Casque HMDS / Scorpion

[herciv]

BOn je met ici un peu en vrac les données que je collecte sur le SCORPION DE THALES et sur le HMDS du F-35.

Ci-dessous un papier sur le Tracker HOBIT du scorpion qui permet de suivre les mouvement de tête du pilotes.

https://www.researchgate.net/publication/271480478_Scorpion_Hybrid_Optical-based_Inertial_Tracker_HObIT

[herciv]

Un nouveau papier plus complet sur le SCORPION qui parle en particulier des optiques de la caméra du tracker :

https://www.computer.org/csdl/journal/tg/2015/12/07274774/13rRUy2YLT2

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Vers 5:17 effet de déformation de la verrière rafale vue vers l'arrière avec accentuation ou diminution de la rontondité de la terre en fonction de le la position de l'avion

Idem video chillout vers 4:53 avec changement direction tête du pilote et effet de déformation causée par la verrière. Effet trés visible sur l'horizon pendant une barrique vers 14:26 et 14:59

Même effet sur le F-35 visible en particulier vers 5:26 ou 5:49 pendant un looping. Par contre comparé au rafale il y a beaucoup plus de vibrations.

Dans cette video de l'intérieur du casque HMDS on ne voit pas de déformation de l'horizon quand le pilote tourne la tête vers 1:13. Ca manque d'autres vues pour vérifier par exemple pendant une barrique. Mais globalement si le pilote garde la tête sur le même axe vertical par rapport à l'avion alors le casque lui donne une vision non déformée et donc compatible avec les instruments.

 

Modifié le 21 mai par herciv

[herciv]

Video du HMDS. Vers 0:33 on voit un des projecteurs d'images sur la visière. On voit aussi pendant la video que le journaliste regarde à travers la visière la simulation et passe de sa vision du sol à travers le plancher à sa vision à travers la verrière de façon totalement imperceptible. C'est un très beau travail de précision optique.

 

Modifié le 19 mai par herciv

[Titus K]

il y a 16 minutes, herciv a dit :

Dans cette video de l'intérieur du casque HMDS on ne voit pas de déformation de l'horizon quand le pilote tourne la tête vers 1:13. Ca manque d'autres vues pour vérifier par exemple pendant une barrique. Mais globalement si le pilote garde la tête sur le même axe vertical par rapport à l'avion alors le casque lui donne une vision non déformée et donc compatible avec les instruments.

 

ce sont des images de synthese non ?

[herciv]

Je résume un peu les video d'au-dessus. On voit que les verrières rafale et f-35 provoquent bien une déformation du paysage. On voit, partiellement malheureusement, que le HMDS corrige de manière très fluide et performante ces déformations.

Enfin dernier point les video rafale sont très stables comparé à la video F-35 pendant le vol demo on comprend mieux les vibrations que subissent pilote et structure dans un F-35.

Modifié le 19 mai par herciv

[herciv]

il y a 7 minutes, Titus K a dit :

ce sont des images de synthese non ?

Exact mais ce qui est intéressant c'est la fluidité du passage entre la vision à travers le sol et droit devant lui. Ce qui est encore plus intéressant c'est la video juste avant donc pendant un vrai vol.

Modifié le 19 mai par herciv

[herciv]

Je peux donc un peu plus sereinement repartir de ce post :

 

Toute la partie disant que le système c'est oeil + casque + verrière et que la verrière est une lentille qui déforme le paysage est démontrée.

Pour la déformation active du HMDS qui corrige ce paysage. Il faut que je retrouve le post ou j'avais trouvé l'info. Mais on a bien un video qui montre le résultat impressionnant de cette correction.

Modifié le 19 mai par herciv

[herciv]

Un des articles importants sur le sujet :

Je reprend les parties intéressantes de l'article :

Chaque auvent fabriqué déforme optiquement la vue du monde extérieur d’une manière unique. Les cibles aériennes et terrestres vues à travers des affichages tête haute et montés sur casque peuvent être déformées par des écarts imperceptibles dans l’épaisseur de la verrière, les courbes et le matériau. En termes simples, la verrière peut avoir un effet direct sur la précision de l’arme. Pour atténuer cela, chaque auvent est fabriqué et vérifié selon des tolérances extrêmement serrées. Chaque voilure est ensuite cartographiée optiquement et adaptée à un avion spécifique dans le cadre du processus d’assemblage, les données de déviation optique étant stockées dans les systèmes embarqués pour corriger la vision du

La verrière du F-35 est à la fois un composant aérodynamique et une lentille qui transmet et réfracte la lumière. Ajoutez à cela les capacités de performance et les objectifs de pilotage de l’avion et il y a peu de place pour l’erreur entourant l’ensemble du système de verrière. L’identification et la minimisation de l’ondulation de la surface de l’outil de la canopée permettent d’atténuer les écarts optiques et aérodynamiques, de maintenir les performances de surface et de réduire la quantité de correction optique nécessaire à partir des systèmes embarqués.

Une fonctionnalité spécifique du logiciel Verisurf est utilisée pour déterminer l’ondulation de la surface de l’outil, à la fois dans un profil local et par rapport aux écarts sur toute la surface. Cela fournit des données à l’utilisateur pour l’aider à corriger l’outil si nécessaire.

Modifié le 19 mai par herciv

[herciv]

Déclaration de Taclet sur les verrières F-35 :

https://www.airandspaceforces.com/f-35-tech-upgrade-2025-truncated/

For example, the supply of F-35 canopies is “one of the big degraders we have,” Taiclet said, suggesting that the company relies on only one supplier for that element.

 

[herciv]

Un autre post qui montre comment et surtout pourquoi chaque verrière est étalonnée :

 

Pareil j'extrait les éléments importants :

"Les déviations optiques varient considérablement pour l’azimut, qui est défini par le mouvement gauche et droit de la tête, et l’élévation, définie par le mouvement de haut en bas. Les écarts varient également avec la position des yeux dans le cockpit. Cette position change avec le mouvement de la tête et la hauteur du siège."

« Chaque auvent fabriqué déforme optiquement la vue du monde extérieur d’une manière unique » => celui-là est important parce qu'il montre que la moindre variation d'une verrière à l'autre a une influence qui doit être connue. La conséquence est que al moindre variation dans le temps des paramètres de la verrière doit également être connue.

[herciv]

J'extrait du post au-dessus également cette phrase qui parle sans le dire du SCORPION :

"La zone d’observation définie dépend de l’avion et du système de ciblage. Par exemple, une carte plus détaillée est requise pour un F-16 équipé d’un système de repérage monté sur un casque que pour un F-16 sans ce système."

On en déduit qu'une connaissance plus fine de la verrière du rafale est requise pour le SCORPION que sans le SCORPION. Et que donc il faudra faire attention à la dérive de ses paramètres pour que l'utilisation du SCORPION reste efficace.

[herciv]

L'étalonnage de ces verrières dont le résultat est une LUT (look up table) est donc cruciale mais insuffisant pour corriger les déviations avec SCORPION ou HMDS. Outre les mouvement de l'oeil et de la tête il faut aussi connaitre les déformations en vol de cette verrière à cause de la pression de l'air, des vibrations et surtout de l'échauffement.

La matière de ces verrières est le plexiglas autrement appelé PMMA ou Acrylic. Le PMMA est très sensible à la chaleur.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142941816311540

Et d'après ce lien au-delà de 80°C les propriétés mécaniques du PMMA sont fortement affectées. Le point de transition vitreux du PMMA est 110°C. 110°  est également une température que peut atteindre le nez d'un avion quand il va a des vitesses supersonique. AU-delà du point de transition vitreux un matériaux commence à se ramollir.

https://www.concordereference.fr/concorde-et-le-defi-de-la-temperature/Et voilà la référence finale.

Modifié le 23 juillet par herciv

[herciv]

le F-35 ne peut pas voler trop vite ni trop bas sinon le nez s'échauffe trop pour le PMMA.

La chance du rafale est d'avoir une verrière en deux parties. Et que la partie la plus touchée par la chaleur est la plus petite.

L'autre chance est que le SCORPION n'est pas indispensable au pilote. Il peut mener toute ses missions sans SCORPION. Ce n'est pas le cas du HMDS qui est indispensable quelque soit la mission.

CQFD. J'ai bien démontré factuellement que la vissière avait un effet sur l'enveloppe de vol du F-35 tout particulièrement déjà sur les vols supersoniques.

J'ai également donné des pistes pour comprendre pourquoi le rafale bien qu'affecté par le même phénomène y est moins sensible.

Modifié le 19 mai par herciv

[Patrick]

Il y a 2 heures, herciv a dit :

On en déduit qu'une connaissance plus fine de la verrière du rafale est requise pour le SCORPION que sans le SCORPION. Et que donc il faudra faire attention à la dérive de ses paramètres pour que l'utilisation du SCORPION reste efficace.

C'est bien ce qu'il me semblait.  

il y a 53 minutes, herciv a dit :

J'ai également donné des pistes pour comprendre pourquoi le rafale bien qu'affecté par le même phénomène y est moins sensible.

Et que vu qu'on va dans la même direction que les américains pour FCAS on va certainement tomber sur les mêmes écueils, sauf à envisager un matériau différent pour la verrière ce qui pour des questions de sécurité semble compliqué. Quartz? Verre? Céramique?

[herciv]

il y a une heure, Patrick a dit :

Et que vu qu'on va dans la même direction que les américains pour FCAS on va certainement tomber sur les mêmes écueils, sauf à envisager un matériau différent pour la verrière ce qui pour des questions de sécurité semble compliqué. Quartz? Verre? Céramique?

Si ils restent simple je vois plutôt un casque VR que AR un peu comme le passager du SR71. Donc dans un cockpit sans verrière.

Modifié le 19 mai par herciv

[Patrick]

il y a 10 minutes, herciv a dit :

Si ils restent simple je vois plutôt un casque VR que AR un peu comme le passager du SR71.

Gare aux désorientations et maux de têtes induits!

[herciv]

Le 19/05/2024 à 18:10, Patrick a dit :

Gare aux désorientations et maux de têtes induits!

Tiens çà me parait un bon exemple de ce que le cockpit pourrait devenir :

Le cas du X-59 est un cas extrème mais compte tenu des vitesses visées ils ont forcément dû trouver une solution pour la verrière. Donc elle est très reculée par rapport à la pointe et la face avant est totalement occultée mais le pilote a à sa disposition un écran tête haute assez large qui affiche les images données par une caméra orientée vers l'avant.

https://www.fastcompany.com/91009725/nasas-new-supersonic-jet-goes-so-fast-it-cant-have-a-windshield-heres-how-pilots-will-fly-it

 

Modifié le 21 mai par herciv

[herciv]

Ah j'ai enfin trouvé une image de simulation d'échauffement d'un chasseur. Ici le cas du YF-22 à mach2 :

https://www.tafsm.org/AHPCRC9498/bulletins/v5n1-2/flow/

Ce qui est interessant ce ne sont pas les parties rouges mais les partie qui restent froides du cockpit. On voit tout l'intérêt d'avoir un cockpit en deux partie. Une partie qui vieilli rapidement et une autre qui n'a pas besoin d'être changée. On voit aussi que cette partie doit absolument être refroidie efficacement.

Modifié le 21 mai par herciv

[herciv]

Là j'ai un texte sympa qui donne des ordres de gradeur d'échauffement en fonction de mach malheureusement c'est une température moyenne sans idée de la répartition sur la cellule. Attention compte tenu de l'exemple du mig-31 la forme de l'avion est à prendre en compte.

Texte à lire. Je ne mets qu'un extrait et c'est pas mon sujet mais l'auteur parle aussi de l'efficacité de L'OSF sur le F-22 ainsi que de l'efficacité de l'EOTS du f-35 en 2015.

Je mets en rouge les parties intéressantes pour le sujet mais lisez le reste

https://defenseissues.wordpress.com/2015/06/16/airborne-irst-properties-and-performance/

Comme indiqué précédemment, le MiG-31 chauffait jusqu'à 760 degrés Celsius pendant les interceptions, uniquement en raison de l'échauffement aérodynamique. La température de la cellule due au frottement peut atteindre -29 degrés Celsius à Mach 0,8, 54,4 degrés Celsius à Mach 1,6, 83,3 degrés Celsius à Mach 1,8 et 116,8 degrés Celsius à Mach 2,0. Le F-22 possède deux tubes de Pitot - un de chaque côté du nez - qui sont chauffés à 270°C pendant les opérations de vol afin d'éviter qu'ils ne se givrent à haute altitude. L'avionique doit être refroidie, en particulier le radar. L'échappement de la chaleur est généralement situé sur la surface supérieure de l'avion de combat - juste derrière le cockpit pour le Gripen, et à environ une longueur de voilure derrière lui pour le F-22. La situation du F-35 est encore pire, car il utilise du carburant comme liquide de refroidissement, et ce carburant entoure complètement son moteur. Cela a pour effet d'augmenter sa signature infrarouge et de lui donner la possibilité de s'enflammer s'il est touché.

Ces températures peuvent être comparées à l'air ambiant (atmosphère standard des États-Unis). Le F-22 atteint une vitesse de croisière maximale de Mach 1,72 à environ 38 000 pieds sans postcombustion, et une vitesse maximale de Mach 2,0 entre 38 000 et 58 000 pieds avec postcombustion. Au-dessus d'environ 53 000 pieds, il a besoin de la postcombustion pour voler et peut atteindre une altitude maximale de 64 000 pieds, où il est limité à une vitesse maximale de Mach 1,6-1,8. La température ambiante est de -44,4 *C à 30 000 ft, -54,2 *C à 35 000 ft, -56,5 *C de 40 000 ft à 60 000 ft, et -55,2 *C à 70 000 ft. En d'autres termes, la différence entre le cône de choc d'un F-22 M 1,7 et l'air ambiant sera d'environ 130-145 *C, tandis que la différence de température entre la cellule et l'air ambiant sera d'environ 111 *C à Mach 1,6 et d'environ 172 *C à Mach 2,0. À Mach 1, la différence de température entre le cône de choc et l'air ambiant sera de 31-44 * C ; la différence de température entre la cellule et l'air ambiant sera de 15-27 * C à Mach 0,8.

Le capteur IRST de l'OSF du Dassault Rafale peut, à 20 000 pieds, détecter une cible subsonique de la taille d'un chasseur à 80 km de l'avant et à 130 km de l'arrière. À basse altitude, la portée de l'arrière est de 110 km, ce qui indiquerait une portée frontale de 68 km. Le F-22 atteint une vitesse de supercroisière de Mach 1,72-1,75 à 38 000 ft. En supposant une augmentation similaire de la portée entre 20 000 et 40 000 pieds, l'OSF devrait être en mesure de détecter le F-22 subsonique à une distance de 90-95 km de l'avant et de 145-155 km de l'arrière. Si le F-22 est en supercroisière à Mach 1,70 et 40 000 pieds (à peu près la limite de ses performances en supercroisière à cette altitude), la portée passe à 270-285 km de l'avant et à 435-465 km de l'arrière.

S'il est possible de réduire la signature infrarouge du chasseur en réduisant sa vitesse, une telle action a également pour effet de réduire la portée de ses propres armes et de rendre plus probable une surprise par l'arrière. Dans les deux cas, le chasseur sera détecté par les QWIP IRST modernes avant qu'il n'atteigne la portée effective du missile (10-40 km pour l'AIM-120D au maximum, et peut descendre jusqu'à 2 km).

Il est possible d'appliquer des peintures absorbant les IR sur un avion de chasse afin de réduire les émissions d'IR provenant des systèmes à l'intérieur de l'appareil. Dans le meilleur des cas, cela n'a aucun impact sur le chauffage aérodynamique. Certaines peintures absorbant les IR provoquent plus de frottements qu'il n'y en aurait autrement, ce qui augmente le chauffage aérodynamique. Les revêtements RAM peuvent également augmenter le frottement. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un facteur important dans la bande MWIR, les détecteurs LWIR peuvent détecter les aéronefs en détectant les réflexions du soleil sur leurs surfaces, telles que la voilure.

Les systèmes IRST modernes peuvent même détecter le lancement d'un missile grâce à l'échauffement de son cône de nez - il s'agit en fait d'un avantage significatif pour les MAWS IR, car les MAWS UV ne peuvent pas détecter les missiles qui ont du carburant usagé. Ils sont également suffisamment sensibles pour que les planètes, les oiseaux et (dans le cas d'un vol air-sol) les grilles de barbecue soient des sources d'encombrement.

Modifié le 21 mai par herciv

[herciv]

On voit par exemple ici que la température moyenne donnée par le document au-dessus ne suffit pas pour le cas de la verrière :

La température de la verrière peut même atteindre des valeurs proche de celle de la sortie du réacteur comme on peut le voir ic dans le cas d'un F-16 à mach 1,5.

https://www.semanticscholar.org/paper/Susceptibility-of-combat-aircraft-modeled-as-an-of-Kim-Lee/0883ee48f9b0572024fd23f5387ac85b309d1385/figure/4

Modifié le 21 mai par herciv

[herciv]

Quelques très belles images de cette verrière de f-35. J'ai l'imrpession qu'il y a des buses tout au long.

Modifié le 21 mai par herciv

[herciv]

https://www.dla.mil/About-DLA/News/News-Article-View/Article/2032569/maintainers-ensure-f-35a-stays-safe-stealthy/

Je cite :

"

La verrière du F-35A, la bulle acrylique étirée qui coiffe le cockpit, est unique. Une fine couche de matériau transparent absorbant les radars recouvre l'extérieur. Elle permet de dissimuler l'avion aux radars ennemis.

Dans certains lots de production de la verrière du jet, cette couche a commencé à se dégrader, à s'écailler et à se séparer, entraînant une vulnérabilité radar. Ces voilures devaient être remplacées pour préserver la furtivité et permettre aux avions d'accomplir toutes leurs missions. Alors que l'entreprise F-35A travaillait à la création de nouvelles voilures, les aviateurs de Hill ont appris et perfectionné le processus de dépose et de remplacement du système unique de voilure.

Contrairement aux verrières traditionnelles qui sont éjectées de l'avion au début de la séquence d'éjection, la verrière du F-35 est soufflée vers le haut et séparée par de petites lignes d'explosifs soigneusement placées, quelques secondes avant que le siège ne s'élève et ne s'éloigne.

Chacune de ces lignes doit être installée à la main, et plusieurs autres composants doivent être échangés entre l'ancienne et la nouvelle verrière. C'est un travail qui nécessite près d'une centaine d'heures de travail.

"

Autre lien sur la capacité de traitement de la MCO des verrières :

https://www.afmc.af.mil/News/Article-Display/Article/3407101/new-f-35-canopy-facility-provides-production-boost/

 

La nouvelle installation de verrière du F-35 donne un coup de pouce à la production

Publié le 24 mai 2023

Par Donovan Potter, Affaires publiques de la 75e Escadre aérienne

BASE AÉRIENNE DE HILL – Le 531e Escadron de maintenance des marchandises a officiellement ouvert son nouvel atelier de verrière F-35 de 24 000 pieds carrés dans le bâtiment 850 le 17 mai, permettant de répondre aux besoins futurs en triplant l’ancien espace de travail.

L’atelier remet méticuleusement à neuf à la perfection les verrières du chasseur furtif à décollage et atterrissage conventionnels F-35A de l’armée de l’air, ainsi que les modèles F-35B et F-35C à décollage court et atterrissage vertical de la marine.

Auparavant hébergé depuis 2017 dans le bâtiment 271, le seul atelier de maintenance et de révision des voilures F-35 de l’armée a produit 28 verrières au cours des 8 premiers mois de l’exercice. Maintenant que le nouvel atelier est en pleine production, ils prévoient d’en terminer 23 autres cet été.

Avec 18 techniciens qualifiés et beaucoup d’espace pour s’agrandir, Melinda Hunt, superviseure de la production de la verrière du 531st CMMXS F-35, a déclaré qu’elle s’attendait à ce que son atelier s’agrandisse.

« Nous avons la capacité de passer à 264 auvents par an et de répondre aux prévisions croissantes des clients futurs », Nous prévoyons d’embaucher plus de personnes plus tard cette année. »

Les auvents sur le terrain qui présentent des dommages et des imperfections sont envoyés à l’atelier et passent par un processus à cinq portes qui prend 31 jours, le tout avec précision et soin.

Les cinq étapes comprennent le démontage, la construction, le test, la finition finale, puis la mise en caisse et l’expédition.

Hunt a déclaré que ses techniciens reçoivent une formation pratique de Lockheed Martin, le fabricant du F-35, où ils sont formés pour faire le travail, y compris la tôle, le laser et le travail à faible observabilité, puis leur véritable compétence transparaît.

« La verrière du F-35 est un travail artésien avec des mesures très complexes et des tolérances serrées », a-t-elle déclaré. « Les techniciens de l’atelier sont incomparables. Ils ont tous des attentes élevées les uns envers les autres et travaillent à la perfection sans aucun défaut de qualité depuis la création de la boutique.

L’une des étapes intéressantes dans la production d’un produit de qualité consiste à utiliser ce qu’ils appellent un cartographe. Il aide à compenser les vues optiquement déformées grâce à un matériau de canopée épais et incurvé.

« Chaque auvent fabriqué déforme optiquement la vue du monde extérieur de différentes manières distinctes », a déclaré Hunt. "Les cibles Ariel et au sol sont vues à travers un affichage tête haute et sont déformées par l’épaisseur de la verrière, les courbes et le matériau lui-même, affectant la précision de l’arme. Nous utilisons le cartographe pour compenser ces déviations optiques et les communiquer au système d’arme.

Hunt a déclaré que c’était fantastique d’avoir la nouvelle installation avec le meilleur équipement, mais que la production d’un produit sans faille pour le combattant se résume aux personnes qui y travaillent.

« J’aime regarder le travail dans l’atelier se dérouler et voir l’équipe construire un produit fini d’une telle qualité est très gratifiant », a-t-elle déclaré. « Leur dévouement total au combattant et leur capacité à travailler en équipe ressemblent beaucoup à une famille. Je pourrais continuer encore et encore à dire à quel point l’atelier et les techniciens sont formidables et à quel point ils sont fiers de leur travail. C’est vraiment un groupe incroyable de personnes qui fournissent un produit exceptionnel.

Modifié le 21 mai par herciv

[herciv]

Le casque TOPHOWL du tigre :

 

 

Modifié le 21 mai par herciv

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Dispositif pour le civil :