Le guidage
infrarouge
I. Qu'est ce que le rayonnement infrarouge ?
Infrarouge
: « avant le rouge ». L'infrarouge est un rayonnement
électromagnétique ayant une longueur d'onde comprise entre 700nm ( limite
supérieure de la lumière visible [rouge] ) et 1mm ( limite inférieure des
micro-ondes )
Ci-dessus : Graphe donnant
les spectres électromagnétiques en fonction de la longueur d'onde.
L'émission
d'infrarouges provient de la chaleur dégagée par un corps. Ainsi plus un corps
a une température élevée, plus il émet dans le spectre infrarouge.
On
décompose l'infrarouge en trois parties :
*l'infrarouge
proche ( longueur d'onde comprise entre 0,7µm et 5µm )
*L'infrarouge
moyen ( longueur d'onde comprise entre 5µm et 30µm )
*L'infrarouge
lointain ( longueur d'onde supérieure à 25µm )
Chaque
partie n'est pas précisément délimitée, étant donné que chaque
domaine d'utilisation possède sa propre définition de la frontière entre les
différents types. Toutefois, chaque partie correspond à une utilisation bien
définie de l'infrarouge.
Dans notre
cas, le missile se dirigera vers l'émission d'infrarouge générée par les
tuyères des avions. La température des gaz d'échappement est généralement
comprise entre 530°C et 930°C ( elle dépend du type de moteur et du régime moteur
). Ces températures correspondent à des longueurs d'ondes comprises entre 2,5µm
et 3,7µm, soit dans l'infrarouge proche.
II. Qu'est ce qu'un autodirecteur
infrarouge ?
Sur
un missile, l'autodirecteur infrarouge assure l'acquisition et le guidage du missile jusqu'à
l'impact.
Autodirecteur
: Se dit d'un
système de guidage permettant à un véhicule ou à un missile de se diriger vers
son objectif sans intervention extérieure.
Ci-contre : Autodirecteur infrarouge du missile R-530
III. Comment
fonctionne un autodirecteur infrarouge ?
Ci-dessous : Schéma donnant la quantité d'infrarouges
émis en fonction autour de l'appareil.
Le principe de l'autodirecteur infrarouge est de se
verrouiller sur une source de chaleur, et de rester verrouiller dessus autant que
possible. Sur ce schéma, nous voyons très clairement que c'est à l'arrière de
l'appareil que la quantité d'infrarouges émise est la plus importante.
Cependant, les missiles modernes sont dits « tous-aspects », ce qui
signifie qu'ils sont capables de se verrouiller sur un avion, même si celui-ci
se présente de face. Pour cela, les autodirecteurs sont refroidis
cryogéniquement à l'aide d'azote liquide afin de rester très sensibles aux
moindres contrastes et d'éliminer les interférences internes de température.
Nous allons
voir plus en détail la composition d'un autodirecteur infrarouge.
IV. De quoi est composé un autodirecteur
infrarouge ?
Ci-dessus : Autodirecteur d'un
missile à guidage infrarouge
Le dôme
: Il a pour but de
protéger l'ensemble de l'autodirecteur infrarouge des contraintes extérieures,
comme le vent, la pluie, la poussière...
Le
système gyro-optique : C'est le cœur de l'autodirecteur infrarouge. Il
est composé de la tête optique. C'est elle qui est sensible aux infrarouges,
notamment grâce à l'emploi de sulfure de plomb (PbS)
ou d'antimoine d'indium (InSb). Cette tête optique est placée sur un gyroscope, qui
a pour fonction de la stabiliser au maximum, afin de minimiser toute
perturbation liée aux vibrations et aux accélérations ( un missile peut subir
des accélérations allant jusqu'à 25 fois son propre poids; soit 25 G's ).
Le berceau : Il a également une fonction capitale. En effet, le pilote
dispose de nombreux appareils à bord de son chasseur pour désigner au missile
la cible qu'il doit traquer. Cependant, cette cible peut se trouver décalée par
rapport à l'axe du missile. Dans ce cas, le berceau oriente la tête infrarouge
du missile vers la cible. Une
autre raison d'orienter l'autodirecteur est de permettre au missile de suivre
une trajectoire optimale d'interception, celle-ci n'étant pas nécessairement
orientée directement vers la cible. Le berceau oriente alors la tête afin de
garder la cible en vue, tandis que les ailerons placés sur le missile le feront
négocier cette trajectoire calculée en temps réel.
Le système de refroidissement et la réserve de gaz : Comme son nom
l'indique, il a pour but de refroidir la tête infrarouge, pour les raisons
évoquées précédemment.
Le préamplificateur : Comme pour le radar que nous avons traité plus
tôt, il est important que le signal soit amplifié pour palier aux différentes
pertes qu'il peut subir au cours du traitement.
Ci-dessus : Schéma mettant en
évidence la possibilité d'une trajectoire du missile désaxée avec l'orientation
de l'autodirecteur. Dans ce cas, le missile « coupe » la trajectoire
de la cible pour l'atteindre plus rapidement et avec plus d'énergie.
V. Est-il possible de leurrer un missile
infrarouge ?
Avant toute
chose, il faut savoir que tous les missiles existants sont leurrables,
cependant plusieurs facteurs rentrent en jeu. Dans le cas d'un missile
infrarouge, les leurres utilisés sont appelés leurres pyrotechniques (Flares,
en anglais). Ce sont des boules de magnésium d'une centaine de grammes,
stockées par cartouches sur l'avion, dont on amorce la combustion en cas de
besoin. Le magnésium éjecté dans l'air à une vitesse d'environ 30m/s brûle
alors à plus de 3000°C pendant un peu moins de 5 secondes, et émet ainsi une
source d'infrarouges plus importante que celle émise par l'avion, visant à
dérouter le missile. L'autodirecteur infrarouge se verrouille alors sur le
leurre, en considérant cette source comme principale. Cependant, les missiles
de dernière générations sont capables avec plus ou moins de succès de différencier
les leurres infrarouges (source focalisée, ponctuelle, très importante et
subissant une forte décélération) de l'avion traqué (source continue, à chaleur
et vitesse régulière au cours du temps).
Ce dossier est l’extrait
d’un TP de 1ère scientifique réalisé par Arnaud « CD
Asera » Baillou, qui a bien voulu offrir son travail à notre site. Merci à
lui.
