Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Partenaires
Organismes
 CEA
 ESA
Sites Web
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
 A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | +
Furtivité

La furtivité est la caractéristique d'un engin militaire conçu pour avoir une signature réduite ou banale et donc pour être moins détectable, classifiable ou identifiable.

Un engin militaire (en général navire, ou aéronef) émet de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) sous forme électromagnétique (radar de bord, radiocommunications, etc.), thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des...) (sortie du propulseur, échauffement cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.), etc.) et acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes ondulatoires et à...) (sonar actif, bruits de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le...), d'écoulement ou d'auxiliaires) ; il reçoit de l'énergie électromagnétique (Les forces électrostatiques et magnétiques peuvent faire déplacer des objets à distance, il semble donc évident qu'à tout phénomène électromagnétique est associé...) (radars de détection, antennes de radio ou de télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste récepteur appelé...), etc.), thermique (soleil) et acoustique (sonars actifs) ; l'engin émet ou réémet cette énergie dans toutes les directions. Les systèmes de détection au sol ou embarqués sur des aéronefs, navires ou armes (radars, sonars, détecteurs ESM ou IR) reçoivent une partie de cette énergie et peuvent s'en servir pour détecter, classifier, identifier et poursuivre l'appareil. La furtivité (La furtivité est la caractéristique d'un engin militaire conçu pour avoir une signature réduite ou banale et donc pour être moins détectable, classifiable ou...) est l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) des techniques et technologies utilisées pour réduire les émissions dans une direction donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) ou dans toutes les directions et donc rendre l'engin moins détectable, classifiable ou identifiable. On parle généralement de réduction ou banalisation de la signature d'une cible.

Histoire

Aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.)

Deux F-22, chasseurs furtifs américains
Deux F-22, chasseurs furtifs américains
Frégate française furtive Surcouf
Frégate française furtive Surcouf

Jusqu'à la fin de la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est...) guerre mondiale, avant l'invention du Radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes...), les avions ne pouvaient être détectés qu'à vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) et au son. La furtivité consistait à peindre l'aéronef (Un aéronef est un appareil capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. On distingue deux catégories d'aéronefs : l'aérostat et l'aérodyne. L'utilisation de ces appareils est l'aéronautique, ses adeptes sont...) avec des couleurs lui permettant de se fondre dans l'environnement : camouflage de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) brun-vert ou brun-jaune sur le dessus des appareils utilisés au-dessus de zones cultivées ou désertiques et peinture grise ou gris-bleu au-dessous.

L'amélioration, pendant la période de la guerre froide, des moyens de détection électromagnétique puis infra-rouge a entraîné la nécessité de diminuer les émissions dans ces deux spectres de fréquences.

Les premiers aéronefs conçus dès l'origine pour étre le plus discret possible, donc furtifs, et construits en série sont le chasseur-bombardier F-117 et le bombardier stratégique Northrop B-2 Spirit ( ) développés durant les années 1970.

Tous les aéronefs à usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) militaire sont maintenant conçus avec pour objectif l'obtention d'une signature radar et infra-rouge la plus faible possible.

La furtivité radar est caractérisée par un chiffre : la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique,...) équivalente radar (SER ). C'est la valeur de la surface plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la lame. Elle permet le dégrossissage et le creusage de formes courbes, galbées...) qui renverrait la même énergie que l'aéronef. En l'absence de traitement la SER d'un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un engin sans...) est de l'ordre de plusieurs dizaines de m2 ; après traitement on obtient des valeurs de l'ordre du m2 voire moins. Certains avions tels que le F-22 de l'USAF auraient des SER équivalentes à celles des oiseaux mais les chiffres réels sont évidemment tenus secrets par les constructeurs.

Technique

Aéronautique

Un F-117 furtif
Un F-117 furtif

Il n'existe pas de moyens de supprimer l'énergie électromagnétique ou thermique émise ou réémise par l'avion. La furtivité consiste donc à absorber cette énergie (en fait la convertir en chaleur) ou à la renvoyer dans une direction privilégiée ou à répartir cette énergie dans toutes les directions. Le choix dépend du profil de mission de l'appareil (pénétration très basse altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur terre.) ou vol à très haute altitude dans le cas d'un avion) et donc de la position relative de la menace par rapport à l'appareil. Il dépend aussi du type de menace, par exemple dans le cas du radar de la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de...) ou la bande de fréquence (Une bande de fréquence définit une plage de fréquences qui ont des propriétés similaires :) de détection ou de sa distance.

Les principaux traitements utilisés sont :

  • d'ordre géométrique : suppression des formes en dièdre qui concentrent l'énergie et remplacement par des formes arrondies (diffusion de l'énergie) ou par des formes planes (émission dans une direction privilégiée) ; leur but est de renvoyer les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) radar dans d'autres directions que celles de l'émetteur.
  • utilisation de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) absorbants (Radar Absorbent Materials). L'énergie reçue est transformée sous une autre forme (chaleur), ce qui limite la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) des ondes radar réfléchies. Ces matériaux sont des isolants qui ont des propriétés diélectriques ou magnétiques spécifiques. Elles sont quantifiées par leur permittivité (En électromagnétisme, la permittivité ε d'un matériau est le rapport D/E du déplacement électrique (aussi appelé induction électrique ou excitation électrique) D (en...) électrique (notée ε) ou leur perméabilité magnétique (notée μ). Ces paramètres, qui dépendent de la fréquence, sont des nombres complexes (au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par...) mathématique, c’est-à-dire qu'on les représente avec une partie réelle et une partie imaginaire). La partie imaginaire représente les pertes, donc la conversion de l'énergie électromagnétique incidente en chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !).
  • des dispositifs actifs sont aussi à l'étude, il s'agit de traiter les signaux reçus pour les renvoyer sous une forme qui ne permettra pas au système de détection (Un système de détection est un système permettant à l'utilisateur d'observer un événement automatiquement par le biais d'un appareil électronique ou mécanique. On peut distinguer plusieurs types de systèmes de...) d'identifier la menace. Ces moyens sont plus proches des techniques de leurrage que de la furtivité.
  • brouillage, en disséminant des objets métalliques (paillettes, coins, etc.) visant à créer des échos supplémentaires et à attirer l'attention du radar sur ceux-ci (surtout pour le radar embarqué d'un missile) et lui faire perdre la piste de sa cible.
  • réduction de la signature thermique sur hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant...) de combat (type Tigre) : les gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) d'échappement en sortie de tuyère (Une tuyère ou tuyère propulsive, dans le domaine de l'astronautique, est un conduit (appelé aussi divergent) de section conique (fusées de feu d'artifice) ou oblongue (tuyères de missiles, et lanceurs), placé à la sortie d'un propulseur et qui...) sont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord mélangés (sous un capot appelé dilueur/déviateur de jet, DDJ) à de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) capté de manière dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) par des entrées d'air séparées de celles des moteurs puis dirigés vers le haut face au souffle du rotor principal (Le rotor principal est l'élément composé de plusieurs pales qui par sa rotation permet la sustentation, le pilotage et la propulsion d'un hélicoptère.) qui les dilue encore une fois.

Bien entendu, le développement des techniques de furtivité a pour corollaire (Un théorème est une proposition qui peut être mathématiquement démontrée, c'est-à-dire une assertion qui peut être établie comme vraie au travers d'un raisonnement logique construit à partir d'axiomes. Un...) de nouveaux développements des techniques de détection. L'une d'entre elle consiste à concevoir un radar multi-émetteur voire (radar passif) à utiliser les ondes des multiples émetteurs existant (télévision, etc.).

Marine

Le Sea Shadow
Le Sea Shadow

A la fin des années 1980, des études ont porté sur les bateaux furtifs. Le plus connu est le Sea Shadow, catamaran (Un catamaran est un bateau possédant deux coques, en général l'une à côté de l'autre. Le but peut être d'aller plus vite grâce à des coques fines, d'améliorer la...) furtif développé par Lockheed (Lockheed Martin Corporation est une société de construction aéronautique créée, en 1995, par la fusion de Lockheed Corporation et de Martin Marietta. Le siège...) Martin Missiles and Space en 1985. D'une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) de 50 mètres, il peut atteindre la vitesse (On distingue :) de 13 nœuds. La France a depuis 1997 ses frégates furtives, de classe La Fayette (Première d'une classe de cinq navires destiné à la Marine nationale Française, la frégate La Fayette a été mise sur cale en 1990. Cette nouvelle classe...). Dans les deux cas, la diminution de la SER est obtenue par l'utilisation de grandes plaques planes métalliques ou revêtues de peinture absorbante, qui renvoient l'énergie électromagnétique du radar dans d'autres directions. Elles sont orientées pour traiter aussi bien les radars d'autres navires que ceux d'avions ou de missiles air - mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.). L'utilisation de dispositifs électroniques est possible mais aucune information sur ce sujet n'est disponible.

Sous-marins

Les sous-marins nucléaires lanceurs d'engins constituent un excellent exemple de furtivité, leur fonction principale étant de rester indétectables plusieurs semaines ou plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de suite.

La furtivité électromagnétique (y compris thermique et optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.), qui sont des manifestations électromagnétiques à des fréquences particulières) est simplement obtenue par le maintien du sous-marin (Un sous-marin est un navire capable de se déplacer dans les trois dimensions, sous la surface de l'eau ; il se distingue ainsi des autres bateaux et navires qui se déplacent dans deux dimensions et uniquement à...) en immersion, l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) ne permettant pas aux ondes électromagnétiques de se propager à plus de quelques mètres, et par l'absence totale d'indiscrétions (émissions radio, radar, usage du périscope (Le périscope est un instrument d'optique pour l'observation d'un objet distant sans être vu depuis celui-ci.), etc).

La furtivité acoustique est obtenue par la combinaison (Une combinaison peut être :) de plusieurs techniques.

La furtivité vis à vis des sonars actifs est obtenue par l'utilisation de revêtements anéchoïques.

La réduction des bruits d'écoulement est obtenue par une coque parfaitement profilée où tous les équipements de servitude sont intégrés au profil ou masqués sous des trappes elles mêmes intégrées au profil.

La réduction des bruits de propulsion a d'abord été obtenue par la multiplication du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de pales de l'hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.) et l'optimisation de leur forme (visant à diminuer ou annuler le phénomène de cavitation (La cavitation décrit la naissance et l'oscillation radiale de bulles de gaz et de vapeur dans un liquide soumis à une dépression. Si cette dépression est suffisamment...) très bruyant), puis par l'utilisation d'une hélice carénée (pompe-hélice). Le moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) électrique, directement couplé à l'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui peut...) de transmission, est par lui même considérablement plus silencieux qu'un diesel ou un turbo-propulseur et de plus ne nécessite pas un réducteur dont les roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) dentées auraient une signature acoustique caractéristique.

Les bruits en provenance de l'intérieur du SNLE sont réduits d'une part à la source, d'autre part en les empêchant d'exciter la coque:

  • utilisation préférentielle du courant continu (Le courant continu (CC), par opposition au courant alternatif, est un courant électrique unidirectionnel : le courant circule à chaque instant dans le même sens, le déplacement des électrons se fait toujours...) par rapport au courant alternatif (Le courant alternatif est un courant électrique qui change de sens.),
  • refroidissement des appareils électroniques par des drains thermiques refroidis par une circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) plutôt que des radiateurs refroidis par des ventilateurs,
  • suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des...) sur silent-blocks de tous les équipements susceptibles d'émettre des vibrations,
  • aucun équipement n'est directement fixé à la coque: tous les équipements externes (antennes, etc) sont montés sur silent-blocks, tous les équipements internes sont fixés sur un des ponts du navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements techniques de...),
  • tous les ponts du navire sont suspendus à la coque par un petit nombre de silent-blocks géants,
  • un système de surveillance de l'état acoustique permet de détecter toute vibration qui atteint la coque et de localiser son origine,
  • ...

Des rasoirs particulièrement silencieux auraient même été développés spécialement pour l'équipage de ces sous-marins.

Le résultat est un navire plus silencieux que le bruit de fond (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) de la mer par beau temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Inconvénients et compromis

La furtivité a un coût direct d'étude, de développement et de production très élevé. Le B-2 Spirit coûte environ 2 G€ soit le prix de 12 B-1B qui intégre lui aussi des éléments pour réduire sa signature radar mais à un moindre niveau. Le programme d'hélicoptère d'assaut furtif RAH-66 Comanche (Le RAH-66 Comanche était un hélicoptère destiné à la reconnaissance armée, à l'attaque légère et au combat air-air qui devait rejoindre les rangs de l'US Army Aviation.) à été abandonné suite à l'inflation du budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) nécessaire à sa réalisation.

Elle exige une maintenance sévère : les peintures et les revêtements des appareils doivent être entretenus et changés régulièrement pour rester efficaces. Ceux-ci sont très fragiles, et les intempéries par exemple peuvent compromettre la furtivité même au cours d'une mission.

Elle a aussi un coût indirect sur l'opération des aéronefs et navires. Les formes en facettes des avions, par exemple, dégradent les performances aérodynamiques, aboutissant à des avions plus lents, volant moins haut, moins manoeuvrables, consommant plus de kérosène (Le kérosène est un mélange d'hydrocarbures contenant des alcanes (CnH2n+2) de formule chimique allant de C10H22 à C14H30. Issu du raffinage du...) pour une charge utile (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour...) plus faible. Les formes en facettes des œuvres mortes des corvettes et frégates furtives rendent le pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours d'eau, voie de communication, vallée, etc.) en passant par-dessus cette séparation. Le franchissement...) inutilisable pour les manipulations des apparaux qui doivent se faire à partir de fenêtres de taille réduite, et induisent des contraintes importantes sur la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne)...) et le positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et attractive au sein...) des aériens.

Mais le coût indirect peut même se traduire par des conflits entre plusieurs formes de furtivité. La forme en facettes pourrait être utilisée pour réduire la signature des sous-marins vis-à-vis des sonars actifs, mais elle se traduirait par une telle chute de la navigabilité et surtout une telle dégradation de la signature vis-à-vis des sonars passifs qu'elle n'est jamais utilisée. Plus étonnant, la capacité à réfléchir très peu d'énergie, importante contre les senseurs actifs, atteint maintenant un stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) où les sous-marins et aéronefs peuvent être trahis par le trou qu'ils provoquent dans le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) de fond enregistré par les détecteurs passifs.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page. La liste des auteurs de cet article est disponible ici.