Archives de la catégorie ‘Blindage et matériaux’

Un nouveau matériau transparent à toute épreuve: la spinelle

Publié: 27 avril 2015 dans Aéronautique, Blindage et matériaux, Nanotechnologies, Non classé
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Encore une innovation de l’Office of Naval Research (ONR) américain: le SPINEL. Ce matériau correspond à de l’aluminate de magnésium – MgAl2O4 (oxyde de magnésium et d’aluminium); il est bien plus résistant que le verre, vis à vis de l’érosion, possède une dureté remarquable. En réalité, le Spinel est connu depuis fort longtemps en joaillerie: on l’appelle la spinelle, et il s’agit d’une pierre fine.

Ce matériau était connu depuis longtemps dans d’autres métiers, en particulier en raison de son faible poids, un atout évident pour l’utilisation en environnement contraint, comme l’aéronautique et le spatial. Mais pour la première fois, l’ONR a réussi à concevoir et fabriquer de la spinelle parfaitement transparente, en utilisant une technique de presse chaude, sous vide, à partir de poudre de nanoparticules.

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Dans les bonnes conditions, il devient possible de supprimer l’air piégé dans le mélange: le résultat est parfaitement transparent. Ce nouveau matériau conserve donc toutes les propriétés de la spinelle classique, mais possède également des propriétés optiques remarquables, comme celle de laisser passer les rayonnements infrarouges. Et contrairement au verre, une craquelure ne se propage pas, le matériau étant polycristallin, l’énergie de cassure se dissipe très rapidement ce qui empêche la propagation.

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La spinelle permet donc de concevoir des vitres blindées pare-balles, pour la moitié ou le tiers du poids classique.

Le fait de laisser passer les infrarouges permet d’utiliser la spinelle dans le domaine de la protection des caméras infrarouge; le verre ne permettant pas de le faire, jusqu’à maintenant, le recours à des matériaux exotiques, donc coûteux, était l’unique alternative.

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De la même manière, la spinelle peut être utilisée pour les orifices de sortie LASER, puisqu’elle ne comporte pas d’impuretés (susceptible de chauffer lors du passage du rayon).

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L’utilisation d’une technique de presse, à partir d’une poudre de nanoparticules, permet de concevoir des verres de spinelle de formes variées : il devient ainsi possible de concevoir directement un dôme optique dans ce matériau. Une expérimentation est en cours, afin de concevoir des visières avec  affichage tête haute, à l’épreuve des balles. La dualité de cette recherche est évidente; nul doute que la spinelle transparente synthétique se retrouve rapidement dans les écrans de nos smartphones…

Photos (c) Office of Naval Research

Une armure liquide pour les Forces Spéciales américaines

Publié: 24 avril 2015 dans Blindage et matériaux, Electronique de défense, Nanotechnologies, Systèmes d'armes
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L’US SOCOM (commandement des Forces Spéciales américaines) s’intéresse de très près aux technologies de protection balistique individuelles. Parmi ses projets, voici TALOS (Tactical Assault Light Operator Suit), une armure un peu spéciale puisqu’elle est développée par le MIT (Massachusetts Institute of Technology) et possède une panoplie technologique impressionnante.

Parmi les innovations, TALOS possède par exemple son propre système de génération de chaleur, d’énergie, et même d’oxygène. L’armure est supposée pouvoir « envelopper » le corps du fantassin, et permettre de remonter des informations sur l’état physiologique du soldat (température de la peau, rythme cardiaque, hydratation…) ainsi que l’état énergétique de ses équipements, grâce à un réseau de micro-capteurs. Elle sera même capable de prodiguer les premiers soins, en générant une mousse qui sera diffusée sur la blessure ouverte pour permettre une première coagulation et gagner du temps en attendant l’évacuation du personnel concerné.

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Pour ce faire, TALOS incorporera une « armure liquide », en fait un matériau magnétorhéologique à base de nanoparticules, capable de changer son état de liquide à solide en quelques millisecondes, lorsqu’un champ magnétique ou électrique est appliqué. La technologie est en cours de développement au MIT, l’ambition de l’armée américaine étant de permettre à un fantassin de résister à un feu direct – le concept (un peu romancé) est présenté ci-dessous par un film d’animation très « marvelien ».

De l’aveu de l’US SOCOM, l’épisode malheureux connu par l’armée américaine à Mogadiscio, repris dans l’excellent film « la chute du faucon noir » a marqué durablement les esprits et est à l’origine d’un nombre conséquent de projets de recherche sur le sujet de la protection du fantassin individuel. Les premières démonstrations de TALOS auront lieu entre le 8 et le 10 juillet près de la MacDill Air Force Base.

Le prototypage rapide en première ligne

Publié: 9 avril 2015 dans Blindage et matériaux, Informatique et IA
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Un article un peu plus court qu’à l’accoutumée, en raison de mon déplacement à Laval Virtual, forum de la réalité virtuelle.

J’avais déjà eu l’occasion de parler des imprimantes 3D, et des nouvelles capacités apportées par les « Fab Labs » en termes de prototypage pour la défense. C’est au tour de l’US Army d’annoncer son vif intérêt pour ces technologies, afin de permettre de déployer plus rapidement des équipements sur le théâtre d’opérations.

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Même si c’est peu connu, depuis 2012, l’US Army utilise des imprimantes 3D en Afghanistan, au sein d’une force baptisée Rapid Equipping Force (REF). Au sein d’un équipement spécial (container équipé d’imprimantes 3D et de matériel de prototypage rapide), la Force est au contact des combattants, et capable d’exploiter immédiatement un RETEX pour bâtir et tester un nouveau concept. Tout ceci est financé par un programme de 9,7m$.

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L’idée est naturelle : les opérationnels ont conscience de leurs besoins, et ont des idées pour améliorer l’efficacité de leur équipement, sans avoir l’expertise technique leur permettant de tester par eux même leurs idées. A Kandahar, et au cœur de la base aérienne de Bagram, les containers de la REF (d’un coût unitaire de 2.8 m$ chacun) ont ainsi produit des adaptateurs spéciaux et des câbles pour pallier le problème de tenue à la chaleur des batteries utilisées par les fantassins au sein des détecteurs d’IED (MineouHHhJJ   OLLHound). Auparavant, sans cette adaptation,  et en raison de la température ambiante, les batteries ne duraient que 45 minutes, ce qui obligeait à transporter un grand nombre de batteries de rechange en opération. Grâce à la réactivité de la REF, ces batteries ont vu leur durée de vie étendue à … 9 heures.

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En sus des imprimantes 3D, les containers de la REF contiennent des équipements plus spécifiques comme les découpeurs à plasma, ou des presses/perceuses magnétiques. Evidemment, le personnel maniant ces capacités doit être formé et spécialisé, mais le concept permet d’envoyer par avion ou hélicoptère une capacité de prototypage rapide n’importe où sur le théâtre d’opérations.

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Le système a même été utilisé pour produire les pièces nécessaires à la construction de drones terrestres comme le « Dragon runner » (voir ci-dessus).

Tout ceci à un coût, mais à Laval Virtual, on trouve des imprimantes 3D pour la somme de … 400EUR pièce…. De quoi changer l’approche au prototypage rapide. Plus sur ce sujet dans un prochain article !

Allègement du combattant : le programme Warrior Web

Publié: 3 avril 2015 dans Blindage et matériaux, robotique
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Il ne s’agit pas d’une thématique technologique a priori aussi séduisante que la mise au point d’un nouveau système d’armes ou la numérisation de l’espace de bataille, mais la diminution de la charge du combattant est aujourd’hui une problématique centrale et prégnante des opérationnels. Qu’il s’agisse du programme FELIN (Fantassin à Equipements et Liaisons Intégrés) ou d’autres équipements modernes du fantassin débarqué, celui-ci est régulièrement confronté à ses limites physiques.

Un fantassin FELIN, par exemple, doit supporter 45 kg d’équipement au minimum (40 kg pour le FELIN prochainement valorisé au standard V1.3). Ce n’est certes pas supérieur à un fantassin des années 2000 non équipé de FELIN, mais cela devient rapidement difficilement supportable lors d’un combat de haute intensité dans le massif des Ifoghas.  Et si un soldat français porte en moyenne 45 kg, son homologue américain est plus proche des 70 kg de charge.

C’est pourquoi la DARPA (encore elle, mais c’est normal dans une telle thématique) s’est penchée sur le sujet, et a mis en place un programme baptisé Warrior Web, et destiné à développer une combinaison pour diminuer les blessures et la fatigue due à la charge du combattant.

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Cette combinaison souple mais instrumentée, devant être portée en-dessous des vêtements tactiques, et ne consommant pas plus de 100 watts, doit permettre de réduire les blessures musculo-squelettiques en particulier au niveau des articulations, des épaules et du bas du dos. L’objectif est ambitieux : permettre à un soldat de parcourir 1,6 km (1 mile) en 4 minutes !

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Le Warrior Web ALPHA (première phase) consiste donc en un« exosquelette souple » conçu en collaboration avec Boston Dynamics, la société célèbre pour ses robots – notamment le « MULE » – , récemment rachetée par Google. Les photos illustrant cet article correspondent aux trois prototypes du Warrior Web ALPHA.

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La phase BRAVO est focalisée sur les matériaux souples, les technologies de protection, ainsi que les technologies permettant d’améliorer les mouvements de saut, course, grimpe, etc… et a fait l’objet d’un appel à propositions en 2013.

Images (c) DARPA

Au-delà de Star Trek : un champ de force contre les explosions

Publié: 25 mars 2015 dans Blindage et matériaux, Systèmes d'armes
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« Levez les boucliers ! » – dans l’univers de Star Trek, chaque vaisseau est équipé d’un champ de force, qui « manipule le subespace et les forces gravitationnelles pour créer une enveloppe protectrice autour de lui » (source : wikipedia). Mais c’est de la science-fiction. Ou plutôt, ça l’était il y a encore quelques jours.

Boeing vient en effet de breveter un système étonnant afin d’atténuer l’onde de choc d’une explosion par un arc électromagnétique, une « bulle de protection ». La description du brevet en anglais est (évidemment) assez sibylline : « A method and system for attenuating a shockwave propagating through a first medium by heating a selected region of the first fluid medium rapidly to create a second, transient medium that intercepts the shockwave and attenuates its energy density before it reaches a protected asset”.

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En clair, le principe est le suivant: un véhicule équipé du système doit détecter l’onde de choc d’une explosion, et en déterminer la direction. Une fois cette détection effectuée, le système crée un arc électromagnétique entre le véhicule et l’explosion à l’aide d’un faisceau de lasers ionisants ou de micro-ondes. Le but est de chauffer l’air afin de créer une bulle de plasma, d’une densité importante et d’une température différente de celle de l’atmosphère, afin de réfléchir l’onde de choc, et de protéger le véhicule.

Au-delà, le système peut être utilisé pour protéger une infrastructure, ou même un navire (en utilisant notamment le même principe pour chauffer l’eau). L’idée, d’après Boeing, est également de disposer d’une base de données de signatures explosives afin de calculer précisément la taille et la force du champ de plasma.

La petite video ci-dessous montre le principe de cette invention

Bien évidemment, tout cela pose de nombreuses questions, par exemple quant à l’énergie nécessaire pour maintenir le champ, sa durée de vie, les effets secondaires à proximité (en cas de protection d’un convoi par exemple), etc… Mais cela montre aussi que dans le domaine de l’innovation technologique de défense, la science-fiction n’est pas toujours aussi loin de la réalité qu’on le pense. Et que, comme le dit le capitaine Kirk (!)« Un jour nos esprits sont devenus si puissants que nous avons pensé être l’égal des dieux ».

Le lien sur le texte du brevet est ici. Et pour voir une onde de choc, l’image a été publiée sur ce blog il y a quelques jours.

Des nanotubes de carbone pour chauffer les drones

Publié: 12 mars 2015 dans Aéronautique, Blindage et matériaux, Nanotechnologies
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Connaissez-vous la société BATTELLE ? Personnellement, avant d’aller les rencontrer il y a quelques années à Washington, leur nom ne me disait rien. Il s’avère que Battelle, c’est « juste » la première organisation non-lucrative au monde dans le domaine de la R&D. Avec 22 000 et plus de 60 localisations, cette organisation américaine exerce ses activités dans de très nombreux domaines : santé, énergie, environnement, économie, mais aussi défense et sécurité nationale.

Pour l’avoir visitée, l’organisation cherche réellement à innover, tant dans les domaines et la méthodologie que par son approche organisationnelle. Il n’est donc pas étonnant de les trouver à l’origine d’approches non conformistes dans le domaine de la défense.

Aujourd’hui, Battelle annonce avoir développé HeatCoat, un revêtement à base de nanotubes de carbones, qui peut être pulvérisé à la surface d’un véhicule. Une fois appliqué, ce revêtement (semblable à de la peinture) est capable de générer de la chaleur lorsqu’on lui applique un courant électrique.

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Un système de contrôle/commande permet de n’appliquer que les tensions nécessaires à un instant donné pour maintenir des conditions de vol opérationnelles. Le revêtement a été testé en soufflerie et s’est révélé efficace par -30°C, et des vitesses d’air de l’ordre de 330km/h (ce qui explique pour l’instant la limitation d’emploi aux drones, plus lents et volant plus bas que des avions conventionnels).

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Battelle compte utiliser HeatCoat pour maintenir les drones à une température donnée, notamment dans le cadre d’opérations en environnement hivernal ou arctique.

Cette annonce intervient alors que la DARPA confirme son intérêt pour les technologies lui permettant d’opérer dans un environnement arctique (un territoire aujourd’hui source d’intenses convoitises). Vous trouverez la consultation de la DARPA ici et la brochure de heatcoat ici.

Une imprimante 3D pour imprimer des armes

Publié: 9 mars 2015 dans Blindage et matériaux, Contre-terrorisme, robotique
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Vous vous souvenez peut-être, il y a quelques mois, de cet organisme appelé Defense Distributed qui a montré que l’on pouvait imprimer une arme avec une imprimante 3D. Le groupe refait parler de lui, alors que la société MarkForged annonce bientôt la commercialisation de la MarkOne, première imprimante capable de fabriquer des objets par impression 3D de fibres de carbone.

Le groupe crypto-anarchiste Defense Distributed souhaite ainsi donner « à chaque citoyen » le moyen d’imprimer ses propres armes à feu en fibre de carbone. Cody Wilson, son fondateur, a même pré-commandé une MarkOne pour 8000$ il y a un an ; mais la société refuse de la lui livrer, et va le rembourser avec intérêts. Du coup, Cody Wilson, vexé, annonce qu’il versera 15 000$ de prime a quiconque pourra lui fournir une MarkOne.

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La première version d’arme « imprimée » par Cody Wilson, le « liberator » (!) s’est révélée peu fiable lorsque le plastique utilisé était du Visijet et non de l’ABS. Vous verrez ci-dessous ce qui se passe avec du visijet, et ce que cela pourrait faire à votre main.

Néanmoins, le Liberator était une vraie arme, indétectable aux portiques d’aéroport (même si les autorités ont obligé les « imprimeurs » à inclure un cube d’acier dans leurs création, rien ne dit que ces derniers aient obéi aveuglément).

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Une nouvelle génération d’armes analogues, en fibre de carbone, pose donc un sérieux problème de sécurité publique, et la question de savoir s’il existe un moyen de contrôler la nature des objets ainsi fabriqués.

Fichier des détenteurs d’imprimantes, reconnaissance automatique de la nature de l’objet… sont des pistes examinées aujourd’hui ; comme les drones civils, la dualité de la technologie d’impression 3D pose donc des problèmes au législateur. Et comme il semble illusoire d’arrêter le progrès (!), il convient au moins de poser ce type de problèmes en amont, suffisamment tôt, face à la montée du terrorisme et la multiplication des moyens technologiques potentiellement dangereux pour la sécurité de notre société.

 

 

Voir à travers un char

Publié: 3 mars 2015 dans Blindage et matériaux, Réalité Virtuelle et Augmentée
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…c’est l’expérience réalisée par l’armée norvégienne dans une expérimentation fondée sur l’utilisation du casque de réalité virtuelle Oculus Rift. L’idée est d’équiper le char de plusieurs caméras lenticulaires installées sur le pourtour. Via un serveur, ces caméras sont reliées à un casque Oculus Rift qui permet, en fonction de l’orientation de la tête de l’utilisateur, de composer une image synthétique de l’environnement du char en utilisant les caméras de la zone concernée. Un logiciel de réalité augmentée développé par la société Augmenti permet de réaliser la superposition avec les indications de guidage, celles relatives au système d’armes et aux cibles.

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Le blindage devient ainsi « transparent » et permet ainsi d’avoir une vision à 360 degrés autour du véhicule. Le film (sous titré en anglais) est visible ici

L’idée n’est pas nouvelle: au salon du Bourget 2013, Finmeccanica avait dévoilé un concept analogue pour voir au travers du plancher d’un hélicoptère de combat. Ce qui a changé, c’est le coût d’une telle solution, rendu abordable par le recours à des équipements de réalité virtuelle grand public.

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Dans tous les cas, le concept doit être soigneusement étudié, car le recours à une image synthétique fatigue considérablement l’oeil de l’utilisateur – des tests d’acceptance sont en cours. Une telle technologie pourrait être opérationnelle avant quatre ans.

Abracadabra – et le tank disparaîtra

Publié: 23 février 2015 dans Blindage et matériaux, Non classé
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Pour ceux qui étaient présents au salon Eurosatory 2012, peut-être vous souvenez vous du système ADAPTIV de BAE systems. Cet équipement consiste en un revêtement de plaques hexagonales à effet Peltier. On rappelle que l’effet Peltier est un effet thermoélectrique permettant de déplacer de la chaleur en présence d’un courant électrique, dans des matériaux conducteurs reliés par des jonctions. Dans le cas d’ADAPTIV, il s’agit de pouvoir modifier l’apparence d’un véhicule blindé recouvert d’une « peau » de plaques Peltier en infrarouge. Le petit film promotionnel de BAE ci-dessous est impressionnant : en utilisation opérationnelle, ADAPTIV permet de faire disparaître un char en IR, de prendre l’aspect d’un autre véhicule, ou encore de faire apparaître un marquage destiné à l’identification IFF (ami/ennemi) afin d’éviter les tirs fratricides. ADAPTIV a été créé par une équipe de sept personnes chez BAE, et fait l’objet d’un brevet.

Lors de son exposition à Eurosatory 2012, ADAPTIV était présenté sur un CV 90 de BAE Systems. Lors de MSPO 2013, la société polonaise OBRUM a présenté le concept de tank PL01, conçu en partenariat avec BAE systems, qui devrait être équipé du système ADAPTIV. Le PL01 est vu comme le premier char « furtif » destiné à l’appui feu. Je vous laisse découvrir le concept de PL01 via la vidéo ci-dessous.

Bon, tout ceci est effectivement impressionnant et très joli, mais est-ce adapté à un char? En premier lieu se pose le double problème du coût du revêtement, et de son entretien (et du MCO de l’ensemble). Sans parler de l’efficacité combinée à un blindage ou de la chaleur du canon (puisqu’un char qui a tiré cesse d’être furtif). Et enfin, quid de la dissipation thermique du moteur? L’effet est-il suffisant pour permettre au char de continuer à rouler sans faire apparaître des zones thermiques trop contrastées pour être voilées par ADAPTIV?

Autant de questions à se poser et à poser à BAE. Toutefois, le concept reste très innovant, et l’on peut imaginer dans un premier temps qu’une utilisation sur de petits véhicules destinés aux forces spéciales présente un intérêt évident. Sans parler de furtivité stricto sensu, on est face à une nouvelle génération technologique en termes de discrétion thermique, dont le potentiel opérationnel est immédiat.

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