Méthode Tolosan (#4) : qualification champs forts en chambre réverbérante

De l'illumination réelle d'un aéronef à l'environnement électromagnétique d'une chambre réverbérante de taille « avion » pour essais champs forts 10/10/2017
Publication REE REE 2005-10
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2005-10:20211
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Méthode Tolosan (#4) : qualification champs forts en chambre réverbérante

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TÉLÉMESURES : DOMAINE TECHNIQUE ESSENTIEL DES ESSAIS EN VOL Mots clés Méthode Tolosan (#4) un 0., Compatibilité Compatibllté qualification champs forts en lectromagnétiquc c 71 e tromagnetiquc cham pstort champs forts, chambre réverbérani brassage de mode De l'illumination réelle d'un aéronef à l'environnement électromagnétique d'une chambre réverbérante de taille « avion » pour essais champs forts Compatibilité électromagnétique, champs forts, chambre réverbérante à brassage demodes ParAmar SAÏDAN !. Laurent LACHATER DGAIDEICEAT 1. Introduction Tout au long de leur cycle de vie, les matériels de guerre et systèmes d'armes sont amenés à évoluer dans différents environnements électromagnétiques. Les exi- gences de performances des systèmes électroniques embarqués et leur complexité sans cesse croissante nécessitent de vérifier leur bon fonctionnement en présence de ces environnements. Cela afin de lever les risques de pannes liées à la concurrence entre les signaux électroniques fonctionnels et les perturbations induites par les phénomènes électromagnétiques sur l'électronique. 2. Les évolutions E3 au sein de la DGA D'importants efforts ont été menés, ces vingt dernières années, pour prendre en compte la compatibilité électro- magnétique très en amont du processus de développement des systèmes d'armes. Pour un système réduit à un aéronef de combat ou un bâtiment de guerre, la DGA dispose d'une expertise et d'outils lui permettant d'analyser le degré de prise en compte et le périmètre d'environnements électromagnétiques tenus par un système d'armes. Fort de cette expérience, les spécifications d'environnements électromagnétiques élaborées par la DGA tendent, désormais, à porter sur le système complet, laissant une responsabilité plus grande à la maîtrise d'oeuvre industrielle, afin d'élaborer et conduire, pour les équipements et sous- systèmes, des exigences de compatibilité électromagné- tique, internes au système d'armes, qui soient suffisantes et cohérentes avec sa spécification globale. Cependant la DGA reste impliquée dans l'évolution des standards normatifs de niveau équipements, car dans le cadre de matériels rénovés, ajoutés ou d'incidents en service, la DGA conserve une compétence relative à la spécification et l'évaluation d'exigences CEM pour les équipements et sous-systèmes. L'évolution des techniques de guerre moderne et l'utilisation croissante du spectre à des fins civiles et militaires amènent la DGA à considérer la prise en compte de la compatibilité électromagnétique à un niveau supérieur. A titre d'exemple, un système naval n'est plus considéré ESSENTI Le CEAT,centre expert de la DGA pour le suivi de la qualification des systèmes d'armes aux environnementschampsforts d'origi- ne radio-radar, développeet capitaliseune méthodologied'exper- tise dans le cadre du Programme d'études amonts KLIFOR (Qualificationdes systèmes d'armes aux champsforts). Cette méthodologies'appuie sur la maïtrisedes environnements radio-radar opérationnels,lacapitalisationdes connaissances dans le domaine de l'influence des champs forts sur les systèmes d'armes, et l'utilisation de moyens d'évaluation des caractéris- tiques CEM des systèmes en ayant recours aux principes des retours coaxiauxet des chambres réverbérantes. La construction d'une chambre réverbérante à taille'avion'au CEATdonne l'opportunité d'accroître 'exhaustivitéet la sévérité des essais sur systèmes complets, tout en réduisantles durées d'immobilisation. SYNOPSIS CEATdevelopsan expert methodologyin the frameof the resear- ch program KLlFOR (Qualification to HIRF) supported by ElectronicWarfare departmentof DGA.It is mainlybasedon ope- rationalHIRFenvironment study, capitalizationof HIRFeffects on systems, and development of coaxial return and reverberation chamber test techniques. The construction of an aircraft sized reverberationchamber in Toulousegives us the possibilityto get more exhaustivenessand severity andtest's time gains. REE W 10 Novembre 2005 M 0-ossier TÉLÉMESURES : DOMAINE TECHNIQUE ESSENTIEL DES ESSAIS EN VOL comme une plate-forme isolée, mais comme un système au sein d'une force navale, voyant ainsi apparaître des fonctionnalités multi plates-formes et une prise en compte des contraintes de CEM au niveau de la force ou du groupe aéronaval lui-même. De même, la montée en puissance des systèmes de combat info-centrés de type BOA (Bulle opérationnelle aéroterrestre) décrivant un méta-système dédié au champ bataille aéroterrestre, imposent désormais une vision et une expertise de haut niveau pour lever les risques liés à l'évolution de matériels électroniques dans un environnement électromagnétique dense. Cette évolution nécessite une connaissance accrue, des interactions d'un système d'armes avec son environnement électromagnétique. Celle-ci passe par une caractérisation électromagnétique, systématique, de niveau système (aéronefs, blindés, transmissions...) normalisant les moyens d'analyse et d'évaluation/qualification sur les systèmes d'armes complets en fonctionnement. Une transposition des problématiques, passées, sur les relations entre système et équipements, doit s'opérer vers un niveau d'analyse entre le système et le méta-système (le système de systèmes). 3. L'environnement champs forts A côté des environnements Foudre et IEMN, qui sont par nature imprévisibles, les champs forts d'origine radio-radar portent la particularité de mettre en jeu la compatibilité entre un émetteur existant et un système d'armes ayant à évoluer à proximité dans un contexte connu et contrôlé par l'homme (cf. figure ci-dessous). I r S%- ".'.'t ', -,...,. - Figbire 1. Probléiiiatiqtie de compatibilité radio-radnr. La prise en compte de cet environnement champs forts traite du risque de pannes des matériels électro- niques lorsque le système d'armes se trouve à proximité d'un émetteur pour des raisons opérationnelles. A titre d'exemple, un hélicoptère en vol stationnaire à proximité d'un bâtiment de la marine nationale est soumis aux rayonnements des émetteurs de télécommunication et radar. Ses systèmes électroniques vitaux doivent continuer à fonctionner pour assurer la sécurité du vol et l'objectif de sa mission. Dans le cadre de la sécurité du vol, cette problématique est commune à tous les aéronefs, qu'ils soient civils ou militaires, dès que leurs commandes vitales sont assurées par de l'électronique embarquée. C'est pourquoi cet environnement est également pris en compte pour traiter de la compatibilité des systèmes critiques de vol « tout électrique » sur les avions de transport civils. Cependant, la spécificité des matériels des forces armées porte sur l'exigence d'assurer également \ des performances opérationnelles de haut niveau. A titre d'exemple, un système d'autodéfense et de guerre électronique doit fonctionner sans déclencher d'informa- tions erronées pour l'équipage (ex : un détecteur laser ou IR défaillant très près d'un radar, ne conduira pas à la même réaction qu'une défaillance « plus naturelle » des détecteurs radar). Cet environnement champs forts d'origine radio-radar est généré par les différents émetteurs existant au sol ou embarqués sur navires, blindés et aéronefs. Il est traduit en terme de spécifications globales par un tableau d'environnement qui synthétise les caractéristiques des champs électromagnétiques que rencontre un système d'armes au cours de son cycle de vie. Les besoins d'interopérabilité entre alliés et d'homogé- néisation internationale ont conduit différents organismes à synthétiser et simplifier cet environnement pour tenir compte des innombrables possibilités de modulation et formes d'ondes existantes de par le monde. L'environnement champs forts est aujourd'hui défini par bande de fréquence, en termes de champ électrique efficace moyen et champ électrique efficace crête en V/m (cf. figure 2). Frq.'.e :'.' - ; : _. .,. l' rll-. E moeenolt ------ . 11 1,, l, 1, 1 1.''' 1 :', E,,t, ly LtnayencN 4, 1 î -,'' 1.'- 11) C 1,l fjpei -------- -1 .1nn 1. r ! ms 1 i 4 4 ,. -- . : 1,) " :'- -..JI. : .,4'' Figure 2. Eiivironiieiiient Champs Forts MIL STD 464 (ed. 1997). Ce type d'environnement est établi pour une distance donnée d'approche entre système d'armes et émetteurs, établie sur la base d'un compromis entre les impératifs des missions et le niveau de protection CEM souhaité. REE W 10 Novembre 2005 Méthode Tolosan (#4) : Qualification champs forts en chambre réverbérante 'W y Amplificateur Hyperfréquence Hyperfréquence s r . Figure 3. Principe de l'e.y,ai'Chai-np.ç Fortç'. I ; tili.ç,,ition, de,ç MIR I et MIR2 en pl (ice an CTN. Naturellement à des distances moindres, ces niveaux augmentent et une restriction d'emploi doit être définie (distance de sécurité) pour élaborer l'enveloppe des évolutions possibles à proximité des émetteurs radio-radar en fonction des niveaux d'environnement ayant servi de spécifications pour le développement du matériel. La détermination de ce type d'environnement, à des fins de spécifications, reste une activité complexe. Certains pré-requis sont nécessaires, et leur connaissance est peu répandue dans la communauté CEM. La simple application de relation classique sur la décroissance des champs électromagnétiques en fonction de la distance, du type « équation du radar », conduit à générer des sur- spécifications pénalisantes pour le développement de matériels protégés aux champs radio-radar. C'est pourquoi, il est nécessaire de posséder une bonne connaissance des émetteurs existants et du calcul de champs électromagné- tiques en zone de champ proche des aériens, pour spécifier des exigences à leur juste valeur. 4. Les essais champs forts classiques Pour lever et caractériser les risques de défaillance des systèmes électroniques critiques, la DGA a développé depuis des années des méthodologies et des moyens d'évaluation afin de réduire les contraintes d'interopérabilité opérationnelles des systèmes d'armes. Ces moyens DGA, en place dans les centres d'expertise et d'essais à Toulouse et Cuers (CEAT et CSTN), sont utilisés par les équipes du CEAT, en charge de la réalisa- tion des essais d'évaluation et qualification des systèmes d'armes à la tenue aux champs forts. Leurs évolutions et leurs utilisations ont suivi un processus qui a amené la DGA à faire progresser systématiquement les techniques d'essais pour répondre aux besoins d'exhaustivité et sévérité, tout en tendant à minimiser la durée d'immobi- lisation des systèmes en essai. La technique d'essai classique, sur un système complet en fonctionnement, consiste à générer une onde électroma- gnétique dont l'amplitude couvre le niveau d'environnement spécifié, à l'aide d'émetteurs de laboratoires puissants et munis d'aériens adaptés pour tirer directement sur le système d'armes. On retrouve ainsi un schéma simple (cf. figure 3), consistant à générer un signal sinusoïdal de fréquence et d'amplitude fixées. Celui-ci est ensuite amplifié à l'aide de sources adaptées (amplificateurs à TOP, amplificateur à transistors, klystrons, magné- trons...), et émis via une antenne adaptée à la gamme de fréquence considérée. Pour chaque gamme de fréquence, les sources et les antennes sont liées à la longueur d'onde opérée, et les dimensions des aériens en découlent. Naturellement les essais ont cherché à reproduire, au mieux, le phénomène existant dans la réalité, à savoir l'aérien en vue direct du système d'armes. Les exemples REE No 10 Novembre 2005 . DOSSier) TELEMESURES : DOMAINE TECHNIQUE ESSENTIEL DES ESSAIS EN VOL - =--- r-' - = " ",'1- \ - " , \1}'1t a ------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------- .' ' , , Figure 4. Essais champs forts faits sur la base électroiiiagiiétique de Citers en gatiiiiie HF et VHE , "' ! ; j. ; ''tL1'IP,,-j, " r ! : Y - "._. -' ;' " - - . ".... -,.if ", i- l,- " J',-', { ,/1. 1lsim! :. ws bn... -a !/nü t e it ü l,it FF.t ®tA f v f 1 3 /i4d. · y 3 Figtii-e 5. Essais t-haiiïl) sfort. réalisés en chaiiibre aiiéchoiqtie à Toitlotise. Ài I%kiïo r- '. .,.. CRU em Figtire 6. Essais chaiîlgsforts en vol en bande L radar réalisé sur la bnse d'essais électromagnéti9ues de Cccers. suivants font référence à des essais menés dans les 15 dernières années (cf. figures 4, 5, 6), lors desquels on peut remarquer l'utilisation de différentes antennes (fouets, log-périodique, cornet hyperfréquences...). Ces essais ont été réalisés avec des procédures similaires aux essais réalisés sur équipements et sous-systèmes (essais de susceptibilité rayonnée normalisée). Ces essais classiques, de susceptibilité rayonnée, réalisés sur des systèmes d'armes complets, en fonction- nement, permettent d'atteindre en partie les objectifs voulus, mais ils présentent toujours certaines limitations et restent relativement longs à exécuter. Leur mise en oeuvre a fait appel à toute l'expérience et l'ingéniosité des équipes du CTSN et du CEAT. Malgré les efforts déployés, certains points et caractéristiques restent difficiles à analyser et à maîtriser. Face aux besoins d'exhaustivité et de sévérité que nécessite la levée de risques, on remarquera, sur les exemples présentés, que certaines limitations apparaissent naturellement au niveau des résultats techniques obtenus à des fins d'expertise et d'analyse. Les différents points qui limitent l'analyse sont les suivants : 'En gamme HF, il est extrêmement difficile de générer du champ électrique en polarisation hori- zontale avec de forts niveaux. Malheureusement pour les gammes de fréquences HF (2-30 MHz), le couplage maximal est obtenu sur aéronefs pour une polarisation horizontale et l'utilisation d'aériens classiques est inefficace (cf. figure 4) REE WIO Novembre 2005 Méthode -To-1-osa-n---#4 -Ou-a-lifi-cati-on c-ha-m-psforts en chambre réverbérante 1. 'i 1 1 1 1 11, 1 r -..-.=-w " -.' y Figure 7. Coi7ipi-oini. eiiti-e cl'ess (iis, cvh (ilistii,ité et teiîil ? s (I'ess (iis.. X 1i li z .. rai imr- " t-' "! i w t t, t f. u k, fïîi'MO' Figrtre 8. Coiiîproiiii, eiit-e si (fcice ci illi (iïiiiïei- et séi,éi-ité d (-ssai. . chaque agression est réalisée par une incidence unique, et demande de multiplier les essais avec différentes incidences pour rechercher le pire cas (cf. figure 7) . La tâche d'illumination réalisée en fonction des bandes de fréquence ne permet pas d'agresser tout le système d'arme à la fois. Et malgré la mise en oeuvre de sources extrêmement puissantes (environ 1 MW crête), un compromis doit être trouvé entre la tache d'illumination et le niveau de champ à réaliser. Ce qui demande de diviser le système d'armes en dif- férentes zones et de multiplier les cas d'essais pour bien couvrir l'ensemble des systèmes critiques (tech- nique de type « arrosoir ») (cf. figure 8) . La reproductibilité des résultats avec ces techniques entre deux campagnes d'essais est difficile à obtenir, . Les différents moyens sont lourds à manipuler pour faire le tour du système d'armes, ce qui dimensionne le temps de l'essai et d'immobilisation du système d'armes Cette technique d'essai permet de réaliser une bonne évaluation de l'influence des champs forts sur un système d'armes, mais elle demande des manutentions du système et des moyens d'essais relativement lourds, qui limitent le temps consacré à l'évaluation elle-même. 6. Les besoins DGA et les techniques nouvelles Pour permettre une expertise et une analyse de niveau système et mëta-systëme, la DGA a besoin de lever ces limitations afin de rendre l'évaluation des caractéris- tiques d'interopérabilité des systèmes d'armes : . plus rapide (diminution du temps d'immobilisation des systèmes) . reproductible dans le temps et entre site d'essais . plus sévère . plus exhaustive Les moyens mis en oeuvre pour répondre à ces exi- gences reposent sur un accroissement de la complexité des méthodologies d'essais, avec un meilleur contrôle des paramètres influents, utilisant des techniques qui ss'éloignent des essais classiques où l'idée tendrait à e & reproduire la réalité (couple émetteur/système d'armes) sans jamais y arriver totalement. A ce titre, deux techniques d'essais actuelles offrent des solutions séduisantes qui tendent vers une meilleure maîtrise des conditions d'essais : de 10 kHz à environ 100 MHz : le retour coaxial ou le principe d'injection de courant HF directement sur la peau du système d'armes et asservi au champ REE NQ 10 Novembre 2005 TÉLÉMESURES : DOMAINE TECHNIQUE ESSENTIEL DES ESSAIS EN VOL v#:i s aaw ` v·3't e i ii -p IIIII,fNYÎIirÏIiiF°fSiIli^I I; .''pW 4 I I i . r o,a ............. 9. E.s (ii Stilei- Eteiidcii-ci eii eii leaiiiliie HF. 1 C /\ 1 / ur- \\ - * "-' - !-.. " " - " j. \ \'-j' ''\'' *''.s'- " Jf ----------------- \. \/,... !. \. \'\ '. ---, , " -,=-, Eigure 10. Ess (iis fi) i-ts eii chai7ibi-e i-é,ei-béi-ciizte ii 2,le iiio (les. magnétique de surface qu'induirait l'environnement HF 11] (cf. figure 9) depuis 100 MHz jusqu'à 40 GHz : la chambre réverbérante à brassage de modes de taille " avion " ou le principe d'illumination globale d'un système d'armes à l'intérieur d'une cage de Faraday en contrôlant, statistiquement, l'environnement généré et les champs électromagnétiques induits autour du système (cf. figure 10) c 7. La chambre réverbérante à brassage de modes taille « avion » L'utilisation de chambre réverbérante, dans le domaine CEM, tend à se généraliser internationalement. Ce type de moyen d'essai est facilement accessible au premier abord et génère, depuis une quinzaine d'années, des débats passionnants au sujet de la comparaison des résultats obtenus avec les essais classiques réalisés en chambre anéchoïque. Beaucoup de publications scientifiques et de travaux numériques se prêtent facilement à l'étude des mécanismes de chambres réverbérantes. Le Centre d'essais aéronautiques de Toulouse a débuté depuis quelques années, des travaux sur les relations entre chambres réverbérantes, essais classiques en chambre anéchoique et espace libre. Ces travaux sont conduits au sein du PEA KLIFOR et définissent une méthodologie pour l'expertise et la qualification des systèmes d'armes à l'environnement champs forts. Cette méthodologie est divisée en six par- ties couvrant l'ensemble des phases d'un programme d'armement depuis l'élaboration de ses spécifications d'environnement. L'une des parties de cette étude est dédiée aux techniques d'essais en chambres réverbé- rantes, en examinant les difficultés rencontrées, de par le monde, pour se comparer aux différentes techniques d'essais classiques, et en établisant une relation entre l'environnement des chambres réverbérantes à taille « avion » et l'environnement radio-radar réel rencontré par un aéronef en vol. Cette méthode est nommée « méthode Tolosan » et sert de support au CEAT pour envi- sager l'utilisation des chambres réverbérantes comme moyen de qualification des systèmes d'armes. 8. Comparaison entre chambres réverbérantes et chambres anéchoiques 8.1. Difficultés Les techniques d'essais de susceptibilité rayonnée en chambre réverbérante ont été introduites depuis quelques années dans différentes normes CEM (ex : MIL STD 461, D0160). Même si l'emploi de ces techniques est consi- déré, aujourd'hui, comme une alternative aux essais en chambre anéchoique pour l'essai d'un équipement, il existe peu d'éléments et de résultats internationaux pour juger de la comparaison des résultats d'essais par les deux techniques. Les vingt années d'expériences du CEAT en essais de susceptibilité rayonnée sur équipements, et systèmes complets tels que des avions, missiles, blindés, nous ont permis d'observer différents types de susceptibilités aux environnements Champs Forts. Ces faits nous montrent, aujourd'hui, que les susceptibilités, observées lors des essais, sont extrêmement variables en fonction des moyens d'essais utilisés, des métrologies et de la durée des essais. De notre avis l'influence de ces différents paramètres ne rend pas aisé la comparaison de résultats entre chambres réverbérantes et chambres anéchoiques. Viennent s'y ajouter certains paramètres subjectifs qui perturbent la réflexion menée. En effet, les essais classiques en chambre anéchoique et espace libre sont les plus anciens et les mieux connus. Naturellement, les critiques tendent à exiger beaucoup des protocoles utilisés en chambre réverbérante sans remettre en cause la représen- tativité même des essais classiques en chambre REE NO 1 () Novcmbre 2005 -Méth-ode-Tolosan -Qua-1-ification cham-ps fo-rts e-n chambre réverbérante \\ 1 ". ", -'4 1, " -\\f- 1 1 : 1 1 1, 1 1, j1 9 - - Ili \N 1 i ". - il\ is 14 1 -7 " -,111\ ,, 1 -r 1 »'Il,1,il - Il 1 ,l, Figtire 11. Chanips électriqtie environnant l'aéroiif en vol, réstiltat de la sliperpositioii des chaiiips incident, réfléchi, diffracté en zoneproche des aériens radar : anéchoïque. Cependant, l'installation même des équipe- ments sur avion est faite dans une baie avionique dont l'ambiance électromagnétique se rapproche fortement de celle d'une chambre réverbérante, et les essais en chambre anéchoïque reproduisent mal les effets de résonances observés. Au vu du peu d'incidences réalisées en chambre anéchoïque sur un équipement, la question de l'exhaustivité des essais classiques reste posée. Par exemple, de « mystérieuses » susceptibilités ont déjà été observées en chambre réverbérante sur des équipements déjà qualifiés en chambre anéchoïque. La bonne représentativité de l'ambiance d'une baie avionique et l'utilisation des phénomènes de résonances pour atteindre des niveaux de champ électrique élevés, avec des moyens d'amplifications modestes, nous montrent les avantages indéniables des chambres réverbérantes quant à l'exhaustivité et à la sévérité nécessaires à la levée de risques pour la sécurité des vols en environnement champs forts. Les difficultés rencontrées par différents centres d'essais et scientifiques pour comparer les deux techniques nous donnent à penser que ce travail doit être conçu dans une optique différente pour réintroduire un lien entre avec la réalité rencontrée lors d'une illumination champs forts réelle en vol. 8.2. Une nouvelle voie d'étude Au vu des difficultés rencontrées sur la comparaison directe des résultats obtenus par les deux techniques d'essais, nous avons choisi de rechercher une voie d'étude portée sur la comparaison de : . l'environnement en chambre anéchoïque et l'envi- ronnement réel en vol . l'environnement en chambre réverbérante et l'environnement réel en vol l'étude du périmètre d'environnement champs forts couvert par chaque technique Ces travaux s'appuient sur des travaux de simulation numérique et de modélisation du problème physique, complétés par des essais de validation. 8.3. La méthode entrevue La méthode développée compare l'évolution des caractéristiques du champ électrique à proximité d'un aéronef en vol quand il est illuminé par un radar, puis lorsqu'il est placé à l'intérieur d'une chambre réverbérante (cf. figure II). Les résultats présentés ici concernent les premières briques de l'étude, et s'intéressent au cas d'un missile pour des raisons de puissance de calcul des moyens informatiques utilisés. Les travaux finaux seront menés sur un avion de combat réel. 9. l'illumination réelle champs forts d'un missile 9.1. Modélisation du problème Un bon nombre de résultats d'essais, obtenus lors de campagnes d'essais étatiques et industriels, nous ont 1", -1 1-- ii Figiire 12. Missile sousilluniiiiation champs forts (incidence de - 90'à 90'). REE W 10 Novembre 2005 D 0 s s i e r TÉLÉMESURES : DOMAINE TECHNIQUE ESSENTIEL DES ESSAIS EN VOL amené à percevoir l'écart inévitable de représentativité entre la réalité de l'illumination radio-radar en vol et les essais classiques menés en chambre anéchoique avec des illuminations localisées par des sources puissantes de type magnétrons, TOP, klystrons. Un premier point consiste à observer ce qui se passe autour d'un missile quand il passe à proximité d'un radar (cf. figure 12). Dans l'étude complète, différents cas d'illumination sont étudiés avec une complexité croissante pour identi- fier les différents phénomènes rencontrés : . incidence unique en onde plane . incidences successives et différentes en onde plane . incidences successives et différentes en zone de champ proche Le cas de l'onde plane incidente sur un missile est présenté ici. Le champ électrique autour du missile est calculé en différents points du volume qui l'entoure en vol (cf. figure 13). Ce champ électrique est le résultat de la superposition des champs électriques incident, réfléchi et diffracté. Le calcul est mené par pas d'incidence de 5' pour une onde plane incidente d'amplitude 1 V/m à une fréquence de 1,3 GHz. Il montre l'existence d'ondes stationnaires liées à la superposition des champs incidents, réfléchis et diffractés. Ce simple résultat montre la nature déjà complexe pour une seule incidence de la distribution du champ autour du missile. Celle-ci étant fonction de la géométrie du missile et de la complexité de ses formes. L'effet dû au champ diffracté est, naturellement, amplifié dans le cas d'une modélisation plus fine d'un avion complet sur lequel chaque protubérance de la structure vient apporter sa contribution. Le résultat suivant est obtenu pour une incidence de - 90° par illumination de face (cf. figure 15). 90 deg --95 19 i67 4 IiS :93ü68p +i4 q -30.40 '63.5 0 50 `1.. I g,.5i. 5ip4-i,2 'a24 r45 - .3, ` - > OII : 36 _ -1 W'31. I . A§y 7. ïi ïeâ ; 44 tÎ52 -49 E 0 AqT -74 li 485 94 2ô +80 -1500 1000 -500 X (0 500 1000 1500 mm) Figure 15. Incidence de face. -4. 1--- ----. - -1- "' "' "'' " "-'- - Ir " --2 " Figure 13. volume de calcul pour chaque incidence. Les travaux consistent à simuler le cas d'un missile passant devant un radar. Dans la réalité le radar et le missile bougent dans le temps ce qui crée différents couples d'illumination pendant le temps où le missile passe devant le radar. 9.2. Résultats pour une incidence unique La figure 14 présente le résultat de l'illumination d'un missile dans son plan horizontal pour une incidence de - 45°. 500 Ë E 0 E. J M. 0; f _ - t' -SMI'''--------- -> 1500 -1000 -45 deg Il i 1 Il -500 0 500 1000 1500 X- " <, " 1 1 " "', -500 L -1500 -1000 .500 0 X (mm. i 500 1000 1500 l' Figure 18. Niveau du maximum de champ vu par chaque point sur une illumination complète, Le maximum de champ vu par chaque point du volume sur une illumination complète (de- 90° à 90°) montre que le maximum du champ électrique suit une loi statistique connue, et reste confiné dans un écart-type de valeurs inférieur à 1,5 dB. Ces différents résultats nous servent de base pour comparer l'illumination réelle en champs forts et identifier le périmètre d'environnement couvert par l'ambiance électromagnétique crée en chambre réverbérante. 1 os ne O7 0.7- ' " 04 08 O/ 02 01 U.ti 0 -04 -03 -02 Ci 0'l D2 0'3 O,A 05 -0.4 -03 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0. 0.5 Figure 19. CDF pour le iiiaxiiiiiiiii de chaiil) (illiiiiiiiation complète J. 10. De la chambre réverbérante à l'environnement réel Les composantes du champ électrique, dans une chambre réverbérante, suivent une loi du XHi'sur un tour complet de brasseur. Ce qui nous permet d'établir et construire un lien entre l'environnement vu dans une chambre réverbérante et l'environnement réel couvert. L'étude complète, en cours, est exécutée sur un avion d'armes réel, Ces dimensions et formes irrégulières tendent à amplifier et maximiser les effets du champ diffracté et la convergence des distributions observées vers des lois statistiques connues. Ces premiers résultats nous ont montré un lien exploitable entre l'environnement en chambre réverbérante et un certain périmètre d'illuminations champs forts, considérés ici en onde plane et en zone de champ lointain. La suite de cette étude porte sur l'introduction de cas en zone de champ proche des aériens radar (facteur de correction champ proche d'aérien, irrégularité de l'impédance d'onde, variation du champ en zone proche). Ce qui ne manquera pas de contribuer également à la nature statistique complexe du champ autour de l'aéronef. Une grande chambre réverbérante de taille « avion » (23 x 15 x 7 m) est en cours de réalisation au CEAT, et sera opérationnelle dans le courant de l'année 2006. Les premières expériences qui y seront réalisées seront à exploiter dans le cadre de cette étude. 11. Conclusion En complément des essais en retour coaxial pour l'évaluation aux champs forts HF, la chambre réverbé- rante offre une possibilité intéressante de gagner en exhaustivité et en sévérité d'essai. Elle permet également d'automatiser fortement le processus d'essai en minimisant les manutentions d'émetteurs. Cette technique donne la possibilité d'exécuter une illumination globale de tout le système d'armes en même temps. A même temps d'essais constants sur une machine, cela apporte des résultats REE W 10 Novembre 2005 . DOSSier) TÉLÉMESURES : DOMAINE TECHNIQUE ESSENTIEL DES ESSAIS EN VOL d'expertise plus nombreux et reproductibles dans le temps. La chambre réverbérante doit ainsi permettre des gains significatifs en termes d'immobilisation. Il reste certain que les mécanismes des chambres réverbérantes restent difficiles à bien comprendre et maîtriser, mais le gain de temps, d'exhaustivité et de sévérité pour des essais sur grands systèmes les rendent incontournables. Les travaux de cette publication font l'objet d'un pro- gramme d'études amonts porté sur la qualification des systèmes d'armes aux champs forts (PEA KLIFOR), financé par la DGA/CGN/GE Références [li M. CANTALOUBE, C. FALLOT, E. LACAM, L. LEFLACHEC, "Méthodologie de test Champs Forts dans la bande 10 kHz-100 MHz par injection asservie en courant ", Colloque CEM de Brest, 1998. [21 M. CANTALOUBE, IETA A, SAIDANI, " Evaluation de la sus- ceptibilité fonctionnelle d'un système d'armes aux champs radio-radar 70 kHz-18 GHz) ", Colloque CEM de Toulouse, 2004. Glossaire BOA : Bulle opérationnelle aéroterrestre CDF : Cumulative Distribution Function CEAT : Centre d'essais aéronautique de Toulouse CEM : Compatibilité électromagnétique CTSN : Centre technique des systèmes navals DGA Délégation générale pour l'armement IEMN : Impulsion électromagnétique d'origine nucléaire HIRF. High Intensity Radiated Field PEA : Programme d'études amonts CREDIT PHOTOS Figures 3, 5, 7, 8, 9 : A. Saïdani/DGA/DE/CEAT 2005 Figure 4a : T. Renou/DGA/DET/CTSN 2005 Figure 4b : C. Pasin/DGA/DET/CTSN 2005 Figure 6 : C. Sebbah/DGA/DET/CTSN 2005 mm a u e u r s IETAAmar Saïdani, officier du corps des Ingénieurs des études et techniques d'armement, diplômé de l'Ecole nationale supé- rieure des constructions aéronautiques (ENSICA promotion 2001). En poste au Centre d'essais aéronautiques de Toulouse de la DGA, en tant qu'expert technique en compatibilité électro- magnétique (champs forts, foudre, DES) Chef du projet EMILIE, construction d'une chambre réverbérante de taille avion au CEAT En charge de l'exécution du PEA KLIFOR consacré à l'expertise de la qualification des systèmes d'armes aux champs forts d'origine radio-radar. IVHN Laurent Lachater, aspirant,volontairehaut niveau,diplômé de l'Ecole nationale supérieure d'électronique et de ses applica- tions (ENSEA promotion 2004). En poste au Centre d'essais aéronautiques de Toulouse de la DGA. Chargé d'études expén- mentales relatives à la détermination d'environnement champs forts opérationnelset aux techniques de chambresréverbérantes. REE NO 10 Novembre 2005