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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

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Un feu d’artifice pour célébrer la recherche en technologie de défense ou les presque 22 000 visites sur ce blog ? (si, si).

En fait, il s’agit d’une magnifique photo en vitesse lente d’un tir de l’EM Railgun, dont nous avons déjà parlé dans cet article. Bon week-end à tous.

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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.

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La société Howe and Howe est spécialisée dans la conception de véhicules « extrêmes », capables d’évoluer en environnement hostile, pilotés ou non. C’est une société américaine, qui s’est fait connaître en 2001 avec le RIPSAW, un tank robotisé autonome à très hautes performances – un croisement entre un supercar et un engin blindé : le Ripsaw accélère de 0 à 100km/h en … 3 secondes.

Dans la grande tradition américaine, la société, créée par deux frères, a même eu pendant un temps son programme de téléréalité : « Howe and Howe Tech: Black Ops Brothers ». Mais au-delà de l’aspect divertissement, la société a réussi à aligner quelques véhicules au « DARPA grand challenge », la célèbre compétition robotique destinée à tester les capacités de véhicules autonomes en environnement réel et complexe. Suite à cette compétition, la société a retenu l’attention de l’US Army qui a financé le développement d’un prototype, le MS1. Ce dernier a même été envoyé en Irak.

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La société démontre aujourd’hui les capacités d’un nouvel engin, le Ripsaw EV2, nouvelle version hautes performances, capable notamment de réaliser des pointes de vitesse impressionnantes sur une étendue de glace, et dans la neige. Voici la vidéo filmée à partir d’un drone DJI.

Les secrets de sa performance sont encore gardés, mais mécaniquement parlant, l’engin est doté de nouvelles chaînes, de nouvelles suspensions , et d’un moteur dont les caractéristiques n’ont pas été divulguées, mais qui visiblement mobilise instantanément un couple impressionnant. Le prédécesseur, l’EV1 (extreme vehicle 1), était motorisé par un Duramax Diesel de 6.6 litres, de 600 chevaux. Et l’engin possède un châssis est réalisé en aluminium A440f (qualité aéronautique).

Maintenant, si l’on considère le concept opérationnel, plusieurs questions se posent :

  • La capacité d’emport d’un tel véhicule, notamment en termes d’armement
  • Le niveau de blindage (apparemment aucun)
  • Le concept d’emploi d’un tel engin.

En réalité, l’EV2 est issu d’une refonte et d’une démilitarisation du Ripsaw MS2 UGV, un engin de 4,5 tonnes, capable d’une vitesse de pointe de 90 km/h. Pas certain donc que l’EV2 soit destiné à un usage militaire, même si ses caractéristiques peuvent en faire une machine attrayante pour les Forces Spéciales.

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Toujours dans le cadre de la sélection des projets innovants vus au SOFINS, nous allons aujourd’hui nous intéresser aux outils de réglage et de surveillance d’armes.

En premier lieu, RAPACE, un système notamment financé par un projet RAPID, et porté par les sociétés SOMINEX et STARNAV. Dans la grande tradition des acronymes militaires, RAPACE signifie « Réglage d’Armes Par Analyse et Correction Etalonnée ».

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Il s’agit d’un système permettant le simbleautage automatique, c’est-à-dire le réglage de l’alignement de l’axe canon avec l’axe de visée. Cette opération nécessite la maîtrise de nombreux paramètres, et est liée bien évidemment à l’arme, mais également au tireur lui-même. La difficulté consiste à automatiser cette opération, sans avoir recours à un tir réel. Le schéma ci-dessous illustre la problématique de l’opération.

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Pour ce projet, deux PME se sont associées. La première, SOMINEX, est spécialisée dans la réalisation d’affuts de tirs. STARNAV, quant à elle, est une société spécialisée dans  l’extraction de données géométriques à partir d’images. La solution développée dans le cadre du programme RAPID consiste donc à utiliser des techniques de reconstruction optique afin de permettre un simbleautage optimal. La technologie consiste à utiliser un écran portable type tablette, afin de symboliser l’axe canon par un réticule. Cet écran est placé sur un support, au bout du canon. Il suffit ensuite de régler la visée par alignement des réticules. Les données de réglage peuvent être corrigées (prise en compte de la température, des paramètres tireurs si connus, …) complétées (nom du régleur, date, etc..) et archivées.

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RAPACE a abouti à un brevet et à la réalisation d’un prototype fonctionnel de démonstration, présenté au SOFINS.

Un autre programme mis en avant par la DGA est le résultat d’une Opération d’Expérimentation Réactive – OER –  nommée SHOOTMEMS. Il s’agit d’un système à base de MEMS pour le monitoring passif et la sécurité pour armes. Malheureusement, je n’ai pas réussi à rencontrer le responsable sur place, et je ne peux que deviner ce dont il s’agit (que la DGA m’écrive si je me trompe).

UN MEMS est un acronyme désignant un composant micro-électromécanique (Microelectromechanical system), c’est-à-dire un microsystème comprenant un ou plusieurs éléments mécaniques, et jouant le rôle de capteur ou d’actionneur. Leur taille varie de quelques microns à quelques dizaines de nanomètres. Ils peuvent être complètement passifs, et sont extrêmement robustes et insensibles aux environnements électromagnétiques.

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Appliqué à la surveillance de systèmes, un tel composant a pour objectif de fournir directement le nombre de dépassements d’un ou de plusieurs seuils de contraintes prédéfinis, et d’archiver grâce à une roue codeuse l’historique du système.

A titre d’exemple, les MEMS ont été utilisés par la société CNIM sur le SPRAT (pont d’assaut modulaire), afin de surveiller le potentiel d’utilisation des travures soumises à des contraintes fortes résultant d’exigences élevées. A cette occasion, les sociétés CNIM et SilMach (conceptrice du capteur ChronoMEMS dont la photo est ci-dessus) ont reçu, lors d’Eurosatory 2014, le prix « Ingénieur Général Chanson » décerné par l’Association de l’Armement Terrestre.

Dans le cas de l’OER présentée au SOFINS, il s’agit visiblement d’intégrer ce type de composants dans des armes, afin de permettre une surveillance résiliente des contraintes subies, un monitoring passif miniaturisé, et un archivage de tous les évènements mécaniques subis dans la vie de l’arme. La photo ci-dessous montre les capteurs présentés.

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Le composant est passif, car il tire son énergie des déformations ou des déplacements de la structure qu’il surveille.

On facilite ainsi le suivi des parcs d’armes grâce à des composants économiques, pratiquement perpétuels et permettant une mesure fine, et donc une anticipation des opérations de maintenance et de réparation.

Images (c) Sominex, Starnav, Défense Nationale, Silmach, Hunting-Performance.fr

sysnav
Le SOFINS a fermé ses portes jeudi dernier, à Bordeaux (voir mon précédent article ici). Parmi les innovations proposées, j’ai réalisé une petite sélection pour les lecteurs de ce blog.  Aujourd’hui, nous allons parler de balises, de tracking et de géolocalisation.

La société 4G technology, société française basée à Sofia Antipolis, rencontrée à l’occasion du SOFINS, conçoit des produits de sécurité nomades et en particulier une balise compacte (149g, diamètre de 70mm, épaisseur de 30mm) pour le tracking temps réel. Baptisée BAGEO, cette balise est dotée d’une fonction GPRS permettant de réaliser des relevés GPS ou GSM à intervalles fixes, et est capable de générer des alarmes techniques ou d’événements.

Le principe consiste à aimanter la balise sur le véhicule à surveiller ; dotée d’aimants d’une force d’adhérence de 15kg, cette balise permet non seulement de stocker des alarmes mais surtout de les interpréter pour permettre à l’utilisateur de recevoir une notification même lorsque la communication est rompue avec le serveur. La balise, étanche, est dotée d’un accéléromètre 3D et de 8Mo de mémoire flash (assez pour stocker 70 000 points de mesure).

Outre le suivi de mobiles, il devient possible de faire du « géo-fencing », c’est-à-dire de délimiter une zone sur une carte (cercle, polygone…), et de recevoir une alarme à chaque fois que la balise entre, sort, bouge ou s’arrête dans la zone prédéfinie.

 Outre BAGEO, 4G technology conçoit des solutions de videosurveillance nomades : valise vidéo nomade, ou borne de vidéosurveillance mobile, ne nécessitant qu’une bande passante minimale et permettant un déploiement en moins de 1h. Il serait intéressant de regarder l’utilisation de tels systèmes dans le cadre d’une opération comme SENTINELLE, nécessitant une surveillance mobile et imprévisible.

Toujours dans le domaine du tracking, la DGA présentait les innovations dans le cadre du programme RAPID, et en l’occurrence le système JINS (Jamming Insensitive Tracking System) de la société SYSNAV. Il s’agit d’une balise de géolocalisation utilisable en conditions hostiles, par exemple pour réaliser du Blue Force Tracking, et ayant le bon goût de ne pas reposer sur une solution GPS (inutilisables en zones couvertes ou parfois en zones hostiles).

JINS

Il s’agit d’une balise magneto-inertielle, existant en plusieurs versions : une version pour le blue-force tracking permettant d’équiper une flotte de véhicules, et une solution en valise PELICAN plus discrète, dont évidemment il est difficile de révéler toutes les caractéristiques sur ce blog. Dans ce dernier cas, ce que l’on peut décrire (car faisant l’objet de communications publiques), c’est que  la balise, d’une autonomie de 3 mois, est capable d’enregistrer sa position tous les 1/100e de seconde, avec une précision de l’ordre de 5m. La balise n’émet pas ni ne reçoit pas de signal, ce qui la rend virtuellement indétectable, et est insensible au brouillage. Elle pèse 150g et est, elle aussi, étanche et également insensible aux chocs et vibrations.

L’innovation consiste ici à avoir développé une centrale inertielle haute précision dans un encombrement réduit et à un coût bien plus faible que celui des systèmes concurrents (environ 100 000 euros pour une centrale inertielle haut de gamme classique) :

Cette société (française  et constituée par d’anciens ingénieurs du LRBA!) a ainsi participé au développement de la dernière centrale de navigation pour bateaux, BlueNaute, de SAGEM.  La technologie est utilisable en tracking, géolocalisation, et guidage.  Avec des applications, bien évidemment, à examiner dans le domaine du guidage de drones autonomes…

Images (c) SYSNAV, 4G Technology

 

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Il s’agit du petit nom de l’un des deux prototypes de drones X47-B construits par Northrop Grumman dans le cadre du programme Unmanned Carrier-Launched Surveillance and Strike (UCLASS). 4 concurrents s’affrontent pour la conception d’un drone capable d’être catapulté et d’apponter à partir d’un porte-avion, pour conduire des missions de type ISR (intelligence, surveillance, and reconnaissance) ainsi que des missions de combat et d’évaluation de situation. Ce prototype vient d’ailleurs de passer un premier test de ravitaillement automatique (voir photo ci-dessous). Le drone est véritablement autonome, c’est à dire piloté à la souris par des actions de haut niveau, et non téléopéré au joystick.

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Le salon SOFINS était l’occasion de voir un nombre impressionnant de munitions de tous calibres – le stand RUAG, par exemple, montrait une variété époustouflante de munitions de 9mm – toutes les variantes étant utiles pour le travail des Forces Spéciales.

Mais il existe un projet encore plus impressionnant, conduit (devinez ?) par …la DARPA. Baptisé EXACTO, il s’agit d’un « mini-missile » capable de modifier son parcours en temps réel.

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EXACTO signifie « Extreme Accuracy Tasked Ordnance” et correspond à une munition de calibre 12.7mm et longue de 10cm, destinée à un fusil de haute précision pour les tireurs d’élite. Le programme de 25M$, conduit par Lockheed Martin et la société Teledyne Scientific & Imaging, a débuté en 2008. Le principe consiste à concevoir une munition capable, dans une certaine mesure, de changer sa trajectoire et de compenser des conditions difficiles (mouvement, température, pression, vent…) pour atteindre sa cible à coup sûr.

La munition utilise un système de guidage optique en temps réel – le principe de fonctionnement en lui-même faisant l’objet d’une classification secret défense. De la même manière, très peu d’information a filtré sur la façon dont la balle est capable d’altérer sa trajectoire durant le temps de vol (aéro-actuation). Dans le cas d’une technologie concurrente développée par  les Sandia National Laboratories, des micro-ailerons jouent le rôle d’actuateurs en temps réel pour modifier la trajectoire de la balle en fonction du guidage optique (photo ci-dessous).

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EXACTO pourrait utiliser une technologie similaire sauf qu’aucun aileron saillant n’est visible. La balle en elle-même contiendrait un calculateur 8-bits.

Une vidéo d’essai filmé a été rendue publique:

Cette technologie (détection d’image) semble plus réaliste que celle examinée par les Sandia Labs, consistant à guider la balle via un illuminateur Laser et à disposer d’une arme spécifique, ce qui pose notamment le problème de la diffraction (par exemple en cas de brouillard) ou du brouillage du laser. Dans le cas d’EXACTO, le tireur voit la cible via un système de désignation monté sur l’arme, et qui communique avec la balle, laquelle est ensuite capable de conserver cette identification optique comme point d’impact final.

Si la démonstration est impressionnante,  la R&D n’est pas achevée pour autant : la prochaine phase du projet  vise à optimiser la technologie, en permettant notamment l’utilisation de nuit. L’objectif est d’atteindre une cible située à 2km du tireur.

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Le salon SOFINS qui vient de s’achever a vu une fréquentation en hausse, et parmi les démonstrations, véhicules et équipements, de nombreuses innovations technologiques étaient présentées. Le SOFINS, dont il s’agit de la seconde édition, est un salon unique dédié à l’innovation pour l’équipement des Forces Spéciales (FS). Il s’est tenu entre le 14 et le 16 avril, au camp de Souge, fief du 13 régiment de Dragons Parachutistes (13e RDP), près de Bordeaux. Si des organisateurs figurent parmi les lecteurs de ce blog, je me permets une petite remarque toute personnelle : compte tenu de la fréquentation – le salon est victime de son succès – et de la difficulté d’accès, je suggère fortement , pour une prochaine édition, de considérer une autre organisation logistique. Mais c’était une petite digression… C’est fou comme 50mn d’attente et de commutation de navettes peuvent rendre grognon, le matin. Bref.

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Parmi les produits présentés, j’ai fait mon marché dans le salon, et les articles qui vont suivre ces prochains jours correspondent à une première sélection. En premier lieu, j’ai choisi de vous parler rapidement de TEYA, une innovation de NEXTER Electronics. TEYA est une pile à combustible compacte (24cm x 10 cm x 10 cm) et portable, qui fonctionne à l’hydrogène, le gaz étant généré par des cartouches développées par BIC. En effet, via le rachat en 2011 par le groupe BIC des actifs de la société canadienne Angstrom Power (pour 18,7 millions de dollars canadiens), BIC a développé et mis sur le marché des consommables sous forme de cartouches à hydrogène qui se connectent à des piles à combustible et sont remplacées une fois le combustible épuisé. La pile en elle même génère 20W, avec une puissance pic de 40W à 60W, pour un poids de 1,8 kg et une durée d’alimentation par charge de 12h. La mise en service est instantanée. La pile délivre un courant nominal de 3.3 A / 1.6 A (12V / 24V).

 

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La batterie est compacte, mais une version existe en rack dans un « fly case » permettant notamment de changer à la volée (« hot swap ») une batterie usagée, et de disposer de davantage de puissance.

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Mais que se passe-t-il si l’on tire dedans? Eh bien pas grand chose, puisque la cartouche BIC de génération d’hydrogène ne génère qu’un très faible volume à un instant donné – en tout cas insuffisant pour causer une explosion de grande ampleur. Et pour fonctionner, le système ne nécessite que de l’eau, une ressource de toutes façons critique.

Par sa compacité, le système paraît donc en première approche particulièrement adapté à un usage opérationnel… si ce n’était son poids, pour l’instant peu compétitif dans le cas d’usage d’un combattant des FS pleinement équipé. Et pour l’instant, une puissance de 20W garantie (même si les 60W peuvent être atteints en puissance « pic ») semble tout juste suffisante à faire fonctionner un netbook, un GPS ou une caméra. Mais il s’agit néanmoins d’une avancée par rapport à la concurrence, tant dans la simplicité d’emploi que dans le facteur de forme, et l’adaptation aux standards militaires (MIL STD 810F) en vibration et en résistance à la chute. Un petit effort sur le poids reste donc, dans un premier temps, la priorité.

De nouveaux articles à suivre sur le SOFINS dans les prochains jours!

Ne vous inquiétez pas, ce blog n’est pas en sommeil. Néanmoins, en raison d’un déplacement au SOFINS, salon de l’innovation pour les Forces Spéciales, il m’est difficile de tenir le rythme cette semaine. Le prochain article sera donc publié entre le 14 et le 16 avril !

E.C.