Géométrie variable
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Introduction

Un F-14 Tomcat avec les ailes dépliées
Un F-14 Tomcat avec les ailes repliées

La voilure à géométrie variable est une voilure dont la forme peut être modifiée en cours de vol, afin de rendre un aéronef (Un aéronef est un moyen de transport capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. On distingue deux catégories...) capable d'évoluer à différentes vitesses sans perte d'efficacité.

La solution la plus courante consiste à articuler tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ou une partie de la voilure pour pouvoir augmenter sa flèche à grande vitesse (On distingue :), et la diminuer à basse vitesse.

Ce type de voilure est utilisé uniquement sur les avions militaires. Parmi les exemples les plus connus on peut citer le F-14 Tomcat américain, le Tornado européen et le MIG-23 Flogger soviétique.

Explication aérodynamique

Le choix de la voilure d'un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un...) résulte d'un compromis entre la portance, représentée par le coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel, une fonction de base et ainsi de suite....) de portance (Cz), et la traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz. Mathématiquement c'est la composante des efforts exercés sur le corps, dans la direction opposée à...), représentée par le coefficient de traînée (Cx) - ainsi que d'autres facteurs tels que la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte)...), la possibilité d'accrochage de pods, etc. La voilure est, en général, optimisée pour la vitesse de croisière (La vitesse de croisière d'un aéronef est la vitesse correspondant au régime des moteurs prévu pour la partie courante d'un vol,...) de l'avion.

Les avions militaires, en particulier ceux dont les missions sont multiples, ont plusieurs régimes de vol "normaux" l'un en subsonique, l'autre en supersonique (Supersonique signifie « supérieur à la vitesse du son ».). À basse vitesse il est nécessaire d'obtenir un Cz élevé ce qui entraîne un Cx élevé très pénalisant en supersonique. Une partie de la valeur du Cx est liée à la flèche de la voilure, d'où l'intérêt de la voilure à flèche variable et, plus généralement, à géométrie variable (La voilure à géométrie variable est une voilure dont la forme peut être modifiée en cours de vol, afin de rendre un aéronef capable d'évoluer à...).

La géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les...) variable permet d'optimiser l'avion pour plusieurs régimes de vol ce qui lui donne une autonomie plus importante. Par contre elle entraîne un accroissement de la masse, des risques de pannes liés au dispositif de changement de géométrie et l'impossibilité d'accrocher des armes ou des pods sous la voilure.

Le morphing

Le démonstrateur MFX-1, produit par la société américaine NextGEN avec le soutien de Boeing (Boeing (nom officiel en anglais The Boeing Company) est l'un des plus grands constructeurs aéronautiques et aérospatiaux au monde. Son siège social est...), possède des ailes dont la forme peut varier extrêmement en vol. Lors des essais en vol, la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) alaire de la voilure a été modifiée de 40 % et l'envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour définir un oiseau, un chiroptère, un avion (ou planeur).) de 30 %, la flèche peut varier entre 15° et 30°.

Historique

Photo-montage montrant les 3 positions possibles de l'aile du X-5.
Un Mikoyan-Gourevitch MiG-23 (Le Mikoyan-Gurevich MiG-23 (?????? ? ??????? ???-23 en russe, code OTAN 'Flogger') est un avion de chasse soviétique à géométrie variable, capable d'opérer depuis des aérodromes petits et mal entretenus. Conçu par Mikoyan-Gourevitch,...) soviétique.

Le premier avion au monde (Le mot monde peut désigner :) capable de changer la flèche de sa voilure en vol fut l'avion expérimental américain Bell X-5, qui fit son premier vol (Le premier vol ou vol inaugural d'un avion est la première occasion pour celui-ci de prendre les airs par ses propres moyens. C'est l'équivalent en aéronautique du voyage...) le 20 juin 1951. Le X-5 ressemblait beaucoup au prototype Messerschmitt Me P.1101, dont la construction avait été interrompue par défaite de l'Allemagne à la fin de la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est...) Guerre mondiale, et dont la flèche pouvait être modifiée au sol. Cependant, dans le cas du P.1101, cette nouveauté avait sans doute été introduite uniquement pour permettre de tester différentes configurations lors des vols d'essais. Les deux X-5 construits effectuèrent environ 200 vols d'essais jusqu'en 1958.

En parallèle des expérimentations du X-5, le constructeur Grumman (La Grumman Aircraft Engineering Corporation, qui se prit ensuite le nom de Grumman Aerospace Corporation est durant le XXe siècle l'une des entreprises produisant le plus d'avions militaires et civils. Fondée en...) proposa à l'US Navy un avion de chasse (Un avion de chasse (aussi appelé chasseur) est un avion militaire conçu pour attaquer les avions adverses, qu'il s'agisse par exemple de...) à réaction équipé d'une aile à deux positions : l'une pour le décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) et l'appontage, l'autre pour le vol normal à vitesse élevée. Le prototype XF10F Jaguar fit son premier vol le 19 mai 1952 mais présentait tant de défauts que le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) fut abandonné en avril 1953.

La technique de la géométrie variable fini par être maitrisée dans les années 1960, et le premier avion de ce type mis en service dans le monde est le bombardier américain General Dynamics F-111 (Le General Dynamics F-111 Aardvark est un bombardier tout-temps à géométrie variable développé par les Etats-Unis dans les années 1960. La mise au point de cet avion a été difficile mais, une fois tous les problèmes...) en 1967. Il sera suivi par le célèbre F-14 Tomcat en 1974. De leur côté, les soviétiques mettent en service en 1970 à la fois l'avion d'attaque Soukhoï Su-17 (Le Soukhoï Su-17 (code OTAN Fitter) est un avion d'attaque au sol soviétique dérivé du Soukhoï Su-7 et doté d'une aile à géométrie variable. Il a été construit à 2867 exemplaires entre 1969 et 1990, dont 1 165...) et le chasseur MIG-23, dont les prototypes ont volé respectivement en 1966 et 1967. En France, le Mirage III G fait son premier vol en 1966 mais n'aboutira sur aucune construction en série. Parmi les autres pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine....) européens, l'Italie, le Royaume-Uni et la RFA on conçu le Tornado.

Seuls une dizaine de modèles d'avions à géométrie variable ont cependant été construits en série, et aucun nouvel avion de ce type n'a été mis en service depuis les bombardiers Rockwell B-1 Lancer (Le Rockwell B-1 Lancer est un bombardier à long rayon d'action et à géométrie variable développé par les États-Unis dans les années 1970. Il a été construit à...) (américain) et Tupolev Tu-160 Blackjack (Le Tu-160 ????? ?????? (signifiant en russe le cygne blanc, mais désigné par l'OTAN Blackjack) est un bombardier lourd supersonique soviétique construit par le bureau d'étude Tupolev pendant la Guerre froide. Ses ailes sont à...) (soviétique) au milieu des années 1980.

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