Armes hypersoniques
Introduction
Hypersonique : quelques éléments d’explication
Signification
Premier constat : si la définition du mot supersonique repose sur un phénomène physique clairement identifié (la vitesse du son dans l’air) et un paramètre (le nombre de Mach, rapport de la vitesse de vol et de la vitesse du son) permettant de détecter un seuil d’apparition du régime supersonique (Mach >1), ce n’est absolument pas le cas du mot hypersonique.
Même des sommités en la matière le reconnaissent : J.D. Anderson met par exemple en exergue dans le document de référence qu’il a écrit sur le sujet [1] une citation d’un autre scientifique renommé dans laquelle celui-ci prend acte de ce fait (Figure 1).
Figure 1 : sur la définition du régime hypersonique [1]
L’usage s’est imposé au fil du temps de qualifier d’hypersonique un écoulement dans l’air dont le Mach est supérieur à 5 (ou, pour un air au repos, la vitesse à laquelle un mobile se déplace dans celui-ci). C’est effectivement un raccourci pratique et somme tout recevable en première approximation. Mais le passage en régime hypersonique n’est pas aussi instantané que cette définition pourrait le laisser supposer.
Cela dissimule en effet le caractère progressif (en fonction de la vitesse) de l’apparition dans l’air de phénomènes thermochimiques complexes, qui en modifient les propriétés thermodynamique et «signent» ce passage en régime hypersonique.
Parmi ces phénomènes, le plus connu est probablement l’ionisation de l’air.
Ionisation de l’air
Lorsqu’un mobile se déplace dans l’air, un choc apparait devant lui, portant le gaz à haute pression et haute température à proximité de la paroi. Plus le mobile va vite, plus le choc est fort et plus la température du gaz augmente.
D’autre part, l’air est en quasi-totalité composé d’un mélange de molécules d’azote et d’oxygène : à partir d’un certain seuil de température, les deux atomes formant les molécules d’azote se séparent, puis pour des vitesses encore plus élevées les deux atomes d’oxygène se séparent à leur tour, et à vitesse encore plus élevée des électrons sont arrachés aux atomes. L’air en proche paroi est alors un mélange d’atomes, d’électrons et d’atomes ionisés (atomes ayant perdu un ou plusieurs électrons).
Ce phénomène est celui que l’on désigne par ionisation de l’air. Il apparait pour des nombres de Mach de l’ordre de 10 (environ 3000 m/s). Il est responsable du phénomène de blackout radio apparaissant lors de la rentrée atmosphérique des capsules et autres navettes spatiales
Plusieurs autres phénomènes physiques et chimiques sont associés au caractère hypersonique de la vitesse de déplacement d’un objet dans l’air. Le lecteur intéressé pourra se reporter au chapitre 1 de la référence [1] pour en savoir plus
Une notion déjà ancienne
Quand est apparu le mot hypersonique, quels ont été les premiers objets hypersoniques, sont des questions qui seront abordées dans d’autres articles.
Qu’il suffise de dire pour l’instant que les objets évoqués par V. Poutine ne sont pas, et de loin, les premiers objets hypersoniques de l’Histoire. De nombreux autres les ont précédés. Les capsules de retour terrestre telles que les capsules habitées du programme Apollo (années 60-70) font notamment partie de cette famille.
Il faut en effet savoir qu’une capsule revenant d’une mission lunaire effectue une rentrée atmosphérique à une vitesse de l’ordre de 11000 m/s ( ≈ 40 000 km/h, Mach > 30). Ces objets sont donc, sans doute aucun, des véhicules hypersoniques.
Mais ils possèdent aussi une autre qualité extrêmement importante, et qui l’est tout autant pour les armes hypersoniques comme on le verra plus bas : ils peuvent manœuvrer dans l’atmosphère.
Un peu de mécanique du vol
Traînée et portance (Drag et Lift)
A ce stade, il est nécessaire de faire une courte digression sur les forces exercées par l’air sur un véhicule en déplacement rapide, et le principe des manœuvres de trajectoire que celles-ci permettent d’effectuer. Pour cela examinons la Figure 2 :
① | Lorsqu’un objet axisymétrique comme une capsule Apollo se déplace dans l’air et que sa vitesse et son axe de symétrie sont alignés, la force de pression aérodynamique est appliquée sur son axe. Si le centre de gravité de l’objet est lui aussi positionné sur l’axe de symétrie, le déplacement de l’objet est rectiligne, seulement ralenti par la force de pression (Ftot sur le schéma) |
② | Si au contraire le centre de gravité n’est pas positionné sur l’axe de symétrie (ce qui, de manière délibérée, était le cas des capsules Apollo), la force de pression va faire tourner la capsule autour de celui-ci (en plus de la freiner) |
③ | Cette rotation va continuer jusqu’à ce que la capsule arrive dans une position stable où le centre de gravité et la force de pression sont de nouveau alignés. On dit alors que la capsule se déplace avec une incidence par rapport à sa vitesse (l’angle entre l’axe de la capsule et sa vitesse). Dans cette position, il subsiste toujours une force de freinage, dite force de trainée (drag en anglais) alignée avec la vitesse qui va ralentir la capsule (Drag sur la figure). Mais il se crée aussi une force perpendiculaire à la vitesse, la portance (lift en anglais) qui va écarter la capsule de la trajectoire rectiligne (Lift sur la figure). |
NOTA IMPORTANT :
Le rapport de ces deux grandeurs s’appelle la finesse du véhicule. Elle dépend de très nombreux paramètres (angle d’incidence…) et a un impact déterminant sur les capacités de manœuvre de la capsule. On verra plus loin que c’est également le cas pour les objets hypersoniques militaires.
Manœuvres : comment ?
C’est cette force de portance qui va permettre à la capsule d’effectuer des manœuvres au cours de sa trajectoire. La capsule est en effet dotée de tuyères dites « de roulis » qui permettent à la capsule de tourner autour de son axe, et ainsi d’orienter la force de portance (Figure 3 et Figure 4) :
- Vers le haut ou vers le bas pour diminuer ou augmenter la vitesse de descente
- Vers la droite ou vers la gauche pour effectuer des virages
Figure 3 : manœuvre par orientation de la portance
Figure 4 : tuyères de pilotage en roulis
Manœuvres : pourquoi ?
Pourquoi faire manœuvrer la capsule alors qu’il est beaucoup plus simple de rentrer tout droit ?
Ce serait tout à fait juste pour une capsule non habitée. Mais les capsules type Apollo emportent des cosmonautes dont l’organisme ne pourrait pas supporter des décélérations trop fortes. Celles-ci peuvent atteindre des centaines de fois la pesanteur (on dit des centaines de g), alors qu’un astronaute jeune, fort et entrainé, ne peut pas être soumis sans dommages à plus d’une dizaine de g.
Il existe bien une manière de diminuer la décélération, c’est de faire rentrer la capsule avec une trajectoire de faible pente au lieu de rentrer tout droit. On s’en rend très bien compte sur la Figure 5 : lorsque l’on passe de 80° de pente à 10° de pente, la décélération maximale passe de plus de 300 g à quelques dizaines de g. Mais à 10° de pente, on freine encore beaucoup trop fort pour l’équipage.
Cependant, si l’on diminue encore un tout petit peu la pente pour tenter d’atténuer davantage la décélération, la capsule sort de l’atmosphère pour un voyage périlleux et peut-être sans retour (courbe pour 5° de pente).
Figure 5 : décélérations subies par une capsule en fonction de la pente de la trajectoire.
Manœuvres : le résultat
La mission lunaire serait-elle donc impossible, piégée entre les contraintes liées à la survie des cosmonautes et la nécessité de les ramener à la maison ?
C’est là que la capacité de manœuvre de la capsule va sauver la mission : on l’illustre sur la Figure 6.
La pente initiale de rentrée d’Apollo 8 (premier voyage circumlunaire) était de 6.5°. La capsule débute la rentrée en ① avec une portance positive (orientée vers le haut).
La courbe noire de la Figure 6 est la trajectoire prévisionnelle de la capsule [2]. La courbe bleue et la courbe rouge sont des trajectoires alternatives :
- La courbe rouge est une rentrée directe comme sur la Figure 5, et on voit que malgré le fait d’avoir encore diminué la pente de 10° à 6,5°, la décélération maximale est toujours trop élevée
- La courbe bleue est une rentrée avec une portance positive tout du long : on peut observer qu’elle n’arrive pas jusqu’au sol et repart vers l’Espace
La courbe noire est identique à la bleue, mais à partir du point ②, la capsule effectue une rotation autour de son axe et la portance devient négative (« initiate reentry steering » : démarrage des manœuvres de rentrée) pour empêcher la capsule de rebondir.
Les manœuvres ultérieures contiennent l’altitude de vol entre 50km et 60km environ, et maintiennent la décélération en dessous des 10g fatidiques (6.8 g enregistrés au cours du vol réel [3]).
La manœuvrabilité de la capsule Apollo a ainsi rendu possible les missions lunaires.
Les véhicules militaires dont on va maintenant parler utilisent des méthodes pour effectuer des manœuvres lors de leur vol dans l’atmosphère dont le principe est très similaire. La réalisation diffère par contre profondément.
![Figure 6 : Trajectoire prévisionnelle de rentrée atmosphérique Apollo 8 [2]](https://www.hyfar-ara.org/wp-content/uploads/2025/12/trajectoire-Apollo.jpg)
Figure 6 : Trajectoire prévisionnelle de rentrée atmosphérique Apollo 8 [2]
Véhicules hypersoniques militaires
Missiles balistiques
Comme les véhicules hypersoniques civils, les véhicules hypersoniques militaires ne sont pas nés en mars 2018 au Parlement de Russie. Il en existe déjà depuis les années 60 : ce sont les têtes militaires emportées par des missiles balistiques intercontinentaux.
Pour comprendre la raison qui permet de les qualifier de véhicules hypersoniques, il faut s’arrêter un moment sur la manière dont ils sont mis en œuvre.
Que ce soit à partir d’un sous-marin ou d’un silo terrestre, les têtes militaires stratégiques sont emportées sur de lourds missiles, comme des satellites au bout d’une fusée, puis lâchés en fin de propulsion (à des altitudes bien au-delà de l’atmosphère terrestre).
Après quoi ils se déplacent dans l’espace comme des boulets de canons volant très haut, allant très vite, retombant très loin, et reviennent à terre en fin de parcours comme des météorites en effectuant une rentrée atmosphérique du même type que les capsules Apollo, mais sans manœuvre.
L’animation de la Figure 7 illustre de manière très didactique cette séquence.
Pour leur permettre d’atteindre les très grandes portées qu’exigent leurs missions, leurs vitesses initiales doivent être elles-mêmes très importantes, ce qui, comme pour les capsules Apollo, leur fait effectuer une rentrée atmosphérique que l’on peut qualifier d’hypersonique (il faut une vitesse de l’ordre de 7000 m/s, Mach > 20, pour atteindre 10000 km).
Figure 7 : mise en œuvre d’une ogive militaire sur missile balistique.
Véhicules hypersoniques manœuvrables
Les trajectoires suivies par les objets embarqués sur missiles balistiques sont cependant effectivement très prévisibles, et leurs durées suffisamment longues (plus d’une demi-heure pour certaines) pour offrir à l’adversaire le temps de préparer sa défense.
D’autres trajectoires, mettant à profit la manœuvrabilité de véhicules hypersoniques conçus à cet effet (contrairement aux têtes purement balistiques), ont été imaginées dans la première moitié du XXème siècle, pour allonger les portées et/ou suivre des trajectoires moins prévisibles :
- Les trajectoires dites « skip entry »,
- les trajectoires dites « bost glide ».
Les trois types de trajectoires sont schématisées sur la Figure 8. Toutes ces trajectoires commencent de la même manière, par la phase propulsée et la phase balistique qui suit, elles diffèrent par leur phase de rentrée atmosphérique.
Lors d’une rentrée skip, le véhicule « rebondit » une ou plusieurs fois sur l’atmosphère avant d’effectuer un ultime plongeon pour arriver au sol.
Dans les trajectoires « boost glide », le véhicule effectue un début de rentrée similaire à celui d’une trajectoire balistique classique, mais à partir d’une certaine altitude il remonte dans l’atmosphère (phase de « pull up »). Il suit ensuite une trajectoire d’altitude faiblement décroissante, en raison du freinage aérodynamique, jusqu’à sa destination finale (phase planée, « glide » en anglais).
Pour l’une comme pour l’autre trajectoire, le véhicule n’est pas propulsé jusqu’à sa cible : il ne réalise sa trajectoire complète que grâce à la vitesse qui lui a été communiquée par la fusée à l’instant où il s’en détache.
Autre similitude entre les deux trajectoires : elles effectuent leur rentrée dans l’atmosphère avec des pentes très inférieures à celles des têtes balistiques classiques. C’est une obligation pour pouvoir effectuer les rebonds ou le vol plané.
Figure 8 : trois types de trajectoires de véhicules militaires hypersoniques
Skip entries
L’emploi d’une trajectoire « skip » pour un système d’arme a été théorisé pendant la partie sombre des années 40 par l’ingénieur autrichien Eugen Sänger. Il l’avait imaginée pour son projet de bombardier « Silbervogel » à long rayon d’action, destiné à atteindre New York depuis l’Allemagne et revenir à son point de départ (voir la Figure 9 et la Figure 10, ainsi que la note technique [4]).
La rentrée « skip » a également été envisagée pour les capsules Apollo, mais elle n’a jamais été mise en œuvre.
Elle est néanmoins toujours d’actualité. Par exemple :
- la sonde chinoise Chang’e effectue effectivement ce type de rentrée,
- la capsule lunaire ORION de la NASA également. C’est le premier vaisseau capable de transporter un équipage ayant jamais effectué ce genre de manœuvre (démonstration en pilotage automatique sans cosmonautes à bord le 11 décembre 2022 [5]).
![Figure 10 : la trajectoire circumterrestre du Silbervogel [4]](https://www.hyfar-ara.org/wp-content/uploads/2025/12/Sanger-hyfar-400px.jpg)
Figure 10 : la trajectoire circumterrestre du Silbervogel [4])]
Figure 9 : le Silbervogel d’E. Sänger
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Figure 11 : « skip entries » envisagées pour la capsule ORION
Trajectoires Boost Glide
Les premières mentions des trajectoires boost glide ont été attribuées à l’ingénieur chinois Qian Xuesen qui les aurait imaginées à la fin des années 40 alors qu’il travaillait aux Etats Unis (MIT, Caltech) après y avoir étudié pendant plusieurs années.
Lui et Sänger ont eu d’ailleurs des destinées hors normes, que l’on ne peut pas rapporter dans cet article mais que l’on projette d’aborder ultérieurement.
Pourquoi sont-elles si particulières?
Les trajectoires boost glide possèdent une caractéristique unique par rapport aux autres : la phase planée se déroule à des altitudes de l’ordre de 40km à 60km, ce qui les met longtemps en-dessous de l’horizon radioélectrique des radars des défenses positionnés dans la zone de la cible, contrairement aux deux autres.
Il est d’autre part possible, grâce à la manœuvrabilité des véhicules et parce qu’ils sont dans l’atmosphère pendant toute la phase glide, d’effectuer des évasives rendant ces trajectoires nettement moins prévisibles.
Ces deux potentialités offrent donc des opportunités exploitables de perturber la réponse de la défense, et les trajectoires boost glide sont de ce fait particulièrement intéressantes.
Augmentation de portée
Mais ce ne sont pas les seules raisons. Tout comme les skip entries, les trajectoires boost glide permettent théoriquement d’allonger considérablement la portée par rapport à une trajectoire balistique classique. le premier paramètre influant sur cette portée est la finesse de l’objet (dont la définition a été donnée plus haut) : plus celle-ci est élevée, plus le gain de portée est important.
Les éventuelles manœuvres d’évasive en cours de route vers la cible ont cependant pour conséquence des pertes de vitesse supplémentaires, et donc diminuent la portée théorique.
Illustration
On illustre tous ces éléments sur la Figure 12 où l’on a comparé plusieurs véhicules propulsés initialement à 7000 m/s suivant qu’ils sont sur une trajectoire boost-glide ou pas, et dans le premier cas s’ils possèdent une finesse moyenne ou élevée.
Augmenter la vitesse permettrait d’allonger encore les portées des trajectoires boost-glide. On obtiendrait alors un véhicule présentant de nombreuses similitudes avec le portrait robot des armes hypersoniques fait par V. Poutine en 2018.
Différentes classes de véhicules
Les objets hypersoniques que l’on vient de décrire sont connus sous la dénomination générale BGRV : Boost Glide Reentry Vehicles. Comme on l’a vu sur la Figure 12, ils peuvent avoir des portées très élevées, capables de les faire entrer dans la catégorie « armes stratégiques ».
Il existe d’autres types d’armes hypersoniques, propulsées elles jusqu’à leur destination finale. Les problématiques de conception sont très différentes, mais une fois de plus nous allons être contraints de laisser la question en suspens pour ne pas surcharger le texte actuel et renvoyer la discussion éventuelle à un article ultérieur.
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Figure 12 : comparaison de trajectoires « balistique » et « boost-glide »
Quelques exemples de BGRV
Les programmes de planeurs hypersoniques (HGV : Hypersonic Glide Vehicle, acronyme remplaçant BGRV dans les publications les plus récentes) se sont multipliés dans la dernière décennie Etats-Unis, Chine, Russie).
La France n’est pas absente, ayant réussi le premier test de son Histoire en 2023 avec le véhicule VMAX de la DGA développé sous maitrise d’œuvre ArianeGroup.
Nous illustrons ci-dessous sur deux exemples comment peuvent se concrétiser les principes que l’on a présentés précédemment.
BGRV 122E
Le premier exemple est celui du véhicule expérimental BGRV 122E qui a donné son nom à cette catégorie d’engins (Figure 13 et Figure 14).
Le 122E était un cône très allongé de près d’une tonne et long d’environ 7m, dont l’enveloppe en niobium (bonne tenue à très haute température) était doublée d’isolant.
Le refroidissement de la pointe avant, partie subissant les plus forts flux de chaleur, était assuré par transpiration de liquide.
L’objet était mis en incidence pour générer la portance nécessaire, et pour éviter que le même côté soit constamment soumis aux flux de chaleur les plus importants il était mis en rotation autour de son axe pendant toute la trajectoire.
Le 26 février 1966, après lancement au sommet d’une fusée ATLAS « à la limite de sa tenue structurale et thermique » [6], il reliait avec succès le polygone de Vandenberg en Californie et l’ile de Wake sur une trajectoire supposée [7] dépassant les 7000 km (Figure 17).
Figure 13 : le BGRV 122E en exposition à Wright-Patterson AFB
![Figure 14 : vue schématique du BGRV 122E [6]](https://www.hyfar-ara.org/wp-content/uploads/2025/12/BGRV-sketch-300x264.jpg)
Figure 14 : vue schématique du BGRV 122E [6]
Common Hypersonic Glide Body (C-HGB)
Le C-HGB est une tête militaire hypersonique développée conjointement pour l’US Army et l’US Navy. La version Army (Long Range Hypersonic Weapon : LRHW « Dark Eagle ») est mise en œuvre sur un camion transporteur-érecteur-lanceur qui comprend 2 missiles emportant cette tête (Figure 15).
Les caractéristiques précises du véhicule C-HGB sont évidemment confidentielles, mais des formes externes ont été publiées à de nombreuses reprises, montrant un objet triconique d’environ 2m de long disposant d’ailerons pour manœuvrer en vol (Figure 16).
La portée exacte est également confidentielle : la référence [8] parle de 2800 km ; un essai dans le Pacifique effectué en juin 2024 s’est déroulé entre Hawai et les iles Marshall distantes d’environ 3800 km [9] (voir la Figure 17). Le démarrage du déploiement de la toute première batterie par l’Army avait été annoncé à échéance de fin 2025 [10]. Un étalement des livraisons en 2026 était attendu au moment où cet article a été écrit. [14]
Un test complet de la version marine a été effectué depuis Cape Canaveral en mai 2025, validant l’embarquement sur des destroyers de la classe Zumwalt. Deux navires sont en cours de transformation pour accueillir les nouveaux missiles [11] [12]. Les premiers tests à la mer sont attendus pour 2027 [11]. Une version sur sous-marin d’attaque de la classe Virginia est aussi dans les plans [13].
Figure 15 : une unité LRHW de l’US Army
Figure 16 : Maquette de la tête hypersonique manœuvrable Common-Hypersonic Glide Body (C-HGB) de l’armée américaine pour le système de missile hypersonique LRHW (Long Range Hypersonic Weapon), lors d’une démonstration au petit-déjeuner du House Army Caucus Breakfast à Washington DC le 27.02.2020
![Figure 17 : trajectoires supposées du BGRV 122E (ref [6] et [7]) et du LRHW](https://www.hyfar-ara.org/wp-content/uploads/2025/12/BGRV-trajectory-2.jpg)
Et s’il fallait retenir quelque chose
Comme on l’a dit en préambule, les articles de la série que nous inaugurons ici s’adressent plus particulièrement à des non spécialistes du domaine porté par l’association HyFAR-ARA, désireux d’en apprendre un peu plus que ce que peuvent diffuser les média traditionnels.
A leur attention, nous avons extrait ci-dessous les informations qui nous semblent les plus utiles à retenir dans ce qui vient d’être exposé :
- Il n’existe pas de barrière franche entre le régime supersonique et le régime hypersonique comme il y en a entre le régime subsonique et le régime supersonique. C’est l’apparition progressive, avec l’augmentation de la vitesse, de phénomènes physiques complexes qui signe ce passage au régime hypersonique.
- Il y a souvent une assimilation dans les média traditionnels entre véhicule hypersonique et véhicule manœuvrable. On a vu qu’il était tout à fait possible d’être l’un sans être l’autre, ou d’être les deux ensemble.
- C’est la manœuvrabilité (entre autres) qui a rendu possibles les missions lunaires du programme Apollo.
- Les véhicules hypersoniques manœuvrables, qu’ils soient civils ou militaires, ne sont pas une invention récente. De nombreux objets expérimentaux ou opérationnels ont été conçus et déployés depuis plus d’un demi-siècle.
Quelques ordres de grandeur (vitesses, accélération, portée, altitudes, dimensions…) ont par ailleurs été mentionnés ici et là, et nous espérons qu’ils pourront rendre service à nos lecteurs pour analyser les informations qu’ils se procureront via d’autres canaux.
Enfin, si cet article a pu vous amener à vous poser des questions sur le sujet, nous estimerons avoir atteint le but cherché, et nous vous engageons à ne pas hésiter à nous les poser via les formulaires de contact disponibles sur ce site.
Références
[1] | Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics J.D. Anderson AIAA Education series – second edition – 2006 |
[2] | Apollo 8 NASA Press Kit NASA news release 68-208 – 15/12/1968 |
[3] | Apollo 8 mission report NASA MSC-PAR-69-1, février 1969 |
[4] | Uber einen Raketenantrieb für Fernbomber (Deuxième édition allemande inchangée) (a) Eugen Sänger, lrene Bredt VERLAG FLUGTECHNIK/ ERNST VON OLNHAUSEN STUTTGART – Octobre 1957 |
[5] | ORION Artemis I entry performance Jeremy Rea and Luke McNamaray and Mark Kane 46th Annual American Astronautical Society Guidance, Navigation and Control Conference 1-7 février 2024 |
[6] | Engineering the Space Age – A Rocket Scientist Remembers Robert V. Brulle Air University Press – Maxwell Air Force Base, Alabama 2008 |
[7] | Lightning bolts – first manuevering reentry vehicles William YENGST Tate publishing 2010 |
[8] | The U.S. Army’s Long-Range Hypersonic Weapon (LRHW): Dark Eagle Congressional Research Service, mise à jour n°36 du 12 juin 2025 |
[9] | DOD Completes Flight Test of Hypersonic Missile 28 juin 2024 |
[10] | US Army Long-Range Hypersonic Weapon: Programme status Sidney A. Dean 8 octobre 2025 |
[11] | First U.S. Warship Fitted for Hypersonic Missiles Back in the Water 6 décembre 2024 |
[12] | US Navy Begins Hypersonic Integration on USS Lyndon B. Johnson 16 janvier 2025 |
[13] | Breaking News: US Navy funds first Block VI Virginia-class submarines with hypersonic strike capability. 12 juillet 2025 |
| [14] | First U.S. Ground-Based Hypersonic Weapon Dark Eagle Delayed Again as Army Misses 2025 Target 19 January 2025 |
(a) La première a été réalisée en 1944
