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B-2 Spirit

Dernière actualisation le 31 mars 2009

Le B-2 est l'avion le plus performant au monde. Toujours entouré de nombreux secrets jalousement gardés par l'US Air Force, il représente le summum de la technologie aussi bien au niveau de son aérodynamique que de sa furtivité ou de sa conception. Digne fils du B-52 Stratofortress, il assure le rôle de bombardier à très long rayon d'action de l'USAF. Son prix d'achat est à la hauteur de ses performances : on estime son coût de fabrication à deux milliards de dollars (soit environ 12 milliards de Francs).

Dès le premier coup d'oeil, le B-2 surprend par sa forme insolite. En effet, il fait appel à la technologie de l'aile volante. Ce concept remonte aux années vingt lorsque l'ingénieur Jack Northrop met en pratique son projet révolutionnaire d'aile volante avec un petit avion en bois composé d'une aile sans fuselage stabilisée par un empennage bipoutre. Jack Northrop était fasciné par les ailes volantes car il pensait, à juste titre, qu'elles offraient une immense capacité d'emports de carburants tout en ayant une aérodynamique interressante. Seulement à cette époque ce genre d'avion se révélait incontrolable. Après guerre, les efforts de Northrop se concrétisèrent de façon spectaculaire par le développement des ailes volantes de bombardements YB-35 et YB-49 ainsi que le très petit XP-79 Flying Ram, des appareils aux allures si étrange d'ailleurs qu'elles leurs valurent d'apparaître dans des films de science-fiction ! Ces avions restèrent toutefois au stade de prototype : Jack Northrop étant trop en avance sur son temps et les technologies nécessaires au bon fonctionnement des ailes volantes encore mal maîtrisées. L'US Air Force écarta toujours ces projets ambitieux d'ailes volantes de bombardements au profit d'appareils plus classiques tel que le B-36 Peacemaker de Convair (qui affrontait alors le YB-35). Aujourd'hui les ailes volantes sont enfin arrivées à maturité gràce notamment aux calculateurs surpuissants qui assurent la stablité de l'appareil. La flèche du B-2 atteind 33°, ce qui lui assure un excellent rendement aérodynamique en vol subsonique.

Comme la plupart des ailes volantes, le B-2 ne possède pas d'empennage. Il est piloté grâce à de nouvelles gouvernes commandées par ordinateur : avec les années 70 et le F-16 Fighting Falcon, l'informatique et les commandes de vol électriques avaient fait leur apparition à bord des avions. Le contrôle des ailes volantes a été rendu possible par l'introduction du contrôle actif généralisé (ACG) qui permet de faire voler des configurations par nature instable. Le tangage et le roulis sont contrôlés par six grands élevons tandis que le lacet est contrôlé par des ailerons crocodiles qui en s'ouvrant en parapluie génèrent une forte traînée. Enfin, les vols en turbulences à grande vitesse et basse altitude, sont rendus moins critique par l'action rapide d'un volet central en forme de "queue de castor", véritable "absorbeur de rafale". La decoupe du bord de fuite était à l'origine en simple W. Elle a par la suite était modifié pour formé un double W.

En 1978, l'USAF souhaitant trouver un remplaçant à son bombardier lourd B-52 Stratofortress, mit en concurrence Northrop et Lockheed dans le cadre du projet secret ATB (Advanced Technology Bomber), visant à concevoir un bombardier stratégique à long rayon d'action capable de traverser les défenses ennemies et surtout soviétique (on est alors en pleine guerre froide) pour délivrer une faible charge nucléaire ou conventionnelle. En ce point, la complémentarité du B-1 Lancer avec le Spirit est totale : Les Lancer ont des profils de mission à basse altitude tandis que les Spirit sont plutôt conçus pour les missions à haute altitude, ceux-ci transportent une faible charge alors que le B-1 peut tout de même emporter jusqu'à 60 tonnes d'armements (ce qui n'est pas rien). Ainsi, le B-1 a pour mission des bombardements lourds tandis que le B-2 s'occupent plutôt de missions spéciales ne nécessitant pas de nombreuses munitions mais exigeant une furtivité parfaite pour arriver jusqu'à son objectif. Northrop proposa donc, une nouvelle fois un projet d'aîle volante avec cette fois-ci des arguments imparables et remporta la compétition de plans grâce notamment à l'autonomie impressionnante, la furtivité (presque) totale; et la bonne aérodynamique de son appareil.

Pour assurer ses missions de pénétration, la sécurité et la discrétion du B-2 ont été poussés au maximum et l'avionique est ultra-sophistiquée. Le coeur de ses moyens électroniques est l'excellent radar à ouverture synthétique APQ-181 pourvu de fortes capacités de contre-contre-mesures (ces concepteurs ne sont toutefois pas aller jusqu'aux contre-contre-contre mesures...). Ce radar n'offre pas moins de 21 modes de fonctionnement dont un mode suivi de terrain pour le vol à basse altitude bien que pour ce genre de vol, le B-1 Lancer est plus souvent employé. Les contre-mesures passives du B-2 reposent sur le détecteur d'alerte radar APR-50 de Northrop grumman et Lockheed et sur un système de contre-mesures ZSR-62. Les caractéristiques et les performances de ces systèmes sont évidemment tenus secrètes par l'USAF, l'APR-50 fonctionnerait toutefois dans les bandes 500 MHz à 40 GHz. Les moyens de communication fournis par Rockwell Collins comprennent des liaisons radio et satellites protégées contre les interceptions adverses. Les diverses antennes des capteurs et senseurs sont intégrées dans la structure pour respecter les impératifs de furtivité.

Le B-2 fut tenu secret durant toute sa phase de développement qui débuta en 1981. En 1987, l'USAF fut autorisé à commander 132 exemplaires opérationnels principalement destinés au bombardement stratégique (c'est à dire nucléaire). Avec le démentèlement de l'Union Soviétique et les restrictions budgétaires qui suivirent, le nombre de B-2 prévu chuta à 75 exemplaires et sa mission type devînt le bombardement conventionnel. Par la suite, il fut décidé de ne construire plus que vingt B-2 auquel se rajoutait l'avion d'essai qui n'aurait normalement pas dû être porté au niveau de la configuration opérationelle. la production des avions se fit simultanément au développement et aux tests.

Ce ne fut que le 22 Novembre 1988, que le B-2 fut dévoilé au public lors de ses premiers essais de roulage sur la base de Palmdale en Californie. Le premier vol eut lieu le 17 juillet 1989. Le premier avion : le Spirit of Missouri fut d&eacutelivré en décembre 1993. Il existe trois standard aussi appelés block : les blocks 10, 20 et 30. Les 6 premiers avions produits furent des avions de développement. Les 10 suivants étaient au standard block 10. Ils furent suivis par 3 avions au block 20. Enfin, les deux derniers exemplaires (le dernier B-2 est sorti des chaînes de fabrication le 14 juillet 2000) sont au standard block 30. Les blocks 10 (16 avions : les 6 de dé,veloppement, plus les 10 blocks 10) ne disposait que de capacités opérationnelles très limitées. Ils ne pouvaient emporter que les bombes conventionnelles Mk-84 et les bombes nucléaires lisses, les missiles et les bombes guigées n'étant pas encore compatible. Ces 16 exemplaires étaient en fait destinés à l'entrainement des équipages et du personnel de maintenance.

Le Block 20 était une configuration intermédiaire servant à assurer la transition du block 10 au block 30. Son principale objectif est de permettre au B-2 d'emporter des bombes nucléaires ou conventionnelles ainsi que l'intégration d'une capacité à emporter des bombes à guidage laser. le dernier Block 20 est entré en chantier fin février 1999 pour être porté au standard block 30. ce nouveau standard de référence permet au Spirit d'accueillir 16 bombes B-61 et/ou B-83 fixées sur un double affût rotatif. Au niveau des missiles, le B-2 peut lancer 16 AGM-129 ainsi que 16 AGM-131. Pour les missions classiques, le B-2 peut emporter jusqu'à 18,1 tonnes d'armements dans ses soutes, soit 80 bombes lisses Mk.82/Mk.62 de 250 kg chacune, 16 Mk-84 ou 34 bombes à dispersion CBU-87/89/97, 16 GBU-31 JDAM (bombes à guidage par GPS), 16 AGM-154 JSOW, ou 8 missiles JAASM ou encore 8 missiles de croisière furtif et subsonique AGM-137 TSSAM. Ainsi, en une seule décennie les capacités offensives n'ont pas arrêtées de s'étendre et de se diversifier. Aujourd'hui, le B-2 peut satisfaire tous les types de missions conventionnelles ou stratégiques souhaitées par l'US Air Force.

Le B-2 fait largement appel aux matériaux composites. Le fuselage et la structure font principalement appel aux matériaux composites tel que le graphite-époxy ou le revêtement de couches en fibre de verre perméable aux rayonnements électromagnétiques (réalisé par la filiale américaine du français Saint-Gobain) qui contribue à la furtivité du Spirit. Le titane est aussi utilisé pour les caissons avant et arrière des soutes d'armements et des compartiments de réacteurs.

Le B-2 est propulsé par quatre turboréacteurs F118-GE-100 de 7800 kg de poussée unitaire.Les moteurs de l'avion sont montés sur l'extrados de l'aile et diminuent ainsi la quantité d'infrarouges émise visible par des systèmes au sol. Les tuyères sont aplaties et montées très en avant du bord de fuite dans le même objectif. Ce principe a d'ailleurs été repris sur le F-22 Raptor de Lockheed martin et sur le YF-23 de McDonnell Douglas. Pour toujours réduire les émissions de rayons IR (infrarouges), les tuyères sont en formes de S pour permettre aux gaz d'éjection de se refroidir. Le B-2 utilise aussi un composé chimique pour accélerer le refroidissement des gaz : ce composé est injecté dans les gaz d'échappement dans les tuyères et refroidit rapidement ces gaz ce qui provoque une diminution des émissions infrarouges. La postcombustion émettant également beaucoup d'infrarouges, les quatres réacteurs du B-2 ne sont pas équipés de système de postcombustion.

L'une des principales caractéristiques du B-2 est sa furtivité sans égale dans le monde. Sur les écrans radars, il ne représente qu'un moineau. Autrement dit, un pilote poursuivant un B-2 aura plus de chance d'établir un contact visuel qu'un contact radar. Sa surface équivalente radar (SER) est deux fois moins importante que celle du F-117 Nighthawk qui est déjà excellente. Cette furtivité doit beaucoup au concept d'ailes volantes bien adapté aux technologies furtives. Cette configuration permet de "noyer" les moteurs, la soute à bombes et le cockpit dans l'aile afin d'atténuer les échos radar engendrés par tout ce qui dépasse habituellement de l'avion. Dans cet objectif, les dérives ont également été supprimées. Ce principe est totalement différent de celui appliqué sur le F-117 qui lui dévit les ondes grâce à ses nombreuses facettes. Les entrées d'air ont été dessinées en chicane pour piéger les ondes radars et ainsi éviter qu'elles aillent se réfléchir sur les aubes des soufflantes. Pour assurer une furtivité maximum, les bords de fuite respectent une symétrie parallèle parfaite par rapport aux bords d'attaque. L'emport des armes se fait dans deux soute aménagées sous le fuselage côte à côte. Enfin, les bords d'attaque sont recouvert d'une structure en nid-d'abeilles qui piègent les ondes assurant ainsi une furtivité maximum.

La furtivité du B-2 ne repose pas seulement sur sa géométrie. Le revêtement du bombardier a été étudié pour absorber les ondes radar et la cellule est entièrement revêtue d'un enduit spécial à base de ferrite qui dissipe les rayonnements électrostatiques produits par la cellule. Ces revêtements nuisent cependant aux capacités opérationnelles du B-2 : son revêtement supportant mal l'humidité, il ne peut être longtemps parqué à l'extérieur et nécessite des moyens spécifiques seulement disponible sur sa seule base opérationnelle, le base de Whiteman dans le Minnesota. La furtivité du B-2 est aussi vrai face à d'autres systèmes électroniques de détection. Ainsi, le niveau de bruit du B-2 a aussi fait l'objet d'étude. A la furtivité électromagnétique (radars), acoustique, et visuelle, le Spirit rajoute celle aux infrarouges qui concerne principalement l'ensemble propusif de l'avion.

Jusqu'à présent il n'était question que de furtivité passive (forme, matériaux absorbants...). Le B-2 utiliserait aussi des techniques furtives actives basées sur l'électroaérodynamique. Le principe est simple : les bords d'attaque sont chargés avec de l'électricité positive tandis que les flux de combustion des tuyèères sont chargés négativement. Le B-2 se transforme ainsi en un condensateur géant avec une différence de potentiel qui atteindrait 15 millions de volts. Les bords d'attaque qui sont donc chargés positivement, provoquent une ionisation de l'air. La résistance de l'air diminue et donc les performances du B-2 (vitesse, rayon d'action, capacité d'emports) augmentent. Cet ionisation de l'air se traduit également par un retard du bang sonique, et par une signature acoustique très affaiblie d'où une furtivité acoustique importante. Le retard du bang supersonique permet en outre de voler à des vitesse supersoniques tout en évoluant en régime subsonique. L'Air Force n'a d'ailleurs jamais divulgué les paramètres de masse et de vitesses exacts employant l'expression nébuleuse de "Haut Subsonique" pour les qualifier. C'est pourquoi aucune donnée sur la vitesse n'a été donné sur cette page. L'électroaérodynamique permet aussi la manipulation des masses d'air autour de la cellule en contrôlant, de façon sélective, l'ionisation des bords d'attaque. Ainsi, on pourrait créer des surfaces électromagnétiques virtuelles pour remplacer les surfaces aérodynamique classique. cela expliquerait aussi pourquoi le bord d'attaque du B-2, dont la structure n'a encore jamais été exposée, est segmenté.

L'air ionisé autour du B-2 est aussi une aubaine pour sa furtivité. Le manteau de plasma créé autour du B-2 lui assure un camouflage électromagnétique. Les ondes radars qui arrivent sur ce manteau sont déécaractérisées et perdent toutes leurs informations exploitables par l'opérateur radar adverse tel que la vitesse, la taille ou la distance de la cible. On peut noter que dans plusieurs universités des Etats-Unis sous contrats réguliers de l'US Air Force, plusieurs brevets ont été déposéé dans ce sens. Sur l'un d'entre eux figure précisément une aile volante engoncée dans une gaine de plasma. La furtivité infrarouge est aussi concernée. Grumman Aerospace a développé un système qui permet de refroidir la surface d'un aéronef au moyen de champs électriques et il serait très étonnant que ce système ne soit pas appliqué au B-2. Reste les parties chaudes de l'avion dont les tuyères. Celle du B-2 ont toujours intriguées les spécialistes par leur aspect étrange. Il se pourrait qu'elles produisent des champs électrostatique pour diminuer l'échauffement cinétique, en repoussant des parois les gaz chauds expulsés depuis la chambre de combustion. Ces champs électrostatiques joueraient ici le rôle de tuyères virtuelles qui pour fonctionner correctement, exigeraient de dévier les flux de combustion chargés électriquement (ce qui va dans le sens de l'hypotèse de l'électroaérodynamique, les flux de combustion étant chargé négativement). Enfin, la furtivité visuelle du B-2 passe aussi par la suppression des traînées de condensation. Des aérosols fortement dilués, permettraient d'inhiber la formation de cristaux de glaces qui composent ces traînées.

L'hypotèse de l'électroaérodynamique permet d'éclairer pas mal de mystères autour du B-2 tel que les bords d'attaque segmentés (relisez plus haut) ou les énormes diffucultés que les concepteurs ont rencontré pour mettre au point un revêtement antiradar fiable. En effet, des industriels japonais ont, au cours des années 80, travaillé sur les effets nééfastes des particules chargées au contact de matériaux et notamment en temps de pluie. Ces effets ont été rencontrés sur le B-2 et sont résolus depuis peu. L'électroaérodynamique explique aussi des choix de conception particuliers. Le radar Hughes AN/APQ-81 qui, par exemple, est logé dans un segment du bord d'attaque dans l'axe même des prises d'air.

Reste que pour entretenir un manteau de plasma autour du B-2, il faut un générateur électrostatique à haute tension puissant et facile d'emploi. Lockheed Martin a d'ailleurs testé en vol, au début des années 90, un F-16 modifié embarquant deux générateurs. Si le B-2 se camoufle dans un manteau de plasma, il utilise sans doute ses réacteurs comme générateurs. Un réacteur classique équipé d'un dispositif approprié pouvant remplir cette fonction. Le plus difficile est la mise au point du système qui doit perturber l'équilibre électrostatique de la flamme pour doper en ions négatifs les flux de combustion et relier les bords d'attaque aux charges positives. Les électrons injectés dans les flux de combustion peuvent également être récupérés en utilisant des collecteurs de charge en sortie de tuyère. On freine ainsi les flux de combustion et on réduit l'échauffement cinétique (ce qui provoque une baisse de la signature IR). Les électrons récupérés seront réinjectés dans la veine du réacteur pour charger ses flux et réduire par la même occasion la quantité d'énerge nécessaire.

De plus, selon quelques spécialistes, la puissance des quatres réacteurs ne peut suffir pour assurer les performances du B-2. C'est pourquoi l'hypotèse d'un système de propulsion exotique est envisagé. Bien que beaucoup critiqué, cette idée concorderait avec l'électroaérodynamique. En effet, un condensateur chargé à haute tension et traversé par un courant de fuite se déplace "spontanément" dans le sens de son &eacutelectrode positive. Or le B-2 s'il utilise l'électroaérodynamique se comporte comme un condensateur géant : ses bords d'attaque faisant office d'anode, ses tuyères de cathode et son revêtement absorbant de di&eacutelectrique (absorbant ou stockant de l'énergie électromagnétique). Reste que pour le moment la propulsion du B-2 reste toujours un mystère qui risque bien de ne pas être percé avant longtemps.

Actuellement Northrop Grumman développe une version modernisé du B-2. Ces améliorations portent sur le revêtement furtif du B-2 qui devrait normalement être plus résistant à l'humidité et qui devrait aussi nécessiter une maintenance allégée grâce notamment à un système de diagnostique des revêtements furtifs. Ensuite, l'intégration des missiles JASSM et WCMD permettra l'exécution de nouvelles missions (respectivement la frappe de précision à distance et l'attaque de piste). L'avionique sera aussi remise au goût du jour avec entre autre l'ajout de commandes numériques visant à remplacer les anciennes et peu fiables commandes analogiques et l'amélioration du radar. Enfin l'équipage actuellement composé de deux hommes passera à trois avec l'ajout d'un siège éjectable pour les longues missions.

Avec l'arrivée de l'administration Bush, les généraux américains s'attendaient, à juste titre, à de nombreux changements. Récemment (en mars 2001), le Pentagone a confirmé la présence d'un rapport écrit par le secrétaire à la Défense Donald Rumsfeld et destiné au Président Bush. Ce rapport suggère un repositionnement des forces avec une plus grande attention accordée à la zone pacifique. De plus l'interception d'un EP-3E de l'US Navy par un J-8 chinois et la dégradation des rapports sino-américains ne font que renforcer cette perspective alors que la menace Russe est en plein déclin. Cette nouvelle donne passera inévitablement par une réorientation des moyens, le déploiement des forces américaines dans l'océan Pacifique passant par des vecteurs à long rayon d'action. Les programmes F-22 et JSF sont alors remis en cause ainsi que les porte-avions géants américains au bénéfice de batiment furtif plus petit et donc moins vulnérable (l'attaque simulé du porte-avions Kitty Hawk par des Su-27 russes en novembre 2000 y est certainement pour quelques choses). Par contre le B-2 pourrait probablement revenir au devant de la scène avec un relance de la production. Reste que pour l'instant, rien n'est encore décidé et tout cela n'est qu'hypotèse. Dans le contexte actuel d'une flotte composée de 21 B-2, l'USAF n'envisage pas de les remplacer avant 2040. On estime en effet leur potentiel structural à 40 000 heures de vol et l'Air Force compte bien faire constamment évolure sa flotte de Spirit et en particulier son système d'arme. Le développement d'un bombardier demandant environ une vingtaine d'année, le Pentagone ne s'intéresse que très peu au successeur du B-2 qui devra aussi remplacer les B-52 et B-1 et les premières études sérieuses au B-3? ne seront probablement pas lancées avant 2020.

Comme rien n'est parfait, le B-2 possède deux handicaps majeurs. Son prix est le premier de ces handicaps. En 2000 on estimait le coût total du programme à 40 milliards d'Euros auquel il faut rajouter environ 1 milliard par an pour entretenir et moderniser la flotte. Le deuxiéme point noir du B-2 est le fait qu'il soit difficilement déployable en raison de la fragilité de son revêtement antiradar qui lui interdisent de stationner à l'extèèrieur de ses hangars trop longtemps. Sa maintenance courante est aussi impossible en-dehors de son unique base de Whiteman à cause des soutiens logistiques très spécifiques que nécessite le B-2 et qui ne sont disponible que sur cette base. le rayon d'action exceptionnel du B-2 compense cependant cette limitation, comme le montre les frappes de deux bombardiers (qui ont aussi été le baptème du feu des B-2) qui ont le 24 mars 1999 décollés de leur base pour aller bombarder des objectifs serbes. Le bombardement effectué, ils sont revenus se poser d'où ils étaient partis, après une trentaine d'heures de vol non-stop. En simulateur, des équipages ont procédé à des missions de 44 heures sans interruption. L'USAF annonce même que des missions de 50 heures seraient possibles avec toutefois une bonne préparation ce qui veut dire qu'aucun point du monde ne peut être épargné par les B-2. D'ailleurs, lors de la conception du B-2, le cockpit a été prévu assez spacieux pour pouvoir déployer un sac de couchage à même le sol avec un confort minimum.