Réflexion d’ondes - Système de

Nous allons maintenant étudier l’influence qu’a la géométrie de l’avion sur sa SER. Les entrées d’airs et le système de propulsion sont connus pour leur haute contribution dans la SER totale. C’est pourquoi nous traiterons des techniques qu’utilise le B-2 pour dissimuler le moteur et pour augmenter la discrétion des entrées d’air. Nous traiterons ensuite des solutions apportées aux détails, souvent négligés, mais contribuant également à la SER de l’appareil.

Système de propulsion

Le B-2 est équipé de 4 réacteurs General Electric F118-Ge-100 (cf. Figure 11) dépourvus de post-combustion, chacun de 78.47 kN de poussée. Le F118 est dérivé du F101 utilisé sur le B-1. Alors que le F118 utilise plus de carburant à vitesse subsonique, il nécessite moins d'air que le F101.


Figure 11 – Le réacteur F118-Ge-100 de General Electric

Le choix de moteurs sans post combustion n’est pas anodin, en effet ceux-ci sont plus petits, ce qui permet de réduire leur espace alloué sous le fuselage. Ces réacteurs sont regroupés deux à deux, côte à côte. Il y a deux prises d’air avec, au centre de chacune, une cloison séparant les flux destinés à chaque turboréacteur (cf. Figure 12).


Figure 12 – Entrée d’air

Plusieurs paramètres sont à prendre en considération pour le système de propulsion, à savoir la position des moteurs, les entrées d’air et l’utilisation de matériaux absorbant radar.

Position des moteurs

Les réacteurs sont probablement les organes les plus révélateurs de la présence d’un avion, tant sur plan infrarouge que radar. Le B-2 étant un bombardier de haute altitude, il sera surtout observé par le bas, c’est pourquoi les organes de propulsions sont positionnés sur le haut du fuselage. Toutefois, l’alimentation en air devient difficile à hauts angles d’incidences (c’est-à-dire au décollage et à l’atterrissage), phases au cours desquelles le pilote doit pouvoir disposer d’un maximum de poussée. Cette forte diminution de l’alimentation du compresseur en air est compensée par deux trappes, disposées au-dessus de chaque moteur (cf. Figure 13), qui augmentent la quantité d’air capable d’être aspirée. Une fois l’angle d’incidence diminué, ces trappes se referment, offrant à nouveau une signature radar discrète.


Figure 13 – Trappes d’entrées d’air

Les entrées d’air

Si les entrées d’air sont indispensables pour le bon fonctionnement de la propulsion de l’appareil, elles constituent également une grande source d’écho radar. Ceci suite au fait que les ondes radar pénétrant par les prises d’air rejoignent les pales des compresseurs des moteurs et se réfléchissent sur celles-ci.

La détermination de la SER d’une telle cavité rentrante est complexe et dépend de son contenu. Cependant, la visibilité du moteur est avant tout fonction de la fréquence d’émission du radar. Trois régimes électromagnétiques sont à distinguer, dépendant du rapport entre la longueur d’onde et la dimension caractéristique de la première roue mobile du compresseur.

- Aux basses fréquences, et pour des longueurs d’onde qui sont supérieures aux dimensions transversales de la section de l’entrée d’air, la tubulure d’alimentation agit comme un filtre passe-haut avec une fréquence de coupure qui se situe approximativement en bande L (c’est-à-dire de 1 à 2 GHz) ou en dessous. Les ondes émises par le radar se réfléchissent sur l’entrée d’air et le moteur ne contribue pas à la signature de l’avion.

- Aux fréquences intermédiaires (bandes C ou X, de 4 à 12 GHZ), les ondes se propagent dans l’entrée d’air et se diffractent ensuite sur les aubes directrices du compresseur. Celles-ci agissent comme un filtre passe-haut dont la caractéristique de coupure est plus haute en fréquence. Cet effet peut augmenter considérablement lorsque les fréquences émises franchissent la fréquence de coupure (effet tunnel électromagnétique).

- Aux fréquences élevées, les ondes se propagent à travers la roue directrice d’entrée puis se diffractent (avec effet Doppler) sur la première roue mobile. Le moteur possède alors une signature propre qui se caractérise par des raies de modulation (dues à l’effet Doppler). Le traitement du signal reçu permet alors de compter le nombre d’aubes des roues mobiles du compresseur, de chercher à identifier le type d’avion, et donc l’armement susceptible d’être emporté. On parle de "JEM" ou Jet Engine Modulation.

Les réacteurs, lorsqu’on regarde l’avion de face, contribuent à la SER statique de l’avion mais possèdent également une SER dynamique dont l’origine est l’interaction des ondes électromagnétiques avec les différentes roues mobiles du compresseur. Cette signature dynamique est en général du même ordre de grandeur que la signature statique et peut même lui être supérieure.

On voit donc l’importance de camoufler ces réacteurs. Sur le B-2, les ingénieurs ont principalement utilisé deux techniques: l’utilisation de RAM sur les parois des entrées d’airs ainsi que des diffuseurs en forme de "S".

Utilisation de RAM dans les entrées d’air

Cette technique consiste à recouvrir l’intérieur de la manche à air avec une couche de RAM de sortes que les multiples réflexions d’ondes radar soient absorbées ou atténuées.

Le graphique de la Figure 14 nous permet d’observer la variation de SER d’une entrée d’air droite en fonction de l’angle d’incidence sous lequel le radar l’observe. Cet angle va de -50° (illumination de type "sol-air", où le radar illumine la cavité du dessous) jusqu’à 50°. Cette cavité a été observée avec et sans RAM (w/coating et No coating).


Figure 14 – SER d’une entrée d’air en fonction de l’angle d’incidence, avec et sans RAM

Cette entrée d’air étant droite, la différence entre -10° et 10° est quasi nulle (les réflexions sur les parois sont quasi inexistantes pour de tels angles d’illumination). Par contre, pour de plus grands angles, la différence devient très importante.

Une manière élégante de tirer profit au maximum de cette technique est d’utiliser des entrées d’air en "S", ce qui oblige toutes les ondes radar à se réfléchir plusieurs fois contre les parois.

Les diffuseurs en forme de "S"

Le B-2 présente, en plus de l’installation de RAM dans la manche à air, des tuyères d’entrée d’air en forme de "S", permettant de piéger l’énergie émise par un radar en évitant qu’elle ne retourne vers ce dernier. De plus, ce diffuseur empêche l’observation des pales du compresseur lorsque l’on regarde l’avion de face ce qui, connaissant la haute réflectivité de ce dernier, est un avantage certain.

Nous observons, à la Figure 15, que l’onde réfléchie par le diffuseur en "S" rebondit plusieurs fois sur les parois. Ces parois étant recouvertes de RAM, l’énergie radar réfléchie diminue de manière importante.


Figure 15 – Comparaison entre diffuseur droit et en "S"

La Figure 16 nous montre une comparaison des SER d’une entrée droite, d’une entrée en forme de "S" et d’une entrée en "S" recouverte de RAM. Les mesures effectuées pour ce graphique ont été réalisées de 0 à 10° d’inclinaison, c’est-à-dire les vues qui offrent la plus grande SER, comme nous l’avions observé à la Figure 14.


Figure 16 – Comparaison des SER de diffuseurs droit et en "S"                                                                           SOURCE/http://www.techno-science.net/onglet=articles&article=32&page=5

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