[Actu] Le missile 3M22 Tsirkon

Conçu pour prendre la relève du missile supersonique anti-navires de surface 3M45 Granit, le missile de croisière hypersonique anti-navires de surface 3M22 Tsirkon/(Циркон) faisant partie du complexe 3K22 est en passe de devenir le nouvel « élément central » dans la dotation de la Marine Russe (VMF). Alors que jusqu’à présent l’accent était mis sur la « Kalibrisation » de la flotte, c-à-d: l’installation de cellules de lancement verticales (UKSK) permettant l’emport des missiles Kalibr (et Oniks), la Russie passe actuellement à la vitesse supérieure avec l’intégration dans son arsenal du nouveau missile Tsirkon; à noter que développé comme missile anti-navires de surface, le 3M22 est également en mesure de frapper les cibles au sol.

Faisant partie des réponses asymétriques apportées par la Russie à la problématique de la défense contre les marines ennemies, ce nouveau missile anti-navires de surface trouve son origine dans un programme lancé en 2011 et confié au bureau d’études NPO Mashinostroyeniya (НПО машиностроения). Le nouveau programme devait également assurer le remplacement sur le long-terme des missiles anti-navires de surface 3M45 Granit employés sur les principales unités hauturières et sous-marines russes. Capitalisant sur des recherches en matière de propulsion hypersonique (vitesses maximales supérieures à Mach 5 soit cinq fois la vitesse du son) initiées à l’époque soviétique avec le missile 3M25/Kh-80 Meteorit (dont l’ingénieur principal, A.G.Leonov, deviendra le directeur général du bureau d’études NPO Mashinostroyeniya), le but poursuivi étant de développer un missile de croisière manœuvrant pouvant frapper très loin et très vite: ceci permettant de limiter la fenêtre d’interception du navire ciblé en diminuant la capacité de détection et de réaction des systèmes de défense ennemis.

Exemplaire du missile 3M-45/Kh-80 Meteorit exposé lors du salon MAKS 2007. Image@Said Aminov

L’hypersonique: c’est quoi?

D’après la définition donnée par techno-science.net « En aérodynamique, les vitesses hypersoniques sont des vitesses qui sont hautement supersoniques. En général, on considère que ce régime d’écoulement est atteint à partir d’un Mach de 5 environ. Le régime hypersonique est un sous-élément du régime supersonique« 

Tableau résumé des différentes régimes de vitesses. Image@techno-science.net

La technologie hypersonique, qui peut-être classifiée de différente manière comme indiqué dans le tableau ci-dessus, est déjà maîtrisée de longue date avec les missiles balistiques intercontinentaux (ICBM). Le régime de vitesses hypersoniques hautes génère des problématiques et contraintes qui, si elles cadrent avec l’usage d’un ICBM, cadrent difficilement avec un missile de croisière dont le but premier est d’assurer la destruction d’un navire. Les questions suivantes étant les plus importantes:

  • Quels moyens de guidage en vol et terminal?
  • Comment disposer d’un missile « compact » pouvant être facilement déployé?
  • Quelle type de motorisations employer?

Ces questions ne sont guère importantes dans le cas d’un ICBM, vu que l’erreur circulaire probable (CEP) de ce dernier peut être de plusieurs mètres, la taille finale du missile est moins importante qu’en ce qui concerne un missile devant être embarqué sur un navire et en outre leur trajectoire de vol est de type parabolique: ils ne sont accélérés qu’en phase ascensionnelle, la gravité faisant le reste. De ceci découle le fait qu’ils sont peu (ou pas du tout) manœuvrant, bref ces missiles qui atteignent des vitesses supérieures ou égales à Mach 20 disposent d’une trajectoire qui est « relativement » prévisible ceci facilitant leur interception.

Dans le cas des missiles de croisière hypersoniques (HCM), c’est tout le contraire: la précision terminale, la manœuvrabilité et l’accélération continue deviennent des vertus cardinales lorsqu’il s’agit d’être en mesure de frapper une cible mouvante située à plus de 600 Km du vecteur et qui peut se déplacer de plusieurs kilomètres entre le moment du lancement et le moment d’impact. Autre élément à prendre en considération: la résistance du missile. Vu les vitesses auxquelles ce dernier est amené à évoluer ainsi que la capacité à manœuvrer en haute ou basse altitude: les contraintes thermiques et mécaniques sur les matériaux sont beaucoup plus importantes que celles rencontrées par un missile balistique.

En outre, au niveau de la motorisation: l’objectif annoncé d’atteindre des vitesses hypersoniques entraîne plusieurs contraintes supplémentaires d’un point de vue de la motorisation. L’emploi d’un statoréacteur (Ramjet) est impossible à vitesse nulle (il nécessite donc d’être accéléré jusqu’à une vitesse minimale avant d’être allumé) et voit ce dernier atteindre un rendement optimal situé entre Mach 3 et Mach 6. Pour aller au-delà de la « barrière » du Mach 6 (les russes ont annoncé avoir atteint la vitesse de Mach 8 avec le Tsirkon), il est nécessaire de passer à un superstatoréacteur (Scramjet), soit un statoréacteur à l’intérieur duquel la combustion s’effectue à une vitesse supersonique (à l’inverse du statoréacteur où cette dernière est subsonique); vu les contraintes générées par de telles vitesses à l’extérieur mais également à l’intérieur du missile, elles nécessitent donc d’importants travaux de développement relatifs aux matériaux mais également aux carburants employés.

Illustration présentant les principaux types de motorisation ainsi que leur plage d’emploi optimale. Image@wikipedia

Autre problématique rencontrée par les missiles de croisière hypersoniques, la question des communications à distance durant la phase de vol. En effet, les fortes températures générées par la vitesse hypersonique ainsi que les ondes de chocs qui peuvent en découler entraînent l’apparition d’une gaine de plasma ionisé autour du corps du missile ce qui peut entraîner des perte de communication radio avec le missile durant le vol: ceci pouvant impacter le système de contrôle de vol ainsi que le système recalage terminal du missile.

On le voit donc, les contraintes techniques dans le développement d’une telle arme sont des plus complexes et sans commune mesure avec celles des armements qu’ils remplacent et portent principalement sur les:

  • Système de contrôle de vol et de guidage (terminal)
  • Motorisation et carburants employés
  • Matériaux constitutifs du missile

Ce bref aperçu, qui n’a aucune prétention scientifique absolue, permet de mieux cerner les problématiques principales liées au développement de missiles de croisière aptes à être employé dans des domaines de vol hypersoniques et ce que cette notion recouvre et implique concrètement. N’étant pas ingénieur de formation, tout correctif est – bien évidemment! – le bienvenu.

(Pour les lecteurs qui souhaitent poursuivre sur la question des armes hypersoniques, je ne puis que recommander ce document des plus instructif rédigé par Joseph Henrotin et disponible gratuitement sur le site internet de l’IFRI: « Armes hypersoniques: quels enjeux pour les armées » Fichier PDF disponible: ici )

Les ingénieurs russes vont rencontrer plusieurs difficultés au début du programme, néanmoins des premiers essais de largage du missile auraient été effectués à Akhtubinsk en 2012-2013: ces derniers étant des maquettes lancées au départ de Tu-22M3.

C’est à l’automne 2015 qu’auraient débutés les premiers essais en vol dans le cadre des essais constructeur du missile Tsirkon, au départ du centre d’essais de la Marine russe (Государственный Центральный Морской Полигон) situé à Nyonoksa/Sopka (Oblast d’Arkhangelsk) ces derniers se poursuivant ensuite au départ d’une plate-forme navale en Mer Blanche et s’achevant à la fin de l’année 2018. La « véritable » phase d’essais va être lancée en 2019 avec le début des essais étatiques, ces derniers étant le prérequis obligatoire pour admettre le missile en service.

Alors que la communication initiale autour du projet fut des plus limitées voire restreinte, une fois le programme d’essais bien avancé, la machine médiatique russe fut mise en branle avec une couverture de plus en plus importante sur l’avancement des essais du missile: le président russe présenta le missile le 20 février 2019 lors d’un message destiné à l’assemblée russe annonçant que ce dernier pouvait atteindre la vitesse de Mach 9 (!) ainsi qu’il est en mesure de frapper à des distances supérieures à 1.000 Km (!!). Il semble cependant que le premier tir réalisé dans le cadre des essais étatiques eut lieu au départ de la frégate Admiral Gorshkov en Mer de Barents au début de janvier 2020 mais ne sera relayée dans les médias russes qu’en février 2020. D’autres tirs vont suivre dans le courant des années 2020 et 2021, l’entièreté des essais se déroulant au départ de la frégate Admiral Gorshkov mais c’est le 6 octobre 2020 que va avoir lieu le premier essai documenté dans les médias au départ de la frégate Admiral Gorshkov (Izd.22350) positionnée en Mer Blanche, le missile frappant une cible en Mer de Barents à 450 Km de distance. Pour l’anecdote, lorsque le Général d’armée VV.Gerasimov annonça le tir au président russe ce qui fut relayé par le service de presse du Kremlin, les chiffres annoncés concernant le tir parlent d’une altitude atteinte de 28.000 m, d’une vitesse de Mach 8 et d’une distance de frappe de 450 Km: on est loin des chiffres avancés en février 2019 (mais bon, on parle d’un tir d’essais).

Un peu moins d’un an après le premier tir de surface documenté au départ de la frégate Admiral Gorshkov: le 4 octobre 2021 est devenu l’autre date importante pour le programme Tsirkon, puisque ce sont pas moins de deux tirs qui ont été effectués sur la même journée, ces derniers ayant lieu à partir du sous-marin K-560 Severodvinsk (Izd.885 Yasen). La double primeur dans ces deux tirs réside à la fois dans la plate-forme employée: il s’agit des premiers tirs de Tsirkon depuis une plate-forme sous-marine (tant qu’à présent les tirs furent effectués au départ de navires de surface), de plus, un tir fut effectué avec le sous-marin en surface mais également un tir en position immergée (40 m de profondeur dixit les médias russes).

Le complexe 3K22 est composé de trois éléments;

  • Le missile 3M22 Tsirkon,
  • La cellule verticale (UKSK) qui permet son tir
  • Le système de contrôle du missile

Le 3M22 peut être déployé depuis la mer soit en surface soit en position immergée ou depuis des plates-formes terrestres (système 3K55/K-300P Bastion); une variante aérotransportée n’est pas au programme bien que le futur missile hypersonique GZUR sera amené à récupérer pour partie les technologies développées pour le Tsirkon.

Deux lanceurs du système Bastion qui seront en mesure de déployer le missile 3M22 à terme. Image@mil.ru

Les rares images claires disponibles du missile permettent de voir un missile de grande taille, stocké dans un container de transport et de tir, (qui doit s’inscrire dans les mensurations d’une cellule verticale UKSK) plus proche des dimensions d’un Oniks que d’un Kalibr et composé d’un fuselage long et effilé). Certaines sources font mention que le fuselage est constitué d’un matériaux composite incluant du carbone, des fibres de carbone et des fibres de verre: ceci est plausible bien que rien ne permette de le confirmer.

La propulsion se subdivise en deux éléments: un accélérateur (premier étage), alimenté par carburant solide mixte, dont la première partie du carburant est employée pour l’éjection (en surface et sous l’eau) et l’accélération initiale, une fois une certaine altitude atteinte, la deuxième partie du carburant est employée et sert à l’accélération du missile jusqu’à la vitesse requise pour permettre l’allumage du superstatoréacteur (Scramjet). Ce dernier constitue le deuxième étage du missile et est alimenté par un carburant liquide, le Detsilin-M, qui permet l’accélération à la vitesse maximale et le vol de croisière en vitesse hypersonique.

On peut d’ailleurs voir sur les vidéos qu’il y a deux étapes rapides dans l’éjection du missile: l’éjection proprement dite avec emploi de tuyères latérales (thrusters) pour mettre le missile sur la bonne trajectoire ainsi que permettre l’accélération initiale qui ne dure que quelques secondes, après quoi la coiffe du missile est éjectée et on peut constater l’allumage du deuxième carburant de l’accélérateur qui permet une accélération rapide vers la vitesse requise pour l’allumage du superstatoréacteur. Les commandes de vol sont composées de deux groupes de gouvernes repliables implantées à proximité de la tuyère principale ainsi que de la tuyère de l’accélérateur.

Au niveau de la forme générale du missile et bien qu’aucune données officielles n’ait été publiées sur ce dernier: il apparaît clairement à l’observation des rares vidéos disponibles que la tête du missile est couverte par un cache de protection lors de l’éjection; ce dernier étant expulsé à une certaine altitude. Ce cache répondrait à un double besoin: protéger l’entrée d’air ventrale du missile ainsi que la pointe avant où est logée le radar durant la phase d’éjection.

Extrait vidéo de la séquence de tir d’un missile Tsirkon au départ de la frégate Admiral Gorshkov. Image@Mil.ru

(J’ouvre ici une parenthèse: certaines sources font état que le Tsirkon ne serait équipé « que » d’un statoréacteur (Ramjet) en lieu et place d’un superstatoréacteur (Scramjet) et que le missile n’atteindrait la vitesse annoncée (Mach 8 ou 9) qu’en piquant sur la cible en phase finale de vol à l’instar d’un missile balistique. Est-ce vrai? Est-ce faux? Je ne peux pas répondre à cette question. J’ai tendance à penser qu’il s’agit d’un superstatoréacteur à bord du missile pour permettre d’atteindre la vitesse de Mach 8 en vol de croisière, mais en attendant: les options restent ouvertes).

D’un point de vue technique, les caractéristiques communiquées tant qu’à présent sur le Tsirkon sont les suivantes. Inutile de préciser que celles-ci sont à prendre avec les réserves de rigueur en l’absence d’informations officielles;

  • Longueur: Entre 8 et 9 m
  • Vitesse maximale: Mach 8 (les sources divergent sur ce point)
  • Distance franchissable: 600 Km (certaines sources parlent de 1.000 Km)
  • Charge offensive: Entre 300 et 400 Kg
  • Carburant: Solide pour le premier étage (éjection et accélération initiale)
  • Carburant: Liquide, T-10 Detsilin-M / Децилин-М (C10H16) pour le deuxième étage (vol de croisière)

Qu’en est-il du guidage du missile? La difficulté avec un missile aussi « rapide » c’est de disposer de matériaux pouvant résister à la chaleur générée par le frottement (on parle de température pouvant atteindre les 2.000°) tout en étant en mesure d’installer une tête de guidage active pour permettre le recalage terminal du missile. Sur base de certains contrats et rapports annuels, il est possible d’en apprendre un peu plus sur les moyens de guidage employés; en 2011 le bureau d’études NPO Granit-Electron a été chargé de créer un système de pilotage automatique couplé à une centrale de navigation inertielle (pour la phase de vol de croisière).

Le plus plausible au niveau des moyens de guidage employés est donc: le vecteur transmet les coordonnées de la cible au missile avant le lancement, la centrale inertielle couplée à un pilote automatique prend le relais pour la phase de vol de croisière, une tête active (modèle inconnu) assurant le guidage dans la phase finale du vol. Autre élément qui est confirmé, par contre, c’est la possibilité via le futur système de commandement unifié « ASU » (Автоматизированную Систему Управления) d’assurer le guidage au-delà de l’horizon du missile (via avions, autres navires, satellites, radars terrestres, etc…) et de lui transférer les informations en temps réel pour soit changer la cible du missile soit assurer son recalage terminal. Néanmoins pour les raisons techniques exposées plus haut (températures élevées et ondes de chocs générant un plasma ionisant), cette affirmation des communications à distance est à prendre avec les réserves de rigueur.

Illustration du fonctionnement « supposé » de l’éclairage à distance d’une cible par un Tu-142MK/MZ dans le système intégré ASU pour le guidage d’un missile Tsirkon. Image@IZ.ru

Le missile 3M22 Tsirkon vient s’ajouter à l’arsenal de la Marine Russe venant s’intégrer dans la dotation des munitions déployées par les cellules verticales UKSK: plusieurs classes de navires de surface ainsi que de sous-marins sont et/ou seront en mesure de le déployer, sachant qu’il s’agira d’un mélange de navires neufs qui disposeront de cette capacité dès la sortie d’usine et d’autres étant des classes de navires modernisées pour pouvoir l’emporter. Les classes (et/ou navires) concernés (dans un premier temps) sont les suivantes:

  • Frégates Admiral Gorshkov (Izd.22350): équipées en usine de cellules UKSK
  • Corvettes Gremyashchiy (Izd.20385): équipées en usine de cellules UKSK
  • SSGN Yasen/Yasen-M (Izd.885/Izd.885M): équipés en usine de la possibilité de lancer les missiles Tsirkon
  • SSGN Antey (Izd.949AM): les navires modernisés au standard Izd.949AM seront en mesure d’emporter les missiles Kalibr/Oniks/Tsirkon en lieu et place des P-700 Granit sur les navires en état d’origine
  • Frégates Fregat (Izd.1155M): les Fregat modernisées reçoivent des cellules UKSK
  • Croiseurs lance-missiles Orlan (Izd.1144.2M): il s’agit du croiseur Orlan modernisé (l’Admiral Nakhimov qui sortira en 2023) ainsi que du Piotr Velikiy si la décision de sa refonte est prise

Au vu des navires concernés, il apparaît assez clairement que le 3M22 Tsirkon va devenir un des armements de base de la flotte russe de surface et sous-marine de demain: en plus des navires abordés ci-dessus, il est évident que les futurs destroyers « Super-Gorshkov » (Izd.22350M) dont une première unité sera mise sur cale en 2024, les toujours hypothétiques croiseurs Lider (Izd.23560) ainsi que les sous-marins nucléaires de cinquième génération (projet Husky) en seront également dotés. Néanmoins, comme souvent une fois que l’on aborde la question des « armes hypersoniques », il convient de rester prudent: les médias raffolent des annonces relatives aux performances réelles ou supposées et on finit par lire tout et son contraire au sujet du Tsirkon (ainsi que les autres « armes prometteuses » russes).

Il apparaît très clairement que la Russie est entrée dans la phase finale de mise au point du missile Tsirkon ce qui avait d’ailleurs été annoncé par le Président Russe le 25 mai 2021, une première commande pour des livraisons de série du missile ayant été signée en août 2021 durant le salon Armiya et couvrant la période 2022-2025. Les tirs effectués le 4 octobre permettent donc de voir que le missile achèvera effectivement bientôt l’entièreté de ses programmes d’essais; son admission au service suivant dans la foulée. Mais l’arrivée du 3M22 dans l’arsenal russe ne va pas changer (dans l’immédiat tout du moins) le visage des VMF: le nombre de vecteurs actuellement disponibles pour l’emporter est restreint (deux frégates Admiral Gorshkov, une frégate Fregat, deux SSGN Yasen/Yasen-M, ainsi qu’une corvette Gremyashchiy) et ce nombre ne va augmenter que progressivement au fur et à mesure des sorties de refontes avec rééquipements en cellules verticales ainsi que des admissions au service de navires neufs.

La frégate Marshal Shaposhnikov (Izd.1155M Fregat) sera la première unité de la Flotte du Pacifique à déployer le missile 3M22. Image@?

Au final, si l’arrivée du Tsirkon montre que la Russie a pris une avance vérifiable dans le domaine complexe des missiles de croisière hypersoniques; il reste des questions sans réponses et qui sont déterminantes pour mieux appréhender les performances réelles du missile, notamment la question des moyens de guidage employés ainsi que leur efficacité concrète. Sachant que la Russie a accumulé un important retard dans sa capacité d’éclairage à distance des flottes ennemies, bien que ce dernier soit en train d’être (lentement) résorbé avec le déploiement de satellites d’alerte avancée, il restera à voir dans quelle mesure le Tsirkon pourra être exploité dans les conditions maximales avec une capacité de frappe à très longue distance. Cependant, même si il devait ne pas pouvoir être exploité dans l’immédiat à « pleine » capacité (ASU toujours en cours de mise en place et nombre restreint de vecteurs disponibles), le complexe 3K22 Tsirkon sans être pour autant le « game changer » absolu présenté par certains médias va se révéler être une menace sérieuse et crédible pour les navires de surface et est également un bon indicateur que derrière les annonces médiatiques très (trop?) triomphantes: le visage de la Marine Russe est doucement mais très certainement en train d’évoluer d’un point de vue capacitaire.

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