LA GUERRE ELECTRONIQUE (et lien avec Falcon 4.0 )

S'il est un domaine à la fois connu et mystérieux, c'est bien celui de la guerre électronique.Lors de tous les derniers conflits, de la guerre du Golfe à la Yougoslavie, on a entendu parler des missions SEAD (suppression of ennemi air defense) des F-16 HCT ou des F4-G " Wild Weasel " (aujourd'hui à la retraite).On sait par les journaux qu'aucune mission d'attaque au sol n'a lieu sans le support des EA6B " Prowler " ou l'escorte des F-111 " Raven " (eux aussi retirés du service actif).On entend beaucoup moins parler des dispositifs d'autoprotection des aéronefs engagés, pourtant eux aussi à tel point indispensable à la réalisation des missions, que ces dernières sont annulées s'ils sont en panne
Essayons de lever le voile sur ces " multiplicateurs de force " ou " armes douces " (soft weapons), de voir comment ils sont simulés dans Falcon 4.0 et comment les utiliser.

La Guerre électronique est répartie en 3 grands domaines :

ES ou Electronic Support :
il s'agit de tous les équipements passifs, récepteurs d'alerte radar, moyens d'écoute et de renseignement électroniques qui détectent, analysent, identifient localisent et enregistrent les signaux du spectre électromagnétique (radio, radar, laser, IR) à des fins d'alarme des équipages ou de renseignement tactique ou stratégique.On parle encore de RWR (Radar Warning Receiver) ou de TWS (Threat Warning System), d'ESM (Electronic Support Measure) ou d'ELINT/COMINT (Electronic Intelligence ou Communication Intelligence), de DAM (détecteurs d'arrivée missile) ou de DDM (détecteur de départ missile) en anglais MAW/MWS.

EA ou Electronic Attack :
Il s'agit de la mise en œuvre d'émissions électromagnétiques ou de l'utilisation de dispositifs comme les leurres IR ou les paillettes à des fins de confusion ou de déception des moyens électroniques de communication, de surveillance ou d'attaque adverses (radars, missiles, radios).
On parle encore au sens large de Contre Mesures Electroniques (CME ou ECM en anglais), de brouillage radar (jamming), de brouillage de communication (COMJAM), de leurrage.

EP ou Electronic Protection :
il s'agit cette fois des dispositifs ou techniques visant soit à assurer la compatibilité de fonctionnement (la capacité de fonctionner en même temps sans se perturber mutuellement) des équipements ES (récepteurs), EA (émetteurs) et du système d'armes et de navigation d'un aéronef (radio, radar, radio altimètre, VOR, TACAN etc…), soit à contrer les actions de type EA utilisées par l'ennemi envers ses propres moyens radio ou radar. On parle alors de Contre Contre Mesures Electroniques (CCME ou ECCM en anglais). Par exemple, l'agilité de la fréquence d'émission d'un radar est un moyen connu de CCME.

Dans FALCON 4.0, on n'utilise que les moyens d'autoprotection contre les émission hostiles électromagnétiques (RWR, brouilleur, lance leurre IR-flares- et lance paillettes-chaffs). La détection laser ou missile n'est pas simulée à juste titre car absente du F-16 réel US de ce type bien que l'AAR 54 détecteur de missile à UV soit prévu dans le Mid Life Update des F-16 Européens (aux dernières nouvelles, cependant, l'USAF a abandonné sa participation au programme AAR54 CMWS ce qui pose d'ailleurs bien des problèmes à la navy)

On simule aussi le fonctionnement d'un pod spécifique (emport externe en point latéral fuselage), le HTS, destiné à localiser les radars afin de leur envoyer un missile passif anti-radiation de type HARM. Nous nous limiterons donc dans un premier temps à l'étude de ces dispositifs et réserverons une deuxième partie à la description didactique et à l'utilisation des moyens d'ESM/ELINT et de brouillage à distance de sécurité ou d'escorte. Mais avant de rentrer dans le vif du sujet, à savoir l'équipement du F-16, rappelons quelques principes de base.

LES RECEPTEURS D'ALERTE RADAR D'AUTOPROTECTION (RWR) :

Ces récepteurs sont destinés à intercepter les signaux radars qui balayent les avions qui les portent. Ils indiquent généralement au pilote le type de radar (ou de forme d'onde-impulsion/cw) et la direction d'arrivée des signaux (DOA-Direction Of Arrival) sur une représentation de type PPI et à l'aide de signaux sonores.

Dans les équipements les plus modernes, le système d'arme auquel appartient le radar (il peut y avoir plusieurs radars par système d'arme sol-air) est identifié et sa distance estimée ou calculée précisément. L'affichage se fait alors non seulement sur la visualisation du RWR mais souvent aussi sur un écran de situation tactique qui permet de présenter au pilote un état exact de l'environnement perçu par les différents capteurs de bord (ES, radar, optronique, navigation). Une carte déroulante est généralement affichée en fond d'écran.

Il existe plusieurs principes de récepteurs qui présentent chacun leurs avantages et leurs inconvénients :

- Les récepteurs à détection directe encore appelés CVR (Crystal Video Receiver)
Le signal reçu par l'antenne est détecté par une diode afin de restituer son enveloppe (les impulsions radar ou le niveau continu d'un CW). On obtient un signal dit " video " qui permet de mesurer la largeur des impulsions, leur période de répétition (PRI), et leur amplitude. Une comparaison de ces mesures avec des fiches enregistrées permet d'identifier les radars.
Ces récepteurs sont soit très large bande instantanée (généralement 16GHz), ou découpés en plusieurs canaux d'environ 4GHz.La fréquence du radar reçu est donc soit inconnu soit très approximative. Elle ne peut être utilisée pour " trier " les radars.

Avantages : Probabilité d'interception des signaux 100%
Inconvénients : Faible sensibilité (le radar doit être puissant pour être détecté), discrimination des radars difficile (la largeur et surtout la PRI ne sont pas de bon paramètres de tri), éblouissement par un radar à signal CW qui " masque " les impulsions d'autres radar

- Les récepteurs IFM (Instantaneous Frequency Measurement) sont des récepteurs large bande instantanée comme les CVR mais qui mesurent la fréquence des signaux reçus à chaque impulsion. Bien sûr, la largeur, la PRI et l'amplitude sont aussi mesurées.

Avantages : Probabilité d'interception des signaux 100%, sensibilité suffisante pour détecter la majorité des radars, très bonnes capacités de tri des signaux grâce à la connaissance de la fréquence.

Inconvénient : Eblouissement par un radar à signal CW, difficulté de séparation de signaux superposés dans le temps

- Les récepteurs superhéterodyne (SHR) sont très proche d'un récepteur de radio FM (à la fréquence près). Le signal reçu par l'antenne est mélangé avec un oscillateur local et déplacé vers une fréquence plus basse appelée fréquence intermédiaire (IF). La fréquence, la largeur, la PRI et l'amplitude du signal sont ensuite mesurés.

Avantages : Grande sensibilité possible, pouvoir de séparer des signaux proches en fréquence

Inconvénients : Bande instantanée étroite (quelques centaines à dizaines de MHz), Probabilité d'interception moyenne (risque de " rater " des signaux), pénalisés par les signaux peu récurrents (TWS, BFR) qu'ils doivent " attendre ".

- Une sous famille récente de ces récepteurs sont les récepteurs numériques.
Le signal d'entrée est numérisé et stocké dans une mémoire. On peut alors lui faire subir de nombreux traitements mathématiques comme des conversions temps/fréquence par transformée inverse de Fourier, ce qui permet de distinguer 2 impulsions superposée temporellement mais de fréquences différentes de quelques dizaines de KHz) ou faire des " loupes " sur l'intérieur du signal pour détecteur des codages ou ses fronts de monté pour percevoir des variations infimes. On parle alors de finger printing des signaux.

LA MESURE DE DOA (Direction Of Arrival) DES SIGNAUX RADARS :

Il existe deux grandes familles de mesure de DOA :

La goniométrie d'amplitude et l'interférométrie à base courte, moyenne ou longue.

La goniométrie d'amplitude utilise au moins 4 antennes orientées à 45° (2 sur l'AV e 2 sur l'AR) dont le diagramme de rayonnement est régulier et circulaire. Une mesure comparative d'amplitude entre 2 antennes permet d'estimer la direction d'arrivée des signaux

Avantages : simplicité du principe de mesure

Inconvenient : précision de mesure de la classe 10 à 25°

L'interférométrie utilise des réseaux d'antennes (généralement au moins 2 antennes par réseau ou plus) et se base sur la mesure de différence de phase du signal incident sur les différentes antennes d'un réseau ou la mesure de phase différentielle entre 2 réseaux.

Avantages : grande précision de mesure de DOA de la classe 0.01 à 1°, possibilité de localiser en distance les radars par traitement matématique , défilement ou coopération multi plates-formes classe de 0.1% à 10% de la distance RWR émetteur.

Inconvénients : Généralement plus complexe et coûteux (pas toujours), blocs antennes plus gros surtout si l'on couvre les fréquences basses.

LES RWR DES F-16 :

La notion de système d'autoprotection complet interne et intégré n'a jamais été l'apanage des avions US. Ils ont toujours compté plus sur les avions spécifiques de brouillage à distance de sécurité ou d'escorte, ou sur la destruction des menaces (SEAD). Néanmoins, le RWR étant le minimum vital, les premiers F-16 (A/B bk 15) US ont été équipés de l'ALR 69. Ce récepteur est du type CVR décrit plus haut. Ces performances " moyennes " sont très fidèlement reproduites dans la simulation: multiplication et clignotement des symboles, affichage des émetteurs (contrairement à la simulation qui affiche des systèmes d'armes)

Les F-16 suivants (C/D Bk 30/40 et 50/52) ont été équipés de l'ALR56M de type superhéterodyne, version miniaturisée de l'ALR56C qui équipe les F-15. C'est ce type de matériel qui équipe les dernier F-16 coréens et US, ce n'est pas celui qui est simulé.

LES BROUILLEURS DE RADAR :

Lorsqu'on n'a pu ni éviter la détection, ni s'évader de l'enveloppe de recherche, d'acquisition ou de tir d'un système d'arme hostile, il ne reste plus qu'a essayer de perturber suffisamment ce dernier pour qu'il lâche prise.

C'est le travail du brouilleur électromagnétique et du lance leurres. Il doit gêner les paramètres de base des radars : la mesure de distance, la mesure de vitesse et la mesure de position de sa cible. Le brouilleur peut être monté à l'intérieur du fuselage, il dispose alors d'une meilleure couverture des aériens tant pour les menaces air/air que sol/air, ou en pod, c'est à dire dans un tube relié à l'un des points d'emport de l'avion.
Dans ce dernier cas, il est plutôt optimisé pour contrer les menaces sol/air lors des missions de strike.

Un brouilleur perturbe selon deux modes de base :

- La confusion par le bruit ou les fausses cibles
à titre d'exemple, deux personnes qui se parlent dans une pièce bruyante ne peuvent se comprendre et il est très difficile de retrouver un ami au milieu d'une gare un 1 août ou dans un grand magasin le 23 décembre.

- La déception, encore appelée séduction (hé oui même là)
dans ce cas vous croyez suivre une belle brune et vous tombez sur un écossais en kilt (ou réciproquement, je ne rentre pas dans les détails). Dans cette catégorie on trouve, entre autres, le RGPO (entraînement distance), le VGPO (entraînement vitesse), l'AGPO (entraînement angulaire)

Comme le brouilleur doit gêner des types de radar différents (impulsion, CW Pulse Doppler), il fonctionne selon deux modes principaux.

- Contre les radars à impulsions qui ne sont pas cohérents, c'est à dire qui ne sont pas stables en fréquence, il génère par synthèse la porteuse sur laquelle il superpose le signal de brouillage (le bruit ou les fausses cibles distance)

- Contre les radars Doppler CW ou Pulse Doppler, dont la fréquence est stable au Hz prêt, il utilise le signal du radar lui même comme porteuse de la modulation de brouillage, on parle alors de mode répondeur ou transpondeur. Ce dernier mode nécessite de mémoriser le signal du radar dans une ligne à retard ou dans les dernières générations de brouilleurs, dans une mémoire numérique de fréquence (DRFM) qui permet d'effectuer toutes sortes de manipulations sur le signal avant son émission.

Les lances leurres sont de simples dispositifs pyrotechniques qui déclenchent l'éjection de cartouches qui brûlent dans l'air (flare) contre les missiles IR ou qui répandent des dipoles de fibre de verre métallisées de différentes longueurs pour les chaffs. A noter que ces chaffs, ne possédant pas de vitesse propre, autre que celle du vent relatif, après leur expansion, sont parfaitement inefficaces face aux radars Doppler ou Pulse Doppler comme le SA6 en mode poursuite, ou le radar du SU27 ou du MiG 29. On ne les utilise seuls que contre les radars à impulsion (SA8, SA2) ou en coopération avec des actions de brouillage actif. A noter que même les radars à impulsion disposent de modes spéciaux (MTI) destinés à s'affranchir des chaffs.

LES BROUILLEURS DU F-16 :

Le F-16 n'a jamais été favorisé par ses équipements d'auto-protection et en particulier par ses brouilleurs. Les premières générations (F-16 A/B) ne pouvaient utiliser que les pods ALQ 119 ou ALQ 131. Ces pods issus de la génération de la guerre du Vietnam n'étaient pas efficaces contre les menaces Doppler et le pod générait de la traînée et une limitation du facteur de charge à 6G, en plus d'occuper un point d'emport.

Sous la pression du développement d'armements russes sophistiquées, à partir du F-16C/D block 25, l'USAF et le constructeur prévoyait de la place en interne pour un brouilleur. Il était prévu de monter l'ALQ 165 d'ITT connu sous le nom ASPJ. Cet équipement était également retenu pour le F-18, le F-14 et le A-6 intruder. Suite à des résultats d'efficacité désastreux, l'ASPJ ne fut finalement pas retenu ni par l'USAF, ni par la NAVY et pendant 15 ans, aucun brouilleur interne ne fût monté sur un F-16 US. Nous verrons qu'il n'en fut pas de même à l'exportation.

La modification la plus importante en matière de protection fut l'introduction du programme Have Glass à partir du block 40/42 (198 . Il s'agissait de réduire la signature radar (fort importante) de l'avion. Pour cela on utilisa une dorure due la verrière, une peinture spéciale et des absorbants dans le radar.

Les F-16 belges (A/B ) disposaient de peu de place et de capacité de refroidissement en interne, mais la FAB voulait un système interne et demanda en 1979 à LORAL de monter le système Rapport III initialement destiné aux Mirage VB. Mais le constructeur se montra incapable de tenir les délais et les performances demandées et Fut remplacé, après un nouvel appel d'offre, par Dassault Electronique et son système CARAPACE (ESM/RWR) qui non seulement se montra capable de remplir les demandes techniques, mais fournit aussi une capacité de localiser les cibles en 3D avec une très grande précision, pour la première fois sur un F-16. Le brouilleur ne fut pas commandé pour des questions budgétaires.

Les Norvégiens, Danois et Hollandais utilisèrent des pods, les Turcs furent les premiers à posséder un système complet en interne, l'ALQ 178, les Grecs suivirent bientôt avec l'ASPIS et les Coréens retinrent l'ASPJ mais sans caution du gouvernement américain. Les Taiwanais ont choisi le pod ALQ 184 et les Israëliens une version domestique EL/L 8240

Pour revenir à l'USAF, à la suite de la perte de l'avion du Capt Scott O'Grady en juin 1995 en Bosnie face à un SA-6 alors que l'avion utilisait un ALR56M et un pod ALQ131, on décida de lancer en urgence un programme basé sur l'utilisation de leurre remorque ALE 50. Ce système consiste à éjecter puis remorquer au bout d'un cable un " poisson " qui contient une antenne de réception, un amplificateur et une antenne d'émission. Bien que l'idée de traîner un objet au bout d'une ficelle derrière un chasseur paraisse farfelue, cela fonctionne aussi bien qu'un ruban de gymnastique chinoise et ne perturbe en rien l'avion. Le gros avantage est de délocaliser la source d'émission de l'avion afin de tromper les missiles qui se guident sur la source de brouillage.

Dans Falcon 4.0, l'avion ne dispose que d'un pod ALQ 131, la description des menaces faite au paragraphe 7 de la documentation est bonne.
Dans les explications données sur la position des symboles sur l'écran du RWR, il est important de comprendre que le terme de portée létale ne signifie pas que le récepteur est capable de mesurer ni même d'estimer la distance à la menace (surtout l'ALR 69). En fait, c'est la distinction entre un mode recherche et un mode poursuite ou illumination (déclencheur logique de l'alarme missile) d'un même système d'arme qui permet de classer le symbole prêt du centre ou de la périphérie. Il faut donc respecter avec soin la priorité affectée par le système. L'éjection des paillettes et leurres est un peu trop systématique, il vaut mieux garder le système en manuel pour ne pas vider inconsidérément les magasins.

Il faut savoir qu'un missile IR air/air à une portée de quelques NM, donc si on voit au radar un MiG 29 à 15NM et qu'on a une alarme missile, on a 100% de chance de faire face à un missile EM. Dans ce cas, le brouilleur est théoriquement le plus efficace car le Mig-29 tire des missiles Doppler semi actifs contre lesquels les chaffs ne sont pas efficaces. Il ne semble pas que ceci ait été pris en compte dans la simulation qui utilise beaucoup les chaffs. Toutefois, le comportement " erratique " de la symbologie sur la visu ECM est particulièrement véridique.

L'alarme missile est déclenchée généralement par la détection d'un mode spécifique du radar adverse au choix du programmeur du RWR avant la mission. C'est généralement la détection d'un mode illuminateur CW censé travailler au profit du récepteur de l'autodirecteur d'un missile semi-actif. La détection d'un AD actif est bien trop tardive (le missile s'active entre 10 et 15Km de la cible et vole à plus de 1000m/s) pour servir à quelque chose. De plus, compte tenu de puissance rayonnée faible, il faut une grande sensibilité du récepteur incompatible des performances des CVR.

Pour les questions de représentation, on trouve à peut près tout, cependant, le principe US est de représenter les menaces les plus dangereuses à la périphérie du cercle pour bien dissocier les DOA et les moins dangereuses au centre (elles sont agglutinées). En France, c'est exactement l'inverse. Le niveau de priorité peut être lié au niveau reçu, à la distance extrapolée de ce niveau avec des erreurs allant jusqu'à plusieurs centaines de % surtout dans le cas des PSID à un critère de priorité lié au mode radar détecté ou à une combinaison des 3.