[quote][b][url=/v3/forum/questions-g%C3%A9n%C3%A9rales-et-techniques-41/topic/furtivit%C3%A9-260/?post=43100#post-43100]flavien[/url] a dit le 19/02/2009 à 06:53 :[/b]

Bonjour à tous!

Voyant que certains sont intéressés de prêt (ou de plus loin :P ) par la furtivité et donc les radars qui jouent un rôle essentiel dans sa viabilité ou non, je poste la partie I et II d'un texte que j'écris depuis maintenant 3jours quand j'en ai le temps (et l'envie  :? ).


[size=150][u][b]I/-LONGUEUR D'ONDE – FREQUENCE:[/b][/u][/size]

 	[size=150][b][u]Onde, onde élecromagnétique, onde mécanique, radar et sonar:[/u][/b][/size]

	Une onde est une une pertubation se déplaçant dans un milieu (différent suivant le type d'onde) et entraînant sur son passage des changements momentannés des propriétés physiques du milieu. Elle transporte de l'énergie (chaleur, lumière ...) sans transport de matière (tout ce qui compose un corps réel: atomes ...). Elle se reproduit identique à elle-même un peu plus loin dans l'espace.
	Les ondes peuvent être séparées en deux grandes familles: Les ondes progressives et les ondes stationnaires. A un instant précis, une onde stationnaire est semblable à une onde progressive, mais sur une durée la différence est que l'onde progressive se déplace dans l'espace alors que l'onde stationnaire oscille sur elle-même dans le temps sans se déplacer dans l'espace. Dans ce cas, le temps et l'espace (le déplacement) son indépendant contraire au cas de l'onde progressive pour laquelle le temps et l'espace sont deux notions dépendantes. De notre côté, se sont les ondes proressives qui nous intéresse.
	
[u]L'onde électromagnétique:[/u]
	Une onde électromagnétique est par exemple la lumière, les rayons X, gammas, ultraviolets, infrarouges, radios, etc... Certaines de ces ondes électromagnétiques sont visibles par l'homme tandis que d'autres non (certains animaux voient des couleurs, donc des ondes électromagnétiques, que nous ne pouvons percevoir). L'humain perçoit les ondes élecromagnétiques de longueur d'onde 400nm(violet) à 700nm(rouge). 
	Le radar utilse des ondes électromagnétiques, donc des photons (particules composant la lumière, les rayonnements, les ondes radios...) pour localiser les obstacles.
	
[u]L'onde mécanique:[/u]
	 Il ne faut pas confondre le radar avec le sonar qui utilise des ondes mécaniques (le son). Pour expliquer, un onde mécanique est une perturbation qui se propage dans un milieu lui servant de support, qui comme toute onde ne transporte pas de matière, c'est à dire que tout objet, molécule,etc..  ne sera pas déplacé. Par exemple, lorsque des vagues passent sous un bateau au milieu de la mer, celui-ci ne bougera pas, il sera juste consécutivement « levé » et « baissé ».On dit qu'il s'agit d'un onde tranversale, c'est à dire une perturbation ayant un direction perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde. Par contre,  Si vous étirez un ressort et que vous le relachez, la pertubation va cette fois se propager suivant une direction parallèlle à la direction de la propagation de l'onde, il s'agit alors d'une onde longitudinale. Ces ondes mécaniques ont besoin d'un support pour se propager (air, eau, etc..), c'est pourquoi il n'y a pas de son dans le vide!

[u]Les deux principales différences entre l'onde électromagnétique et l'onde mécaniques sont:[/u]
	-Leur célérité respective:un onde électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière tandis que l'onde mécanique se déplace à la vitesse du son)
	-Leur possibilité d'utilisation: Une onde élecromagnétique peut se propager dans le vide alors qu'une onde mécanique ne peut pas. C'est pourquoi les radars peuvent repérer des objets dans l'espace alors qu'un sonar ne pourrait pas repérer un bateau circulant dans le vide  :mrgreen: 
Ainsi, en employant des ondes électromagnétiques, les radars sont capables d'avoir un émission/réception quasiment intantannée (à l'échelle de la Terre). 

           [size=150][b] [u] Longueur d'onde:[/u][/b][/size]

	Comme écrit au dessus, un onde est une un pertubation qui se déplace et se reproduit identique à elle-même.
	Tout simplement, la longueur d'onde est la distance entre deux points indentiques d'une onde. Elle est donc homogène une longueur(exprimée en m) et est notée Lambda.
[url=http://www.futura-sciences.com/uploads/tx_oxcsfutura/img/longueur_onde_f.gif]longueur d'onde[/url]

La longeur d'onde est l'équivalent spatial de la période temporelle (T). Elle est la distance parcourue par un point de l'onde, en une période.

Dans le vide, la longueur d'onde d'une onde électromagnétique est calculée grâce à la formule:
	                                 
	Lambda =   c / F          

 « c » étant la célérité de la lumière
 « f » étant la fréquence de l'onde en question.

	Pour ce qui est de sa longueur d'onde dans l'air ambient, elle est différente puisque la lumière ne se déplacement pas exactement à la même vitesse que dans le vide. Il faut prendre à compte la perméabilité et la permittivité du milieu en question, pour calculer la vitesse du déplacement de la lumière. C'est plus complexe.

	Ceci suffit à comprendre le principe de la longeur d'onde et d'avoir déjà un idée de son application au radar.
	
	[size=150][b][u]Fréquence:[/u][/b][/size]

	La fréquence représente le nombre de fois qu'un phénomène périodique (par exemple le tour de l'hélice d'un avion) se reproduit identique à lui même par unité de temps donnée (la période T). 
             
	La fréquence F est exprimée en Hz ce qui correcpond à 1/s. Donc par exemple, un fréquence à 2Hz signifie que le mouvement d'aller/retour s'effectue deux fois en une seconde.
	Dans le cas des ondes, plus la fréquence est élevée plus la longueur d'onde est petite et inversement. On le comprend vite avec la formule écrite au dessus:
		     
	Lambda=  c / F
   		 
Dans le cas ou F=1 Hz on a         Lambda=  300 000 / 1 = 300 000km
                                                                   
si F= 10 000Hz on a alors           Lambda=300 000 / 10 000 = 30km
		                      	

On le remarque bien sur le schéma suivant:
[url=http://www.m-e-s.net/version_Fr/CC_marche/images/schema-mo.gif]Fréquences et longueurs d'ondes[/url]

[u]POUR INFO:[/u] L'homme perçoit les sons de fréquences 16 Hz(graves) à 20kHz=20 000Hz (aigü).

[u]NOTE: [/u]C'est quelques formules ne sont là que pour faire saisir le fond et la forme du fonctionnement d'un radar basé sur les ondes. Sans comprendre ce qu'est réellement une onde, je ne vois pas comment comprendre le radar. En aucun cas par la suite je n'entrerai dans des calculs pour le bien du lecteur, d'autnat plus que les calculs seraient bien plus complexes dont certains que moi-même (m'y connaissant un peu ) ne pourrais résoudre. Ceux-ci n'étaient destinés qu'à la compréhension simple des ondes.

[size=150][b][u]II/-RADARS[/u][/b][/size]

	Radar est un acronyme anglais qui signie Radio Dectection And Ranging, c'est à dire qu'il détecte les cible et calcule ça distance grâce à des ondes radios. Quelque soit la disposition du radar, c'est-à-dire radar embarqué ou de surface (station radar, bateaux, ...) son principe reste le même. 
	Le radar est un capteur actif, ce qui veut dire qu'il émet une énergie. Celle-ci progresse dans l'atmosphère en frappant les obtacles qu'elle peut rencontrer sur son passage faisant qu'une certaines partie de cette énergie revient vers le radar. Dans les faits, comme dit auparavant, cette énergie est sous forme d'ondes électromagnétiques donc dans les grands traits, une longueur d'onde, une fréquence, et une célérité. La célérité est à quelque chose prêt celle de la lumière (30 0 000km/s) permettant ainsi un traitement des données quasiment intantanné avec l'appui des nouvelles technologies informatiques. En règle générale, les ondes utilisées pour la recherche radar sont les micro-ondes (fréquence: de 1GHz à 300GHz  Longueur d'onde: 30cm à 1mm), tout simplement car ces ondes sont très facilement réfléchient par les surfaces métalliques.
	Le radar mesure le temps de retour, l'angle de l'antenne radar, et la déformation de fréquence subit par le signal. Ainsi, en comparant tout les retours dont il dispose, le radar permet d'accéder aux informations suivant concernant la/les cibles(s):
[list]-Distance (RANGE)
-Altitude (ALTITUDE)
-Vitesse (SPEED)
-Cap ou direction (HEADING)
-Angle d'aspect (ASPECT ANGLE)
-Taux de rapprochement (CLOSURE RATE)[/list:u:2b5jr748]

	Cependant le signal émit par le radar subit de nombreuses contraintes physiques au cours de son trajet aller, au moment ou il percute l'obstacle et lors de son trajet retour. Ces contraintes proviennent des propriétés physiques de l'air et de la “disloquation” du signal sur l'obstacle. De ce fait, le signal de retour perçut par le radar est affaiblit et peut même être trop faible pour que le radar le détecte (Pour détecter un obstacle avec succès il faut que le signal de retour ai suffisament d'énergie pour permettre au radar de le détecter et donc de traiter l'information). Il a été donné un nom à cette quantité d'énergie qui s'en retourne au radar, la Surface Equivalent Radar SER (RCS en anglais, pour Radar-Cross Section). Plus cette SER est importante plus l'appareil sera détecter à une grande distance, c'est pourquoi un A.380 est détecté à un plus grande distance qu'un chasseur. Chaque appareil a sa propre SER qui est due à sa taille, ses formes, ses matériaux et quantité d'autres facteurs. Ainsi, l'étude, l'enregsitrement et le classement de ses différentes SER permet au radar de savoir exactement de quel appareil il s'agit grâce à la SER acquise qu'il compare à sa base de données. La SER d'un appareil est un élément majeur dans sa détection ou dans sa non-détection. Certains appareils utilisent des systèmes pour augmenter leur SER comme par exemple des ULM et ainsi être visible de plus loin par des appareils plus gros qui représentent un danger pour eux tandis que d'autres utilisent quantités de systèmes et de techniques pour réduire cette SER comme il en est le cas pour les avions militaires communs et à plus grande échelle les avions furtifs.

Les radars utilisent l'effet Doppler, principalement pour détecter la vitesse à  laquelle se déplace l'obstacle. Sans trop entrer dans les détails, le principe de l'effet Doppler repose sur le décalage de fréquence entre la mesure à l'émission (celle que l'on désire) et la mesure à la réception.  Vous subissez l'effet Doppler tout les jours sans vous en rendre compte. Lorsque qu'un véhicule s'approche de vous puis s'éloigne le son que vous percevez varie, il s'agit de la variation de fréquence dans les ondes sonores générées par le véhicule en mouvement..Les sons aigües sont à l'avant tandis que les sons graves “suivent”, c'est pourquoi le véhicule approchant émet un son aigüe puis une fois qu'il vous a dépassé, il émet un son grave. Par contre, pour les personnes étant dans le véhicule, le son reste toujours le même car étant toujours dans la même fourchette de fréquences. Grâce à cette variation de fréquence il est possible de calculer la vitesse de déplacement de l'objet ( ce principe est utilisé dans les radars météo, routiers, militaires, les scanners visant à calculer la vitesse du scan, la balistique; etc.....). Par contre pour minimiser les échos parasites comme les ondes réfléchient par le sol, les radars filtrent et éliminent tout les obstacles qui sont (ou semblent) fixes par effet Doppler. Ainsi, les cibles volant perpendiculairement à l'émetteur semblent fixes et sont éliminées par le radar.

	Les radars opèrent suivant deux à trois modes de fonctionnement, durant lesquels ils varient leur taux d'impulsions émises (nombre d'impulsions émises, “PRF” en anglais “Pulsion Repetition Frequency”) ainsi que la taille du faisceau (taille du cône dans lequel il effectue sa recherche. Il existe de ce fait deux modes d'instincts auxquel s'ajoute un troisième avec les radars modernes.
-Le mode de recherche (“RWS mode” en anglais, “Range While Search”). Dans ce mode le radar émet sa puissance puissance maximum sur un vaste faisceau avec une faible PRF. Ceci lui permet, grâce à l'intervalle “élevé” (quelques ms) entre chaque émission d'impulsions,de suivre plusieurs échos à différentes distances de là dans un cône relativement large.
[list]-Le mode de suivi de cible unique (“STT mode” en anglais, “Single Target Track”). Dans ce mode, le radar réajuste continuellement son faisceau sur la cible désignée en émettant sa puissance maximum sur celle-ci avec une PRF très élevée pour mettre à jour sa position quasiment continuellement. Lorsque le radar fonctionne suivant ce mode, toute autre cible est occultée, toute la puissance radar est focalisée sur la cible désignée! Le pilote est aveugle, mis à part la cible acquise il ne sait pas ce qui se passe autour hors de son champ visuel.
-Enfin, sur les radars nouvelle génération il existe un mode de recherche pendant le suivi (“TWS mode” en anglais, “Track While Scan”). Dans ce mode, le radar se “divise en deux”, c'est-à-dire qu'il concentre une majeure partie de sa puissance sur la cible acquise (toujours pour les même raisons: mise à jour de sa position, sa vitesse, sa direction et son altitude principalement) tout en continuant à scanner un cône relativement grand autour de celle-ci pour tout de même donner au pilote un aperçu de la situation vis-à-vis des autres cibles en navigation.[/list:u:2b5jr748]

	Il faut ensuite prendre en compte la surface à scanner. Plus cette surface est grande (le ciel est vaste) plus le radar mettra du temps pour la scanner, ceci augmentant les probabilités qu'un appareil volant à grande vitesse passe dans les mailles du filet. Le radar est comme vous avec une lampe torche. Imaginez que vous chercher un rat de le grenier où il y a plein d'objets. Le temps que vous “scanniez” un partie du grenier avec votre lampe-torche, le rat peut passer dans la zone sombre s'en se faire remarquer et ainsi s'enfuir, la lampe-torche révélant votre position et la zone que vous observez. Ceci laisse donc part, soit à un sacrifice dans la zone à scanner, soit à un risque d'augmenter les chances d'un avion de se “faufiler” soit à un investissement pour couvrir la zone avec plusieurs radars en même temps. (C'est ce que l'on appelle le maillage). Ce système de maillage, bien que coûteux, serait un des meilleurs moyens pour le moment afin de détecter des appareils furtifs. En effet, plusieurs radars interconnectés scannant la même zone peuvent permettre de détecter un appareil furtif dont le principe majeur est de renvoyer les ondes dans toutes les directions possibles, sauf celle de son émetteur. Un radar qui reçoit plusieurs fois une onde émise par un autre radar de la zone sans que ce dernier ne l'ai reçu, trahit la présence d'un appareil furtif.
Malheureusement ce principe bien qu'efficace, est cher, fastidieux à mettre en place et n'est pas discret. Par exemple un appareil furtif pénétrant dans la zone, saura grâce à son RWR (Radar Warning Receiver, qui est un radar passif embarqué se contentant de détecter les ondes radars percutant l'appareil et d'indiquer au pilote leur source) qu'il est un obstacle pour plusieurs radars au sol et pourra donc, dans le risque que ceux-ci soient reliés entre-eux, quitter la zone et tenter de passer plus loin, les radars perdant ainsi sa trace.


[u]NOTE:[/u] Il existe bien d'autres modes radar et les capacités de chaque radar son différentes(en nombre de cibles détectables et suivables en même temps, la distance à laquelle il peut repérer, engager, ...). Je n'entrerai pas dans les détails car cela n'aurait pas sa place ici. Si certains s'intéressent au sujet et se posent quelques questions, n'hésitez pas. Sachant que je ne suis en aucun cas le seul sur ce forum à pouvoir vous répondre!


C'est ici qu'interviennent les radars passifs... 

	Ces radars ont pour but de repérer une cible sans être repérer mais ceci n'est qu'une résultante de leur but premier qui est la détection des appareils furtifs.
	Géographiquement, le radar passif est différent de la majorité des radars actifs. En effet, son “émetteur” (vous verrez bientôt pourquoi entre guillemets) n'est pas au même endroit que son (ou ses) récepteurs. Ceci est normal puisque comme dit précédemment, le but du radar passif est de détecter les avions furtifs dont le principe de base est de diffuser les ondes qui le percutent dans toutes les directions sauf dans celle de l'émetteur.
	Attention le radar passif n'est en aucun quand un radar qui va chercher à détecter les émissions électromagnétique d'un appareil en vol. Son principe est en soi, tout simple. Il s'agit d'utiliser les émissions radios civiles ambiantes (téléphonie, télévision hertzienne et numérique, radio et j'en passe et des meilleures) comme émetteur radar (C'est pourquoi il est passif, il utilise un système civil déjà existant comme émetteur et non un émetteur qui lui est propre). Il serait même possible de se baser comme émetteur sur un radar ennemi ou sur les satellite de télécommunication et de géolocalisation.  Ensuite, on dispose de façon ordonnée une ou des antenne(s) réceptrice(s) afin de couvrir la surface que l'on désire.
Il fonctionne comme suit:
	Un émetteur civil envoie son message radiodiffusé suivant les directions qui lui sont définies ainsi que vers la ou les antennes réceptrices. Nous allons prendre pour l'exemple un cas bistatique, c'est-à-dire un cas où il y a un émetteur et une antenne. L'antenne reçoit un signal en trajet direct et par la suite un signal réfléchie sur une cible s'il y a. Comme nous connaissons exactement les position géographiques de l'émeteur et de l'antenne donc la distance les séparant il devient possible de localiser la cible en mesurant la différence entre les délais de transmissions signal direct/ signal réfléchi ansi que l'angle d'incidence du signal réfléchie. Tout comme sur un radar actif, grâce à l'effet Doppler il devient possible de calculer la vitesse de cette cible. Le risque avec ces radars serait que le signal direct masque le signal réfléchi si leur délais de transmissions sont proches. Pour palier à se problèmes on pourrait alors se pencher sur des radar passifs multstatiques (2 antennes réceptrices ou plus) afin de localiser la cible, avec plus de précisions, par la mesure de plusieurs temps d'arrivée aux différentes antennes.

Comme toute technologie, ce système a des avantages et des faiblesses:
[u]Le négatif:[/u]
[list]-Ce risque de masquage du signal réfléchi par le signal direct.
-Le besoin impératif qu'un signal direct puisse être transmis (il ne faut pas d'obstacles trop importants entre l'émetteur et l'antenne).
-Le fait que les militaires ne contrôlent pas cet émetteur puisqu'il n'est pas à eux. Ils sont dépendants.[/list:u:2b5jr748]
[u]Le positif:[/u]
[list]-Très faible coût de fabrication (économie d'un émetteur) et faible coût d'entretien (le matériel ne nous appartenant pas).
-Système totalement passif, les appareils ne peuvent pas détecter qu'ils sont suivis par des radars au sol.
-Accès à des fréquences normalement non utilisées par les radar.
-N'obligent pas les militaires à s'allouer une fréquence pour émettre un signal.
[/list:u:2b5jr748]
Un domaine qui intéresserait grandement les scientifiques et qui visiblement est sujet de nombreuses recherches et celui des ondes numériques (télévision) car elles permettraient de détecter un appareil à environ 100km avec une centaine de mètres d'erreur.
Pour le moment, les radar passifs seraient capables de localiser une cible à environ 100km avec 15km d'erreur en usant des bandes de radio HF.

Ces radars ne sont pour le moment que des “enfants” mais sont sujets de beaucoup d'intérêt dans le but d'un développement rapide et une précision accrue. D'un point de vue personnel, ils sont sans doute la menace la plus importantes à laquelle auront à faire les appareils furtifs dans les années à venir.


[u]NOTE finale[/u]: Voilà pour ce qui est de la partie ONDES et RADARS. Il est possible qu'il y ai des oublis ainsi que des mentions peut-être inutiles ou mal expliquées, je m'en excuse. J'ai essayé de faire là un condencé sur le fonctionnement et les modes des radars les “plus importants” car il en existe d'autres types (fonctionnant toujours plus ou moins sur le même principe).
Vous remarquez qu'il y a de nombreuses choses concernant les ondes à l'arrivée sur la cible et au retour sur le radar qui ne sont pas énoncées, ceci pour deux raisons:
[list]-Notre camarade Pit a écrit un très bel article sur les ondes et les radars au tout début de ce topic furtivité que je vous invite grandement à lire en complément de celui-ci, car très intéressant (Merci Pit!) [url=http://www.avions-militaires.net/forum/viewtopic.php?f=5&t=839]Texte de Pit[/url]
-Certaines notions seront sans doute reprises dans la partie III qui viendra un peu plus tard et qui concernera la furtivité, finalité de toutes ces explications.
[/list:u:2b5jr748]
Je m'excuse d'avance pour toute faute de de conjugaison, orthographe et autres erreurs de français. Si certains notent des erreurs concernant les contenant ou le contenu, faites en part, je ne suis pas à l'abris de faire des erreurs. Merci pour votre coopération. 

EDIT MODOS: J'ai remarqué qu'il y a un sujet “RADAR” mais ceci étant un préambule à de futurs éclaircissements sur la furtivité, je n'ai pas souhaité les séparer. A vous d'en juger!

Amicalement, 
Flavien[/quote]