Boeing E-3 Sentry

En 1963, l'USAF émet un appel d'offres pour un système de détection et de commandement aéroporté (Airborne Warning and Control System, AWACS) afin de remplacer ses EC-121 Warning Star qui sont utilisés dans ce rôle depuis plus d'une décennie[4]. Le nouvel avion doit profiter des améliorations technologiques qui permettent aux radars aéroportés de « regarder vers le bas » et détecter les appareils volant à basse altitude, même au-dessus des terres, ce qui est alors impossible à cause des échos parasites au sol[5]. Des contrats sont envoyés à Boeing, Douglas et Lockheed, ce dernier étant éliminé en juillet 1966. En 1967, un programme parallèle est mis en place pour le développement du radar, Westinghouse Electric et Hughes Aircraft étant sollicités afin de rivaliser dans la production du système radar. En 1968, il est désigné comme Overland Radar Technology (ORT) au cours des essais de développement sur un EC-121Q modifié[6] - [7]. L'antenne radar de Westinghouse doit être utilisée quel que soit le vainqueur du concours, puisque Westinghouse a été le pionnier dans la conception des déphaseurs haute puissance HF.

Le EC-121 Warning Star, un développement militaire du Lockheed Constellation, est en service de 1954 à 1982.

Boeing propose un appareil construit à cet effet, mais les essais indiquent qu'il ne peut surpasser le Boeing 707 déjà opérationnel, ce dernier est donc choisi à la place. Pour accroître l'endurance, le modèle doit être équipé de huit moteurs General Electric TF34, ou emporter son radar dans un dôme rotatif monté au sommet d'une dérive à flèche inversée, au-dessus du fuselage[5] - [8]. Boeing est sélectionné devant le projet basé sur le DC-8 de McDonnell Douglas en juillet 1970. Des commandes initiales sont passées pour deux appareils, désignés « EC-137D » en tant que bancs d'essai destinés à évaluer les deux radars concurrents. Comme les bancs d'essai n'ont pas besoin de l'autonomie de 14 heures exigée des appareils de production, les EC-137 conservent les moteurs commerciaux Pratt & Whitney JT3D, et une dernière réduction des besoins en autonomie conduit finalement à conserver les moteurs normaux pour la production[7].

Le premier EC-137 effectue son premier vol le 9 février 1972. Les vols avec emport des deux radar ont lieu entre mars et juillet de cette année[6]. Les résultats des essais mènent à la sélection du radar de Westinghouse pour les appareils de production[9]. Le radar d'Hughes apparaît initialement comme vainqueur certain, simplement parce que la majeure partie de son plan est initialement utilisée dans le programme du radar du F-15 Eagle. Le radar Westinghouse fait appel à une transformée de Fourier rapide (Fast Fourier Transform, FFT) canalisée pour sélectionner numériquement 128 fréquences Doppler, alors que le radar d'Hughes utilise des filtres analogues basés sur le modèle de celui du chasseur F-15. L'équipe d'ingénierie de Westinghouse gagne la compétition en utilisant un ordinateur programmable de 18 bits dont les logiciels peuvent être modifiés avant chaque mission. Cet ordinateur est le modèle AN/AYK-8 destiné au programme B-57G et désigné AYK-8-EP1 pour sa mémoire largement accrue. Ce radar multiplexe aussi un mode pulsé Beyond The Horizon (BTH, au-delà de l'horizon) pour compléter le mode de radar Doppler pulsé. Ceci se montre avantageux particulièrement lorsque le mode BTH est utilisé pour détecter des navires en mer lorsque le faisceau radar est dirigé en dessous de l'horizon[10].

L'approbation pour un développement à grande échelle du système AWACS (Airborne Warning & Control System) est donnée le 26 janvier 1973. Pour permettre un développement supplémentaire des systèmes de l'avion, des commandes sont passées pour trois appareils de préproduction, le premier d'entre eux réalisant son premier vol en février 1975. Pour économiser les coûts, les exigences en matière d'endurance sont assouplies, ce qui permet au nouvel avion de conserver les quatre moteurs JT3D, de désignation militaire américaine TF33[7] - [11]. IBM et Hazeltine sont sélectionnés pour développer l'ordinateur de mission et les systèmes d'affichage. L'ordinateur IBM reçoit la désignation 4PI, et les logiciels sont écrits en JOVIAL (en). Dans le même temps, un opérateur Semi-Automatic Ground Environment (SAGE) ou Back-Up Interceptor Control (BUIC) doit être au sol et suivre le parcours, affiché sous forme tabulaire ; toutefois, les différences dans la symbologie créent des problèmes de compatibilité dans les systèmes tactiques de radar au sol en Islande, en Europe et en Corée, sous Liaison 11 (TADIL-A).

Cérémonie de réception du premier E-3 à la Tinker Air Force Base en 1977.

Les modifications du Boeing 707 pour arriver au E-3 Sentry comprennent l'ajout d'un dôme radar rotatif, d'un point unique d'avitaillement, d'un point de ravitaillement en vol et d'un toboggan pneumatique. Le modèle initial doit recevoir deux toboggans (un à l'avant et l'autre à l'arrière) mais celui à l'arrière est abandonné afin d'économiser les coûts[12]. L'ingénierie, les essais et l'évaluation commencent sur le premier E-3 Sentry en octobre 1975. Entre 1977 et 1992, un total de 68 E-3 sont construits[3] - [13].

Le premier appareil retiré du service est un E-3A de l'OTAN qui effectue sa dernière mission le 15 mai 2015[14].

Les E-3 de la RAF seront remplacés par des Boeing 737 AEW&C sous la désignation E-7 Wedgetail. La USAF prévoit de remplacer les 31 E-3 en service en 2022 à partir de 2030 par 22 E-7A Wedgetail[15].

La cellule du E-3 Sentry est un Boeing 707-320B Advanced modifié. Les E-3 de l'USAF et de l'OTAN ont une distance franchissable de 6 400 km sans ravitaillement ou peuvent voler huit heures[1]. Les dernières versions du E-3 achetées par la France, l'Arabie saoudite et le Royaume-Uni sont équipés des turboréacteurs à double flux CFM-56-2 plus récents et peuvent voler pendant près de 11 heures ou sur plus de 8 000 km[16]. La portée et l'autonomie du Sentry peuvent être augmentées via le ravitaillement en vol et les équipages peuvent se relayer ; des espaces de repos et de repas sont présents à bord[3] - [13].

Lorsqu’il est déployé, chaque E-3 surveille une zone du champ de bataille qui lui est attribuée et fournit des informations aux commandants des opérations, permettant d'acquérir et de conserver le contrôle du combat. En tant qu'atout de la défense aérienne, le E-3 peut détecter, identifier et suivre les déplacements des forces ennemies aéroportées loin des frontières des États-Unis ou des pays de l'OTAN ; il peut diriger des chasseurs-intercepteurs vers ces cibles[3]. En appui des opérations air-sol, le E-3 peut fournir des informations directes nécessaires à l'interdiction de l'espace aérien par l'ennemi, la reconnaissance, le transport aérien et l'appui aérien rapproché à des groupes amis au sol[3].

Vue rapprochée du radar qui effectue six tours par minute[17].

Le dôme radar, non pressurisé, a un diamètre de 9,1 m, est épais de 1,8 m au centre et est fixé à 3,4 m au-dessus du fuselage par deux supports[3]. Il est incliné de 2° vers l'avant pour réduire la traînée aérodynamique lors des décollages et lorsque l'avion vole à la vitesse d'autonomie maximale (ce qui est corrigé électroniquement à la fois par le radar et le déphaseur de l'antenne SSR). Le dôme dispose de trappes de refroidissement et de prélèvement d'air pour évacuer la chaleur générée par les équipements électroniques et mécaniques. Le système de rotation hydraulique de l'antenne permet au système de radar à balayage numérique AN/APY-1 et AN/APY-2, de la Northrop Grumman Electronic Systems[18], de surveiller la surface terrestre jusque dans la stratosphère, au-dessus de la terre ou de l'eau.

Les autres sous-systèmes majeurs du E-3 Sentry sont la navigation, les communications et les ordinateurs. Des consoles affichent des données traitées par ordinateur en format graphique ou tabulaire sur des écrans vidéo. Les opérateurs de consoles réalisent la surveillance, l'identification des cibles, les contrôles d'armes, la gestion de combat et les communications[3]. Les sous-systèmes de radar et d'ordinateur du E-3 peuvent recueillir et présenter des informations nombreuses et détaillées sur le champ de bataille. Ceci comprend les positions et les informations de suivi des aéronefs ou navires ennemis et la localisation et les statuts des vaisseaux et aéronefs amis. L'information peut être envoyée au commandement central et aux centres de contrôle dans les zones arrière ou à bord des navires. En temps de crise, les données peuvent être transmises à la National Command Authority aux États-Unis via des RC-135 ou des porte-avions[3].

Deux alternateurs sont montés sur chacun des quatre moteurs du E-3 fournissent chacun 75 kVA de puissance électrique, pour le radar, l'IFF et autres appareils électroniques de l'avion[3]. Lorsque l'appareil vole à son altitude d'exploitation, son radar Doppler pulsé a une portée de plus de 400 km pour des cibles volant à basse altitude, et le radar à impulsions « au-delà de l'horizon » a une portée d'environ 650 km pour des appareils qui volent à des altitudes moyennes ou hautes. Le radar (primaire) est combiné à un radar secondaire (interrogateur IFF) de surveillance, ce qui permet de détecter, d'identifier et de suivre des avions ennemis ou amis volant à basse altitude, tout en éliminant les échos parasites au sol[3] - [13] - [19].

L'hétérogénéité de l'équipement de la flotte des E-3 de l'OTAN complique sa modernisation. Chaque appareil des membres de l'OTAN est configuré différemment et l'OTAN n'a pas finalisé de plans de modernisation ou de remplacement. Les avions peuvent continuer à voler jusqu'en 2050 avec une maintenance appropriée, mais puisque la flotte de Boeing 707 dans le monde entier diminue, la maintenance des E-3 devient plus difficile[20].

L'équipage en train de mettre en œuvre les consoles de communications et de commandement d'un E-3 de l’OTAN en janvier 2008.

À partir de 1987, les E-3 de l'USAF sont amenés au standard « Block 30/35 Modification Program » (programme de modification aux standards 30/35) pour améliorer les capacités du E-3. Le 30 octobre 2001, le dernier appareil à être amélioré sort des chaînes d'assemblage[21]. Plusieurs perfectionnements sont réalisés, à commencer par l'installation de mesures de soutien électronique et de capacité de surveillance électronique, à la fois pour des moyens de détection actifs et passifs. Le Joint Tactical Information Distribution System (en) (JTIDS) fournit des communications rapides et sûres pour transmettre des informations, dont les positions des cibles et des données d'identification, à d'autres plates-formes alliées. Un système de GPS est ajouté. Les ordinateurs embarqués sont revus pour héberger le JTIDS, Liaison 16, les nouveaux systèmes ESM et recevoir de futures améliorations[21].

Puisque le Boeing 707 n'est plus en production, le système de mission du E-3 est installé dans le Boeing E-767 pour la Force aérienne d'autodéfense japonaise. Le E-10 MC2A est initialement destiné à remplacer les E-3 de l'USAF — avec le RC-135 et le E-8 — mais le programme E-10 est annulé par le département de la Défense. Boeing continue de réaliser pour l'USAF des séries d'améliorations progressives, principalement sur l'avionique pour amener les appareils au standard Block 40/45. Ces appareils modifiés comportent des améliorations des sections d'équipage de mission et de gestion du combat aérien, ainsi que des équipements électroniques considérablement améliorés[22].

Un autre programme étudié par l'Air Force est l'Avionics Modernization Program (AMP, Programme de modernisation de l'avionique). Ce programme doit équiper les E-3 de planches de bord tout écran. L'Air Force veut également modifier des E-3 avec des réacteurs plus fiables que les originaux, et au moins 19 % plus efficaces énergétiquement. Des nouveaux turboréacteur à double flux doivent donner à ces E-3 une plus grande portée, plus d'autonomie et réduire la distance de décollage. Si ces modifications sont réalisées, les E-3 pourront décoller avec le plein de carburant sur des pistes longues de seulement 3 000 m (10 000 ft), et également par des températures plus élevées et des pressions atmosphériques plus faibles, comme sur les bases situées en région montagneuse. Maintenant que le E-8 Joint STARS est équipé des nouveaux turboréacteurs à double flux Pratt & Whitney JT8D-219, présentés comme coûtant la moitié du prix du moteur concurrent, le CFM56, l'Air Force étudie la possibilité de remplacer des réacteurs originaux des E-3 par d'autres plus efficaces[23].

Le Radar System Improvement Program (RSIP, programme d'amélioration du système radar) est un programme de développement commun entre les États-Unis et l'OTAN[3]. Le RSIP accroît la capacité opérationnelle des contre-mesures électroniques du radar du E-3 et améliore la fiabilité, la maintenabilité et la disponibilité du système[3]. Ce programme vise essentiellement à remplacer les anciens composants électroniques Transistor-Transistor logic (TTL) et MECL dont la production est arrêtée depuis longtemps, ainsi que les ordinateurs numériques qui exigent un langage de programmation de haut niveau par un langage d'assemblage. Un développement significatif consiste à remplacer l'ancien matériel électronique de traitement des signaux par : la transformation de Fourier rapide (FFT) de 8-bit en 24-bit et le convertisseur analogique-numérique (en anglais, A/D) de 12-bit signé en 15-bit signé[10]. Ces modifications de matériel et de logiciel améliorent les performances du radar du E-3, accroissant sa capacité de détection en mettant l'accent sur les cibles furtives à faible surface de réflexion radar (RCS)[3].

La RAF fait également appel au programme RSIP pour améliorer le radar de ses E-3. La modernisation des escadrons de E-3 est terminée en décembre 2000. Des systèmes GPS et de navigation inertielle sont installés, ce qui améliore la précision de la localisation. En 2002, Boeing reçoit un contrat pour appliquer le RSIP à l'escadron de l'Armée de l'air française. L'installation est terminée en 2006[3].

• Dominique Breffort et André Jouineau (infographies) (ill. André Jouineau), Boeing 707, KC-135 et leurs dérivés civils et militaires : Du « Dash 80 » à l'E-8 J-STARS, 5 avenue de la République, Paris 11, Histoire et Collections, coll. « Légendes du Ciel », 2008, 240 p. (ISBN 978-2-35250-074-2, OCLC 470746081, présentation en ligne), « L'E-3 Sentry », p. 110-123. 
• (en) Tom Clancy, Fighter Wing, Londres, HarperCollins, coll. « The Tom Clancy military library », 1996, 331 p. (ISBN 978-0-00-255527-2, OCLC 464190355).
• (en) Paul Eden, The Encyclopedia of Modern Military Aircraft, Londres, Amber Books, 2004, 512 p. (ISBN 978-1-904687-84-9, OCLC 79862721). 
• (en) Kivanc N. Hurturk, History of the Boeing 707, Forest Hills, N.Y., Buchair UK Ltd, 1998, 420 p. (ISBN 978-0-9666368-0-2, OCLC 42042246).
• (en) Tony Pither, The Boeing 707 720 and C-135, Tunbridge Wells, Kent, Royaume-Uni, Air-Britain (Historians) Ltd., 1998, 488 p. (ISBN 978-0-85130-236-2, OCLC 46656042).
• (en) John W. R. Taylor (compiled and edited by) et Kenneth Munson (assistant editor), Jane's All The World's Aircraft, 1976-77 : [67th year], Londres, Jane's Yearbooks, 1976, 860 p. (ISBN 978-0-354-00538-8, OCLC 85999217). 
• (en) Nick Veronico et Jim Dunn, 21st Century U.S. Air Power, St. Paul, MN, MBI Pub., 2004, 176 p. (ISBN 978-0-7603-2014-3, OCLC 55222850, lire en ligne). 
• (en) Stewart Wilson (ill. Juanita Franzi et Dennis Newton), Boeing 707, Douglas DC-8, and Vickers VC-10, Fyshwick, Australie, Aerospace Publications, coll. « Legends of the air » (n^o 6), 1998, 185 p. (ISBN 978-1-875671-36-6, OCLC 39663397). 

• (en) Ed Davies, « AWACS Origins : Brassboard – Quest for the E-3 Radar », Air Enthusiast, Stamford, Lincs, Royaume-Uni, Key Publishing, n^o 119,‎ septembre/octobre 2005, p. 2-6 (ISSN 0143-5450). 
• (en) Jon Lake, « Aircraft of the RAF – Part 10 Sentry AEW.1 », Air International, Stamford, Royaume-Uni, Key Publishing, vol. 76, n^o 2,‎ février 2009, p. 44–47 (ISSN 0306-5634).

• Liste des aéronefs actuels des forces armées des États-Unis
• Lockheed EC-121 Warning Star

• (en) E-3 Sentry sur GlobalSecurity.org