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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

Zoom sur le Lockheed F117
Furtivité électromagnétique

Auteur(s) : Fabrice AUZANNEAU

Date de publication : 10 août 2011

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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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4. Zoom sur le Lockheed F117

Le tableau 3 résume les spécifications du F117.

Issu du programme de recherche « Skunk works » des années 1970, le prototype Have Blue a donné naissance au F117 qui a volé pour la première fois en juin 1981. La structure d'aluminium et titane est entièrement revêtue de matériau absorbant, fait d'un polymère chargé par des particules ferreuses. Ce matériau, initialement appliqué par plaques collées, a par la suite été projeté sur l'avion, celui-ci étant tourné tel un poulet dans une rôtissoire.

Les structures de l'avion utilisent aussi largement les composites NIDA qui, s'ils ne sont pas chargés en fer, laissent passer l'onde radar sans presque l'altérer (à condition qu'il n'y ait pas d'obstacle à l'intérieur, câble ou tuyau, par exemple). Les bords d'attaques des ailes, les dérives et bords de fuite sont faits en composites structurants chargés par des absorbants radar.

Les réacteurs sont au fond des conduits d'air courbés, dont les entrées sont fermées par des grillages (figure 39) eux-mêmes revêtus d'une peinture absorbante. Si la longueur d'onde de l'onde radar incidente est supérieure au pas du grillage, celui-ci est vu comme une plaque métallique et l'entrée d'air ne participe pas plus à la SER que le reste de l'avion. Par contre, cela a un fort impact sur les performances des réacteurs et limite le F117 au haut subsonique.

Les sorties des réacteurs sont allongées afin de faciliter le mélange de l'air chaud expulsé avec l'air froid ambiant pour réduire la signature dans l'infrarouge. Ainsi, l'avion est moins vulnérable aux missiles ennemis guidés par autodirecteur IR. Les parois visibles sur la figure 39 dans les sorties d'air sont prévues pour en diminuer la SER (effet similaire aux dents de scie).

Toujours pour des raisons de furtivité, le F117 n'est pas équipé d'un radar, mais de systèmes de détection infrarouge passifs (FLIR : Forward Looking Infra Red, DLIR : Downward Looking Infra Red) et d'un laser pour illuminer ses cibles (visibles sur la figure 40) sous le cockpit à l'avant. En vol, cette cavité est aussi fermée par un grillage.

Toutes les trappes et ouvertures ont des arêtes en dents de scie, pour en diminuer la SER. Les fenêtres sont recouvertes d'une feuille d'or très fine (d'où leur couleur jaunâtre sur la...

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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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