c'est un poisson du 1er avril en retard ? (Ou en avance)

Tibo | 14/10/2022 16:10

Contre des radars passifs... Le mieux est d'être silencieux par nature...

JJD | 15/10/2022 12:34

Bon article de vulgarisation.

Alain | 16/10/2022 05:00

Bonsoir à la communauté de passionnés ! Oui je suis tout à fait d'accord le Rafale Français est bien meilleur dans beaucoup de point de vue que les matériels furtifs américains ! D'ailleurs la France test actuellement 1 version améliorée de notre cher Rafale en version 4.1.2 qui est des miracles à ce qu'on m'a dit ! Je n'explique pas les détails techniques car je roule pour notre merveilleux pays qu'est la France !!! A méditer...

olivier | 16/10/2022 12:52

Les avions français ont toujours été les meilleurs en contre mesure électronique. Même un mirage 3 avec ses emports cme était très performant. Alors un rafale... Et encore l'article ne parle que d'une partie des possibilités. Et c'est bien connu qu'un M2000 arrivé à détecter un F35, bien sûr jamais reconnu. Il nous manque un remplaçant du Martel as37.

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