Trajectoire ballistique, rentrée etc.

[Raoul]

On a des news de l'ASBM (missile balistique anti-navire) chinois ? Il y a peut-être un fil spécialement dédié...

En tout cas, si cette arme devient opérationnelle, ce serait une véritable rupture.

Edit : no souci pour un déplacement de ce post vers le fil approprié ;-)

[chaba]

On a des news de l'ASBM (missile balistique anti-navire) chinois ? Il y a peut-être un fil spécialement dédié...

En tout cas, si cette arme devient opérationnelle, ce serait une véritable rupture.

On a aujourd'hui meme les memes news que d'habitude:

http://news.yahoo.com/s/ap/20100805/ap_on_re_as/as_china_us_carrier_killer

Quelques commentaires personnels:

1)

Toujours pas de test de cette arme a mettre au credit des chinois (et il en faudra un certain nombre...). La Chine est une puissance de grand avenir, mais le niveau technologique de ses realisations recentes (TGV copie mais national, 3 vols spaciaux habites mais sans rendez-vous orbital) reste comparable au niveau atteint par la France des annees 80. On attend encore leur premiere centrale nucleaire de technologie nationale (ils y sont presque... un an ou deux avant la mise sur le reseau) ou leur premier ICBM a tetes multiples (pour le moment que des tests avec une ogive unique). Ont-ils les moyens technologiques d'une telle arme ?

2)

Personne n'explique pourquoi les chinois se limiteraient a utiliser un missile de 1.500 km de portee (le Dong Feng 21D) et pas un de leurs ICBM ce qui permetterait de frapper les porte-avions bien plus loin (vers Hawai ou la Californie).

3)

Personne n'explique pourquoi les USA ne cherchent pas eux memes a developper une telle arme, qui peut frapper n'importe quel type de navire et pas seulement les porte-avions, et alors qu'il ont avec leurs nombreux SNA le moyen ideal de designation d'objectif. Le SNA identifie sa cible discretement, il en communique les coordonnees et fait tirer un missile depuis les USA (par exemple un Minuteman modifie). Trente minutes plus tard, c'est le coup au but et le SNA n'a ainsi jamais eu besoin de se "decouvrir". Super non ? Et bien cela n'interesse pas les USA. Pourquoi ? Ils n'ont pas le niveau technique ?

4)

Je rappelle enfin que, du fait de la mecanique du vol balistique, une ogive balistique lors de sa rentree dans l'atmosphere a une vitesse  relativement basse (de l'ordre du km/s ou Mach 3) et qu'elle a la taille d'un obus d'artillerie lourde type 380mm (obus de 850 kg). Elle est donc interceptable par missile de 2010 et les degats qu'elle peut faire sont comparables a ces projectiles du passe : grave mais pas obligatoirement mortel pour un gros bateau. Toute comparaison intellectuelle avec un meteore venant du fin fond de l'espace galactique avec une energie cinetique infinie n'est pas fondee...

5)

Tout le monde fait semblant de penser qu'aucune sorte de leurrage ne serait possible.

6)

Pourquoi la Chine construit-elle en ce moment meme des porte-avions si elle a dans ses tiroirs le moyen de les detruire sans recours ? Surement une ruse orientale (c'est bien dans leur style ca...) pour endormir la mefiance de ces idiots de yankees...

7)

Lisez les textes avec attention : aucun officiel US ou chinois n'en parle explicitement. Aucun officiel ne mentionne un tel projet. Les preuves donnees sont toujours a base d'une interpretation de ce que l'officiel aurait voulu dire... Toujours des "could...", des "potentially...". Les seuls qui en parlent formellement ce sont les experts ( ce sont d'ailleurs eux qui se designent comme "experts").

Je pense - mais cela n'engage que moi - que cette arme n'existe que dans certains cerveaux (americains) a des fins de lobbying ou de self-publicite (ce qui est une autre forme du lobbying...)

[g4lly]

Pour qu'un SNA transmette ... il faut qu'il fasse émerger une antenne, soit un mat soit un cable flottant, et qu'il émette des onde radio, c'est pas super discret même si ça se fait on préfère limiter. Pour recevoir les broadcast ca pose moins de souci mais pour émettre faut prendre des précautions.

Pourquoi les vitesse de rentrée serait elles si faible?! Les ICBM actuels ont des vitesse de rentrée très très supérieures a ca, c'est d'ailleurs pour cela qu'on dépense autant de pognon dedans parce que c'est inarretable.

Pour le leurrage ça dépend du guidage et de la détection ... les navire détecte mal voir pas du tout au dessus d'eux, idem pour le guidage antimissile.

De plus il est pas a exclure que le missile ballistique ne soit que le vecteur rapide d'un missile de croisière supersonique rasant pour le final.

Enfin il n'est pas non plus a exclure un guidage externe type saclos depuis l'imagerie d'un satellite en orbite basse. A supposer bien sur que la zone en question soit raisonnablement couverte de satellite dédié chinois ...

Pour les USA ils n'en ont pas besoin, ce sont les seule a avoir des GAN crédible, et ils comptent sur le SNA/SSGN pour mettre hors combat les unité de surface de valeur.

[chaba]

La vitesse des ogives est considerable dans l'espace (exemple 6 a 7 km/s pour un ICBM), mais bien moindre dans les couches denses de l'atmosphere avec seulement de l'ordre de Mach 3 dans les tout derniers kilometres. Sans vouloir vous saouler avec des elements de mecanique celeste, la vitesse de rentree d'un corps est en realite relativement independante de la forme de l'objet (sa "finesse") avec les resultats suivants:

Le freinage par l'atmosphere commence a 100/120 km d'altitude

7 km/s a 60 km d'altitude

6 km/s a 50 km d'altitude (et 6 g negatifs a encaisser... Merci Newton)

2 km/s entre 35 et 40 km d'altitude

1 km/s (soit Mach 3) a 25 km d'altitude

Pour reference :

http://perso.numericable.fr/wolf424/univers.ovni/rentrees/duree.html

Ces resultats sont ci-dessus quasi INDEPENDANTS de la forme et de la masse, sauf si cette derniere est en milliers de tonnes ou plus (cas d'un meteore). C'est la physique. L'ogive est freinee par l'air et c'est inevitable. Le mythe de l'arme balistique invulnerable a la peau dure mais... D'ailleurs les ogives d'ICBM sont - unitairement - interceptables dans leurs derniers kilometres depuis les annees 70 au moins (systemes Sprint aux UA et Galosh en URSS).

Les navires sont aujourd'hui aveugles au dessus d'eux, parce qu'ils n'y regardent jamais puisque n'y a rien a y voir. Le jour ou il faudra regarder au dessus, on le fera en installant les antennes appropriees. Ca c'est pour le radar. En infrarouge, l'ogive portee exterieurement a plusieurs centaines de degres par le frottement contre l'atmosphere se voit tres bien et de tres loin. L'alerte sera rapidement donnee merci et ceci sans recours a des technologies extraordinaires.

Un des roles majeurs des SNA d'aujourd'hui est de faire de l'observation discrete. Pour cela il faut parfois emettre, brievement, vers un satellite. Je ne crois pas (mais je me trompe peut-etre) qu'il s'agisse d'un risque mortel si on ne transmet que les douze digits d'une longitude+latitude suivis d'un code d'attaque (une lettre...) et completes par une identification de l'emetteur, soit peut-etre une trentaine de digits au total.

[g4lly]

Zut alors ... comment on fait des planeur hypersonique?! et les tetes nuclaires des ICBM sont donc super facile a intercepter ... pourquoi on ne sais pas le faire? :)

En fait pour un objet rentrant relativement verticalement on a des vitesse très élevée même considérant la traînée, un RV ne va pas s'amuser a faire une dizaine d'orbite avant d'atterir ;) il va filer au plus cours. C'est le boulot des PBV de se promener en orbite basse.

[chaba]

Le planneur hypersonnique vole haut (le X15 c'etait jusqu'a 100 km d'altitude) et vite (Mach 3 a 6). Rien de contradictoire avec le fait physique qu'un objet tres rapide, non propulse et de masse faible rentrant dans l'atmosphere de maniere oblique se retrouve a l'altitude relativement basse de environ 25 km a une vitesse de quelque chose comme Mach 3 seulement. Ce qui est rapide mais pas immensement rapide.

Je n'ai pas ecrit que les tetes nucleaires sont super faciles a intercepter (le "super facile" n'est pas de moi et est une maniere de faire paraitre ridicules mes commentaires). Je dis simplement qu'il existait deja il y a quarante ans des systemes capables de venir placer un intercepteur a moins d'une centaine de metres d'une ogive assailante unique. Et c'etait apparament efficace puisque c'est a cause du deployment du systeme russe Galosh que la France a ete contrainte de moderniser en 1975/80 de S2 en S3 ses missiles SSBS du Plateau d'Albion puis de deployer les ogives multiples du missile naval MSBS M4. Avec les S2 on n'avait plus la garantie de passer au travers de la defense sovietique qui protegeait Moscou. Pareil pour l'Angleterre qui a du modifier ses Polaris en Polaris-Chevaline a la meme epoque. Les systemes anti-missile de l'epoque auraient ete submerges par des attaques menees avec des centaines d'ogives ce qui a conduit a abandonner leur deployement.

Ce qui etait possible il y a quarante ans (intercepter une ogive unique d'ICBM) l'est toujours aujourd'hui. C'est peut etre meme plus facile avec les progres technologiques. Pour la France par exemple, le probleme n'est pas de savoir si on saurait transformer le missile Aster en un systeme anti-missile. La reponse est OUI. Le probleme est seulement de savoir si on est pret a se le payer. Et la, la reponse est NON.

Une trajectoire d'arrivee verticale est tout a fait theoriquement possible mais elle demande une considerable energie de la part du lanceur. Ce dont les ICBM ne sont pas capables (ou seulement avec des charges tres reduites). Mais c'est possible : on tire en cloche, ca monte haut et ca retombe. Il faut beaucoup d'energie de propulsion et le temps de la trajectoire est tres long (on passe quasiment a une vitesse nulle par rapport a la Terre au point haut de la cloche) ce qui rend peut etre plus difficile de retrouver une cible mobile.

Un ICBM "normal" recherche a minimiser la duree du vol et l'energie. Il monte a quelques centaines de kilometres en haut de trajectoire pour une portee de plusieurs milliers de kilometres. L'angle de retour est dans la gamme de 10 a 20% (il augmente au fur et a mesure du freinage atmospherique), c'est donc une trajectoire relativement "plate". Arrive a 25 km d'altitude il sera encore a plusieurs dizaines de kilometres du point d'impact et a une vitesse de l'ordre de grandeur du kilometre par seconde.

[g4lly]

Pour 1500km de portée t'as un angle de rentrée de 42° a plus de 3500m/s ... pour 10 000 km on doit etre un peut en dessous de 24°

Je vais ajouter une petite application numérique ...

Donc notre missile ballistique de 1500km de portée - arbitrairement masse 1t, Cx 0.25, diametre 80cm - va rentrer a 3600km/s sous 41°, il va passer a 3420m/s a 20 000m, 3210m/s a 15.000m, 2810 a 10 000m, et encore 2200m/s a 5000m.

On doit être encore au delà de mach 7 a 5000m de la cible ... alors même si le machin encaisse -24g a ce moment vu le temps vol restant très réduit va pas avoir le temps de ralentir beaucoup.

[FATac]

On est assez Hors Sujet, mais je ne suis pas tout à fait d'accord avec ces considérations balistiques.

Déjà, sa vitesse horizontale variant peu, un projectile balistique couvrant une portée de 1800 km (pour la facilité du calcul), en une durée de 30 minutes (valeur arbitraire, extrapolée linéairement du temps de vol du V2 pour une portée 6 fois moindre), a une composante au sol de sa vitesse de l'ordre de 1 km/s. Cette valeur est un minimum, le temps de vol pour cette portée ayant été surestimé. La vitesse réelle - prenant en compte la vitesse verticale - est nécessairement supérieure, sinon l'ogive ne tombe pas.

Concernant l'angle d'impact, celui ci est nécessairement élevé, et bien plus élevé que l'angle d'entrée dans l'atmosphère. A l'apogée, le projectile à un vecteur vitesse parallèle à la surface du globe, mais plus "il retombe", et plus sa trajectoire est verticale. En l'occurrence, en négligeant le frottement de l'air - à une altitude supérieure à 100 km - et en tenant compte grossièrement de la variation de pesanteur liée à l'altitude - en prenant la valeur de g à 1000 km - on atteint 1 km/s de vitesse verticale en moins de 3 minutes de chute (avec une perte d'altitude de 80 km, seulement). A ce stade, on a déjà un angle de 45°, soit une pente de 100% (et une vitesse réelle de 1,41 km/s)

Le temps n'arrange pas la chose ... et si le freinage aérodynamique est bien présent dans la phase terminale, l'intensité du champ de pesanteur augmente aussi (faiblement, mais réellement). C'est pourquoi, avec des apogées à 200 ou 300 km d'altitude (ce qui reste faible en regard des 1000 km de certains ICBM qui ont aussi des vitesses horizontales de l'ordre de 6 à 7 km/s), je peux admettre des vitesses verticales de l'ordre de 2 à 3 km/s.

3 km/s, c'est mach 9 au niveau de la mer, cela donne une pente de 300 % pour les portées que l'on envisage, soit un angle de 71° à l'impact, et une vitesse réelle légèrement supérieure à 3 km/s.

Ce sont des calculs bêtement géométriques, j'en conviens, mais basés sur des valeurs volontairement sous-estimées afin de fournir des valeurs "plancher" que la prise en compte des phénomènes physique réels ne viendra pas contredire. Le but est de fournir un ordre de grandeur.

[ARPA]

Ce qui etait possible il y a quarante ans (intercepter une ogive unique d'ICBM) l'est toujours aujourd'hui. C'est peut etre meme plus facile avec les progres technologiques. Pour la France par exemple, le probleme n'est pas de savoir si on saurait transformer le missile Aster en un systeme anti-missile. La reponse est OUI. Le probleme est seulement de savoir si on est pret a se le payer. Et la, la reponse est NON.

Le problème, c'est pas plutôt que le système n'était capable d'intercepter que la première vague de missile (donc 1 ou 100) avant de devenir HS ? En plus pour intercepter la cible, il fallait utiliser des explosions nucléaires (pour atomiser ou au moins perturber l'ogive ennemie) ce qui avait pour conséquence de détruire (au moins provisoirement) tous les radars chargés de détecté les arrivées de missiles.

[g4lly]

Ici on papote de trajectoire de missile balistique, des condition et vitesse de rentrée et autres considération sur le sujet :)

[chaba]

Bonjour,

L'hypothèse que le couplage d'un missile balistique et d'une ogive a tête chercheuse est (en 2010) sur le point de constituer une arme susceptible de faire perdre au porte-avion son rôle central dans les stratégies de projection de puissance a partir de la mer me semble douteuse. Et j'ai "commis" dans les derniers mois un certain nombre de posts ou je fais la liste (longue et convaincante je l'espère) des raisons pour lesquelles ceci ne devrait pas se produire. Parmi ces raisons il y a celle - mais ce n'est pas la plus importante - d'après laquelle la vitesse d'un corps de rentrée de missile balistique en toute fin de trajectoire est loin d'être aussi élevée que ce qu'elle est dans le vide spatial.

Cette dernière affirmation (j'avance un chiffre de l'ordre de Mach 3 a 20 km d'altitude) réduit l'efficacité de l'attaque parce qu'une interception n'est pas impossible a de telles vitesses. Attention, je ne dis pas que c'est un jeux d'enfant, mais seulement que c'est plus facile que si c'est du Mach 20... Certains contestent cette affirmation sur la vitesse finale des corps de rentrée. D’où le débat. Nous allons y revenir.

Je tiens toutefois a faire remarquer que la capacité destructrice d’une ogive (ou d’un obus) sur une cible comme un navire est assez indépendante de la vitesse d’impact. Il s’agit du cas du choc entre un projectile « dur » et une cible « tendre » comme l’exemple d’une balle contre une planche de bois. Dans cette configuration, le projectile traverse en échangeant très peu d’énergie cinétique avec sa cible. Il ne perd donc que peu de vitesse et pourra donc traverser de même le pont suivant et ainsi de suite… Du temps (glorieux !) de la grande artillerie de marine, un obus dont l’ammorcage ne fonctionnait pas traversait généralement de part en part sa cible. Le pouvoir destructeur de l’obus était lie surtout à son explosion après un bref retard après l’impact initial beaucoup plus qu’à l’effet du choc cinétique contre cette même cible. Donc, que la future ogive chinoise frappe le porte-avion US a 1 km/s ou a 4 km/s ne changera que peu les dégâts causes, sauf si elle rencontre un objet dur et massif (réducteur turbine ? mais ils sont dans les fonds et l’ogive devrait avoir explosé avant) qui nous ferait passer dans la configuration de choc entre deux objets « durs » avec échange massif d’énergie cinétique entre le « projectile » et la « cible ».

Mais revenons au sujet de la vitesse finale des corps de rentrée des missiles balistiques. N’ayant pas mis personnellement au point le missile M51 (ni même le M45 et d’ailleurs ceci explique pourquoi ils fonctionnent bien…) je ne dispose pas de calculs de première main. Mais je sais un peu lire la physique et on peut toujours chercher sur internet.

On y trouve ceci en ce qui concerne la vélocité terminale.

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/termv.html

Si quelqu’un connaît le cœfficient de traînée (Drag) d’une ogive, je suis preneur, le reste je sais faire. Mais le sens de l’équation est clairement que c’est beaucoup moins rapide que dans le vide spatial. Bien sur c’est le cas d’un régime établi (c'est-à-dire après la disparition des effets d’inertie) et on peut toujours débattre si un tel régime a le temps ou non de s’établir…

On trouve aussi les courbes comme celle-ci :

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La seconde courbe illustre le cas d’une ogive de 800 kg lancée a 4,000 km. Elle accélère tranquille jusqu'à un peu plus de 5 km/s (la courbe jaune) et montre jusqu’a 800 km d’altitude (la courbe rouge-violet) ou elle ralentit a 4 km/s (apogée de la trajectoire) puis retombe et accélère a nouveau vers 5 km/s. Mais la puissance de la force de freinage monte brutalement a la valeur (respectable quand c’est appliqué a un objet de 800 kg…) de 80 MW (courbe bleu foncé) et la vitesse (courbe jaune) chute vers les 1.5 km/s au passage des 100 km d’altitude.

Piqué au vif par certains commentaires, j’ai accumulé un certain nombre d’autres documents ou études. Ils vont dans le même sens, a savoir que, avec certes des variations liées a la géométrie et a la masse des corps de rentrée possibles, il y a toujours un ralentissement considérable lors de la traversée de l’atmosphère (sauf le cas de l’objet de masse infinie comme le météore). Je les tiens à la disposition de ceux qui auraient la curiosité de vouloir s’y plonger.

Un exemple avec la sensibilité a la variation de coefficient de traînée. Dans tous les cas on finit a la même vitesse pas trop rapide… Enfin tout est relatif, on est encore au dessus de Mach 3.

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Les calculs "géométriques" présentés par FATac sont a mon avis tout a fait valables dans le vide et je les soutiendrais volontiers s'il s'agissait de livrer bataille sur la lune ou tant que l'ogive est a une altitude élevée. Mais on ne peut pas les prolonger ensuite car les effets induits par la présence de l'air ne sont pas du tout de second ordre mais bel et bien majeurs. Par exemple, un engin spatial, pour une certaine gamme d'angles d'entrée, "rebondit" sur l'atmosphère d'une planète et s'en éloignera si sa vitesse résiduelle est suffisante ou (cas d'une ogive ou d'un véhicule ayant une vitesse inférieure a la vitesse de libération) retombe pour une nouvelle phase de rentrée balistique. Avec des hypothèses trop simples ceci est incompréhensible.

Merci de votre patience pour ce post trop long.

Sayonara

[Raoul]

Ho l'idée que l'ogive soit trés ralentie ne me semble pas incongrue à moi ; néanmoins, si son interception reste difficile et demande, pour être certaine, le recours à 2 voire 3 intercepteur du type SM3 ou équivalent, celà signifie que l'attaque garde l'avantage pour des raisons de coût (saturation des défense possible) ; la balance penche encore plus fortement si on imagine des missiles assaillants avec des t^tes multiples.

Contrairement à ce qui se passe dans l'anti-char, l'anti-aérien, l'antinavire.... l'antimissile est (selon moi) condamné d'avance car l'engin qui sert à défendre est beaucoup plus cherche que le projectile qui attaque.

[stormshadow]

  Je tiens toutefois a faire remarquer que la capacité destructrice d’une ogive (ou d’un obus) sur une cible comme un navire est assez indépendante de la vitesse d’impact. Il s’agit du cas du choc entre un projectile « dur » et une cible « tendre » comme l’exemple d’une balle contre une planche de bois. Dans cette configuration, le projectile traverse en échangeant très peu d’énergie cinétique avec sa cible. Il ne perd donc que peu de vitesse et pourra donc traverser de même le pont suivant et ainsi de suite… Du temps (glorieux !) de la grande artillerie de marine, un obus dont l’ammorcage ne fonctionnait pas traversait généralement de part en part sa cible. Le pouvoir destructeur de l’obus était lie surtout à son explosion après un bref retard après l’impact initial beaucoup plus qu’à l’effet du choc cinétique contre cette même cible. Donc, que la future ogive chinoise frappe le porte-avion US a 1 km/s ou a 4 km/s ne changera que peu les dégâts causes, sauf si elle rencontre un objet dur et massif (réducteur turbine ? mais ils sont dans les fonds et l’ogive devrait avoir explosé avant) qui nous ferait passer dans la configuration de choc entre deux objets « durs » avec échange massif d’énergie cinétique entre le « projectile » et la « cible ».

L'ogive a 3/4km/s ne risque pas d'exploser voir d'etre vaporisé a cause de la force du choc lorsqu'elle rentre au contact avec la cible donc de provoquer une explosion .

De plus ca m'etonnerait que l'ogive traverse un PA de part en part meme avec une vitesse d'impact de 3/4km/s , y a beaucoup de choses a percer pour traverser un PA de part en part .

[Darkjmfr]

Il me semble que concernant les PA, on oublie que si ça touche les chaudières nucléaires, ou le circuit de refroidissement, c'est immobilisation immédiate et conséquences potentiellement fâcheuses.

[chaba]

Les navires a propulsion nucleaire ont en effet des vulnerabilités particulieres face a des penetrations "profondes" qui mettraient en cause leurs reacteurs. Mais il n'est nul besoin de recourir pour cela a un missile ballistique. Ne pensez vous pas qu'un "simple" AS-30 Laser irait "jusqu'au fond" s'il etait utilisé contre les zones de propulsion d'un CVN ? Et ce ne sont pas les bombes et missiles "anti-bunker" qui manquent de par le monde, tous et toutes capables de perforer plusieurs metres de beton armé... Le choix est large.

[Clemor]

Si j'ai bien tout compris, le principal intérêt du missile balisitique anti CVN serai sa capacité à pouvoir frappé de part en haut et de pouvoir atteindre des vitesses qui serai impossible à intercepté. A combien vole  un AS-30 en finale?

[Raoul]

En fait, son principal avantage est, selon moi, la conjugaison d'une longue portée (équivalente au RA des F18 ce qui permet de tenir le PA à distance) et sa vitesse (pas forcément la vitesse d'impact mais surtout la vitesse de transit qui lui permet de s'affranchir d'un "rafraîchissement" des coordonnée de l'objectif)

[zx]

possible de tranformer un missile M51 en intercepteur de de missile  IBCM ? il ferait comment pour intercepter le missile

adverse ?

http://www.ttu.fr/francais/Articles/Industrie%20%26%20materiels/damb.html

[g4lly]

possible de tranformer un missile M51 en intercepteur de de missile  IBCM ? il ferait comment pour intercepter le missile

adverse ?

http://www.ttu.fr/francais/Articles/Industrie%20%26%20materiels/damb.html

Le M51 est capable de mettre une charge en orbite basse, suffit de remplacer c'est charge par un KV et le tour est joué ...