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Article

1 - INTRODUCTION

2 - THÉORIE

3 - CONCEPTION D'UN ENGIN FURTIF

4 - ZOOM SUR LE LOCKHEED F117

5 - ZOOM SUR LE F22 RAPTOR

6 - MESURE DE SER

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TE6712 v1

Conception d'un engin furtif
Furtivité électromagnétique

Auteur(s) : Fabrice AUZANNEAU

Date de publication : 10 août 2011

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Sommaire

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RÉSUMÉ

L'histoire de la furtivité est assez récente mais a connu une accélération dans les dernières décennies donnant lieu à plusieurs générations d'aéronefs furtifs, notamment le Lockheed F22 et le F22 Raptor. Les engins furtifs sont conçus pour défléchir ou absorber les ondes et renvoyer vers le radar un signal très atténué. La furtivité repose sur quelques principes de base liés aux phénomènes électromagnétiques en présence. La surface équivalente radar de l’objet doit être réduite au maximum, afin qu’il soit détecté le plus tard possible par les radars. La conception d’un engin furtif obéit à des règles en termes de forme, de cavités, de choix de matériaux absorbants. Depuis ces avancées, la furtivité a été appliquée avec succès aux missiles, drones et navires de guerre.

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ABSTRACT

Electromagnetic stealth

The history of stealth is fairly recent but has experienced a significant development over the past decades leading to the creation of several generations of stealth aircrafts and notably the Lockheed F22 and the F22 Rapto. Stealth aircrafts are conceived in order to deflect or absorb waves and send back to the radar a very attenuated signal. Stealth is based upon several basic principles linked to existing electromagnetic phenomena. The radar equivalent surface of the object must be reduced to the minimum so that it is detected by radars as late as possible. The design of a stealth aircraft is subjected to rules in terms of shape, cavities and choice of absorbing materials. Since these developments, stealth has been successfully applied to missiles, drones and warships.

Auteur(s)

  • Fabrice AUZANNEAU : Chef du Laboratoire de fiabilisation des systèmes embarqués au CEA LIST

INTRODUCTION

Au début des années 1990, de nouveaux concepts d'avions ont été dévoilés, visant à échapper aux radars suffisamment longtemps pour effectuer leur mission en toute sécurité. Basés sur des travaux remontant aux années 1970, les avions furtifs (tels le fameux F-117) sont conçus pour défléchir ou absorber les ondes et renvoyer vers le radar un signal très atténué. La furtivité repose sur quelques principes de base, appliqués depuis avec succès aux missiles, drones et navires de guerre. Nous allons passer en revue ces principes et leur mise en œuvre.

Les figures de ce dossier sont visibles en couleurs dans la version électronique sur le site des Techniques de l'Ingénieur.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6712


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3. Conception d'un engin furtif

Un objet ne doit pas être furtif dans l'absolu, mais doit répondre à un ensemble de contraintes dont celle de la furtivité. Pour un avion, il s'agit bien sûr en premier lieu d'aérodynamique et de domaine de vol, de profils de missions, puis de furtivité. Il est assez rare que toutes ces contraintes soient entièrement compatibles.

Pour rendre un objet furtif, on peut agir sur sa forme, son revêtement ou utiliser des systèmes électroniques d'annulation d'écho. Nous allons aborder dans la suite ces divers points.

3.1 Forme

HAUT DE PAGE

3.1.1 Plusieurs approches (facettes, arrondis)

Le F117 et le B2 ont des formes très différentes avec cependant quelques points communs. Le F117 est tout en facettes (on parle de forme en diamant) alors que le B2 est très arrondi (figure 20).

Le principe de furtivité du F117 est basé sur l'utilisation de surfaces planes de grandes dimensions, qui renvoient l'onde dans une autre direction que celle du radar (figure 16). Les radars concernés ont des fréquences au-delà du GHz, donc des longueurs d'ondes inférieures à 30 cm : la facettisation de l'avion crée des surfaces grandes devant ces longueurs d'ondes, qui renvoient les ondes avec des lobes de diffusion très étroits. Les orientations des surfaces sont choisies pour des raisons aérodynamiques mais aussi pour ne pas être orthogonales à des directions d'arrivée d'onde radar.

Le même principe est utilisé pour l'inclinaison des ailes par rapport à l'axe de l'avion (la flèche) : l'onde radar d'un chasseur ennemi arrivant de face serait renvoyée selon le cône de Keller (figure 6) dans une direction lointaine. L'inclinaison des dérives est différente de 90o afin d'éviter le phénomène d'amplification décrit au paragraphe 2.6.2...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - AUZANNEAU (F.), ZIOLKOWSKI (R.W.) -   Étude théorique de matériaux bianisotropes synthétiques contrôlables.  -  Journal de Physique III, p. 2405-2418 (1997).

  • (2) - BÉRENGER (J.-P.) -   A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves.  -  Computational Physics, vol. 114, p. 185-200 (1994).

  • (3) - BOUCHE (D.), MOLINET (F.), MITTRA (R.) -   Asymptotic methods in electromagnetic.  -  Springer (1997).

  • (4) - DAVID (A.) -   Analyse des signatures de cibles à l'aide du Radar HF-VHF multi fréquence et multi polarisation MOSAR.  -  Thèse, Université de Rennes (1999).

  • (5) - HARRINGTON (R.F.) -   Time-harmonic electromagnetic fields.  -  McGraw-Hill (1961).

  • (6) - HARRINGTON (R.F.) -   Field computation by moment methods.  -  Oxford University Press (1968).

  • ...

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