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Le 15 novembre 2012, un F22 Raptor, fleuron de l’armée de l’air américaine, se crashait en Floride sur la base de Tyndall, heureusement cette fois-ci sans faire de victime, son pilote ayant réussi à s’éjecter in extremis. La raison pour laquelle 412 millions de dollars se sont transformés en chaleur et lumière ? L’hypoxie, soit le manque d’oxygène, qui a causé la perte de connaissance du pilote. En l’occurrence, il s’agissait d’une valve défaillante sur le gilet anti-G (ci-dessous) du pilote qui était en cause.

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Il ne s’agit pas d’un cas isolé : l’hypoxie d’altitude est connue depuis longtemps. Si un avion de ligne est pressurisé, ce n’est pas le cas d’un avion de chasse, qui, de plus, subit des vitesses ascensionnelles très rapides. Le manque d’oxygène se traduit alors par des troubles visuels, neuro-psychiques,  sensitivo-moteurs, pouvant aller jusqu’à la perte de connaissance. D’autres pilotes que ceux du F22 Raptor (par exemple des pilotes de F/A-18) connaissent régulièrement ce type de problèmes.

L’enregistrement audio (authentique) ci-dessous montre les effets dévastateurs d’une hypoxie chez un commandant de bord.

Face à ce danger, plusieurs approches ont été testées, avec une difficulté majeure : détecter le manque d’oxygène avant qu’il n’affecte le pilote car, compte tenu des caractéristiques d’un avion de chasse, toute seconde compte.  La société britannique Cobham Avionics vient ainsi d’annoncer la signature d’un accord avec l’US Air Force, afin de fournir le système AMPS (Aircrew Mounted Physiologic Sensing System 2.6) destiné à détecter l’hypoxie le plus tôt possible avant la crise.

Ce système repose sur l’intégration de capteurs de respiration sur le masque du pilote, avec une suite d’autres capteurs au sein du système embarqué de gestion de l’oxygène. Dans une telle approche, la difficulté consiste à détecter et mesurer l’écart à la normalité, une référence qui varie avec chaque pilote, chaque condition de vol, chaque appareil. Un problème de traitement du signal et de fusion d’informations, très différent d’un pilote à un autre.

Une autre difficulté consiste à développer des capteurs suffisamment légers, compacts, sensibles et capables de résister aux conditions d’utilisation militaire. Pour cela, Cobham a fait appel à une spin-off de la NASA, la société Orbital Research. Cette société est connue pour avoir réalisé le système PUMA, pour Portable Unit for Metabolic Analysis.

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Le masque PUMA (ci-dessus) intègre ainsi des capteurs d’oxygène, de dioxyde de carbone, de pression respiratoire, ainsi que des capteurs pour mesurer le volume et le flux d’air, la température et le rythme cardiaque du pilote.

Le système de capteurs d’inhalation est développé par Cobham sur fonds propres, l’US Air Force financera l’unité de mesure de l’expiration ainsi que le développement de huit prototypes.

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Bon, je l’accorde, le titre est accrocheur. Mais il est parfaitement exact : des chercheurs du Raytheon-UMass Lowell Research Institute (RURI) ont en effet annoncé avoir développé une nano-encre ferromagnétique, apposable en spray, et capable de constituer des antennes radars imprimées.

Avant de parler furtivité, quelques explications. Une nano-encre ferromagnétique est constituée de nanoparticules, capables de s’orienter lorsqu’un courant électrique est appliqué. Dans ce cas, il s’agit d’une encre diffusable en spray, que l’on peut donc vaporiser suivant un motif donné, par exemple pour former une antenne. Ce que l’on appelle un « phased array radar » (pour la traduction en français, je n’ai trouvé que radar à réseau en commande de phase – ou radar à balayage). Le principe est de constituer un réseau d’antennes élémentaires alimentées avec des signaux dont la phase est ajustée de façon à obtenir le diagramme de rayonnement voulu. Cela permet en particulier de suivre des cibles très mobiles.

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Le souci : ces radars sont volumineux, lourds, coûteux, consommateurs d’énergie et demandent des structures de portage qui diminuent la furtivité. D’où l’idée d’utiliser une nano-encre pour imprimer littéralement l’antenne, sur une surface quelconque, la connexion avec l’électronique de traitement se faisant sous la surface.

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Le laboratoire RURI a en effet développé une technologie d’impression par spray consistant à vaporiser une nano-encre à 7mm du support, à travers une grille permettant de créer un motif de réseau.

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On obtient ainsi une antenne radar directement imprimée sur n’importe quelle structure : tourelle de char, coque de bateau (avec quelques bémols en cours de résolution dus à l’eau salée), mais aussi directement sur la structure d’un avion, sans en dégrader les performances aérodynamiques.

Mais au-delà du développement de radars, on peut imaginer également (et c’est ce qu’on fait les chercheurs du RURI) utiliser cette technologie pour réaliser de la furtivité active. Explication : la furtivité passive, c’est la faculté d’une structure à se rendre invisible aux radars, en diminuant sa SER ou signature équivalente radar (donc la surface plane qui renverrait la même énergie que la structure considérée). Pour cela, on utilise une combinaison de matériaux absorbants et de formes géométriques permettant d’absorber et/ou de renvoyer les ondes radar dans d’autres directions que celles de l’émetteur. Ainsi, le F22 Raptor aurait une SER équivalente à celle d’un oiseau. Mais cela n’est pas vrai pour tous les types de radar (notamment des radars basse fréquence), et pour toutes les positions possibles de l’avion…

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La furtivité active, quant à elle, consiste à traiter activement les signaux reçus pour les renvoyer sous une forme qui ne permettra pas au système de détection d’identifier la menace. Une antenne imprimée sur la structure d’un avion ou d’une frégate pourrait permettre de traiter les signaux radars quelle que soit leur fréquence d’émission, et sur tous les angles possibles (puisque l’on peut moduler le traitement des signaux reçus en fonction de la position de la cible). Ce faisant, on surmonte les difficultés de la furtivité passive, tout en fournissant une technologie radar furtive, puisque ne nécessitant pas de structure porteuse.

Une innovation extrêmement impressionnante, donc, qui fait évidemment l’objet d’un dépôt de brevet par Raytheon.

 

Pour se détendre, et sans trop de commentaires, l’image parlant d’elle même, voici un cliché assez hallucinant montrant la condensation accompagnant le passage du mur du son d’un F22 Raptor, lorsque l’atmosphère est humide. Enjoy…

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