RAFALE : Le SPECTRA

Le Système de Protection et d’Evitement des Conduites de Tir du RAfale (SPECTRA)

Ce système co-produit par Thalès et MBDA offre au Rafale une couverture multispectrale à 360° face aux menaces air-air ou sol-air et contribue à :

• assurer une appréciation précise de la situation tactique passive,
• une détection tout-temps à longue portée,
• l’identification et la localisation des menaces avec un temps de réponse très court.

Les mesures défensives très élaborées qu’offre ce système sont basées sur la combinaison de :

• capacités de brouillage AESA omnidirectionnelles,
• leurrage multibande et de manœuvres d’évitement,
• technologies de pointe, comme le traitement du signal DRFM (Digital Radio Frequency Memory).

Le positionnement angulaire de SPECTRA sur l’avion lui permet de localiser les menaces au sol, de les engager, de les éviter ou de les détruire avec des munitions à guidage de précision. Sa  bibliothèque de menaces peut être définie, intégrée et actualisée très rapidement par les utilisateurs. Elle constitue un élément clé des performances qu’offre le système. 

Plus d’une quarantaine de processeurs assurent le traitement du signal et de l’information.

Le saviez-vous ? En 1990, SPECTRA dispose d’une autre signification : Système de Protection Electronique Contre Tous les Rayonnements Adverses.

Fiche Rafale FR 

Entièrement intégré à l’avion, SPECTRA  se compose de 250 kg de matériel

• 3 détecteurs de radars de 120° de couverture : contre les entrées d’air et au sommet de la dérive.
• 3 détecteurs d’alerte laser (DAL) de 120° de couverture : 2 capteurs sous le cockpit, et un au sommet de la dérive.
• 2 détecteurs de départ de missile (DDM) infrarouges au sommet de la dérive.

Ces éléments doivent résister à des conditions de températures allant de -40° à 125°C. De même, les capteurs présent dans la dérive doivent supporter un facteur de charge jusqu’à 100 g en raison de l’effet de fouet lors de manœuvres de l’appareil.

Antennes spécifiques sur les Rafale Indian Air Force

Parmi les particularités dont l’Indian Air Force a souhaité équiper ses Rafale, le SPECTRA compte de nouveaux éléments. Il semble évident que les tensions diplomatiques entre l’Inde et ses pays voisins, le Pakistan et la Chine, soient à l’origine de cette demande. 

En effet, Chine et Pakistan opposent différents types de menaces air-air ou sol-air. Le Pakistan, par exemple, met en œuvre des missiles de fabrication française (Crotale et Simbad), chinoise (Ly-80, FM-90 ou HQ-16), mais également américain (RIM-116). L’armement air-air se compose quant à lui de missiles à guidage infrarouge, mais aussi radar (SD-10, PL-15 et PL-12 chinois) mis en œuvre par les JF-17 Thunder (135 appareils en service). Les 75 F-16 pakistanais utilisent les traditionnels Sidewinder et AMRAAM. Par ailleurs, la Pakistan Air Force exploite pour quelque temps encore environ 50 Mirage III, 70 Mirage 5 et 60 F-7 Skybolt dont les signatures électrométriques doivent également être prises en compte. Enfin, à cela s’ajoute une multitude d’installations radars terrestres obligeant ainsi à couvrir un plus large spectre électromagnétique.

SPECTRA est capable de missions SIGINT (SIGnal INTelligence) et ELINT (Electronic Signal INTelligence)

Ce système dispose d’une précision de moins de 1 degré, d’une importante base de données lui permettant à tout instant d’analyser un signal réceptionné et d’en associer la contre-mesure associée.

• 3 brouilleurs, dont 2 à antennes actives situés à l’emplanture des plans canards et à la base de la dérive (brouilleur haute puissance).
• 4 lances-leurres à éjection par le haut situés à la jonction aile/fuselage à l’arrière.
• 2 lances paillettes installés contre les réacteurs.

L’ensemble des menaces est détecté par interférométrie et fusionné  avec les pistes provenant des autres capteurs : radar et optronique. SPECTRA est également associé au SPGE : Système de Programmation Guerre Electronique.

Peu d’informations circulent au sujet des performances du SPECTRA. Cependant, on pense que celui-ci englobe une bande de fréquence allant de 2 GHz à 20 GHz, voire 40 GHz. (Source). D’autres sources avancent des capacités sur les ondes millimétriques (Millimetre Wave – MMW) qui s’étendent de 30 à 300 GHz. Ces hautes fréquences permettant aux radars de bénéficier d’une imagerie extrêmement nette, leur permettant plus facilement de déjouer les contre-mesures.

 

Le Détecteur de Départ de Missile Nouvelle Génération équipe depuis 2013 les appareils de la tranche 4

La différence la plus évidente entre l’ancien et le nouveau détecteur est sa forme. L’ancien censeur, de forme triangulaire, était composé de trois faces couvrant tous les secteurs de l’avion. En revanche, le nouveau DDM est désormais doté d’une optique hémisphérique de type “fish eye” et d’un capteur matriciel infrarouge lui conférant des possibilités de détections accrues. 

Les deux équipements prennent place au sommet de la dérive, au même emplacement que l’ancien. L’architecture ouverte de l’avion fait que, à l’instar du Radar ou de l’OSF, le DDM et son successeur le DDM-NG sont interchangeables et plug and play (…). Source.

Le DDM NG a été conçu pour détecter le tir de missiles assaillants dans l’intégralité des secteurs angulaires autour de l’avion. L’équipement remplacera sur Rafale, le DDM dont il reprend toutes les interfaces physiques, électriques et fonctionnelles. Le DDM NG intègre un nouveau détecteur infrarouge matriciel qui renforce ses performances en termes de portée de détection des tirs de missiles, de réjection des fausses alarmes et lui confère une précision de localisation angulaire compatible avec l’emploi futur de contre-mesures à effet dirigé.

La portée du système, tout comme sa précision angulaire, rend le DDM-NG compatible avec les systèmes de contre mesure à effets dirigés (DIRCM).

A première vue, ses performances permettent d’envisager une sphère de détection passive autour du Rafale, à l’image du système EO-DAS (Electro Optical Distributed Aperture System) du F-35 (Air & Cosmos – Avril 2010). Ceci étant, l’EO-DAS dispose de 6 capteurs répartis sur la cellule du F-35 : 2 de chaque côtés du nez, 2 placés sous le fuselage et 2 sur le fuselage.

Les Lance Paillettes (EM)

Les leurres se présentent sous forme de cylindres (paquets). Le nombre de cylindres dépendant de la plage de fréquence à contrer (bandes).

Les Lance Cartouches Modulaires (EM et IR)

Lacroix Défense élabore tous types de leurres : infrarouges (y compris spectraux), électro-magnétiques (chaff ou doppler), électro-optiques, cinématiques.

Le constructeur fournit une gamme complète de leurres spectraux autorisant les opérations aériennes à basse altitude. Le Rafale emporte 4 modules de :

• 8 cartouches “IR” de 60 mm ou  16 de 40 mm (LIR 410, 659 et 684). Elles disposent d’une haute intensité, d’un temps de montée calibré et d’une phase de de combustion optimisé garantissant un haut niveau de protection.
• 18 cartouches “EM” de 40 mm (LEM 677) dont les paillettes personnalisables développent une importante RCS (Radar Cross Section) de 2 à 40 GHz.

Leurres tractés X-Guard

Il s’agit là d’un développement spécifique demandé par l’Inde. L’équipementier Rafael élabore ce système de contre-mesure qui se déploie à l’arrière de l’appareil. Source : x-guard.

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La Guerre Electronique sur Rafale : vers une version spécifique ?

“Attaque, défense et renseignement : la Guerre Electronique vise à contrôler le spectre électromagnétique“. La Guerre Electronique – Source.

Les livres blancs sur la défense et la sécurité nationale de 2008 et 2013, affirment l’ambition française d’avoir la capacité “d’entrée en premier”, c’est à dire à pénétrer les espaces contestés et à réduire le niveau de menace pour y conduire des opérations militaires.

Pour y parvenir, il est impératif de revaloriser les capacités en matière de réduction, neutralisation et destruction des défenses aériennes ennemies (DEAD, Destruction of Enemy Air Defences). Sur le plan armement, depuis le retrait du service des missiles AS-37 Martel en 1997, la France ne dispose plus de moyens dédiés à cette mission. Toutefois, cette perte de moyens antiradars ne signifie pas l’inaptitude à effectuer de tels missions. En effet, notre force aérienne “compense” par l’association des dispositifs équipant le Rafale, ainsi qu’avec son armement air-sol. A ce titre, l’AASM occupe une place importante, de par sa capacité “stand of” et ses différents moyens de guidage terminal. Il en est de même avec le missile de croisière SCALP, avec une portée très supérieure. Pour rappel, l’AASM porte de 20 à 70 km selon son altitude de tir.

La constante nécessité à faire évoluer SPECTRA

A ce jour, il n’existe pas d’ambition (budgétaire) française à développer une version spécifique guerre électronique du Rafale. Néanmoins, l’obligation à s’adapter à de nouvelles menaces laisse supposer plusieurs pistes d’évolutions.

• La première consiste à élargir les bandes de fréquences traitées par SPECTRA. Les radars de veille, par exemple, opèrent entre 80 Mhz et 2 Hhz. De même, certains autodirecteurs de missiles émettent jusqu’à 100 Ghz.
• La seconde porte sur le brouillage angulaire. Plusieurs appareils communiquent alors entre eux via une liaison de données (type L16) et génèrent à plusieurs des formes d’ondes capables de perturber les radars adverses.

Avec le développement du Rafale F5, plusieurs axes se profilent :

• apprentissage des systèmes durant la mission à l’aide de l’intelligence artificielle.
• optimisation de la restitution des informations au pilote grâce à l’IA.
• extension des capacités de stockage des bibliothèques de signaux.
• augmentation de la puissance des calculateurs embarqués qui traitent les données pendant le vol, dont les volumes devraient atteindre 1 To/s avec le nouveau radar du Rafale.
• développement du “finger printing” permettant de neutraliser la menace avant d’être accroché.

Avec le standard F5, le Rafale retrouvera une capacité SEAD / DEAD.

Exercice MACE

La survivabilité du Rafale est assurée par le SPECTRA, régulièrement mis à l’épreuve en Opex, mais également en exercice : MACE XIII (2012) et MACE XIX (2018) (Source). Par ailleurs, c’est durant ces exercices que les performances du Rafale ont pu être mesurées face à un S-300P (SA-14) (Source : Guerre Electronique).

Ceci étant, malgré ces excellentes performances, le SPECTRA n’a pas vocation à être un instrument de pénétration d’une enveloppe de défense sophistiquée. Il en est de même en terme de solution SEAD (Suppression of Enemy Air Defences).

En conclusion, il appartient désormais à nos “choix budgétaires” de déterminer nos besoins en termes de guerre électronique. Une nacelle de brouillage offensif verra-t-elle le jour pour équiper nos Rafale ? En attendant, SAAB développe une nacelle de guerre électronique baptisée AREXIS (Novembre 2019), et Raytheon poursuit le développement du Next Generation Jammer Mid-Band (NGJ-MB) afin d’équiper les Boeing EA-18G “Growler” (ALQ-249 – prévu pour 2022).

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“first in, last out” : histoire et évolution de la mission SEAD^(*) et des “Wild Weasel“

^(*) Suppression of Enemy Air Defenses.

Durant la seconde guerre mondiale, l’émergence des radars oblige les belligérants à faire évoluer leur stratégie. La localisation des sites ennemis de détection devient prioritaire, afin de préserver les raids de bombardiers.

Dans le Pacifique, certains B-24 Liberators et B-29 Superfortresses s’équipent d’appareils de détection primitifs avant d’être envoyés en secteur japonais. Ces opérations de “furetage” donnent naissance au B-25 Mitchell “hunter killer” qui développe alors les premières tactiques de lutte contre les radars. Les missions “first in, last out” font alors leur apparition, ainsi que l’appellation “Weasel” (belette en Français).

Les B-25 utilisent leurs équipements de détection pour localiser les radars japonais, puis attaquent en basse altitude et haute vitesse. A cette époque, l’armement se compose de bombes freinées par parachute.

Peu d’évolutions apparaissent durant la guerre de Corée, jusqu’à l’apparition des premiers missiles sol-air soviétiques guidés par radar, les SAM (Surface to Air Missiles).

Dès les premières heures de la guerre du Viêt Nam, les SAM contrôlent les airs. Efficacement camouflés, radars de guidage et batteries de missiles deviennent difficiles à observer et détruire. Il apparaît rapidement évident pour les Américains de devoir développer une riposte adaptée, avec armement, appareils spécialisés et tactiques adéquates.

Fort de l’expérience acquise pendant la seconde guerre mondiale avec le concept du “furetage”, le Général K.C. Dempster donne naissance au programme “Wild Weasel“. Il fait alors équiper 4 North Américan F-100F Super Sabre en urgence, en attendant le développement d’un appareil dédié. En 1965, leurs spécificités reposent sur un capteur APR-25 propre à repérer les émissions radars des SA-2 Guideline, un récepteur IR-133 panoramique et une caméra KA-60. Dépourvus d’armement appropriés, les F-100 marquent leurs objectifs à l’aide de roquettes.

SEAD et DEAD, deux missions différentes

Les objectifs des missions SEAD et DEAD sont différentes :

• SEAD (Suppression of Enemy Air Defenses) : l’objectif consiste à mettre hors service l’installation radar qui guide les défenses aériennes. De cette manière, celles-ci perdent en efficacité opérationnelle jusqu’au remplacement du radar. Cette mission nécessite généralement un missile de type “ARM” (Anti Radiation Missile).
• DEAD (Destruction of Enemy Air Defenses) : dans ce cas, il s’agit de détruire à la fois l’installation radar, mais également le site de lancement des missiles sol-air ou canon anti aériens. Dans ce cas, il est possible d’utiliser des bombes à guidage laser et/ou GPS.

Apparition des missiles anti-radars

Le premier véritable avion de combat “anti-SAM” sera le Republic F-105G Thunderchief. L’avion est biplace, pour mieux répartir les tâches de l’équipage, et est équipé de bombes ou de missiles spécialisés : AGM-78 Standard (90 km de portée), et AGM-45 Shrike (16 à 40 km de portée). En fin de compte, une soixantaine de F-105F deviendront des versions “G”, par amélioration de leurs radars et équipements de détection et brouillage.

Héritier du F-105, le Mc Donnell Douglas F-4G opère jusqu’aux années 90 et démontrera encore son efficacité pendant la guerre du Golfe en 1991. Le missile AGM-88 Harm fait également son apparition en 1983. Sur une base de F-4E, la version “G” se sépare de son canon interne, mais se dote du système APR-38 et d’une place arrière dans le cockpit totalement optimisée.

L’USAF convertira 134 F-4E en version “Wild Weasel”.

Lockheed Martin F-16CM Block 50 “Fighting Falcon“

Le Lockheed Martin F-16CJ succède progressivement au Phantom dans les années 90. Actuellement, les missions SEAD sont couvertes par des escadrons stationnés à Shaw et Mc Entire (USA), Misawa (Japon) et Spangdhalem (Europe). Modernisation des systèmes oblige, cette version du F-16 reste monoplace pour assurer la mission SEAD.

De son côté, l’US Navy se joint à l’Air Force dès la guerre du Viêt Nam (opération Iron Hand). Elle utilise quelques Douglas A-4E Skyhawk, A-3 Skywarrior, mais surtout des Grumman A-6 Intruder.

La lutte anti-radar en Europe

Boeing EA-18G “Growler” : le spécialiste de la guerre électronique de l’US Navy

En 1981, l’USAF remplace ses vénérables Douglas EB-66 par des General Dynamics EF-111A Raven. Dérivé du bombardier, le Raven se distingue par près de 4 tonnes d’équipements dédiés à la guerre électronique, principalement logés en soute et au sommet de la dérive. Il restera en service jusqu’en 1998.

L’US Navy et l’USMC, quant à elles, font le choix de l’Intruder, qui devient EA-6B Prowler. 170 appareils opéreront entre 1971 et 2019.

Sur une base de F-18 Super Hornet, Boeing donne naissance au EA-18G Growler qui entre en service en 2009. Le coût unitaire de l’avion est estimé à 68 millions de dollars.

Seuls les Etats-Unis (114 machines commandées) et l’Australie (12 exemplaires) exploitent le Growler, dont les missions sont les suivantes :

• Fournir des données électroniques essentielles de renseignement, de surveillance et de reconnaissance (ISR) à d’autres avions. Pour cela, le Growler dispose du système AN/ALQ-218 disposé aux extrémités de voilures, et de nacelles ALQ-99 sous la voilure.
• Communiquer par radio dans un environnement fortement brouillé grâce à son système d’annulation des interférences.
• Localiser, enregistrer, lire et brouiller numériquement les communications ennemies sur une large gamme de fréquences à l’aide de son ensemble de contre-mesures de communication ALQ-227.
• Fournir une capacité de survie et une protection électronique avancées pour les forces de combat terrestres, aériennes et maritimes.

Répartition des tâches : pilote et Weapon Systems Officer

Bien entendu, l’avantage du Growler consiste à bénéficier des mêmes capacités du Super Hornet de base : autodéfense avec l’usage des missiles air-air AIM-120, radar AESA APG-79, viseur de casque, etc. En revanche, le canon interne disparaît au profit d’équipements électroniques supplémentaires.

En Europe, le F-35 remplacera le Tornado

Devant faire face au remplacement de ses Tornado, l’Allemagne se dirigeait en avril 2020 vers l’acquisition d’une flotte de 93 Typhoon et 45 F-18 Super Hornet. En effet, le Typhoon n’est pas capable d’emporter la bombe nucléaire tactique américaine B-61. Or, l’Allemagne participe à la posture nucléaire de l’Otan, l’obligeant donc à mettre en œuvre une vingtaine de ces bombes. Quant aux missions SEAD, Airbus Defense & Space présente une version ECR du Typhoon en 2019, sans pour autant réussir à convaincre la Bundeswehr. Finalement, en décembre 2022, l’Allemagne opte pour 35 F-35A. Fin 2023 Berlin confirme également l’acquisition de 15 Typhoon de guerre électronique.

Du côté de l’Italie, il apparaît que le F-35A assurera les missions SEAD / DEAD. En effet, l’appareil dispose d’une capacité à localiser les moyens de défenses, ainsi qu’à les brouiller (radar AESA et AN/ASQ-239 de guerre électronique). En revanche, il faudra attendre l’intégration de AARGM-ER pour lui conférer la capacité SEAD.

Vers un Typhoon de guerre électronique

La Chine dévoile son Shenyang J-16D 

Lors du Zhuhai Airshow 2021, la Chine expose le J-16D, un avion de chasse conçu pour les missions SEAD. 4 pods équipent l’appareil, ainsi que des nacelles installées aux extrémités de voilures. L’avion apparaît également sans canon interne et optronique frontale. Le J-16D est une nouvelle déclinaison chinoise du Sukhoï Su-27 russe. En effet, sous licence du constructeur russe, l’avionneur chinois Shenyang développe et assemble déjà diverses versions du Flanker depuis 1998 : J-11 et J-15 (version embarquée).

Concernant les missions SEAD, la Chine met en œuvre des missiles YJ-91 inspirés des KH-31 russes. Elle emploie le missile sur ses J-10, JH-7 et Flanker.

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