La Navigation Aérienne de nuit du temps de la RAF


Voici un extrait du cahier d'étude de Papita durant sa période d'instruction dans la RAF :





Comme déjà énoncé, la problématique vient du fait que les systèmes de positionnement radio étaient récents à l'époque et qu'ils étaient susceptibles d'être brouillés voire détruits par les Allemands.

Le navigateur donnait donc le cap à partir des méthodes suivantes :

1. à la boussole appelée "compas", le problème étant que l'avion est métallique, portant des bombes elles aussi métalliques qui allaient être larguées en cours de trajet.

2. par positionnement aux étoiles durant les vols de nuit

3. par radio guidage avec le GEE, un système de réception d'ondes radio susceptibles d'être brouillées par les Allemands.

4. par onde radar H2S (pour Home Sweet Home) à prescrire au dessus du sol Allemand car toute émission venant de l'avion permet de détecter sa présence.

Voici ci dessous des extraits de son cahier de ces différents points :

1. Le Compas :

Le compas est une boussole qui s'oriente selon le champ magnétique terrestre. L'inconvénient de la boussole, c'est qu'elle est perturbée par la structure métallique de l'avion. Des aimants sous le compas permettent de compenser les différents phénomènes suivants :

_ Le martelage des fers durs mémorise l'orientation du champ magnétique terrestre tel qu'il était à la construction de l'avion. Cette perturbation dépend donc de l'orientation de l'avion à sa construction.





_ L'avion est aussi composé de fers doux qui ne mémorisent pas le champ magnétique mais qui le perturbent.





_ Le champ magnétique terrestre traverse plus facilement le métal que l'air, ainsi, la carlingue déforme les lignes de champ terrestre.













_ Les accélérations de l'avion perturbent aussi le comportement de la boussole.





Les déviations du compas sont alors compensées par des aimants placés à proximité. Ainsi, la déviation due aux fers doux horizontaux est annulée par un fer doux horizontal, convenablement orienté, placé sous le compas (Barreau Morel).









2. Navigation aux étoiles :

La navigation aux étoiles consiste à trouver la position de l'avion en mesurant la hauteur des étoiles avec un sextant. La voute céleste se mesure sur un repère équatorial.





Le navigateur mesure leur coordonnées locales.





L'objectif du navigateur est de déterminer sa position à partir de la mesure de la hauteur d'étoiles au dessus de l'horizon.

















3. Radio guidage :

Les systèmes de guidage par onde radio sont des inventions de cette époque et constituaient des secrets technologiques. Certainement est-ce pour cela que ces systèmes ne figurent pas dans les écrits d'époque de Papita. D'ailleurs, les Halifax embarquaient des charges explosives à côté des radars à bord de telle sorte que ces appareils soient détruits en cas de crash afin qu'ils ne tombent pas aux mains des Allemands.

Le principal moyen de radio-guidage des Halifax était le GEE (General Electric Equipment). Le système se compose d'au moins 3 émetteurs au sol, émettant des signaux synchrones. Chaque antenne émet de façon uniforme dans l'espace. L'onde électromagnétique émise par chaque antenne met un certain temps pour arriver jusqu'à l'avion. L'avion dispose d'un oscilloscope qui permet de mesurer la différence de temps de propagation depuis chaque antenne.

Le schéma ci dessous illustre le principe du GEE : le temps de propagation est symbolisé par les segments noirs et rouges. Si l'avion détecte une différence de 2 segments entre l'émetteur maitre (noir) et l'émetteur secondaire (rouge), alors l'avion connait l'ensemble des positions possibles où il peut se trouver (courbe bleue). En effet, sur le schéma, les trois avions mesurent tous une différence de 2 segments. La courbe des positions possibles est une hyperbole.





Grâce à un troisième émetteur, l'avion déduira sa position qui correspondra à l'intersection des deux hyperboles :





Le navigateur déduit sa position en reportant les différences de temps de propagation sur une carte GEE de ce type :





La portée du GEE était de 800km ce qui était suffisant pour naviguer sur la Ruhr. Cependant, ce système n'était pas suffisamment précis pour l'utiliser pour les bombardements, il permettait surtout de naviguer jusqu'au "stream" et d'y suivre la route. D'autre part, il est arrivé que les Allemands déploient des antennes pirates pour induire en erreur les mesures du GEE. Mais par construction inverse, il était possible aux avions de déterminer la position de ces antennes et de les pilonner.

Un oscilloscope suffisait pour effectuer la mesure des différences de temps de propagations des ondes des antennes à l'avion. Des doubles scopes avec ajustement des bases de temps permettait d'aligner les signaux reçus. En ajustant par pas grossiers (coarse) puis fins (fine) chaque base de temps, le navigateur trouvait les coordonnées GEE à reporter sur la carte. Papita disait qu'il "cherchait un palmier dans une brousse", c'est à dire un pic de signal dans du bruit électronique visualisé au scope.


Navigateur avec le GEE devant lui.


Le GEE vu de face.


principe du GEE avec ses controles grossiers ("coarse") et fin ("fine") des deux voies B et C.


Le navigateur aligne les signaux des deux voies en modifiant les bases de temps,
ce qui lui donne les coordonnées à reporter sur la carte GEE.

4. Le radar H2S :

Contrairement au radar GEE qui ne fait que recevoir un signal électromagnétique, le radar H2S (Home Sweet Home) émet une onde, ce qui est dangereux car les Allemands pouvaient s'en servir pour détecter la présence de bombardiers.

Le but de ce radar est de donner une image du sol même au travers des nuages. Il permettait de distinguer les villes, rivières et côtes afin de se repérer sur la carte.

Le radar se trouvait au milieu de l'avion et son antenne qui dépassait dessous était protégée d'un carénage. Cette photo montre l'équipage de Papita (à droite sur la photo) devant leur avion (immatriculé F-L8). Le carénage du radar H2S est visible sur la gauche.





Ce radar était entouré d'une charge explosive afin de le détruire en cas de crash.
Il n'offrait pas une vision très claire, mais fournissait dèjà beaucoup d'information sur son scope circulaire :


Ce que donne à voir le H2S : Cologne avec le Rhin qui la traverse.







sources du web :

http://cairdpublications.com/scrap/navbit/navbit.htm
http://images.math.cnrs.fr/Se-reperer-en-Manche-le-6-juin.html
http://www.uk-us.fr/radionavigation.htm
http://compassmuseum.com/aero/aero_f.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/H2S_(radar)