LE "COLEOPTERE" 1959

1. AVIONS D'EXCEPTION LE "COLEOPTERE" 1959 PPS RATZEL PATRICIA CLIQUEZ POUR CONTINUER

2. Le "Coléoptère" est un avion qui fut construit et essayé en France en 1959 sous la forme d'un unique prototype, qui fut malheureusement détruit aux essais, après avoir atteint 900 mètres d'altitude. L'idée émanait au départ d'un Allemand : Von Zborowski. Il s'agissait de l'une des "armes secrètes" avec lesquelles Hitler avait espéré, à la fin de la guerre, reprendre l'avantage. Comme les bombardiers alliés endommageaient régulièrement les pistes d'envol, les biréacteur Messerschmidt 262, nécessitait une forte longueur au décollage, était souvent cloué au sol. L'aérodyne de Zborowski, à décollage vertical, aurait ainsi résolu le problème. Les Français récupérèrent ce transfuge Allemand, de même que les Américains récupérèrent Von Braun à Penmünde. Une machine conforme à ses idées fut étudiée et construite autour d'un turboréacteur : "l'ATAR volant", assez puissant pour permettre l'envol vertical. En vol horizontal, il était prévu que l'aérodyne de Von Zborowski puisse, après injection de kérosène dans l'espace entourant le moteur, fonctionner en "stato-réacteur", ce qui lui aurait alors permis d'atteindre mach 3. La destruction du prototype fut une malchance, car ce type d'appareil aurait pu donner naissance à toute une génération de chasseurs absolument révolutionnaires. Actuellement le seul appareil à décollage vertical qui soit opérationnel est le Harrier Britannique (le harrier est un chien Anglais utilisé pour la chasse en meute).

5. Le "Coléoptère" est un avion qui fut construit et essayé en France en 1959 sous la forme d'un unique prototype, qui fut malheureusement détruit aux essais, après avoir atteint 900 mètres d'altitude. L'idée émanait au départ d'un Allemand : Von Zborowski. Il s'agissait de l'une des "armes secrètes" avec lesquelles Hitler avait espéré, à la fin de la guerre, reprendre l'avantage. Comme les bombardiers alliés endommageaient régulièrement les pistes d'envol, les biréacteur Messerschmidt 262, nécessitait une forte longueur au décollage, était souvent cloué au sol. L'aérodyne de Zborowski, à décollage vertical, aurait ainsi résolu le problème. Les Français récupérèrent ce transfuge Allemand, de même que les Américains récupérèrent Von Braun à Penmünde. Une machine conforme à ses idées fut étudiée et construite autour d'un turboréacteur : "l'ATAR volant", assez puissant pour permettre l'envol vertical. En vol horizontal, il était prévu que l'aérodyne de Von Zborowski puisse, après injection de kérosène dans l'espace entourant le moteur, fonctionner en "stato-réacteur", ce qui lui aurait alors permis d'atteindre mach 3.

6. La destruction du prototype fut une malchance, car ce type d'appareil aurait pu donner naissance à toute une génération de chasseurs absolument révolutionnaires. Actuellement le seul appareil à décollage vertical qui soit opérationnel est le Harrier Britannique (le harrier est un chien Anglais utilisé pour la chasse en meute).

7. La Snecma put alors entreprendre avec confiance la construction du C-450 « coléoptère ». Etant essentiellement un motoriste, la Snecma confia la réalisation de la cellule à Nord Aviation (le constructeur du Nord 1500 Griffon, entre autres) qui dessina un avion particulièrement inhabituel. Car en plus d’être un appareil à décollage et atterrissage vertical, le C-450 était équipé d’une aile annulaire conçu par Zborowski. Cette aile, d’un diamètre extérieur de 3,20 mètres et d’une profondeur de 3 mètres, avait une surface portante de 18 m2. Cette aile donnait une allure vraiment futuriste au C-450. La partie avant contenait le cockpit équipé d’un siège éjectable pouvant pivoter pendant les transitions et d'importantes surfaces vitrées inférieures et latérales pour assurer une bonne visibilité pendant ces phases. Il y avait également à l’avant quatre réservoirs structuraux contenant 900 litres de carburant. Le vidage de ces réservoirs était fait de manière simultanée pour ne pas déséquilibrer l’appareil

8. Les entrées d'air latérales étaient dessinées spécialement pour assurer une bonne alimentation en marche arrière et durant les transitions. Des empennages canards escamotables devaient servir à faciliter les phases de basculement de l’appareil mais ne furent pas utilisés. La partie arrière du fuselage était un simple cylindre contenant le réacteur Atar E-5V de 3700 kg de poussée. Ce réacteur avait un circuit d’huile modifié pour permettre un fonctionnement prolongé en position vertical. Il était également équipé, comme les Atars volant, d’une tuyère à jet orientable par l’intermédiaire de quatre orifices d’injection d’air comprimé. Cet air comprimé était prélevé au niveau du compresseur du turboréacteur et servait également à alimenter les buses de contrôle en roulis. Ces dernières étaient placées sur les quatre poutres reliant le fuselage à l’aile annulaire.

9. Le train d'atterrissage quadricycle comprenait des jambes indépendantes montées sur l’aile annulaire à la bases des petites dérives/ailerons. Le train avait une voie de 2,85 mètres. Une sonde placée sur une des roues renseignait le pilote de la proximité du sol durant l'atterrissage à la verticale. Contrairement au X-13, le C-450 pouvait donc se poser et décoller du sol sans installation spéciale ce qui donnait un appareil plus réaliste mais aussi plus difficile à poser à l’instar des Convair XFY-1 et Lockheed XFV-1.

10. Pour le contrôle de l’appareil en vol horizontal, il y avait quatre gouvernes monobloc permettant le contrôle aérodynamique en profondeur (gouvernes horizontales) ou en roulis et en direction (gouvernes verticales). Ces gouvernes à forte flèche avaient une envergure de 75 cm et étaient actionnées par des servocommandes hydrauliques à commande électrique. Pour les phases de décollage et d’atterrissage vertical, le contrôle était assuré par déviation du jet (tangage et lacet) et avec les buses à air comprimé (roulis). Le C-450 fut livré à la SNECMA en avril 1958 à Melun-Villaroche pour y subir une série d’essais au sol. Après une longue mise au point, le Coléoptère réalisa le 17 avril 1959, aux mains de son pilote Auguste Morel, son premier décollage vertical sous portique.

11. Le premier vol libre d’une durée de 3 min 38 secondes eut lieu le 5 mai 1959, toujours avec Auguste Morel aux commandes. Ce vol fut suivi, du 5 mai au 21 juillet, d’autres vols en vue des premières transitions. Lors du sixième vol, le C-450 échappa de justesse à la catastrophe grâce aux talents de pilote de Morel. En entamant sa descente d’une altitude de 870 mètres, le roulis devint soudainement incontrôlable et l’appareil chuta brutalement. Morel dut remettre les gaz en catastrophe pour reprendre de l’altitude puis atterrir normalement. Cet incident conduisit à une limitation du taux de descente pour éviter l’apparition de ce roulis incontrôlable

12. Les vols reprirent ensuite pour amener doucement l’appareil vers les difficiles transitions verticale/horizontale . Le 25 juillet 1959, pour le neuvième vol du C-450, le pilote devait réaliser une transition très limitée en basculant en avant quelques secondes, à un angle limité, puis revenir rapidement en position verticale. Le pilote réalisa sa manœuvre avec succès puis l’appareil se mit à osciller dans tous les axes et chuta rapidement. La vitesse augmenta si vite que Morel n’eut pas d’autres choix que de s’éjecter. Lors de cette éjection à seulement 15 mètres du sol, Morel se blessa grièvement et dut mettre un terme à sa carrière de pilote

13. Tout le programme C-450 fut condamné par cet accident et ce fut vainement que la SNECMA tenta de poursuivre ce programme qui semblait pourtant plus prometteur que le X-13 d’un point de vue militaire

15. LE CONVAIR XFY-1 POGO

16. Bien que désormais presque oublié, le Convair XFY-1 Pogo occupe une place de choix dans l’histoire de l’aviation puisqu’il fut le premier avion à réussir une double transition ce qui fait de lui tout simplement le premier avion à décollage et atterrissage vertical techniquement réussi ! Cet appareil fut également le seul appareil de configuration « Tail-Sitter » à réussir un tel exploit avec le Ryan X-13, les deux seuls autres «Tail-Sitter » (le XFV-1 et le C-450) ayant échoué à ce difficile exercice. L’appareil avait une configuration qui est resté unique puisque ce fut aussi le seul appareil à hélice et aile Delta. L’énorme puissance de son turbomoteur fit également du XFY-1 un des très rare appareil à hélice capable d'atteindre les 1000 km/h.

17. Les VTOL, et en particulier les « Tail-Sitter », ont leur origine dans les combats de la seconde guerre mondiale qui avaient montré à quel point les bases aériennes et les porte-avions pourraient être vulnérables aux attaques ennemies. La marine américaine utilisait les porte-avions pour beaucoup de choses, y compris la défense de la flotte, mais il était impossible d'assigner un groupe aérien embarqué pour protéger chaque convoi ou pour couvrir chaque opération navale. De plus, les réductions budgétaires d'après-guerre avaient obligé la Navy à mettre à la casse bon nombre de porte-avions légers d’escorte. En 1947, la Navy (conjointement avec l’USAF sous le nom de projet Hummingbird) conduisit des études sur la possibilité d’embarquer des intercepteurs VTOL à bord de navire d’autre type que les porte-avions. La motivation de l’USAF était liée à la conviction que les guerres futures seraient gagnées, ou perdues, dans les 24 premières heures de combat et que le gagnant serait celui qui éliminerait les terrains d’aviation de l’ennemi. Un appareil capable de se passer de terrain d’aviation serait donc un atout précieux dans ce contexte

21. A partir des résultats du projet Hummingbird et du programme allemand Focke-Wulf Triebflugel, l’US Navy lança une étude plus formelle d’intercepteur VTOL en 1948. Le but était de développer un avion qui pourrait décoller et atterrir verticalement sur des destroyers, navires de débarquement, ravitailleurs et autres navires ne pouvant accueillir des appareils conventionnels. En théorie, un intercepteur VTOL pourrait défendre le navire ou un convoi de bâtiments contre des bombardiers ou des appareils d’attaque anti-navires. Par contre, le rôle de ces appareils ne fut jamais de combattre des avions de chasse ennemis

22. A la fin des années quarante, la seule formule VTOL qui paraissait réaliste était la formule « Tail Sitter ». Le principal avantage de cette formule est la simplicité puisqu’il suffit de poser l’avion sur la queue pour en faire un VTOL. Par contre, il faut une puissance énorme pour atteindre un rapport masse/puissance inférieure à 1 pour décoller et poser l’appareil en douceur. Cependant, en 1947, les turboréacteurs disponibles avaient une poussée maximale de 3000 kgp seulement et consommaient, au décollage, plus d'un kilo de carburant par kilo de poussée. De leur coté, les moteurs à pistons les plus puissants étaient trop lourds par rapport à la puissance délivrée et ne pouvaient être envisagés sur un avion VTOL.

23. Ce fut le turbopropulseur, relativement simple par rapport à un moteur à piston, plus léger et plus fiable mais fournissant une puissance supérieure, qui permit de résoudre le problème comme l’avaient d’ailleurs envisagé dès le début les ingénieurs de Heinkel lors de l’étude du Wespe, un autre projet de « Tail-sitter » de la seconde guerre mondiale.La formule « Tail-sitter » a également des défauts non négligeables comme un accès peu pratique au poste de pilotage, au moteur et aux accessoires qui imposait l'utilisation d'échelles et de plates-formes spéciales. Au niveau de la sécurité du pilote, il fallait un système d’éjection permettant au pilote d'éviter d'être projeté dans les hélices ou dans les empennages. Naturellement, le défaut le plus grave était le pilotage à reculons lors des atterrissages de l’engin qui demanderait un pilote très compétent et entraîné.Après quatre ans d'étude, la Navy attribua des contrats à Convair et Lockheed (et rejeta les propositions de Goodyear, Martin, et Northrop) pour la conception, la construction et les essais en vol d’un intercepteur VTOL. Le 31 mars 1951, Convair obtenait un contrat pour deux XFY-1, et, le 19 avril 1951, Lockheed recevait à son tour une commande pour deux XFO-1 (premier nom du XFV-1).

24. convair_XFY-2

25. convair_XFY-2

27. Projet Lockheed Model 081-40-01

28. Etudié parallèlement au Convair XFY-1, le projet Lockheed Model 081-40-01 évolua lentement durant trois ans, puis fut lancé en avril 1951 quand Lockheed reçu le contrat de la Navy. Comme l’appareil de Convair, il s’agissait d’un intercepteur de taille moyenne et de formule « Tail-Sitter » conçu par l’ingénieur Art Flock, avec l'assistance de “Kelly” Johnson, le père des légendaires Blackbird. L’appareil était dessiné autour d’une turbine Allison qui devait fournir un rapport puissance/masse de l’ordre de 1,2 sur l. Le Lockheed était cependant assez différend de l’appareil de Convair au niveau de la formule aérodynamique et ne put jamais montrer d’aussi bonnes qualités VTOL que ce dernier.

29. Lockheed commença par construire une maquette motorisée de son appareil pour étudier les paramètres de vol, particulièrement en mode stationnaire, dans une soufflerie de la NACA. C’était un modèle au ¼ (pour pouvoir évoluer dans la soufflerie 40x80 d’Ames) presque identique au XFV-1 final et propulsé par deux moteurs électriques de 38 chevaux qui entraînaient deux hélices contrarotatives via un réducteur 5:1. Le modèle était contrôlé via un câble sortant au niveau de la queue de l’appareil. Pendant les essais, cet appareil était attaché par un système de filins tous à fait comparable à celui utilisé pour le Pogo lors de ses vols entravés

33. Les résultats de ces essais furent globalement satisfaisant et validèrent le concept général du XFV-1. En particulier, la stabilité de l’appareil en vol stationnaire était bonne et le système d’empennage cruciforme efficace. Par contre, le contrôle de l’appareil avec du vent de travers et pendant la descente « à reculons » pour l’atterrissage promettait d’être particulièrement délicat

34. Lockheed construisit ensuite des maquettes de cockpit, pour étudier le système de pivotement du siège du pilote, puis une maquette d’aménagement grandeur réelle du XFV-1. Enfin, après approbation de la Navy, la firme lança la construction de deux prototypes de son premier VTOL (qui sera suivi par le XV-4 et plus récemment le X-35 B). Le premier prototype fut achevé au début de 1953

35. Comme le Convair XFY-1, Le XFV-1 utilisait l’Allison XT-40A-6 de 5850 chevaux qui transmettait sa puissance aux même hélices tripales coaxiales contrarotatives (des Curtiss-Wright C(6L8)65S) par l’intermédiaire d’une boîte de vitesse.

36. Ces hélices de 4,8 mètres de diamètre et les mécanismes et réducteurs associés étaient recouverts par une énorme casserole d’hélices qui devait accueillir un radar de tir dans la version de série FV-2. Derrière le doublet d’hélice, apparaissaient les deux prises d’air latérales et l’habitacle pressurisé du pilote. Le cockpit était nettement surélevé pour offrir une très bonne visibilité au pilote lorsque l’avion était en vol horizontal

37. Comme sur le Pogo, le siège éjectable du pilote était monté sur rotules autorisant un basculement de 45° pour permettre une attitude acceptable au pilote dans les deux régimes de vol. Sous le fuselage, prenaient place une autre prise d’air plus petite et la tuyère de sortie de la turbine

38. Une aile de forme trapézoïdale à forte corde à l’emplanture, semblable à celle du Lockheed XF-104, était implantée dans le fuselage en position médiane. Cette aile avait un faible allongement et un léger dièdre. Le XFV-1 n'avait pas de volets hypersustentateurs, puisque l’appareil devait décoller et atterrir verticalement, et les ailerons occupaient la totalité du bord de fuite

39. Les saumons étaient occupés par des réservoirs de carburant avec une partie antérieure qui renfermait l’instrumentation d’essai en vol et qui aurait du recevoir l’armement pour la version de série. En plus des réservoirs de bouts d’ailes, l’avion avait des réservoirs de fuselage et de voilure portant la capacité en kérosène à 1920 litres. Comme pour le XFY-1, l’armement prévu pour la version de série était composé de deux canons de 20 mm ou de 48 roquettes de 70 mm

41. L’extrémité arrière du fuselage supportait un empennage cruciforme avec des surfaces en légère flèche inclinée à 45°. Ces empennages fonctionnaient, soit en braquage différentiel soit en parallèle, comme gouvernes de direction, gouvernes de profondeur et ailerons. Evidemment, comme pour le Pogo, ils avaient une structure très renforcée pour recevoir quatre roulettes aux extrémités et servir de train d’atterrissage à l’appareil

45. Les avions à décollage vertical Allemands DO 31

47. DO 31

48. C'est l'époque où toutes les solutions possibles sont expérimentées. Deux retiennent l'attention, grâce à leur simplicité mécanique : le réacteur à poussée orientable et le réacteur court vertical. Dornier va combiner les deux pour créer le Do 31, dont le contrat de développement est passé en 1962, pour une somme de 200 millions de DM. Il est prévu de construire deux bancs d'essais, deux cellules de vol et une cellule pour essais statiques DO 31

49. Cette même année, les Britanniques travaillent eux-mêmes à un projet de transport VTOL appelé Hawker Siddeley HS 129. Par ailleurs, les prototypes du P-1127 se succèdent, auxquels s'intéressent beaucoup Américains et Allemands. L'idée qui préside à la définition du Do 31 est de donner au chasseur britannique (qui deviendra le Harrier) un support tactique ayant les mêmes possibilités opérationnelles.

50. Le 13 avril 1964, un accord est signé entre l'Allemagne et l'Angleterre pour poursuivre les études en commun. Huit jours plus tard, le 21 avril, commence l'expérimentation du premier banc d'essais, il s'agit d'une sorte de " lit-cage volant " constitué de deux poutres croisillonnées perpendiculaires. Disposés en ligne le long de la "voilure" : 4 réacteurs verticaux Rolls-Royce RB.108 de 1060 kg de poussée délivrant par ailleurs de l'air comprimé aux gouvernes avant et arrière. Pendant que se déroulent les premiers vols stationnaires sous entraves, l'étude du Do 31 a évolué.