Modernisation: F-16 - Carapace

Historique

Lors de l’acquisition des F-16 à la fin des années 70, la FaéB prend la décision d’équiper ses appareils d’équipements d’auto-protection ECM (Electronic Counter Measure – Contre mesures électroniques) internes. Un tel système présente de nombreux avantages par rapport aux systèmes externes proposés en option ; La manœuvrabilité de l’avion n’est pas mise en cause par des charges externes, le nombre de points d’attache disponibles (9) n’est pas diminué et l’aérodynamique ne subit aucune modification. Un autre avantage non négligeable du système interne est un positionnement optimal des antennes.

A l’époque, le choix se porte sur le système Rapport III de Loral, qui est dérivé du système ECM Rapport II qui équipe les mirages 5 belges. Des F-16 sont modifiés et testés aux Etats-Unis, mais faute de crédits, le programme est abandonné. Les impératifs budgétaires retardent jusqu’en 1987 l’accord gouvernemental pour le redémarrage du programme d’auto-protection.

Système Carapace

En 1989, Dassault Electronique est sélectionné avec sa proposition de développer son système passif "Carapace". Les études et modifications de la cellule (compatibilité, câblages, interfaces, etc.), ainsi que l’intégration sur l’avion, sont confiées à Lockheed Fort Worth Company et à la SABCA. En 1994, deux prototypes subissent une évaluation opérationnelle de dix mois, qui est effectuée sur le polygone de guerre électronique de l’U.S. Air Force à Eglin. Le système est couplé avec un pod ECM AN/ALQ-131 acheté à raison de 25 exemplaires et en occasion à l’USAF, et au système d’éjection de leurres ALE-40, déjà opérationnel.

Spécifications

Le système devait correspondre aux cahiers des charges émis par l’Etat-major, soit :

• Une détection et une identification dans un environnement dense et complexe
• Une grande probabilité de détection par l’utilisation du nouveau concept de détection large bande et de détection dans le domaine des longueurs d’ondes millimétriques
• Des temps de réaction très courts, indispensables, pour permettre le brouillage par un système actif (pod AN/ALQ-131 et ALE-40).
• Une gestion automatique des contre-mesures
• Une architecture modulaire
• Une programmation rapide et aisée afin de pouvoir s’adapter à différents scénarios
• Une maintenance aisée

Concept

Le système Carapace est construit autour de quatre chaînes de réception indépendantes, possédant chacune ses propres caractéristiques et qualités. Les signaux émis par ces quatre chaînes sont, après corrélation, envoyés au calculateur central, où ils sont comparés pour identification. La comparaison se fait grâce à une bibliothèque d’informations chargée dans le système de vol. Après identification et localisation par le calculateur, la menace est visuellement transmise au pilote sur un écran, avec une très grande précision (de l’ordre d’ 1 ou 2 degrés). Le système propose automatiquement les actions de contre-mesures ; éjection de leurres EM (électromagnétiques) (chaffs) pour perturber les émissions radar ou de cartouches thermiques (flares) pour leurrer les missiles IR (Infrarouge).

La chaîne gonio (CFRG)

• La CFRG est responsable de la détection et de l’identification instantanée sur presque toute la bande de fréquence, rendu possible grâce à la technique de mesures instantanées de fréquence (IFM) qui permet de connaître directement la fréquence sur une large bande. La connaissance de la fréquence est primordiale pour identifier une menace.

La chaîne superhétérodyne (CFRS)

• La CFRS permet, grâce à son récepteur superhétérodyne, de détecter les menaces qui émettent à très basse puissance et qui sont, de ce fait, très difficile à détecter. Ce système est nettement plus sensible par rapport à des systèmes plus anciens et est exploité de manière optimale grâce à la présence de la chaîne gonio qui détecte les signaux à traiter.

La chaîne interférométrique (CFRI)

• La CFRI fait usage du principe d’interférométrie, qui permet la détermination de la direction d’un signal incident (ondes électromagnétiques) par la mesure de la différence de phase perçue par deux antennes réceptrices différentes. L’interférométrie permet de déterminer la direction d’émissions dix fois plus précise que la détermination faite par la CFRG ou la CFRS. Cette précision de mesure de direction peut alors être utilisée pour éviter la menace ou pour en déterminer la position dans le but de rassembler des informations sur la situation tactique. Pour cela, une antenne de réception, spécialement conçue, a été montée sous l’entrée d’air du moteur. Le secteur arrière est, quant à lui, couvert par une antenne située à la base de la dérive (photo ci-dessous)

La chaîne millimétrique (CFRK)

• Le système Carapace est capable de détecter des signaux dans le domaine des longueurs d’ondes millimétriques. Peu de menaces travaillent actuellement dans cette bande de fréquence, mais la tendance est à l’utilisation de plus en plus courante de cette gamme de longueur d’onde.

Maintenance

Le système Carapace a été conçu avec un système de détecteur de pannes qui permet de les déceler et de les mémoriser durant le vol. Une réparation rapide du système est possible grâce aux modules (LRU) interchangeables qui composent le système et réduisent ainsi le temps d’indisponibilité.

Les différents paramètres qui caractérisent une menace (fréquence, etc.) sont introduits sous forme de bibliothèques et peuvent êtres facilement mis à jour grâce à une station de programmation QRC (Quick Reaction Capability) qui transmet les paramètres au système embarqué au moyen du MTP (Module de Transfert de Paramètres). Le bon fonctionnement et la programmation correcte des bibliothèques peuvent être vérifiés par une barre test "S". La station permet de simuler le fonctionnement du système Carapace dans un environnement qu’elle simule également.

Calendrier

La cadence de mise au point s’est déroulée à raison de 1 appareil par semaine entre 1995 et 1996 et a coûté environ 211.948.964 € pour la transformation de la flotte de F-16 restante (environ 100 avions).

Texte : Vincent Pécriaux
Photos : Daniel De Wispelaere - Dassault Electronic
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