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Technologie
l'évolution du radar
Guerre

Le radar a fortement évolué pendant la seconde guerre mondiale: d'un simple détecteur d'approche d'avions ennemis vers un système de guidage des canons anti-aériens.

Les systèmes de brouillage sont apparus rapidement: le larguage de lamelles d'aluminium à partir des avions pour brouiller l'image sur l'écran de radar et les systèmes pour dérouter les radars de poursuite en envoyant des faux échos.



Base de Freya allemande


Würzburg et Freya


Würzburg

Le but de ce texte n'est pas de lister tous les types de radar en usage pendant la guerre, mais de donner un appercu de l'évolution des techniques.

Le radar anglais Chain Home est décrit sur une page séparée.

Freya et Würzburg allemands

Le radar Freya est plus évolué que les radars du système Chain Home anglais. Il utilise une fréquence plus élevée (250MHz, soit une longueur d'onde de 1.2m), permettant de détecter des objects plus petits. De plus, l'antenne peut être rendue directionnelle. On fait tourner toute l'antenne, ce qui permet de détecter la position des avions ennemis. La portée du radar était de 120 à 160km selon la version.

Il est possible de passer d'un champ de détection relativement large (pour détecter les avions ennemis) à un champ étroit pour les localiser. Les allemands ont également construits des radars plus grands (mais toujours avec l'émetteur-récepteur de base): Mammut, Wasserman, Jagdschloss.

A cause de la grande longueur d'onde, il n'était pas possible d'utiliser une parabole (celle-ci devant avoir un diamètre bien supérieur à la longueur d'onde pour avoir une précision suffisante), on utilisait donc plusieurs dipôles.

Ce type de radar utilise une fréquence relativement basse et est donc fortement sensible aux mesures anti-radar (lancement de paillettes métalliques par les avions). Un système pour contrer le brouillage a été trouvé rapidement: un petit circuit supplémentaire qui élimine le brouillage par l'utilisation de l'effet Doppler: les avions qui se déplacent rapidement modifient la fréquence du signal en retour, ce qui n'est pas le cas avec les paillettes.

Une autre forme de brouillage était effectué par quelques petits avions rémettant le signal en retour et provoquant des échos multiples. Il est ainsi possible de faire croire à l'ennemi qu'une formation d'une centaine de gros avions est en route vers l'Allemagne, alors qu'il ne s'agit que de 8 petits avions. Vers la fin de la guerre, ce type de radar ne pouvait donc plus servir que pour la détection d'avions, leur localisation précise était effectuée par un second type de radar.

Le radar Freya a servi de base à une série de radars basés sur la même technique (émetteurs/recepteurs), mais ayant des caractéristiques spécifiques:

  • Seetakt: version marine du Freya, adapté pour travailler à une fréquence plus élevée.
  • Jagdschloss: radar à très longue portée, le premier qui ait utilisé un écran PPI (Plan Position Indicator).
  • Mammut: très grand radar fixe à longue portée, utilisant une antenne à commande de phase pour balayer électroniquement l'horizon (également une première)
  • Wasserman: radar à longue portée permettant de mesurer l'élévation.

Pour déterminer la position des avions, il faut un système qui travaille à une fréquence plus élevée. Le Würzburg travaille à une fréquence de 560MHz (longueur d'onde de 50cm), ce qui permet l'utilisation d'une parabole de 3m de diamètre. La parabole peut être repliée en deux, autorisant un transport aisé par camion.

La première version était peu efficace, ayant une faible portée et n'étant pas très précise. Le suivi de la cible était manuel, un opérateur devait maneuvrer le radar pour obtenir le signal de retour le plus puissant possible. Même l'adjonction d'un capteur infra-rouge (Würzburg B) ne rend pas le système plus efficace.

Le Würzburg Riese est décrit plus en détail sur cette page.

Les allemands et les alliés n'utilisaient pas d'écran PPI (Plan Position Indicator) comme nous les connaissons actuellement, mais trois oscilloscopes qui indiquaient la distance (range), l'azimuth (gauche-droite) et l'élévation (la hauteur de la cible).

Il y avait de petites variantes, mais le même principe de base était utilisé pendant pratiquement toute la guerre.

La portée du radar Würzburg était de 70km et la portée pouvaint être commutée entre 0-40km et 40-80km. En l'absence de cible (et donc de signal en retour), l'oscilloscope tracait un cercle. Une réflection produisait une déflection vers l'extérieur de l'écran.

L'avantage d'une déflection ronde était que la précision était augmentée d'un facteur de π. C'était bien nécessaire, car le diamètre des écrans d'oscilloscope était limité à environ 10cm. On utilisait une déflection magnétique qui avait été inventée en 1930 par Manfred von Ardenne (bobinages oscillants en déphasage de 90°).

La seconde image de l'oscilloscope donne l'azimuth. A partir de l'amplitude des deux pics, on peut déterminer si la cible se trouve plus à gauche ou à droite. On tourne alors le radar pour avoir deux pics de taille identique. Un opérateur commandait le moteur de rotation.

La troisième image indique la hauteur de la cible et ici aussi la différence de longeur des pics nous montre s'il faut diriger le radar plus vers le bas ou le haut. Le positionnement du radar était accouplé aux canons de DCA (Flak).

La photo à droite nous montre un essai avec un FuMG62 réparé (il s'agit de l'électronique d'un Würzburg de 3m). Ci-dessous l'image des oscilloscopes à bord d'un avion de combat. La portée d'un radar a bord d'un avion était de 8km.

Les radars avaient une portée minimum causée par le temps de commutation entre émission et réception. Cette zone aveugle était de 500m dans les avions de la Luftwaffe: c'est le bruit qui se voit au début de l'échelle. Les avions volant à moins de 500m ne pouvaient pas être localisés pendant la nuit.

Le radar a permi aux avions d'être effectifs pendant la nuit. Les avions de chasse étaient guidés jusqu'à l'ennemi par les radars au sol.

Les allemands qui étaient en avance au début de la guerre ont utilisé un écran PPI (Plan Position Indicator) pour les radars à très grande distance (Jagdschloss) qui ne produisaient pas d'indication d'élévation.


SCR-584

Utilisation du magnétron par les alliés

Un des problèmes du radar, c'est la fréquence très élevée qui est nécessaire pour permettre d'utiliser une parabole suffisamment petite. Une fréquence plus élevée permet de détecter des objects plus petits, par exemple le Schnorchel des sous-marins allemands en immersion périscopique.

Les anglais ont développé le premier magnétron permettant de travailler à des fréquences elevées en 1940, mais n'ont pas les moyens de les produire à grande échelle. La production se fera aux Etats Unis.

Un des radars alliés le plus connu est le SCR-584. Il travaille à une fréquence de 2750MHz environ (longueur d'onde de 10cm) et permet de suivre automatiquement la cible.

Bien que les allemands avaient connassance du magnétron avant le début de la guerre, le développement a cessé sur ordre de Hitler, qui a décidé que seul les technologies permettant une réalisation pratique dans les 6 mois soient développées. Le détonateur de proximité a également été rayé du programme, pour être repris dans l'urgence en 1944.

Les allemands ont à nouveau tenté d'utiliser des magnétrons (récoltés d'avions ayant dû effectuer un aterrissage forcé), mais à ce moment les allemands n'avaient plus les possibilités de mettre au point un radar utilisant des ondes décimétriques. Ils ont juste eu le temps de produire quelques "copies chinoises". Les avions allemands étaient équipés de dipôles à cause de la fréquence plus basse, rendant l'avion plus lent.

Les radars deviendront de plus en plus perfectionnés à la fin de la guerre. Les alliés utiliseront des radars monopulse (n'envoyant qu'une seule impulsion au lieu d'un train de fréquences), ce qui empèche les allemands de renvoyer un faux signal en retour. Les radars utilisent l'effet doppler pour discerner les avions (volant à haute vitesse) parmi les paillettes lâchées par les avions.

Au début, le signal de retour était envoyé à un oscilloscope qui produisait une ligne horizontale avec un pic à l'endroit du retour. Tous les radars fixes (Chain Home, Freya,...) utilisaient un oscilloscope, puisque l'antenne ne pouvait pas être tournée. Quand sont apparus les vrais radars tournants, il a fallu passer à un autre type d'écran, l'écran PPI (Plan Position Indicator) qu'on utilise encore actuellement.

C'est bien d'avoir un radar pour détecter les avions, mais c'est encore mieux de les identifier comme ami ou ennemi: c'est l'Identification Friend or Foe (IFF).

Les différents types d'écran de radar sont décrits ici.

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