TPE sur le Rafale


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III) Avionique

En aéronautique, l’avionique désigne l’ensemble des équipements électroniques et informatiques d’un aéronef. Ce sont eux qui permettent à l’avion de survivre et de s’imposer dans un champ de bataille. Les principaux systèmes du Rafale que nous allons étudier sont l’Optronique Secteur Frontal, le radar RBE2, le système d’auto-défense SPECTRA et l’Interface Homme-Machine.

1) L’Optronique Secteur Frontal (OSF)

a) Présentation

L’Optronique Secteur Frontal est le fruit de la collaboration entre Thalès et Sagem. C’est un capteur du Rafale, situé devant la verrière, sur le nez de l’appareil. Il permet la recherche, l’acquisition et la poursuite de cibles, aussi bien aériennes que navales ou terrestres, en haute résolution et avec télémétrie LASER.

Excepté le télémètre LASER, l’ensemble du dispositif n’émet aucun rayonnement et est donc indétectable (se contentant de recevoir des informations, on dit que c’est un capteur passif). Il s’avère également insensible au brouillage radar, opérant sur des longueurs d’ondes optiques. Par son utilisation dans le domaine optique et infrarouge, il se rend complémentaire du radar RBE2.

Pour des missions ne nécessitant pas son utilisation, il peut être retiré de son logement et remplacé par un lest, afin de ne pas perturber l’aérodynamisme et le centrage de l’avion.

TPE Rafale OSF 1

OSF du Rafale

b) Un concentré de technologie

Dans un volume de seulement 80 L, l’OSF met à disposition :

TPE Rafale OSF 2

Vue d’un F-22 Raptor par l’OSF d’un Rafale

L’OSF couvre le secteur avant de 120 à 150°. Son angle de vue vers le bas est, du fait du nez de l’avion, de seulement 14°. L’ajout du pod de désignation Damoclès est donc nécessaire afin d’élargir le champ de vision de l’OSF.

L’OSF est totalement intégré au système de navigation et d’attaque du Rafale. Il a la capacité de s’adapter facilement aux milieux dans lesquels il est en opération. Contrairement au système similaire installé sur l’Eurofighter Typhoon, il peut passer en cours de mission de la configuration air-air à la configuration air-mer ou air-sol, ce que son concurrent est incapable de faire. Ses capacités infrarouges sont d’une grande importance lors d’un pilotage de nuit.

TPE Rafale OSF 3

2) Le radar : RBE2

RBE2 : Radar à Balayage Electronique 2 plans.

Le RBE2 est un radar multifonctions équipant l’avion de combat de Dassault dès le début des années 1990. Il est développé exclusivement pour le Rafale par Thalès, alors appelé Thomson-CSF, en collaboration avec Electronique Serge Dassault.

a) Fonctionnement du radar

Le radar est l’un des éléments essentiels qui composent un avion de chasse. En effet il lui permet d’assurer sa sécurité face aux menaces présentes sur un champ de bataille et d’avoir une description précise et à grande distance de la situation tactique aérienne. Mais un tel radar n’est pas suffisant pour le Rafale. C’est un avion omnirôle, qui doit aussi bien effectuer des missions air-sol que des missions air-air.

Sur un radar « traditionnel », les capacités air-air et air-sol ne sont pas traitées en même temps, et on doit équiper les avions avec un radar différent selon les versions. Par exemple, dans le cas des Mirages 2000 : les versions D et N, destinées à l’attaque au sol et au bombardement nucléaire, sont équipées du radar Antilope V qui a de bonnes capacités de suivi de terrain, mais dont les performances air-air sont très faibles. A l’inverse, les versions C et B sont quant à elles équipées du radar RDI qui n’est destiné qu’au combat aérien

Le RBE2 comporte quant à lui de puissantes capacités aussi bien en air-air qu’en air-sol ou en air-mer, ce qui était prévu dès l’origine du programme. Pour satisfaire ces exigences, Thomson-CSF, au cours de ses recherches dans les années 80, s’est basé sur l’antenne Radant, élaborée par le constructeur du même nom, et mise au point dans les années 70. Fonctionnant comme une lentille réseau, elle est composée de deux galettes croisées et illuminées par un TOP (Tube à Onde Progressive). Chaque galette comporte un grand nombre de canaux dans lesquels prennent place des diodes PIN. La combinaison des états successifs des diodes successives d'un même canal produit un déphasage qui assure la déflexion du faisceau, comme un prisme. Le fonctionnement du balayage est ainsi optimisé pour que les fonctions air-air et air-sol opèrent en même temps. Le balayage vertical assure les capacités air-sol et le balayage horizontal a à charge les capacités air-air, ce qui correspond au caractère omnirôle du Rafale. Lorsque le radar est installé sur le Rafale alors en développement à partir de 1991, l'avion de Dassault devient l'un des premiers à disposer d'une telle technologie avec le MiG-31 russe et le bombardier B-1 américain. Cette première version du radar est connue sous le nom de RBE2 PESA (Passive Electronically Scanned Array = Radar à antenne passive).

TPE Rafale RBE2 1

b) Performances

Un des avantages majeurs du RBE2 est sa faible possibilité de détection par les équipements adverses (capacité LPI : Low Probality of Intercept). Elle se traduit par une discrétion des émissions, des balayages aléatoires ou encore des sauts de fréquences.

Le radar est épaulé par de puissants calculateurs, capables d'effectuer plus d'un milliard d'opérations à la seconde.

Dans une masse de 270 kg (ce qui est léger pour un radar), le RBE2 assure :

Le radar opère dans un rayon d'une centaine de kilomètres. Pour éviter que la puissance de ses émissions ne nuise au personnel des bases aériennes ou du porte-avions, celui-ci ne devient actif que lorsqu'il a quitté le sol ou le pont d'envol du porte-avions.

c) L'évolution du RBE2 : le RBE2 AESA (antenne active)

Depuis 2012, les radars sortant des chaînes de montage se sont vu ajouter une antenne active qui les rend beaucoup plus performants.

De plus, l'utilisation du missile Meteor, dont la portée est supérieure à 100 kilomètres, n'aurait pas pu se faire au maximum de ses capacités sans l'AESA.

TPE Rafale RBE2 2

Avantage du RBE2 sur un radar classique

3) SPECTRA

SPECTRA = Système de Protection et d'Evitement des Conduites de Tir du Rafale.

SPECTRA, développé par Thalès et MBDA, est un ensemble de capteurs, récepteurs, antennes, … qui assurent la défense du Rafale. Il lui offre une protection contre la plupart des agressions et des menaces existantes sur un théâtre d’opération. Le système est efficace à 360°. Tout l'avion bénéficie donc de sa protection, et pour n’importe quel type d’armement, air-air ou sol-air. Le développement de ce système a commencé dès les années 1980, en même temps que celui de l'avion, alors que les systèmes électroniques et la "guerre électronique" étaient en pleine expansion. Il est bien sûr propre au Rafale.

TPE Rafale Spectra

Sur la photo, les éléments de SPECTRA sont entourés en rouge

L'ensemble des équipements qui le composent a une masse de 250 kg environ. Le système se décompose en 6 grandes parties assurant des fonctions bien précises :

Ensuite, lorsque l'un de ces éléments signale une alerte (avec une précision inférieure à 1°, et une importante base de données, pour identifier son origine), SPECTRA (qui est fusionné avec le RBE2 et l'OSF) utilise les dispositifs de contre-mesures adaptés dont il dispose pour protéger l'avion :

TPE Rafale Leures Thermiques

Tir de leurres thermiques

4) L'interface Homme-Machine (IHM)

a) La fusion de donnée

La fusion de donnée est la synthèse de toutes les informations recueillies par les capteurs de l'avion, comme l'OSF, SPECTRA, RBE2, etc. La foule d'informations obtenues doit être sélectionnée et présentée au pilote de la manière la plus accessible possible. Cette fusion est effectuée par l'EMTI : Ensemble Modulaire de Traitement de l’Information. Il est composé de 19 modules développant chacun une puissance de calcul 50 fois supérieure aux systèmes précédents

La fusion de données s'effectue en trois étapes :

Ce système est d'une grande aide pour le pilote, qui dispose d'informations fiables et claires.

b) Concept « HOTAS »

Le concept HOTAS, « Hands On Throttle And Stick», en Français littéralement "Mains sur Manche et Machine", désigne un concept où il n'y a pas de manche au centre du cockpit de l’avion, mais un manche latéral et une manette des gaz. Ainsi, le pilote a presque toutes les commandes dont il a besoin lorsqu'il a les mains sur le manche et la manette des gaz, lui permettant donc de ne presque jamais lâcher ses commandes. La manette des gaz se situe à gauche du pilote et le mini-manche à sa droite. 37 commutateurs et interrupteurs au total y sont intégrés (13 sur le manche et 24 sur la manette des gaz). Les commutateurs permettent au pilote de gérer la position des plans canards, la télécommunication, les modes d'utilisation du RBE2 ou le pilotage automatique. Le manche directionnel (qui permet de diriger en partie l’avion, sans les palonniers) possède un faible débattement d’environ 10 cm autour de son axe de rotation en position repos.

c) La visualisation tête moyenne (VTM)

La visualisation tête moyenne (VTM) est l'écran central du cockpit du Rafale. Ses dimensions sont de 25,4 x 25,4 cm pour une résolution de 1000 x 1000 pixels. Avec son champ 20° x 20°, elle permet l’affichage de la situation tactique (SITAC) qui résulte de la fusion des données enregistrées par les capteurs de l’aéronef. L’écran permet également de superposer l'affichage de la SITAC avec une carte de navigation ou des images satellites, pouvant provenir du RBE2. On peut aussi y voir apparaître les zones de tir des armements, représentées par des bulles de couleur calculées en temps réel et associées à la NEZ (No Escape Zone) de l'armement sélectionné, ou la distance minimale de tir en combat rapproché.

d) La visualisation tête haute (VTH)

Le HUD (Head Up Display), aussi appelé CTH (Collimateur Tête Haute) ou VTH (Visualisation Tête Haute), est placé juste au-dessus de la VTM. Ce dispositif est situé près de la VTM pour permettre un changement de vue rapide d'un dispositif à l'autre. Il met à la disposition du pilote toutes les informations de vol telles que le cap, la vitesse, l'altitude, l'assiette, l'angle d'attaque, ... Il présente un « horizon artificiel », indique le temps de vol effectué et la quantité des armements. Il couvre un champ de 30° x 22° et est aussi compatible pour la projection d'une imagerie infrarouge, provenant du Pod Damoclès ou de l'OSF.

TPE Rafale VTH

Cockpit du Rafale