Aéronef à décollage et atterrissage verticaux - Définition et Explications

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Introduction

Un aéronef à décollage et atterrissage verticaux (dont l'acronyme est ADAV, en anglais Vertical Take-off and Landing aircraft ou VTOL) est un aéronef à voilure fixe conçu pour s'affranchir des pistes qui lui sont normalement nécessaires pour le décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état...) et l'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme....). Ce type d'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale...) est parfois appelé hybride ou convertible, surtout dans le cas d'avion à moteurs basculants de type tiltrotor. Cette catégorie ne recouvre ni les ballons et dirigeables, ni les hélicoptères.

Un AV-8B Harrier II (Le AV-8B Harrier II (désignation américaine) ou Harrier GR.5 (désignation anglaise)...) américain en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de vol vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en...)

Introduction

Les ADAV ont été initialement développés par les militaires, qui craignaient que leurs avions ne soient cloués au sol après un bombardement de la piste. Ce type d'avion peut en effet être utilisé avec une infrastructure réduite au sol, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) comme un hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors...). Dans le cadre naval (Naval est une municipalité de la province de Biliran sur l'île de Biliran aux Philippines.), il est possible de construire des navires d'emport qui n'auront pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'une piste d'appontage aussi longue que sur un porte-avions (Un porte-avions est un navire de guerre permettant de transporter et de mettre en œuvre des...) classique (cas des porte-aéronefs). Dans le domaine civil, l'intérêt est surtout de combiner les avantages d'un hélicoptère à ceux d'un avion, permettant ainsi le décollage depuis une plate-forme réduite et le vol stationnaire avec une vitesse de croisière (La vitesse de croisière d'un aéronef est la vitesse correspondant au régime des...) et une charge utile (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) supérieures.

Un défaut majeur des ADAV est d'avoir une consommation de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...) très élevée dans les phases de décollage et d'atterrissage, d'où une autonomie et une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) utile limitées, ce qui les rend non viables comme aéronefs civils et limite leur intérêt comme aéronefs militaires. Ces défauts ont été partiellement résolus avec le concept de STOVL (STOVL est l'acronyme de « Short Take Off Vertical Landing », qui correspond à un aéronef à...) (Short Take Off Vertical Landing), où le décollage vertical est remplacé par un décollage court.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) d'avion de transport (Un avion de transport ou avion-cargo est un avion destiné à transporter du matériel...) civil Bell/Agusta BA609

Si les ADAV étaient très à la mode dans les années 1960 avec de nombreux projets à l'étude, seuls deux d'entre eux ont abouti, au cours du XXe siècle, à une mise en service effective :

  • l'avion d'attaque anglo-américain Hawker Siddeley Harrier (Le Hawker-Siddeley Harrier est un avion d'attaque au sol britannique apparu dans la seconde...) (avec ses dérivés Sea Harrier et AV-8B Harrier II)
  • le chasseur embarqué soviétique Yakovlev Yak-38 Forger (Le Yakovlev Yak-38 est le seul chasseur soviétique à capacité VSTOL. Embarqué à bord de...).

Plus récemment est apparu :

  • l'avion de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) militaire Boeing (Boeing (nom officiel en anglais The Boeing Company) est l'un des plus grands constructeurs...) V-22 Osprey (Le Boeing/Bell V-22 Osprey (Balbuzard pêcheur) est un avion de transport militaire américain. Sa...) (mis en service en 2005)

Et deux projets doivent aboutir à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre...) 2010 :

  • l'avion de combat américain Lockheed (La Lockheed Corporation (d'abord appelée la Loughead Aircraft Manufacturing Company)...) F-35B
  • l'avion de transport civil Bell/Agusta BA609 qui a effectué sa première présentation en vol au public lors du Salon du Bourget 2007.

Historique

Si un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d'ingénieurs ont proposé dès la fin du XIXe siècle des engins plus lourds que l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) capables de décoller et d'atterrir verticalement, peu de ces projets peuvent être considérés comme de véritables ADAV et aucun ne dépassa le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe...) du prototype. En fait, les premières recherches réelles dans ce domaine ont été initiées par les Allemands pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) Guerre mondiale, car le besoin apparaissait alors de disposer d'avions de combat capables de se passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) de pistes d'atterrissage vulnérables aux bombardements.

Le Lockheed XFV-1

Parmi les projets allemands, on peut citer le Focke-Achgelis (La société allemande Focke, Achgelis & Co., GmbH. avait son siège à Delmenhorst entre Brême et...) FA 269 (chasseur embarqué à rotor basculant qui ne dépassa pas le stage (Un stage est le plus souvent une période de formation, d'apprentissage ou de perfectionnement...) des essais en soufflerie), le Focke-Wulf Triebflügel (La société Focke-Wulf avait conçu un projet d'avion de type ADAV désigné Triebflügel (aile...), et une étude d'un ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature...) de la société Heinkel (Heinkel Flugzeugwerke était une entreprise de fabrication d'avions allemande fondée par Ernst...) qui proposait cinq appareils semblables et décrivait pour la première toutes les phases du vol (y compris les deux transitions vertical/horizontal puis horizontal/vertical). À nouveau cependant, aucun de ces projets n'atteignit le stade du prototype.

Il fallut attendre le début des années 1950 pour voir les premiers essais d'ADAV expérimentaux aux États-Unis, avec le Convair (La Consolidated Vultee Aircraft Corporation fut une société aéronautique américaine plus connue...) XFY-1 Pongo et le Lockheed XFV-1 Salmon. Ces projets furent lancés en 1951 à la demande de l'US Navy : il s'agissait d'avions de type « tail-sitter » équipés d'un turbopropulseur (Un turbopropulseur est un réacteur qui entraîne une hélice multipales (8) via un réducteur (9)....) Allison XT-40. Le XFY-1 Pongo fit son premier vol (Le premier vol ou vol inaugural d'un avion est la première occasion pour celui-ci de prendre...) le 1er août 1954, uniquement en vol vertical, et réussi sa première transition vers le vol horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la...) le 2 novembre 1954. Le XFV-1 Salmon fit son premier vol officiel le 16 juin 1954, sans cependant pouvoir décoller verticalement à cause de la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) insuffisante du moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) par rapport au poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) de la cellule. Finalement, devant les difficultés de pilotage de ces avions et leur manque de performances face aux avions à réaction qui commençaient à apparaître, l'US Navy abandonna ces projets en 1956.

Le second prototype du X-13 lors d'un essai

En 1947, l'US Navy avait signé un contrat avec la Ryan Aeronautical Company pour une expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences...) d'ADAV à réaction : le X-13 Vertijet. Des bancs d'essais volants furent testés à partir d'octobre 1950. En 1953, pour des raisons budgétaires, le programme fut pris en charge par l'US Air Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) qui commanda deux prototypes. Équipé d'un train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) tricycle (Le tricycle est un cycle à trois roues.) provisoire permettant un décollage classique, le X-13 fit son vol inaugural le 10 décembre 1955. En mode ADAV, le X-13 était dépourvu de train d'atterrissage classique et était mis à la verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le...) en relevant la plate-forme sur laquelle il était installé. Le premier vol vertical eu lieu le 28 mai 1956 et la première transition horizontal/vertical le 28 novembre 1956. Enfin, le premier cycle complet avec décollage vertical, vol horizontal et atterrissage vertical fut réalisé le 11 avril 1957. Les vols d'essais se déroulèrent jusqu'à la fin de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) 1957.

En France, la société Snecma (Le Groupe Snecma est l'ancien nom d'un ensemble intégré au Groupe Safran. Cet ensemble comprend...) lança en 1952 le projet du C-450 Coléoptère en s'appuyant sur les réacteurs Atar qu'elle avait mis au point (Graphie). Après quelques bancs d'essais volants destinés à valider le fonctionnement du réacteur (Un réacteur peut désigner :) placé à la verticale, un prototype fut construit et effectua son premier vol vertical le 17 avril 1959. Ce prototype fut cependant détruit le 25 juillet 1959, lors d'une des premières tentatives de transition vers le vol horizontal, ce qui entraîna l'arrêt complet du programme.

Le Hawker P1127, prototype du Harrier

Au début des années 1960, les recherches s'orientèrent vers des avions de type « flat-riser » (on citera par exemple le Dassault Mirage IIIV (Au début des années 1960, à la demande du Ministère de la Défense français, les constructeurs...) ou le Dornier (La société Dornier (Dornier Flugzeugwerke) est une entreprise allemande de construction...) Do 31) mais c'est l'idée d'utiliser un même réacteur avec des tuyères orientables qui permit de réaliser le premier ADAV réellement opérationnel : le Hawker Siddeley Harrier. Le démonstrateur Harrier P.1127 commença ses essais en vol en 1960, le premier Harrier de série vola en 1966 et l'avion fut mis en service à partir de 1969. De leurs côtés, les soviétiques mettaient au point le Yakovlev (Yakovlev (en russe : ??? ??.????????) est un constructeur aéronautique russe (soviétique au...) Yak-38 équipé de deux réacteurs de sustentation à l'avant et d'un réacteur de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant....) à tuyères orientables à l'arrière : le premier cycle complet du démonstrateur eut lieu en 1963 et la production en série commença en 1975.

Plus récent, le Lockheed F-35B est destiné à remplacer les Harriers à partir des années 2010. La formule retenue pour cet avion est cependant plus proche de celle du Yak (Le yack (Bos grunniens), ou yak, est une grande espèce de ruminant à longue toison de...) 38 que de celle du Harrier, puisqu'il est équipé d'une soufflante (Une soufflante est un élément constitutif d'un turboréacteur à double flux....) de sustentation à l'avant et d'un réacteur de propulsion à tuyère (Une tuyère ou tuyère propulsive, dans le domaine de l'astronautique, est un conduit (appelé...) orientable à l'arrière. Le prototype X-35B effectua son premier atterrissage vertical le 23 juin 2001.

Un tilt-wing Vought (Vought Aircraft Industries, Incorporated est un constructeur aéronautique américain, fondé à...) XC-142 lors d'un vol d'essai

Une autre technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) a été explorée pour les ADAV avec les tilt-rotor (moteur à hélices) et tilt-jet (moteur à réaction), voir tilt-wing si l'aile pivote en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) que le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...), qui reposent sur le même principe : des moteurs qui peuvent être orientés soit verticalement pour le décollage ou l'atterrissage, soit horizontalement pour le vol normal. On citera les projets Vought XC-142 (avion de transport dont l'aile était orientable quasi-verticalement, premier vol le 29 septembre 1964) et Canadair (Canadair fut créée comme une compagnie indépendante canadienne dans le domaine de la...) CL-84 Dynavert (premier vol en mai 1965) tous deux testés par l'armée américaine, mais aussi les projets allemands du EWR VJ 101 (Le EWR VJ 101 était un projet d'intercepteur de type ADAV conçu par la société allemande EWR...) (premier vol en avril 1963) et du VAK 191B (premier vol le 10 septembre 1971), tous deux à réaction.

Là encore, peu de projets ont cependant réellement abouti. Après bien des difficultés et 20 ans de travail, les premiers exemplaires de série du Boeing V-22 Osprey (avion de transport militaire, premier vol le 19 mars 1989) ont été livrés fin 2005. Un projet similaire d'avion de transport civil est le Bell/Agusta BA609, qui a fait son premier vol le 6 mars 2003 et doit entrer en service vers 2010.

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