Quel avenir pour la furtivité ?
Olivier DUJARDIN
Aujourd’hui, tout nouveau développement d’un avion militaire fait appelà certaines caractéristiques qui ont tendance à être les mêmes dans le monde entier. La plus visible d’entre elles est celle de la « furtivité », comme il est possible de l’observer sur des appareils tels que les F-22, F-35, B-2, J-20, FC-31, SU-57, représentant la nouvelle génération d’avions de combat. Cette caractéristique apparaît comme un élément standard de tout avion dit de 5e génération, aux côtés, entre autres, des radars à antenne active et d’une très grande connectivité. La furtivité est mise en avant comme étant un atout indispensable pour déjouer les stratégies de « déni d’accès » et permettre la pénétration des espaces aériens fortement défendus. Toutefois, les avions dits « furtifs » ne le sont que sur certaines fréquences du spectre électromagnétique. Jamais un aéronef ne pourra l’être intégralement, car sa présence physique restera de toute façon détectable par un moyen ou un autre. C’est d’ailleurs tout l’enjeu pour les équipementiers qui cherchent à améliorer leurs capacités de détection pour équiper les avions ou les systèmes d’armes et les rendre efficaces contre ces appareils de 5e génération. D’un autre côté, les avionneurs cherchent aussi à étendre la furtivité de leurs appareils sur des gammes de fréquence plus larges. Ainsi, la « furtivité » n’a pas dit son dernier mot.
Perspective d’évolution de la furtivité
La diminution de la signature radar est obtenue par l’effet de deux principes. Le premier est la géométrie des appareils, laquelle est étudiée afin de disperser les ondes électromagnétiques dans le but de limiter le phénomène de réflexion. Le deuxième est la pose, sur les appareils, d’un revêtement synthétique destiné à absorber une partie des ondes (un peu à l’image d’un tapis en mousse pour absorber les chocs). Toutefois, pour être efficace, ce revêtement doit avoir une épaisseur proportionnelle à la longueur d’onde à absorber, ce qui limite son efficacité à des longueurs d’ondes courtes, donc à des fréquences élevées. Les dispositifs de furtivité utilisés aujourd’hui sont optimisés pour des fréquences autour de 9-10 GHz, l’efficacité diminuant progressivement à mesure que les fréquences sont plus basses. De manière empirique, on peut considérer que ces dispositifs ont perdu une grande partie de leur efficacité autour des 3 Ghz et leurs effets deviennent marginaux en dessous de 2 Ghz. Plus les fréquences des radars diminuent, moins ceux-ci sont sensibles à la forme de la cible et plus ils le sont à sa taille (un radar en bande basse aura plus de mal à détecter une petite cible qu’une grosse à grande distance). Mais trois autres axes de travail sont aujourd’hui explorés :
– Le premier est un dispositif actif dont le but est de renvoyer le signal reçu de manière déphasée afin qu’il s’annule. Si cette technologie est au point pour limiter la pollution sonore, elle n’est pas encore opérationnelle dans le monde du radar. Cela fait appel, au niveau des récepteurs et de la vitesse de traitement du signal, à des techniques encore au stade de la recherche. Outre les problèmes technologiques à résoudre, cette solution est très pénalisante au niveau de la masse (il faut répartir des récepteurs et des émetteurs sur toute la surface de l’appareil et la gamme de fréquences couverte par ces émetteurs récepteurs sera elle aussi limitée). Elle risque aussi d’être gourmande en énergie électrique et nécessite une très bonne connaissance des caractéristiques électromagnétiques des radars (action de renseignement). A ceci, il faut ajouter que la gestion de la puissance devra être extrêmement fine pour ne pas avoir un effet contreproductif et renvoyer trop d’énergie, ce qui augmenterait la signature radar au lieu de la diminuer.
– Le deuxième axe de recherche est également actif. Il consiste à générer un champ de plasma autour de l’appareil afin de le rendre furtif aux ondes électromagnétiques. Ce dispositif agit un peu à la manière d’un matériau absorbant. Pour le moment, seuls les Russes ont annoncé avoir produit un système opérationnel qu’ils proposeraient à l’exportation[1]. Des recherches sont aussi menées aux Etats-Unis et en France. Cette technologie est complexe à mettre en œuvre car le champ de plasma doit être contrôlé en permanence afin de l’adapter aux caractéristiques des radars qui l’illuminent (densité, température, champ magnétique, etc.), ce qui limite forcément la gamme de fréquences efficace du plasma. De plus, un champ de plasma est lui-même source de rayonnements électromagnétiques et peut émettre une lueur dans le visible. Ces éléments nuisent à sa discrétion globale. Pour finir, il apparaît aujourd’hui difficile de générer un champ de plasma qui recouvre intégralement une plateforme.
– Le troisième axe concerne un revêtement intégrant des microéléments conducteurs pouvant convertir l’énergie électromagnétique reçue en courant électrique. Les études concernant cette technologie laissent espérer qu’il serait possible d’augmenter la gamme de fréquences sur laquelle ce dispositif serait efficace par rapport aux solutions actuelles. Il se pourrait que ce moyen puisse aller jusqu’à des fréquences de 1 GHz, ce qui étendrait significativement la gamme de fréquences efficace.
Les moyens de détection « anti-furtivité »
Si, la furtivité est loin d’avoir dit son dernier mot, la détection n’est pas en reste non plus.
Les dispositifs de furtivité existant ou à venir auront toujours une efficacité limitée par leur gamme de fréquences donc, tout système de détection fonctionnant en dehors de ces gammes de fréquences est potentiellement un dispositif « anti-furtivité ». Si les études sur la furtivité ont cherché, en priorité, à couvrir la gamme de fréquences de 6 GHz à 18 GHz, ce n’est par hasard. En effet, les recherches sur la furtivité n’ont jamais eu pour but de rendre un objet totalement invisible, elles ont cherché mettre en échec les radars de conduite de tir et les autodirecteurs radar des missiles antiaériens (systèmes sol/air, missile air-air et radar des avions de combat). L’étendue des vertus de la « furtivité » a largement été amplifiée par la communication commerciale de Lockheed-Martin et du gouvernement américain afin d’imposer le F-35 auprès de ses alliés. Jamais un avion dit « furtif » n’a été conçu pour être invisible à tous les radars.
Tous les radars travaillant dans la bande V/UHF (dont les radars passifs utilisant des émetteurs non coopératifs) sont susceptibles de les détecter mais, dans la logique occidentale, cela n’est pas un problème car ils sont considérés comme trop imprécis pour représenter une menace (les radars en bande basse sont peu prisés des Occidentaux). Néanmoins, ces radars peuvent détecter les aéronefs à SER (surface équivalente radar) réduite ce qui donne, au moins, un préavis. Ils sont certes encombrants, mais ils présentent aussi un certain nombre d’avantages :
– tout d’abord, ils sont difficiles à goniométrer donc à localiser (la précision angulaire de la goniométrie se dégrade à mesure que la fréquence diminue) ;
– ensuite, leur fréquence de fonctionnement est souvent en dehors des gammes de fréquences des systèmes de guerre électronique, ce qui les rend mécaniquement « discrets »;
– enfin, de par leur gamme de fréquences, ils sont très difficiles à brouiller (encombrement des antennes, puissance nécessaire).
– Quant à leur manque de précision, elle est à relativiser, les nouvelles formes d’onde ont nettement amélioré les performances. Par exemple le P-18R, dernière évolution du « Spoon Rest » des années 1960, a une précision en distance de 200 m à 360 km, ce qui est largement suffisant pour faire une désignation d’objectif.
Viennent ensuite les dispositifs infrarouges, dont les derniers développements utilisant la technologie SWIR (Short Wave Infra Red[2]) permettent de détecter les objets à relativement grande distance (on parle de plus de 150 km) avec une très bonne résolution. Cette longueur d’onde est moins soumise aux contraintes de température et d’environnement que la bande de fréquence traditionnelle des capteurs IR. Ce dispositif, en plus d’être totalement passif, n’est pas impacté par les mesures de diminution de la signature infrarouge, ni par les leurres (en rendant les molécules d’eau opaques, cela permet de faire ressortir les objets). Il permet donc de détecter et de classifier un missile ou un avion furtif de relativement loin. Cette technologie est maintenant maîtrisée par un grand nombre de pays (Etats-Unis, Chine, France, Belgique, Allemagne, Royaume-Uni, Russie).
Dernier dispositif « anti-furtivité » dont on parle beaucoup depuis plus d’un an : les radars dits « quantiques ». Ce sont surtout les Chinois qui semblent en pointe sur ce sujet mais on ne sait que peu de choses à ce sujet. Si cette technologie affole les débats et ouvre la voie à beaucoup de fantasmes, la réalité physique du phénomène demande à être éclaircie. Sans minimiser les compétences scientifiques des Chinois, le terme de « quantique » peut aussi être une sorte « d’abus de langage » recouvrant une réalité plus prosaïque. Le sujet devra être approfondi dès que des éléments scientifiques vérifiables seront disponibles.
La furtivité peut-elle mettre en échec les systèmes A2/AD ?
Les dispositifs de furtivité ont principalement été étudiés pour être efficaces contre les radars de conduite de tir et les autodirecteurs de missiles. Donc, effectivement, si l’on réduit un système d’arme, à sa conduite de tir et à l’autodirecteur du missile, alors oui, c’est efficace. Seulement, les systèmes A2/AD[3] nécessitent une détection à très grande portée, ce qui implique de disposer de radars suffisamment performants pouvant effectuer la détection, la désignation d’objectif et le guidage des missiles. Les constructeurs ont développé diverses stratégies pour remplir cette mission, ce qui implique des effets différents face aux cibles furtives.
MIM-104 Patriot : Afin d’augmenter sa mobilité et de diminuer son empreinte logistique, les concepteurs ont opté pour un radar multitâches (AN/MPQ-53 ou 65) assurant la veille, la désignation d’objectif et le guidage des missiles. La bande de fréquence choisie, dans les 5 GHz, permet une portée de détection estimée de 170 km. C’est une gamme de fréquences qui reste impactée par les dispositifs de furtivité mais avec des effets un peu atténués.
Famille des S-300 : A l’inverse des Américains, les Russes ont associé plusieurs radars à leurs systèmes d’armes afin d’assurer les différentes fonctions de veille air longue portée (64N6 Big Bird), veille basse altitude (76N6 Clam Shell), radar tridimensionnel (36D6 Tin Shieldou 96L6E Chease Board) et conduite de tir (différentes versions du 30N6 Flap Lid/Tomb Stone). A ces radars directement associés au système d’armes sont, en général, associés des radars très longue portée fonctionnant en bande basse (famille des radars 55zh6 Nebo, Tall Racketc.). Cette suite de radars couvre une gamme de fréquences très large, allant de 100 MHz à 10 GHz. La conduite de tir (30N6) fonctionne, elle, autour des 10 GHz, ce qui fait qu’elle est très vulnérable aux dispositifs de furtivité. Ce radar assure la détection et le guidage des missiles vers leur cible. Toutefois, la fonction détection est secondaire étant donné que la suite de radars associés a déjà effectué cette tâche et fournit les informations de désignation d’objectif. La fonction du radar 30N6 peut donc se limiter au guidage des missiles, indépendamment de la détection des cibles. Cela permet au système d’armes d’amener les missiles suffisamment près de leur cible afin que leur autodirecteur (actif, semi-actif ou IR) puisse se guider sur leur cible de façon autonome. Ainsi, au moins pour les versions les plus récentes des systèmes S-300, le traitement des cibles « furtives » ne pose pas de problèmes particuliers, mais a été obtenu au prix d’une empreinte logistique qui reste importante compte tenu du nombre de radars déployés.
S-400 Triumph : Ce système a gardé strictement la même philosophie que pour les systèmes S-300. Les radars associés sont plus modernes, certains ont été optimisés pour la détection des cibles « furtives » comme le Protivnik-G ou le 91N6E (Big Birdmodernisé). Là encore, la conduite de tir (92N6) fonctionne toujours dans la bande des 10 GHz mais, comme pour les S-300, sa fonction est essentiellement le guidage des missiles et non la détection des cibles. Ce système d’armes a été spécifiquement conçu pour prendre en compte, en plus du reste, la menace posée par les aéronefs « furtifs ». Le futur système S-500 reprend lui aussi la même philosophie mais avec des performances encore améliorées.
HQ-9 :Système chinois concurrent des S-300 et MIM-104, il s’inspire des deux systèmes. Son radar (HT-233) est inspiré du radar du Patriotet fonctionne dans la même gamme de fréquences alors que la partie missile est plutôt d’inspiration russe. Comme pour le système américain, le HQ-9 est conçu pour fonctionner avec un seul radar qui assure l’ensemble des fonctions. Toutefois, l’analyse des sites radars (cf. www.arcanit.com)montre qu’opérationnellement et contrairement au Patriot, il est toujours déployé avec un radar YLC-2 qui fonctionne dans la bande des 1 GHz et qui est donc capable d’assurer la détection des cibles « furtives ». Difficile de dire si ce radar est interconnecté au système HQ-9 et peut fournir la désignation d’objectif, mais c’est une possibilité qu’il faut prendre en compte. Même si cette possibilité n’existe pas aujourd’hui, une mise à jour du système permettrait de l’implémenter relativement facilement. De même, comme les Russes, les Chinois disposent d’une large gamme de radars en bande basse dont certains sont spécifiquement développés pour la détection des cibles furtives et qui, comme le montre l’analyse des sites, sont déployés afin d’empêcher toute intrusion sur leur territoire. Aujourd’hui il est donc hautement probable que le HQ-9 puisse traiter ce type de menaces.
SAMP/T MAMBA : Ce système antiaérien franco/italien, de par sa portée nettement plus faible, ne rentre pas dans la même catégorie que les systèmes précédents (ses performances sont comparables au système russe S-350 ou KM-SAM coréen). Néanmoins, sa portée est suffisante pour créer une bulle de protection significative. Comme pour les Américains, ce système utilise un radar qui assure toutes les fonctions (détection, désignation, guidage). Ce radar, l’ARABEL, fonctionne dans la bande des 10 GHz, ce qui fait qu’il aura beaucoup de difficultés à détecter les mobiles avec une faible SER. Il apparaît donc qu’il serait très difficile pour ce système de traiter ce type de cible en l’absence de radar pouvant effectuer la détection et la désignation.
Aujourd’hui, dans le cas de l’affrontement air/air, les chasseurs utilisent, la plupart du temps, des radars fonctionnant dans la bande des 9-10 GHz. De fait, sans l’appui d’avion de guet aérien (E2C Hawkeye, AWACS etc..) ou de radars au sol, il leur est difficile de détecter les cibles furtives, les avions de chasse privilégiant la détection infrarouge pour les détecter. C’est un cas où la caractéristique de « furtivité » est intéressante car l’avion le plus discret sera détecté le dernier. Le SU-57 a cependant une caractéristique remarquable par rapport à tous ses concurrents, grâce à sa suite radar N036 qui comprend 4 radars : un radar de conduite de tir en pointe avant, deux radars latéraux fonctionnant dans la bande des 10 GHz et un radar implanté dans le bord d’attaque des ailes fonctionnant dans la bande des 1 GHz. Ce dernier radar lui permet de détecter des aéronefs « furtifs » de suffisamment loin, avant que ceux-ci n’aient eu le temps de le détecter, même si son niveau de « furtivité » semble moins abouti que pour les F-22 et F-35. La comparaison entre les pistes détectées par ses différents radars lui permet même de classifier les pistes entre avion « furtif » et non « furtif ». Cette suite de radar associé aux détecteurs infrarouges permet au SU-57 de disposer de capacités de détection bien supérieures à celles de ses concurrents. Grâce à lui, le SU-57 est aujourd’hui l’avion de combat qui représente, pour les aéronefs furtifs, la menace la plus sérieuse.
La furtivité a-t-elle encore des applications ?
Comme on peut le voir aujourd’hui, pour les Chinois et les Russes, la menace posée par les avions « furtifs » est déjà largement prise en compte et cette caractéristique perd beaucoup de son intérêt, surtout compte tenu de son coût, des contraintes d’architecture et de maintenance qu’elle impose. Toutefois, les technologies développées gardent un intérêt si on les applique sur les bons porteurs. Aujourd’hui, penser un aéronef piloté, donc relativement gros, en terme de furtivité, c’est penser au passé. Les moyens de détection disposent d’une avance que ne semblent pas pouvoir combler les technologies de furtivité. Par contre, si on pense à des porteurs de petite dimension (quelques mètres), comme les missiles, les bombes, les drones, leur associer de la « furtivité » peut permettre d’augmenter leurs chances de réaliser leur mission. En effet, ils sont naturellement trop petits pour être facilement détectables par les radars en bande basse à grande distance ; grâce à leur furtivité, ils auront du mal à être détectés par les radars en bande haute et seront donc difficiles à traiter par les systèmes sol/air de courte/moyenne portée qui ne sont pas interconnectés à une suite de radars aux fréquences étalées dans le spectre. Ils ne pourront être traités qu’à relativement courte distance, lorsque la désignation pourra être effectuée optiquement. C’est dans ce type de cas que la « furtivité » présente le plus d’intérêt. C’est sans doute aussi la prise en compte de ce cas de figure qui pousse les Russes à déployer systématiquement des systèmes antiaériens de courte/moyenne portée de type PANTSIR/BUK/TOR en complément des batteries S-300 et S-400 pour protéger des sites sensibles. Cela leur permet de compléter la protection contre des menaces n’ayant pas été détectées assez tôt ou qui sont nombreuses (attaque de saturation). C’est tout l’intérêt de la défense aérienne multicouches, quelques peu négligée par les Occidentaux.
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La furtivité est une caractéristique qui ne peut s’appliquer que sur une gamme réduite du spectre électromagnétique. A partir du moment où sont déployés des capteurs fonctionnant dans des gammes de fréquences très variées, elle perd de son intérêt. Cette technologie, compte tenu de son coût et des contraintes de maintenance qu’elle impose, doit être appliquée uniquement sur certains appareils et à la condition que les ennemis potentiels puissent y être vulnérables. A ce titre, les Russes et les Chinois l’ont bien pris en compte, ce qui fait que l’utilisation d’appareils furtifs à leur encontre risque fort de n’avoir qu’un effet opérationnel réduit à partir du moment où l’action se passe sous la couverture de leursradars. Par contre, on constate aussi que ce sont les Occidentaux qui sont le moins bien préparés pour faire face à ce type de menaces, ce qui explique que la Russie et la Chine aient, eux, un intérêt à développer ces technologies. En négligeant les radars bandes basses et la défense aérienne multicouches, les Occidentaux sont devenus vulnérables. Les Etats-Unis se trouvent dans une situation paradoxale puisque, même si ce sont eux qui ont déployé et utilisé en premier des avions furtifs, ils n’ont pas développé de quoi faire face à une menace qu’ils ont eux-mêmes créée. Confronté aux moyens de détection disponibles aujourd’hui, le F-35 apparaît aujourd’hui comme un avion, en partie, anachronique que seuls le poids politique des Etats-Unis et un marketing agressifpermettent encore de promouvoir. Par contre, appliquer les techniques de furtivité sur les objets de petite taille a réellement un sens. Cela renforce leur discrétion et participe à retarder leur détection, ce qui leur permet de s’approcher plus près de leur cible. C’est cette association qui est la plus intéressante (et économiquement la plus soutenable) et qui est probablement une des briques (mais pas le seule) nécessaires pour déjouer les dispositifs A2/AD
[1] Publication par l’agence Tass en 1999 d’une entrevue avec le docteur Anatoliy Koroteyev, directeur du centre de recherche Keldys, au cours de laquelle il évoque ce dispositif.