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. 

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.
Le « cigare » d’extrémité de dérive. Récepteur secteur arrière (?) et Détecteur d’Alerte Laser – RAFALE : le SPECTRA
Détecteur de Départ de Missiles Nouvelle Génération
Le « cigare » d’extrémité de dérive. Brouilleur secteur avant (?) – RAFALE : le SPECTRA
Détecteur d’Alerte Laser (DAL) situé à l’avant droit de l’appareil (au-dessus de l’indication « sauvetage ») – RAFALE : le SPECTRA
Les Rafale EH/DH offrent quelques particularités, dont une visible au niveau du cigare Spectra (brouilleur secteur avant ?) © Didier Durieux / Bordeaux Mérignac Spotters
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.
Brouilleur SPECTRA – © Philippe AMIEL
Détecteur SPECTRA – © Philippe AMIEL

 

Cigare RAFALE
Partie arrière du « cigare » SPECTRA de dérive (DDM-NG, Détecteur d’Alerte Laser) – RAFALE : le SPECTRA © Philippe AMIEL


L’ensemble des menaces est détecté par interferométrie et fusionné  avec les pistes provenant des autres capteurs : radar et optronique.

SPECTRA est 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.

Brouilleur secteur arrière du Rafale – RAFALE : le SPECTRA
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. 

DDM-NG du Rafale – © Philippe AMIEL
Détecteur de Départ de Missile d’ancienne génération sur le Rafale C n°102 – RAFALE : le SPECTRA

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.

Imagerie du capteur DDM-NG. RAFALE : le SPECTRA

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.

DDM-NG – RAFALE : le SPECTRA © MBDA
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).

Lance leurres électromagnétiques (lance paillettes). Le nombre d’éjections par seconde, ainsi que la durée de la séquence de tir sont ajustables – © Philippe AMIEL
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.

Lances Cartouches Modulaires pour leurres thermiques ou électromagnétiques. Le nombre de munition dépend des charges © Philippe AMIEL

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.
Tir de leurres thermiques sur un Rafale Marine – © C. Cosmao
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.

Les leurres tractés X-Guard sont installés au point 3 de voilure © Source

La Guerre Electronique sur Rafale

« Attaque, défense et renseignement : la Guerre Electronique vise à contrôler le spectre électromagnétique ». La Guerre ElectroniqueSource.

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, 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.

AS-37 Martel sous un Mirage III-E en 1985 à Nancy. Le missile affichait 550 kg, dont 110 kg de charge militaire avec une portée de 60 km selon la configuration de tir. Sa vitesse était de Mach 0.9 – © Paul Schaller

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.

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).

Le premier vol du « Next Generation JammerMid-Band se déroule en août 2020 sur Growler © US Navy – Erik Hildebrandt – Source.

« first in, last out » : histoire et évolution de la mission SEAD et des « Wild Weasel« 

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.

North American F-100F Super Sabre – © USAF via The Aviationist
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.

Republic F-105G – US Air Force via The Aviationist

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 ».

F-4G Phantom II équipé AGM-45, AGM-65, AGM-78 et AGM-88 -© US Air Force – Source
Lockheed Martin F-16C 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.

Remplaçant du F-4G, le F-16CM assure les missions SEAD « Wild Weasels » au sein de l’USAF. Ici, 2 appareils basés à Misawa Air Base au Japon. Le F-16 dispose de 2 missiles AGM-88 HARM, et d’un pod HTS (AN/ASQ-213(V)) qui assure la détection, localisation et identification des émissions radars (situé contre l’entrée d’air). Au point central se trouve un pod de brouillage ALQ-184 – © Jake MelampySource HTS
La lutte anti-radar en Europe
Tornado ECR (Electronic Combat and Reconnaissance) allemand, équipé de 2 missiles AGM-88 HARM à Luxeuil en 2015. L’appareil appartient au Luftwaffengeschwader 51 « Immelmann » et dispose également d’un conteneur BOZ-101 éjecteur de leurres, et probablement d’un pod Cerberus sous l’aile droite. L’Aeronautica Militare Italiana est également utilisatrice du couple Tornado ECR/AGM-88, avec en particulier sa dernière version, AARGM (Advanced Anti-Radiation Guided Missile), depuis 2018 – © Paul Schaller
L’Espagne (Ejercito Del Aire) met également en oeuvre l’AGM-88 sur ces EF-18M Hornet. C’est l’escadron ALA 15 qui en assure l’expertise technique © Ricardo Aysa Calahorra
Boeing EA-18G « Growler« 

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.

Boeing EA-18G Growler Electronic Attack Squadron (VAQ-141) à l’atterrissage à Iwakuni MCAS (Japon) en 2017. On le voit ici équipé de 3 nacelles ALQ-99 et de 2 missiles antiradars AGM-88 HARM. En service depuis 1985, l’AGM-88 pèse 355 kg, évolue à 2280 km/h avec une portée de l’ordre de 150 km – © U.S. Marine Corps / Cpl. Donato Maffin
Les mécaniciens affectés à l’Electronic Attack Squadron (VAQ) 136 “Gauntlets” opèrent une maintenance sur un EA-18G Growler embarqué sur l’USS Carl Vinson (CVN 70) en novembre 2016 – Photo U.S. Navy / Theo Shively
En Europe, quel avenir après le Tornado ECR ?

Devant faire face au remplacement de ses Tornado, l’Allemagne se dirige en avril 2020 vers l’acquisition d’une flotte mixte 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 oeuvre 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 Luftwaffe. En conséquence, celle-ci justifie également l’acquisition de 45 Super Hornet, dont 15 en version Growler.

En 2019, Airbus dévoile son projet de Typhoon ECR (Electronic Combat Role). L’appareil serait équipé de 2 nacelles de brouillage, 3 réservoirs de carburant de 1000 litres et d’un armement tel que le missile AGM-88 HARM ou SPEAR-EW. Cette version pourrait être opérationnelle en 2026 – © Airbus
Escort Jammer Pod envisagé pour la version ECR du Typhoon © Source
En 2019, MBDA présente le projet SPEAR-EW, une arme très compacte de moins de 100 kg. Il agira comme brouilleur capable de saturer et neutraliser les défenses aériennes. Sur éjecteur triple ou quadruple, il offrirait au Rafale une bonne alternative pour lutter contre les menaces adverses. Il devrait être déployé sur F-35 et Typhoon – © MBDA

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