Le pilotage d’un avion de chasse repose sur des systèmes complexes, parmi lesquels les dispositifs de visée jouent un rôle central. Ces systèmes facilitent la détection, l’identification et l’engagement d’objectifs. Dans un contexte où chaque seconde compte, le moindre détail a son importance. Leur efficacité dépend de leur ergonomie et de la capacité à transmettre des informations utiles au pilote.
Importance Stratégique de la Visée
En fin de compte, la visée demeure un facteur déterminant. Avec la forte concurrence internationale, les chercheurs étudient en permanence de nouveaux concepts. Ainsi, les évolutions dans ce secteur influencent la stratégie et la doctrine d’emploi des forces armées. Des données récentes indiquent une progression constante dans le domaine, avec des budgets conséquents. Plusieurs pays investissent des millions d’euros pour moderniser leurs flottes et renforcer leurs capacités de visée. Aux États-Unis, on parle de projets dépassant les dix milliards de dollars pour développer de nouveaux radars et capteurs. Pour un vol en avion de chasse, la fiabilité de chaque module est cruciale. L'ensemble englobe divers volets: optique, électronique, informatique et intelligence artificielle.
Les Fondamentaux des Systèmes de Visée
La visée dans le cadre des avions de chasse regroupe un ensemble de systèmes optiques, électroniques et informatiques. Ces systèmes permettent au pilote d’identifier des cibles, de les suivre, et de calculer les paramètres nécessaires pour engager des projectiles (missiles, bombes ou munitions). Dans un avion de chasse, les systèmes de visée jouent un rôle central en intégrant les données collectées par divers capteurs (radars, systèmes infrarouges ou optroniques). Ces informations sont transmises au pilote via des dispositifs comme le viseur tête haute (HUD) ou le casque de visée intégré. Ces dispositifs permettent également de gérer plusieurs cibles simultanément. Les systèmes de visée sont conçus pour fonctionner dans des environnements complexes. Ils doivent gérer des variables telles que la vitesse des cibles, les conditions météorologiques ou les contre-mesures électroniques déployées par l’ennemi.
Évolution Historique des Viseurs
Les premiers viseurs mécaniques utilisés pendant la Première Guerre mondiale reposaient sur des réticules fixes pour estimer la position des cibles. Ces outils rudimentaires nécessitaient une grande expérience du pilote pour être efficaces. Dans les années 1950, les viseurs ont évolué avec l’introduction de l’électronique, donnant naissance aux premiers radars embarqués. Ces systèmes permettaient de détecter et de suivre des cibles au-delà de la portée visuelle. Aujourd’hui, les systèmes modernes, comme l’AN/APG-81 équipant le F-35 Lightning II, intègrent des capacités de détection multi-modes et des capteurs infrarouges passifs, offrant une précision inégalée pour des engagements à courte et longue portée.
Composants et Fonctionnement des Systèmes de Visée Modernes
Les systèmes de visée des avions de chasse reposent sur une combinaison précise d’éléments optiques et électroniques pour fournir une vision claire et des informations tactiques au pilote. Les composants optiques comprennent des lentilles à haute résolution, des filtres polarisants et des réticules, qui permettent de visualiser précisément la cible. Le HUD projette des données critiques directement sur une surface transparente située dans le champ de vision du pilote. Ces données incluent la vitesse, l’altitude, la position des cibles et des réticules de visée. Les capteurs électroniques, tels que les caméras infrarouges et les détecteurs électro-optiques, capturent des informations sur les cibles en fonction de leur signature thermique ou visuelle. Ces données sont ensuite combinées avec celles des radars pour une analyse plus précise.
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Détection et Traitement des Cibles
La détection des cibles repose sur des capteurs spécialisés, tels que les radars actifs à antenne à balayage électronique (AESA) ou les systèmes infrarouges passifs (IR). Les radars AESA, comme l’AN/APG-81, émettent des ondes électromagnétiques pour localiser les objets et calculer leur vitesse relative grâce à l’effet Doppler. Une fois les données collectées, elles sont traitées par des ordinateurs embarqués utilisant des algorithmes avancés. Ces algorithmes calculent des solutions de tir optimisées, prenant en compte des variables telles que la vitesse de l’avion, la distance de la cible, la gravité et la résistance de l’air.
Intégration avec les Autres Systèmes de l'Avion
Les systèmes de visée ne fonctionnent pas de manière isolée. Ils sont étroitement intégrés aux autres sous-systèmes de l’avion, notamment l’avionique, les commandes de vol, les systèmes d’armement et les interfaces de pilotage. Par exemple, lorsque le radar détecte une cible, les données sont immédiatement transmises à l’ordinateur central, qui les affiche sur le HUD ou sur la visière du casque du pilote via le Joint Helmet Mounted Cueing System (JHMCS). Cela permet au pilote d’évaluer la situation rapidement et de verrouiller la cible en un temps réduit.
Technologies Clés des Systèmes de Visée
HUD (Head-Up Display)
Le HUD (Head-Up Display) est une technologie essentielle pour les pilotes d’avions de chasse. Il projette des informations critiques, telles que les réticules de visée, l’altitude, la vitesse et la position des cibles, directement sur une surface transparente située devant les yeux du pilote. Les HUD modernes, comme ceux équipant le F-35 Lightning II, utilisent des technologies avancées, telles que l’affichage en couleurs et la projection holographique. Ces systèmes sont capables de superposer des informations tactiques directement sur la scène observée, améliorant la conscience situationnelle.
Casques de Visée Intégrés
Les casques de visée intégrés, tels que le Joint Helmet Mounted Cueing System (JHMCS) ou le DAS (Distributed Aperture System), offrent une interface plus intuitive et immersive que le HUD. Avec ces casques, les pilotes peuvent verrouiller une cible simplement en la regardant. Par exemple, sur le F-35, le système DAS permet une vision à 360°, combinant des images infrarouges et des données radar pour suivre des cibles multiples, même hors du champ visuel direct.
Capteurs Infrarouges et Radars AESA
Les capteurs infrarouges, comme le IRST21 (Infra-Red Search and Track), sont conçus pour détecter les signatures thermiques des cibles, notamment celles des moteurs d’avions ou de missiles. Les radars, quant à eux, utilisent des ondes électromagnétiques pour localiser et suivre des objets. Les radars AESA (Active Electronically Scanned Array), comme l’AN/APG-81, permettent une détection multi-cibles, même à longue distance.
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Dispositifs de Suivi Automatique
Les dispositifs de suivi automatique, également appelés Auto-Track Systems, utilisent des algorithmes avancés pour maintenir un verrouillage constant sur une cible en mouvement. Par exemple, le système LITENING ou le Sniper Advanced Targeting Pod intègre des caméras haute définition et des lasers pour suivre et désigner des cibles avec une grande précision. Ces dispositifs peuvent gérer des cibles en manœuvre rapide, permettant de guider des armes intelligentes comme les bombes JDAM (Joint Direct Attack Munition).
Intelligence Artificielle et Réalité Augmentée
L’intégration de l’intelligence artificielle (IA) dans les systèmes de visée des avions de chasse marque une évolution majeure. L’IA permet de traiter de grandes quantités de données en temps réel, avec une vitesse et une précision supérieures à celles des systèmes traditionnels. Un exemple concret est le système de reconnaissance automatique des cibles (ATR, Automatic Target Recognition), qui analyse les données des capteurs pour différencier un avion allié d’un avion ennemi. Ce processus, autrefois manuel, est désormais automatisé grâce à des réseaux neuronaux profonds. En outre, l’IA est utilisée pour fournir des recommandations tactiques au pilote. Par exemple, elle peut prioriser les cibles selon leur niveau de menace ou proposer des trajectoires de vol alternatives pour éviter les zones dangereuses.
La réalité augmentée (RA) transforme l’expérience du pilote en superposant des informations critiques directement sur son environnement visuel. Grâce à la RA, les pilotes bénéficient d’une conscience situationnelle accrue, même dans des conditions de visibilité réduite. Par exemple, les capteurs embarqués peuvent générer une vision synthétique du terrain ou des cibles, superposée à la scène réelle observée par le pilote. La RA permet également une interaction intuitive. Les pilotes peuvent, par des mouvements simples de la tête ou des commandes vocales, sélectionner des cibles ou activer des systèmes sans détourner leur attention du champ de bataille.
Ces avancées technologiques ont un impact significatif sur les performances des avions de chasse. L’intégration de l’IA et de la RA permet des engagements multi-cibles simultanés, augmentant les chances de succès dans des scénarios complexes. De plus, ces technologies offrent une meilleure capacité d’adaptation aux menaces modernes, telles que les drones autonomes ou les missiles hypersoniques. En termes opérationnels, ces technologies réduisent la dépendance du pilote à des systèmes manuels, lui permettant de se concentrer sur la prise de décision stratégique.
Impact sur les Tactiques Militaires et Défis Associés
Les systèmes de visée avancés ont révolutionné les tactiques militaires en permettant des engagements plus précis et coordonnés. Grâce aux technologies modernes, comme les radars AESA (Active Electronically Scanned Array) et les capteurs infrarouges à longue portée, les pilotes peuvent identifier et suivre plusieurs cibles simultanément, même à des distances de plusieurs dizaines de kilomètres. Ces systèmes permettent également des frappes de précision à longue distance, minimisant les dommages collatéraux. Les bombes guidées par laser, comme les GBU-12 Paveway II, utilisent les systèmes de visée pour ajuster leur trajectoire en fonction des mouvements de la cible. La coordination en réseau, intégrant les données des systèmes de visée avec celles des autres unités (avions, drones, satellites), permet une approche collaborative des missions.
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La complexité croissante des systèmes de visée pose des défis importants en matière de maintenance et de formation. Les capteurs modernes, comme les caméras infrarouges refroidies et les radars AESA, nécessitent des inspections régulières et un entretien minutieux pour maintenir leur performance. La formation des pilotes est également un aspect clé. Les interfaces sophistiquées, comme le Joint Helmet Mounted Cueing System (JHMCS), exigent une familiarisation approfondie. Les pilotes doivent maîtriser l’interprétation des données affichées en temps réel et les procédures de verrouillage des cibles. Le personnel de maintenance, quant à lui, doit recevoir une formation technique spécialisée pour diagnostiquer et réparer les dysfonctionnements.
Le développement et l’acquisition de systèmes de visée impliquent souvent une coopération internationale, en raison des coûts élevés et des exigences technologiques. Ces partenariats facilitent le transfert de technologie, permettant aux pays partenaires de bénéficier des innovations les plus récentes. Cependant, ces collaborations nécessitent une harmonisation des normes et des protocoles.
Exemple d'Intégration : Le Rafale
Radar, Optronique, Spectra, Liaison de données L16, IFF et autodirecteurs des MICA, sont autant d’éléments capables de transmettre des informations au pilote. C’est le calculateur modulaire EMTI (Ensemble modulaire de Traitement de l’Information) qui accomplit cette fusion. En fin de compte, les données fusionnées contribuent à réduire la charge de travail du pilote.
Climatisée, la cabine obéit au concept HOTAS (Hands On Throttle And Stick). Les écrans droite et gauche sont tactiles et servent à la gestion des systèmes : armements, carburant, Système de Navigation et d’Attaque, contres mesures, menaces, hydraulique … Ils mesurent 15x15cm et sont couleurs haute définition cristaux liquides. Des gants spécialement conçus pour l’usage des écrans tactiles équipent les pilotes.
L’écran central, dit « tête moyenne » est collimaté à l’infini. De grande dimension, 25.4 x 25.4 cm, son champ est de 20°x20° et permet l’affichage de la situation tactique (SITAC) grâce à la fusion des données provenant de l’ensemble des capteurs de l’avion, le tout superposable à une carte de navigation ou à des images satellites. A sa base, se trouve un « touch pad », à la manière des ordinateurs portables, afin de permettre au pilote d’intervenir sur le contenu des affichages. Il est grand angle, 30° x 22° (contre 15×20 sur le Mirage 2000) et est compatible pour la projection d’une imagerie infrarouge.
La sélection des pages affichées sur les VTL est soit automatique, soit effectuée sur la base des commandes au manche. Enfin, le « touch pad » central permet d’intervenir sur n’importe quelle visualisation, en doublon du tactile.
La langue choisie est l’Anglais. Néanmoins, la reconnaissance vocale nécessite d’utiliser des termes précis et concis. L’ordre doit être exécuté en une demi-seconde (200 ms). Le vocabulaire « connu » du Rafale va de 130 à 250 mots. L’essentiel de la technologie réside dans le filtre réalisé sur le bruit de fond de la cabine qui peut atteindre 90 décibels. Activer la DVI nécessite de presser une commande sur la manette des gaz.
Les conclusions d’une enquête de satisfaction conduite directement auprès des pilotes ont conforté Sogitec Industries dans l’idée d’exploiter les nouvelles technologies pour continuer d’innover afin de mieux répondre à la réalité des besoins opérationnels des pilotes du Rafale. À l’instar des nouveaux usages informatiques constatés au sein du grand public, il fallait aussi répondre à l’exigence de prise en main rapide de ce produit professionnel en remplaçant les formations dispensées auparavant par ce que les « gens savent déjà », par exemple interagir avec un écran tactile. C’est l’exigence d’intuitivité, qui nécessite de hiérarchiser et modulariser la réponse aux besoins de l’utilisateur, donc de disposer d’un concept d’emploi. Ensuite, parce que le temps d’un pilote est précieux dans tout contexte opérationnel, le temps d’accès à l’information pertinente lorsqu’il utilise une application métier doit être aussi court que possible. Conséquence du besoin de rapidité et de pertinence, c’est l’objectif d’efficacité. Enfin, parce que l’un des fondements de l’aéronautique est le mouvement, disposer en permanence de son «bureau» avec soi est devenu indispensable.
Pilot Companion s’adresse à une utilisation opérationnelle avant ou après la phase de vol proprement dite, par le truchement des applications fournies par Dassault Aviation et Sogitec Industries (documentation pilote, etc.), et de compléments directement gérés par l’utilisateur (dossiers personnels, applications tierces). Cette version est paramétrée pour répondre aux exigences propres des domaines civil et militaire (ATA, S1000D…).
L'Intégration du Viseur de Casque dans le Rafale F4
Après les standards F3 et F3-R, place désormais au Rafale F4. Présenté au Salon international de l'aéronautique et de l'espace (SIAE) Paris Air Show, sur le stand du ministère des Armées, il offre de nombreux atouts opérationnels à l’armée de l’Air et de l’Espace. Les nouveautés sont multiples. Si certaines sont invisibles à l’œil nu, comme la transformation des capteurs, d’autres le sont davantage.
Du côté du cockpit, un travail a été fait avec l’intégration d’un viseur de casque. « Une lame se trouve devant l’œil du pilote dans laquelle sont projetées des informations sur la conduite de la mission et sur son environnement extérieur », explique le lieutenant-colonel Clément, architecte du Rafale F4 à la Direction générale de l’armement. Le viseur de casque permettra notamment aux pilotes de pointer les capteurs de l’avion vers un objet repéré par le pilote, qu’il soit au sol ou dans les airs.
Le standard F4.1 marque un jalon déterminant avec l’arrivée du viseur de casque Scorpion. Cet outil, connecté à l’avion, permet de faire remonter l’essentiel de la situation tactique jusque dans l’œil du pilote.
« Cette version 4.1 apporte beaucoup d’améliorations, notamment sur le radar et le système d’autoprotection qui protège l’avion contre des menaces électromagnétiques qui arriveraient de l’extérieur [Système de protection et d’évitement des conduites de tir du Rafale, Spectra], explique le colonel Christophe. Nous avons aussi de nouvelles capacités, je pense notamment au viseur de casque Scorpion [développé par Thales], qui peut désigner des cibles directement avec le casque, uniquement en les regardant. Cela se fait aujourd’hui avec des interfaces de cockpit, des écrans, là, il suffira de tourner la tête pour désigner des cibles, en l’air ou au sol. Ce système fonctionne via un capteur intégré à la visière, et qui peut voir aussi loin que les capteurs d’avions voient.
Initialement développé pour le combattant terrestre, le viseur de casque Scorpion est parfaitement adapté à l’usage sur Rafale. Le viseur de casque « Scorpion » a déjà été intégré sur les F-16 block 30/32 et les A-10 Warthog de l’US Air Force ainsi que sur les EF-18A espagnols.
« En facilitant la compréhension de la situation tactique et en asservissant les systèmes d’armes et de missions au regard du pilote, ces équipements contribuent à améliorer l’efficacité des missions des forces aériennes », avait expliqué Thales, lors d’une commande passée par le ministère des Armées pour le standard F4 du Rafale.
S’agissant du contrat relatif aux F/A-50 de la force aérienne polonaise, l’industriel souligne que, grâce notamment à la « précision que permet la technologie de détection de posture hybride opto-inertielle HOBiT [Hybrid Optical-based Inertial Tracking] », le viseur de casque Scorpion offre une précision « très sensiblement supérieure à celle des systèmes concurrents ».
Améliorations du Standard F4
Outre l'intégration du viseur de casque, le standard F4 apporte d'autres améliorations significatives. Le Radar RBE2 AESA, aidé d’une optronique secteur frontal elle aussi améliorée, offrira aux équipages la capacité d’engager des cibles aériennes ou au sol avec une meilleure probabilité de détection et d’interception. Les capacités de coercition du Rafale se voient considérablement améliorées avec l’arrivée de l’AASM d’une tonne.
C’est le cas de l’armement air-sol modulaire (AASM). Auparavant, l’emport s’élevait à 250 kg, désormais l’AASM pèse 1 000 kilos. Il peut être situé de chaque côté de l’aéronef, avec la possibilité d’un troisième emport au centre de l’avion.
« On va pouvoir utiliser de l’armement air-sol modulaire [AASM] d’une capacité d’une tonne, alors que l’avion ne peut emporter actuellement qu’une bombe AASM de 250 kg. » Dans sa version actuelle, le Rafale peut emporter une bombe d’une tonne, mais uniquement une GBU-24 (Guided Bomb Unit). « La GBU-24 est une fabrication américaine dont les capacités sont beaucoup plus courtes, explique le colonel Christophe. L’AASL est un armement propulsé, qui permet des allonges plus profondes, ce qui offrira donc une puissance de feu plus importante à distance. »
Connectivité et Travail Collaboratif
Le but de ce standard F4 est aussi d’amener de nouvelles briques technologiques en matière de connectivité. « En schématisant, jusqu’ici nos avions travaillaient un peu chacun dans leur coin, poursuit le directeur des expérimentations. Là, le but est d’avoir des avions qui travaillent de manière connectée, avec d’autres avions, des drones, des satellites… Nous aurons aussi des avions capables de guider l’armement d’autres avions, de mettre en collaboration les systèmes de guerre électronique de plusieurs avions. Plus on va vers la haute intensité, et c’est ce que nous montre entre autres le théâtre ukrainien, plus il faut adapter nos outils, ce qui veut dire travailler tous ensemble pour avoir des capteurs connectés et traiter l’information en temps réel.
D’ici à la fin de l’année 2023, le CEAM achèvera ses recommandations à l’Etat-Major, qui donnera ou pas son feu vert en vue de disposer d’une première « capacité opérationnelle » au standard F4.1. « A cette étape seulement, nous pourrons lancer ce nouveau standard sur un théâtre d’opérations. La mise en service opérationnelle sur le spectre complet des Rafale est quant à elle attendue pour fin 2024, début 2025 » estime le colonel Christophe. On parle là de la mise à jour de la centaine de Rafale de l’Armée de l’air et de l’Espace, en plus de la livraison attendue de 28 nouveaux appareils qui doivent sortir d’usine. « L’objectif est de disposer d’une seule flotte avec ce standard F4.1. »
D'autres versions sont attendues. « Ce standard F4 se découpe en trois sous-catégories : 4.1, 4.2 et 4.3, explique encore le colonel Christophe.
Évolution des Standards du Rafale
Le Rafale recèle un fort potentiel d'évolution grâce à ses capacités matérielles et à l’architecture ouverte de son système. Le standard F1 ne disposait que d’une capacité air-air. Avec le standard F2 livré à l’armée de l’Air, l’aviation de chasse fait un pas décisif vers la polyvalence. L'avion possède dès lors des capacités air-air renforcées, des capteurs tels que l’optronique secteur frontal, une liaison de données tactiques 16 et la fusion des données, des missiles de croisière SCALP et des bombes AASM, ainsi que la fonction air-sol. Avec le standard F3, le Rafale se dote de la capacité à réaliser toutes les missions pouvant être confiées à l’armée de l’Air, que ce soit la supériorité aérienne, la frappe tous temps dans la profondeur, l’appui aux troupes au sol ou encore le traitement d’objectifs d’opportunité.
Liaison 16 et Fusion de Données
La fusion de données via la Liaison 16 (L16) n'est pas simplement la transmission des coordonnées d'une cible, mais la fusion permanente et en temps réel des données fournies par tous les capteurs de tous les vecteurs sur tous les écrans tactiques de tout le monde. Ainsi, les indications radar du Rafale A apparaissent sur l'écran du Rafale B et vice versa. Avec un grand nombre de vecteurs et de capteurs fusionnés, on obtient une connaissance complète de la situation, un "god eye".
Systèmes de Visée pour l'Appontage
L’optique a pour rôle principal de matérialiser le plan oblique devant être suivi par le pilote à l’appontage. Ce plan est défini pour un avion donné, une zone d’impact, une vitesse verticale et une hauteur de passage au-dessus de l’arrondi. Le système était constitué d’un miroir cylindrique concave, tourné vers l’arrière et situé à bâbord de la piste oblique, dans lequel se réfléchissait une batterie de projecteurs, dénommés feux de source. De part et d’autre de ce dernier et à mi-hauteur, deux barres horizontales de feux verts servaient de référence.
Sur le CDG, un système de guidage manuel (caisson central du MOVLAS) peut être mis en place sur l’optique principale. Cette dernière est dans ce cas bloquée manuellement à une pente de 3 ° 30 mn ; la hauteur du bloc optique peut être à 0 (cas de la panne totale du système d’élévation) ou montée à 1 m 70. Deux systèmes MOVLAS (Manually Operated Visual Landing Aid System) peuvent également être mis en place à bâbord, à proximité de l’OP3, ou à tribord de la piste oblique. Le principe est le même que pour l’optique principale. Il faut aligner le signal (meat-ball) avec les feux de référence.
La valeur de l’incidence est présentée de façon quantitative au pilote par un instrument appelé BIP (Badin Idrac-Perineau), ou BIS (Boîtier Incidence Secours) pour le Rafale. Le répétiteur extérieur d’incidence (sous le nez de l’avion ou sur le train avant) affiche les mêmes valeurs que celles présentées en cabine pour le Rafale et le SEM. Les Super Étendards Modernisés et les Rafales possèdent une V.T.H. pouvant apporter une aide appréciable lors de l’appontage. De pente théorique de descente. Le calage affiché devra être identique au réglage miroir (indication en degrés et dixième de degré).
Viseur de l'Avion Reggiane 2002
Un exemple historique est le viseur (ou "collimateur") de l’avion Reggiane 2002, modèle S George type C n°7684, série n°8702, fabriqué à San Giorgio Genova-Sestri en Italie. Avec un mécanisme électrique 24 volts de visée SITE et AZIMUTE, il se réglait avant le décollage à cause de l'hélice. Ce modèle de viseur ne fut qu'adopté en 1943, monté sur châssis, sur un affut ou sur un support pour réglage sur les mitrailleuses légères Beretta, sur certains avions de chasse. Il remplace le viseur type B "à plongeon" qui était doté d'un réticulum additionnel pour colmater l'objectif pendant le piqué.
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