Système de guidage


Système de guidage
Une bombe guidée Paveway frappe un objectif souterrain.
Une torpille Mark 48 frappe un ancien destroyer.

Le système de guidage d’un projectile explosif a pour fonction principale de l’emmener vers sa cible. Ils équipent les missiles (projectiles aériens propulsés et guidés), les torpilles (projectiles sous-marins propulsés et guidés) et les bombes guidées (non propulsées)[N 1].

Les premiers furent mis au point durant la Seconde Guerre Mondiale, à l’aide de centrales inertielles. Il existe aujourd’hui différentes techniques : infrarouge, GPS, radar…

Sommaire

Généralités

Avant la Seconde Guerre Mondiale, la trajectoire des « missiles »[N 2] dépendaient uniquement des conditions initiales (vitesse, direction au lancement …) et des effets balistiques, et leurs efficacités étaient assez faibles. Les progrès techniques ont permis le développement de système guidage permettant des tirs plus précis. L’évolution se poursuit aujourd’hui pour avoir des armes plus précises et plus adaptées aux menaces (qui évoluent en même temps)[1].

Le système de guidage doit permettre à un missile de suivre sa trajectoire en jouant sur les commandes en site, gisement, roulis, mais également d’assurer sa stabilité. Des asservissements permettent de corriger la trajectoire en fonction des données extérieurs. Pour ce faire, le système comporte plusieurs fonctions :

  • les capteurs qui permettent de suivre la cible
  • les système de navigation (comme les centrales inertielles) pour se repérer dans l’espace
  • le calculateur qui à partir des données recueilles élabore la correction de trajectoire.

Les missiles moyenne ou longue portée ont parfois un mode de guidage différent selon qu’ils soient en poursuite intermédiaire ou finale[1].

Détection de guidage

Les systèmes de guidage sont divisés en deux catégories.

Guider vers une cible

Dans le téléguidage, le détecteur, l’élaborateur d’ordres sont dans le poste de tir. Dans l’autoguidage, le détecteur ou « autodirecteur », appelé par le grand public « tête chercheuse », est intégré au missile ce qui lui permet d’être autonome (missiles « tire et oublie »)[2].

Téléguidage

Faisceau directeur

Le lanceur de missile émet un faisceau laser codé spatialement. Le missile, doté d’un récepteur, peut se repérer en décodant le message contenu dans le laser[3],[4].

Guidage commandé

Dans ce mode de guidage, un radar va suivre la position de la cible, et un autre celle du missile. Un ordinateur calcule les trajectoires des deux engins et communique au missile (par radio, par fil) les instructions nécessaires. Le missile soviétique SA-2 fonctionnait de cette manière[5].

Une méthode hybride dite « retransmission » est plus rarement utilisée. Le radar fixe émet le signal mais c’est le missile qui reçoit le signal réfléchi par la cible. Celui-ci communique ces informations au poste de tire qui les analyse et renvoie les consignes de trajectoires au missile. Cette méthode est utilisée sur le MIM-104 Patriot[5].

Commande par alignement

Le guidage par alignement consiste à obliger l’armement à s’aligner de façon permanente sur la droite tireur-cible. Différentes configurations existent tant pour des applications sol-sol que pour des applications surface-air :

  • la poursuite de l'objectif peut être effectuée :
    • manuellement sur une imagerie,
    • automatiquement sur imagerie télévision ou infrarouge, par radar... ;
  • les ordres de commandes aux missiles peuvent être transmis :
    • par fils,
    • par radio,
    • par fibres optiques,
    • par laser[6].

Cette technique était utilisée sur les premiers missiles surface-air mais fut jugée inefficace pour des longues portées et elle est aujourd’hui abandonnée. Cette méthode fut utilisée par exemple sur les RIM-2 Terrier américains dans les années 50[5].

Infrarouge
Missile Eryx et son poste de tir

Ce guidage simple est utilisé dans les missiles antichar. Le missile est localisé depuis le poste de tir par un goniomètre infrarouge grâce au traceur situé à l’arrière du missile. Le goniomètre mesure l’écart angulaire entre le missile et la cible, transformé en écart métrique puis en instructions pour corriger le tir. Les ordres de pilotages sont transmis par un fil (cas des Milan, HOT, Eryx) ou par voie hertzienne (cas des TOW, Roland, Crotale)[7].

Télévision

La voie télévision est destinée à fournir des images dont la résolution dépend essentiellement du capteur[8].

Laser
Article détaillé : Désignateur laser.

Un désignateur laser est une source laser servant à illuminer une cible afin de guider une arme (bombe ou missile). Le laser n’opère pas nécessairement dans le spectre visible.

Cette technologie a été développée dans les années 70, suite aux progrès réalisés dans la technologie Laser. Par exemple l’AS-30L, mis en service en 1986 sur le Mirage F1 se dirige vers une cible illuinée par un « pod » (nacelle) ATLIS embarqué sur l’avion[9].

Autoguidage

Radar actif
Article connexe : Radar.

L’autodirecteur comporte un émetteur et récepteur radar. Les ondes émises sont réfléchies par les cibles et reviennent vers le missile. Un traitement du signal permet de trier les réflexions dues à un avion à celles dues à l’eau ou à la terre. La portée de ces autodirecteurs est supérieure à celle des modèles infrarouges. Toutefois, à cause de la taille réduite de l’antenne contenue dans le missile, les cibles ne sont pas détectables à longues distances. En général un autre mode de guidage est utilisé dans la première partie de la poursuite[10]. Les missiles AIM-120 AMRAAM, Vympel R-77, MICA et Exocet par exemple utilisent ce mode de guidage.

Radar semi-actif

Les radars semi actifs, de conception plus simple, sont apparus dans les années 50 (par exemple l’AIM-7 Sparrow). Il n’était pas possible à l’époque d’installer à la fois un émetteur et un récepteur radar dans un missile. L’avion qui a tiré le missile émet les ondes électromagnétiques qui sont réfléchies par la cible puis reçues et analysées par le missile[10].

Radar passif

Des missiles anti-radar comme l’Armat, une version de l’AS-37 Martel, se guident en repérant les signaux radar de l’ennemi et en se dirigeant vers l’émetteur[11].

Infrarouge passif
Autodirecteur infrarouge du missile IRIS-T
Leurres destinés à tromper les missiles à guidage infrarouge

Un autodirecteur à infrarouge passif comporte des détecteurs refroidis à 70 k, sensibles aux longueurs d’onde 3 à 5 µm pour les missiles antiaériens, 8 à 12 µm pour les antichar. Les premiers détecteurs (années 60 à 80) ne comportaient qu’un seul élément derrière un disque modulateur tournant. De nos jours on utilise des imageurs matriciels plan focal (en) qui permettent d’obtenir une image 2D[12]. Ce détecteur est portée par une « antenne » mobile ; la ligne de visée est alors différente de la trajectoire du missile[13]. Sauf dans le cas d’une poursuite pure (§ 3), l’asservissement de l’angle de l’antenne est découplé de celui du missile, ce qui nécessite un gyroscope solidaire de l’antenne, ou bien des calculs faits à partir des données inertielles du missile[14].

L’autodirecteur a pour fonction de mesurer de l’écart angulaire (« écartométrie ») entre la trajectoire du missile et sa ligne de visée. Celle-ci se fait avec la détection de rayonnement infrarouge entre la cible et le fond. Certains autodirecteurs peuvent également rechercher leur cible dans un champ angulaire étendu (le « balayage »). Les autodirecteurs les plus récents sont également capables de classer les cibles détectées et de reconnaître les vraies cibles des leurres[15].

Les autodirecteurs infrarouges modernes ont des portées de 10 à 15 km[16]. Les missiles AIM-9 Sidewinder, Vympel R-73, Mistral, Magic 2 ou MICA utilisent de tels systèmes.

Guider vers un lieu donné

Un Rafale Air présentant, de gauche à droite, un missile MICA en bout d'aile, un missile de croisière SCALP-EG, trois bombes guidées AASM, un réservoir externe et un pod de désignation laser Damocles

Détecteur de position

Article détaillé : Guidage inertiel.

Le missile allemand V2 fut le premier missile balistique de l’histoire (qu’on appelait encore « fusée »). Mis en service en 1944, son guidage inertiel (des capteurs gyrométriques et accélérométriques indiquent au missile sa position) était très imprécis, et le missile ne pouvait que bombarder les villes[17].

Cette technique est encore utilisée aujourd’hui, et peut être accompagnée du guidage avec GPS.

Repérage de sources naturelles

La technologie TERCOM (Terrain Contour Matching, repérage des contours du terrain) permet au missile de se repérer grâce à son contexte géographique. Une antenne radar détermine les éléments de paysage autour du missile. Un calculateur compare ensuite la scène avec des informations stockées en mémoire, ce qui permet au missile de corriger sa direction[1]. Cette méthode est utilisée dans les missiles des croisière : AGM-86 ALCM, BGM-109 Tomahawk, AGM-129 ACM.

Des bombes guidées comme le AASM version métrique ou le SPICE (en) utilisent pour leur guidage terminal un imageur infrarouge. Cette technique permet une grande précision[18].

Loi de navigation

PN.PNG
Exemple de trajectoire d’une torpille

Soient \vec V_M le vecteur vitesse du missile, \vec V_T celui de la cible, θM l’angle entre le missile et un axe de référence et λ l’écart missile-cible. Il existe plusieurs lois de navigation possible. En poursuite pure, \vec V_M est constamment pointé sur le missile. En poursuite sur point futur, \dot \lambda = 0, le missile est dirigé vers un point qui serait atteint si les vitesses des deux mobiles restaient invariables dans le temps.

Les missiles antiaérien ou antinavire utilisent généralement une loi intermédiaire : la loi proportionnelle : \dot \theta_M  \propto \dot \lambda. Ainsi, le missile va viser dans une direction différente de sa trajectoire et l’accélération nécessaire est moins importante que dans la poursuite pure[19].

Constructeurs

Guidage par infrarouge passif

Notes et références

Notes

  1. Il existe également des munitions d’artillerie guidées (en) : M982 Excalibur, MGM-51 Shillelagh
  2. On distinguait alors les missiles et les missiles guidés. Aujourd’hui, par définition un missile est guidé.

Références

  1. a, b et c Fundamentals of Naval Weapons Systems, Chapter 15 Guidance and Control ; 16.5.3 Terrestrial Guidance Methods
  2. Delteil 1997, introduction
  3. Dansac 1994, 1.2.2 Guidage sur faisceau directeur
  4. Meyzonnette, Fouilloy et Tribut 1997, Guidage de missiles sur faisceau directeur
  5. a, b et c (en)Jeff Scott, « Missile Guidance » sur www.aerospaceweb.org, 1er août 2004
  6. Dansac 1994, 1.2.1 Guidage par alignement
  7. Delteil 1997, Téléguidage direct
  8. Dansac 1994, 1.3.1 Voie télévision
  9. Belan et Mercillon 2006, p. 105
  10. a et b (en)Carlo Kopp, « Active and semiactive radar missile guidance » sur www.ausairpower.net
  11. Belan et Mercillon 2006, p. 126
  12. Delteil 1997, 2.4 Génération des écartométries
  13. Delteil 1997, 2.2.1 Aérien mobile
  14. Delteil 1997, 2.5 Asservissement de la tête gyro-stabilisée
  15. Delteil 1997, 2.1 Fonctions à assurer
  16. Belan et Mercillon 2006, p. 124
  17. Belan et Mercillon 2006, p. 11
  18. (en)France’s AASM Precision-Guided Bombs sur www.defenseindustrydaily.com, 14 juillet 2010
  19. Delteil 1997, 2.3 Loi de navigation proportionnelle
  20. Delteil 1997, annexe

Bibliographie

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