samedi 24 octobre 2015

Agilité et Combat Aérien (Révisé 22 / 06 / 2016)





Position du problème


Le combat aérien est actuellement présenté par certains comme une sorte de jeu vidéo dont le gagnant serait celui qui dispose de l'avion le plus cher et mettant en oeuvre les armes les plus chères.

Ces mêmes idées étaient véhiculées dès la fin des années 50, lorsque les tout premiers missiles air-air "à tête chercheuse", comme on le disait alors, furent capables de toucher des cibles bien sages (dans des conditions idéales). En réalité, ces missiles furent plus que décevants, loin s'en faut. 


Par contre, lors de la Seconde Guerre Mondiale, les combats aériens ont montré que la maîtrise de l'air appartenait aux forces aériennes dotées de chasseurs agiles disposant quand même de performances de bon niveau.



L'agilité d'un avion de chasse intègre ses aptitudes à changer rapidement de cap et d'altitude, ce qui entraîne également une capacité de roulis rapide, mais pas seulement. Les capacités d'accélération et de freinage en font partie aussi.

Ces capacités sont rarement constantes sur toute la gamme des vitesses possibles.

En outre, l'évaluation de ces différentes possibilités n'est pas aussi immédiate que celle des performances des avions, domaine pourtant lui-même sujet à discussion. 

C'est en grande partie sur ce plan de l'agilité que les discussions s'enveniment entre passionnés d'aviation. 

J'emploie souvent le terme de maniabilité à la place d'agilité pour deux raisons :
  • C'était le terme employé par les pilotes Français des années 40 et je n'ai aucune raison de refuser leur façon de s'exprimer ;
  • Ce terme traduit parfaitement la capacité qu'un pilote aura, en pilotant un chasseur, de le manier pour en faire ce qu'il veut.


Pour bien juger, il faut pouvoir s'affranchir de l'investissement affectif des pilotes, tout comme de leur force physique, facteur important autrefois, où certains mouvements sur les commandes demandaient une musculature d'haltérophile. 

En effet, en ce début de XXI ème siècle, les commandes de vol des avions de combats sont tout à la fois assistées pour pallier la pénibilité du mouvement des commandes et informatisées pour interdire de placer l'avion dans des situations irrécupérables. 

En conséquence, la force physique du pilote n'a plus aucun rôle sur le maniement d'un avion de Chasse.


Depuis le milieu des années 30, les concepteurs d'avions de Chasse oscillaient régulièrement entre la recherche de la meilleure maniabilité et celles d'autres qualités.

Cette oscillation est bien illustrée par 2 chasseurs soviétiques - strictement contemporains (tous deux entrés en production en 1934) et issus de la même équipe réunie autour de l'Ingénieur en Chef Polikarpov - qui ont participé à la guerre d'Espagne à partir de 1937 puis à la Seconde Guerre Mondiale à partir de Juin 1941 (opération Barbarossa)
  • Le fameux chasseur biplan I 15 soviétique, très petit (6.1 m, donc très facile à dissimuler) de 1 374 kg au décollage et disposant d'une surface alaire de 21.9 m² :
    • Sa vitesse maximale atteignait 370 km/h avec le moteur de 630 Cv. 
    • Il montait à 5 000 m en 6' 06",
    • Il atteignait un plafond de 9 800 m.
    • Il avait une charge alaire de 63 kg/m.
    • Il pouvait tourner un 360° entre 8.5 et 10.5 secondes (suivant les variantes).
    • Les soviétiques en construisirent plus de 6 500 en comptant ses dérivés (I 15 bis et I 153).



I 15 : Petit chasseur au moteur "carrossé" d'un anneau Townend.



  • Son non moins célèbre cousin, le monoplan I 16, disposait d'un train d'atterrissage eclipsable manuellement (!) en vol. De quelques centimètres plus court que le I 15, il était doté d'une voilure de 14.5 m² et décollait à la masse de 1 500 kg, montrant, dès le type 5 de 730 Cv, des performances remarquables :
    • Une vitesse de l'ordre de 450 km/h à 2 700 m d'altitude. 
    • Une montée à 5 000 m en 7' 42".
    • Un plafond de 9 100 m.
    • Une charge alaire de 104 kg/m².
    • Les 360° demandaient de 15 secondes (pour les premiers modèles) à 18,5 secondes pour les derniers. Ces valeurs sont semblables à celles données pour notre Morane-Saulnier 406 national, plus jeune de 4 ans, nettement plus lourd, plus puissant, mais certainement pas plus rapide. 
    • Les pilotes Japonais, particulièrement exigeants en matière de maniabilité, trouvèrent ses commandes de vol "insensibles", mais, en 1941, 2 ans plus tard, les pilotes Allemands le trouvèrent très maniable tout en lui reprochant une forte tendance à l'instabilité, facilement explicable par son épais capotage-moteur comme par la position basse de son empennage horizontal (à la différence du I 15).


Polikarpov I 16 au décollage : Réflexes fulgurants exigés ! Les pilotes soviétiques lui préféraient le I 153, version à train rentrant du I 15.  Le capot-moteur permettait un réchauffage très rapide lors des froids Sibériens...
Les montagnes en arrière-plan sont situées en Nouvelle Zélande.


L'existence de ces deux avions démontrait l'incertitude tactique des décideurs soviétiques plus qu'une volonté de diversification des capacités. 

D'un côté, le I 15 pouvait escorter les bombardiers soviétiques (autres que les rapides Tupolev SB) pour répondre aux attaques des chasseurs ennemis. Sa bonne vitesse ascensionnelle et son plafond élevé lui permettaient de compenser un certain manque de vitesse de pointe.

Par contre, le I 16, plus rapide de 80 km/h, permettait de rattraper les bombardiers ennemis les plus rapides de l'entre-deux-guerres et d'escorter les fameux bombardiers SB.

Ce chasseur fut construit à plus de 10 000 exemplaires (source : Wikipedia en langue Russe), ce qui semble prouver qu'il fut ressenti comme plus utile que le I 15.




Petits rappels techniques sur l'agilité d'un avion


Premier aspect : La capacité à virer serré

Elle s'exprime le plus souvent, pour la période concernée, en nombre de secondes nécessaires pour tourner un 360° à une altitude donnée sous un facteur de charge donné.


{Pendant tout virage, la force centrifuge (F = m*V² / R) induit sur l'avion de masse m un surpoids.

Pour un chasseur, ce surpoids est considérable pendant les manœuvres de combat. 

A noter qu'ici, V est donné en m/s.

L'inclinaison de l'avion dépend du facteur de charge (Fc). Ainsi, pour un Fc de 2 g, l'inclinaison va être de 60°.

La Vitesse de décrochage en virage = Vs * racine carrée(Fc). Ici, Vs est la vitesse de décrochage en vol horizontal, telle qu'elle est lue sur le badin.


Pour un avion dont la vitesse de décrochage en vol horizontal est de 130 km/h, la vitesse de décrochage en virage sous g vaudra 130 *1.414 = 183.8, soit 51.1 m/s.

Le rayon de virage est R = V² /(9.81* tangente(angle correspondant au facteur de charge exprimé en radians)), soit, pour l'exemple précédent : 153 m.  }




Si le pilote ne faisait rien d'autre qu'incliner son chasseur tout en conservant la bille au milieu, cet avion prendrait une attitude à piquer et perdrait de l'altitude : Cela explique pourquoi on tire le manche vers soi en même temps que l'on incline l'appareil.

Ce cabrage de l'avion est donc un appel à plus de portance qui induit une traînée accrue. Celle-ci est combattue par une augmentation de puissance demandée au moteur.

Cette augmentation de la traînée signifie que, pour un avion et une vitesse donnés, il existe une limite à la capacité de tourner serré.


Le virage le plus serré possible est obtenu à l'incidence de plafond, là où le régime normal de vol et le second régime sont confondus. 

Mais, en combat, il vaut mieux éviter le second régime si on veut pouvoir réagir aux actions adverses. On essayera donc de rester à une vitesse un peu plus élevée.

Pour une même puissance, un avion qui partage exactement les mêmes propriétés générales de masse et de surface qu'un autre, mais significativement plus fin, tournera plus court.



Lorsque les pilotes Britanniques découvrirent le Messerschmitt 109 F, ils eurent une très mauvaise surprise : Cet avion virait beaucoup mieux que son prédécesseur Bf 109 E, et, surtout, il était intouchable à haute altitude. 

Il est probable que les modifications aérodynamiques ajoutées à l'amélioration du moteur (le tout ayant permis un gain de 1 000 m de plafond) en aient été responsables.


Par contre, un avion disposant d'une faible charge alaire aura moins vite besoin de rechercher de la portance, cela lui permettra donc de virer plus serré.

Cependant, la capacité de manœuvre n'est modifiée que lorsque les différences de charge alaire sont relativement importantes, en gros supérieures à 10%. 

A l'intérieur de cette marge, la différence de finesse et le centrage vont jouer le rôle principal.




Second aspect : La vitesse de rotation sur l'axe de roulis

La vitesse de roulis est mesurée en degrés par seconde (°/s).

Lorsqu'un pilote dispose d'un gros avantage sur ce plan, il peut entamer n'importe quel virage bien avant qu'un avions ennemi moins fortuné sur ce plan ait pu en faire autant. 

Entre 1939 et 1945, un avion doté d'une bonne agilité latérale pouvait tourner sur lui-même à plus de 90 °/s. 

D'autres étaient moins brillants, comme le Republic P 47, avec sa surface alaire d'un peu moins de 28 m² et sa masse de 5 800 kg, ne dépassait pas  63°/s, ce qui était pourtant nettement meilleur que celui de Spitfire Mk I et que du Messerschmitt Bf 109 E. 

Ces performances variaient aussi avec la vitesse à laquelle elles étaient pratiquées.



Document Britannique : A 320 km/h indiqués, le Bf 109 E avait un taux de roulis de 45 à 50°/s et celui du Spitfire Mk I était inférieur à 30 °/S - A 500 km/h, les deux avions se retrouvaient ensemble avec seulement 20 °/s.


Après la constatation de la supériorité du FW 190 sur le Spitfire, Supermarine créa une variante à ailes raccourcies (Spitfire Mk V LFqui améliora considérablement la capacité de roulis à basse altitude (140°/s).




Spitfire Mk V LF (clipped wing tip) montrant l'importance du taux de roulis en combat par la modification de sa voilure


La seconde version du Mitsubishi A6 M3 Zéro évolua exactement dans le même sens.


Il va de soi que les avions bimoteurs classiques, comme le Lockheed P 38, avaient une vitesse de roulis nettement moindre que celles des monomoteurs.

Cela provenait de la masse des moteurs et de leurs prolongements (dans le cas de notre exemple précédemment cité)deux fuselages plutôt fins mais portant chacun un moteur, un turbocompresseur et la structure permettant d'assembler le tout solidement) nettement excentrés de près de 3 mètres par rapport à l'axe de roulis, mais aussi de leur surface alaire double. 




Superbe P 38 F Glacier Girl (photo Tech. Sgt. Ben Bloker ) - L'essentiel de la masse se trouve loin de l'axe de roulis,
Chacun des 2  Allison turbocompressé pesait 633 kg à sec.


Ainsi, le Lockheed P 38 culminait à 39°/s ! 

Cette situation dura jusqu'au milieu de 1944, lorsque des servo-commandes hydrauliques furent montées : Elles améliorèrent le taux de roulis jusqu'à plus de 100°/s ! 

Evidemment, les valeurs publiées actuellement sur le P 38 sont essentiellement les plus récentes, donc les meilleures... Elles n'ont évidement aucun sens pour qui veut comprendre les combats des 2 premières années de la Guerre du Pacifique.

Néanmoins, il est important de noter que si les vitesses de roulis des chasseurs monomoteurs US ont été obtenues pour un effort sur le manche de 50 livres (un peu moins de 23 kgf), pour le P 38 elles ont été obtenues par un effort de 80 livres (36,3 kgf). 


On sait que l'Arsenal VB 10, dont les 2 moteurs étaient montés en tandem, avait une vitesse de roulis faible, ce qui surprit son pilote du CEV (Roger Receveau).

Cette anomalie s'expliquait par une surface alaire déjà trop importante (35 m², 15% de plus qu'un P 38 !) et parce que chacune de ses aileportait  2 canons, 3 mitrailleuses de 12.7 mm et une dotation en munition très confortable pour chaque arme, soit près de 500 kg, soit la masse de chacun des fuseaux moteurs d'un Bréguet 693 ! 

Avec un armement plus raisonnable (réduit de moitié), l'engin aurait été à la fois plus rapide et plus agile.

Des servo-commandes Leduc lui eussent sans aucun doute donné une tout autre capacité, mais elles ont été fabriquées juste un peu trop tard.


A l'inverse, le Focke Wulf 190 fut reconnu d'emblée pour son exceptionnelle rapidité de roulis (162°/s). 




Vitesses de roulis d'avions US de 1944 auxquels sont ajoutés deux chasseurs Britanniques, le Zéro et le FW 190.


Une vitesse de roulis rapide est utile autant pour attaquer que pour se défendre. 

Imaginons deux avions :
  • A, avion possédant un très bon taux de roulis ;
  • B, avion doté d'un taux de roulis médiocre.
Lors d'un engagement :
  • En attaque (B précédant A), l'avion A peut tirer très rapidement sur B au moment où il commence tout juste à virer, même si le rayon de virage de B est meilleur.
  • En défense (situation inverse), A commence un virage très rapidement ce qui le met, provisoirement hors d'atteinte de B. Une fois que B est (enfin) installé en virage, A peut renverser le virage en prenant évidemment soin de changer suffisamment d'altitude pour disparaître aux yeux de son adversaire.
Pour donner une idée de l'importance de la chose, le FW 190 A prenait une demie-seconde pour commencer un virage sous 4 g, alors que le Spitfire contemporain (Mk I, Mk II ou Mk V) ne le commençait que 3 secondes plus tard.


Evidemment, le roulis rapide est une forte contrainte pour la structure de l'avion, en particulier pour les ailes, comme le soulignait Pierre Closterman dans "le Grand Cirque". 

Le Dewoitine D 520, particulièrement solide, était réputé pour avoir une bonne vitesse de roulis.



Troisième aspect : la vitesse de tangage



On en parle très peu, mais, en combat, il peut être intéressant de multiplier les variations de hauteur (de faible amplitude) succédant aux virages pour abattre ses adversaires, dérégler leurs tirs, voire les fuir. 

Certains récits de combats en parlent clairement.

Certaines caractéristiques peuvent faciliter ce type de manœuvres :
  • La concentration des masses près du centre de gravité ;
  • Une faible inertie (donc une faible masse) ;
  • Une profondeur suffisamment légère ;
  • Un centrage pas trop avant.
Cette vitesse de tangage est presque entièrement déconnectée de la capacité ascensionnelle.




Des rapports d'essayeurs à la réalité du combat



Lorsqu'il s'agit 
de connaître, 75  ans après les faits, le comportement des avions de Chasse au moment de la Bataille de France ou de la Bataille d'Angleterre, nous disposons rarement de données claires. 


Contrairement à ce que l'on pourrait croire, les capacités manœuvrières des avions de chasse Français restent encore noyées dans des commentaires exceptionnellement imprécis.

Les commentaires des pilotes, y compris ceux du CEMA, sont du même tonneau

{Par contre, lorsque nos pilotes arrivent en URSS et sont confrontés au Yak 9, ils annoncent que ce chasseur se pilote comme un D. 520 et tourne ses 360° en 14"...}

On peut alors juste classer les avions les uns par rapport aux autres, de manière relative, à partir de certaines appréciations. 

Il semble donc que le Morane 406 soit (de très peu) meilleur vireur que le Bloch 152 qui lui-même tournait un peu plus court que le Dewoitine 520 (Jean Nollet, Album du Fanatique de l'Aviation, n° 11, page 7). 

Mais le Caudron CR 714 virait plus court que chacun des chasseurs précédents. 

Par contre, le Bloch 152 avait un meilleur taux de roulis que le Morane. Pourtant, il semble avoir été surclassé par le D 520 dans ce domaine.

A part cela, le Morane 405 de 1936 était crédité, à 2 000 m d'altitude et à 320 km/h indiquésd'un 360° en 15 à 16".

Cependant, dans le Docavia 22 où Jean Cuny et Gérard Beauchamp traite du Curtiss H 75 Hawk, les auteurs rapportent que Michel Détroyat créditait, le 22 Décembre 1939, 3 chasseurs de l'Armée de l'Air des temps suivants pour réaliser un 360° :
  • Curtiss H 75 :           12 secondes
  • Dewoitine D. 520 :    15 secondes
  • Morane 406 :            18 secondes        

De toutes manière, au-dessus de 6 000 m, les capacités du Dewoitine devaient se dégager nettement de celles de ses concurrents ou ennemis à cause de son excellent compresseur.


A en croire les rapports des tests Britanniques, rédigés par d'excellents pilotes que je pense sincèrement à la fois professionnels et réellement objectifs, les Messerschmitt 109 E auraient dû être balayés par les Spitfire de la RAF pendant la Bataille d'Angleterre.  

En effet, à lire ces documents, les Spitfire étaient marginalement plus rapides, montaient mieux et tournaient bien plus serré.

Les rapports de combats Britanniques (publiés sur ce site) vont exactement dans le même sens sous-tendent parfaitement la trame de l’excellent film La Bataille d'Angleterre (1969). 


Ce nonobstant, dans la réalité de la Bataille d'Angleterre, le nombre de chasseurs Britanniques abattus ou endommagés (qui sont des victoires Allemandes parce que les avions sont détruits ou ne peuvent pas repartir au combat rapidement) fut de 1158 pour la période allant du 1er Août au 15 Octobre 1940. 

Dans le même temps, 748 Messerschmitt Bf 109 furent abattus. 

Les
 chasseurs Britanniques ont donc perdu 410 avions de plus que leurs homologues Germaniques.

Certes, un certain nombre de ces chasseurs Britanniques peuvent avoir été abattus par des bombardiers Allemands ou par des Messerschmitt Bf 110. 

Mais aucun récit de combats ne donne à de telles victoires une importance aussi grande
.

Alors, comment expliquer de telles "anomalies" ?


J'ai expliqué comment l'Air-Marshall Dowding, patron du Fighter Command, en voulant conserver ses Spitfire à la maison, avait très mal préparé ses pilotes au combat contre les Messerschmitt Bf 109 E.

Cela explique parfaitement les fortes pertes de Spitfire en Juillet 1940 (très supérieures à celles subies par les Hurricane, du moins si on tient compte des effectifs respectifs de ces 2 types d’avions).

Cela explique aussi la nette diminution des pertes dès le mois suivant, une fois que les leçons de Dunkerque et du 1er mois de la Bataille d’Angleterre eurent enfin été tirées.

Cependant, la petite quarantaine de Spitfire abattus en Juillet 1940 ne rend pas compte des 400 chasseurs Britanniques abattus en trop : La différence de maniabilité entre chasseurs Allemands et Britanniques n'était donc certainement pas aussi importante que cela fut dit.


Avions et pilotes


{Attention, ce qui suit n'est pas "politiquement correct", donc peut choquer des âmes sensibles.}

Dans l’équation qui détermine jusqu’à quel point un pilote peut tirer parti de l’agilité de son chasseur, d'autres facteurs peuvent intervenir.

Aussi loin que nous puissions remonter dans les légendes qui furent transmises de bouche à oreilles par nos anciens ou dans nos lectures, toutes celles et tous ceux qui ont eu recours à un moyen de transport individuel pour se déplacer rapidement et fréquemment en sont tombés amoureux. 

Ce sentiment est d'autant plus fort que ledit véhicule est rapide ou agile (et encore plus s'il est rapide ET agile, donc dangereux pour soi-même).

Cela a commencé avec le cheval, il y a peut-être plus de 10 000 ans : Dès que l'on monte pour la première fois sur un cheval, on découvre un point de vue qui domine complètement le chemin et la campagne environnante parce que l’on voit beaucoup plus loin, sans être gêné par les hautes herbes ou les buissons

Si l'on accélère l'allure, la puissance motrice de votre monture vous propulse à une vitesse impressionnante, et, simultanément, on se rend compte que le système mécanique constitué de la monture et du cavalier peut se disloquer à tout moment (donc un risque qui peut se traduire par une blessure, voire un décès). 

C'est alors au cavalier de se débrouiller pour rester sur son cheval et pour le diriger vers un but précis, et cette tâche n’est pas aussi facile qu’elle a pu apparaître de prime abord. Elle demande une grande vigilance car le cheval ne peut pas tout et, en plus, il n’a pas la même perception de l’univers que nous.

C’est que vitesse et agilité exigent que l'être chargé de la manœuvre (le pilote, donc) domine les nouvelles contraintes physiques qui agissent sur son corps. 


Simultanément, il doit mener son action à son terme. Cela exige un apprentissage spécifique, donc très difficile.

A partir d’un certain moment, lorsque le pilote a réussi son apprentissage, que la bête lui obéit et qu’il découvre un nouvel espace de liberté, le plaisir est total, d’autant plus que le cheval finit par aimer son cavalier. 

{En d'autres termes, je suis profondément convaincu que la valeur d'un pilote est en partie le résultat de sa passion.}

Ce plaisir s'est rapidement étendu aux attelages de chars chez les Égyptiens, puis les Perses et les Romains, puis s'est étendu aux navires, aux automobiles pour en arriver aux avions. 


Bien comprendre un avion permet de lui demander plus que ce que l’on imaginait lorsque l’on le connaissait encore insuffisamment.

{Vous me direz qu’un avion n’aime pas, mais en fait, le pilote aime pour deux, donc, il ne le brutalise pas et il obtient de sa monture exactement tout ce qu’elle est capable de lui donner.}


Dès lors que l'on s'intéresse à un avion de Chasse, deux autres facteurs interviennent : Il est un acteur essentiel de la défense du ciel national et, en même temps, il représente la quintessence des capacités technologiques du pays qui l’a créé.

L'objectivité du rapporteur chargé d'évaluer cet appareil lorsqu'il est issu de ce même pays a donc des chances d'être altérée. 

D'un autre côté, nombre d'informations, issues d'authentiques pilotes de Chasse, résultent d'impressions de combat.

Par définition, celui qui raconte un combat en est le vainqueur. 


Pour autant, il n'est en aucun cas un instrument de mesure fiable, au sens de la fiabilité d'une balance de Roberval ! Au mieux, il donne une impression relative.

Certes, sa victoire signifie obligatoirement qu'il disposait d'une supériorité sur son adversaire. 

Mais de quelle supériorité s'est-il agi ? 

Si la victoire a été obtenue par surprise, l'avion attaquant n'y était pas pour une grande part, par contre le pilote, lui, y fut pour beaucoup.

Deux exemples illustrent ce cas :
  • René Fonck, as des as de la Grande Guerre, avait, outre ses extraordinaires qualités de pilote, une acuité visuelle exceptionnelle qui lui accordait le temps d'anticiper tellement les réactions de ses proies qu'il n'a quasiment jamais eu de balles ennemies dans son avion (mon Grand Père André Delpey disait même que son avion n'avait jamais été touché). Evidemment, le Spad XIII, chasseur le plus rapide de la Grande Guerre, favorisait ce type de victoire.
  • Le capitaine Williame, le 8 Juin 1940, à la tête d'une patrouille de 3 Morane 406, arrivant au-dessus et en arrière de 3 Messerschmitt Bf 109 E les abattit tous les 3 en moins d’une minute, avec l'aide de ses équipiers. 
    • Il était arrivé sur le groupe ennemi avec un capital de vitesse rarement atteint par un pilote de MS 406. 
    • Par un tir précis, il avait abattu le premier Bf 109 en quelques secondes, (surprise totale). 
    • Dans la foulée, il avait attaqué le second (qui devait ne pas avoir compris ce qui leur arrivait) et l'avait abattu.
    • Enfin, il avait terminé le troisième déjà aux prises avec ses équipiers. Mais, là, le Morane 406 n'y était pour rien, car bien trop lent ! Le talent du capitaine Williame et de ses équipiers éclate au grand jour.
Par contre, dès lors qu’un combat tournoyant a été amorcé, l'avion gagnant porte une part de la victoire par son agilité (encore faut-il que la qualité de son pilote ait suivi, bien sûr). 

Il existe de nombreux rapports de combats alliés qui montrent que certains pilotes Allemands savaient tellement bien utiliser leur Messerschmitt 109 qu'ils ont pu échapper à des Spitfire ou même à des Yak 3. 


Dans ce cas, le degré d'entraînement du pilote a joué, évidemment, un rôle essentiel. 

Le fameux Hans-Joachim Marseille (154 victoires en à peine plus d'un an), comme Erich Harman (352 victoires en 2 ans et demie) furent des exemples remarquables de l’importance de l’entraînement au combat.


Comparaisons intéressantes


En Juin 1940, nos amis Britanniques ont pratiqué, comme nous l'avions fait un peu plus tôt, une comparaison entre leurs chasseurs et le Messerschmitt 109 E3 n° 1304.

Virage 
de 360° à la limite du décrochage à 3 650 m d'altitude (données Britanniques) :

                                         Spitfire Mk I bis                      Messerschmitt 109 E

Rayon minimal                         212 m                                       269 m,

Temps de virage                        19"                                            25"

Vitesse moyenne                     252  km/h                                 244 km/h


Pour les Britanniques, la vitesse du Spitfire sur sa trajectoire est de même ordre que celle du Bf 109 E sur la sienne.

Cependant, elle est supérieure de 8 km/h et comme elle s’effectue sur un cercle plus petit, elle s’accompagne d’une composante centrifuge (= V2/ R) plus forte de 2.65 g contre 2.1 g pour le Messerschmitt.  

Le surcroît de portance de la voilure du Spitfire Mk I bis (121 kg/m² contre 157 kg/m² pour le chasseur Allemand) joue donc bien son rôle.

Le braquage des volets de courbures du Bf 109 E3 à 10° est, dans le rapport, dit sans influence sur le rayon de virage.

Voyons donc ce qu'en disent les intéressés eux-mêmes.


Rayons de virage minimaux du Messerschmitt Bf 109 E (données Allemandes - sur cet excellent site)



                               Niveau de la Mer              6 000 m d'altitude

Sans volets                     170 m                             320 m

Avec volets                     125 m                             230 m


A basse altitude, le rayon du virage diminue de plus de 25% avec l’emploi des volets de courbure. 

A 6 000 m, la diminution monte à plus de 28%, ce qui est considérable. Dans les deux configurations d'altitudes, un Bf 109 E utilisant correctement ses volets tournait plus serré qu'un Spitfire Mk I...

Donc, l'influence des volets était très sensible, quoique les Britanniques aient écrit.

On doit rappeler que Hans-Joachim Marseilles utilisait constamment ces volets.

Mais il est vrai que les Hurricane et Spitfire ne disposaient que de volets d'intrados dont je doute qu'ils eussent pu être employés de cette façon.


Un calcul du bureau d'études de Messerschmitt prévoyait que, à basse altitude, un virage de 360° soit bouclé en 18.92" avec un rayon de virage de 203 m (soit une vitesse de moyenne de 243 km/h).

En acceptant une chute
 de 50 m/s, le temps pour 360° devait passer à 11.5 secondes pour un rayon de 190 m, soit une vitesse de 374 km/h.

Autrement dit, comme la vitesse se dégrade fortement en virage serré (cabrage de l’avion), un pilote de Messerschmitt avait intérêt à commencer son combat tournoyant au-dessus du Spitfire qu’il attaquait. Bien évidemment, l’avion Britannique pouvait agir de même s’il se savait attaqué. 

Cette information confirme le récit du Colonel Boillot qui s'est retrouvé seul face à plusieurs Bf 109 E (du groupe commandé par W. Mölders) et, après plusieurs 360°, a été surpris de se trouver au-dessus d'eux. 

C'était bien la preuve que, à l'altitude de ce combat-là, le Dewoitine virait plus serré que le Messerschmitt, malgré une charge alaire un peu supérieure (165 kg/m² contre 157 kg/m²).

Par contre, lorsqu’un Hurricane ou un Morane 406 essayaient d'agir de la même manière, l’ampleur de leur traînée réduisait fortement l'efficacité d'une telle contre-mesure.




Les volets de combat, remarquable atout du chasseur Kawanishi Kyufo


{Ces données sont sur Wikipedia en langue Japonaise}


Les Japonais sont un peuple éduqué pour que ses ressortissants soient extrêmement méthodiques. Ils ont mené leurs essais en vol avec un grand professionnalisme.

Le N1K Kyofu était un hydravion de Chasse Japonais de très haute technologie dont le développement commença en 1940. 

Il aurait dû être en formation en fin 1941, mais un excès de perfectionnisme (la volonté de l'équiper d'un doublet d'hélices contra-rotatives pour éliminer les risques d'embarquement au décollage) entraîna un gros retard pour aucun résultat.




Chasseur N1K Kyofu  -  Un hydravion remarquablement aérodynamique !


Ce chasseur, long de 10,58 m, avait une voilure de 12 m d'envergure et de 23,5 m² de surface.

Il était mu par un moteur Mitsubishi Kasei de 1460 Cv au décollage et rétablissant 1 350 Cv à 4 000 m.

Sa masse à vide était de 2 700 kg et il décollait à la masse de 3 500 kg, avec une charge alaire de 149 kg/m².

Il volait, en pointe, à 490 km/h et pouvait croiser à 350 km/h, ce qui lui conférait une autonomie pratique de 1650 km.

Il montait à 4 000 m en 4' 11" (à la vitesse moyenne de 15.9 m/s !), un temps remarquable même en 1944. Son plafond atteignait 10 500 m.

Le Kyofu, un peu moins rapide que l'hydravion Spitfire Vb - 520 km/h - montait bien plus vite et avait une autonomie et une agilité considérablement supérieures.


Son armement consistait en 2 canons de 20 mm et 2 mitrailleuses de 7.7 mm.

Le Kyofu (Rex pour les US) fit son premier vol le 6 Mai 1942 et son entrée en service fut effective en Juillet 1943, trop tard pour jouer un rôle décisif.

Il fut fabriqué à 105 exemplaires.


Cet hydravion de chasse fut rendu célèbre par sa maniabilité exceptionnelle, due à son système de volets de combat automatiques.


Virage à 360° - Altitude de vol : 2000 m

                                               Sans volets                           volets à 19° 

  • Vitesse :                              274 km/h                             279 km/h
  • Rayon de virage :               180 m                                  140 m
  • Accélération :                         3.3 g                                    4.1 g

On voit que, sans volet, le Kyofu avait un rayon de virage 32 m plus court que celui du Spitfire Mk I, qui, il est vrai, volait 1 600 m plus haut. 

L'emploi des volets écartait toute contestation possible.


looping

Les volets amélioraient aussi les boucles verticales, qui se tournaient en 7 secondes de moins, ce gain de temps étant majoritairement gagné après le passage au point haut de la figure.

Cette compaction des boucles se faisaient au prix d'une dégradation de l'énergie potentielle, puisque la vitesse en sortie de figure avait diminuée de 82 km/h : 


                                       Sans volets                           volets à 19° 

Vitesse début :                   353 km/h                             351 km/h

vitesse 
point haut :            195 km/h                             177 km/h

Temps point haut :              11 secondes                         9.5 secondes 

Accélération :                        1.65 g                                 2.0 g

Gain d'altitude :                437 m                                  398 m

Temps sortie :                   23 secondes                        17.5 secondes

Accélération subie :            3.4  g                                   4.0 g

Diamètre total figure :     548 m                                  303 m

Temps total :                    34 secondes                        27 secondes

vitesse finale :                342 km/h                              263 km/h


Si le Kyofu arriva une année trop tard, ses concepteurs en dérivèrent un chasseur terrestre, l'exceptionnel N1 K-1 J Shiden.

Ce chasseur terrestre, plus puissant (2 000 Cv au décollage, 1 620 Cv à 6 100 m) se révéla très dangereux pour tous les chasseurs US par sa vitesse et son agilité (taux de roulis de 82°/s à 390 km/h) jusqu'à la fin de la guerre. 

Il montait à 6 000 m en 7' 48", ce qui était tout à fait correct, mais la faible couverture radar du Japon ne lui permettait pas d'arriver à temps pour intercepter les B 29.

Depuis 1945, les volets de combats se sont évidemment multipliés sur tous les chasseurs.



















6 commentaires:

  1. Superbe article bien que je n’ai pas compris ce qu’il a de « politiquement incorrect » dans le chapitre « Avions et pilote », mais peut être n’ai-je pas une âme sensible… 
    Les bimoteurs ne sont il pas aussi désavantagé en maniabilité par l’absence du couple hélice ? Couple qui d’ailleurs doit induire un sens de virage très privilégié dans les monomoteurs.
    Ensuite comme vous l’indiquez le pilote doit connaitre ses atouts et les désavantages de l’adversaire.
    Ainsi le Grumman Wildcat etait noté comme pratiquement inférieur au Zero sur pratiquement tous les plans dont bien sûr la maniabilité. Cependant les américains ont analysé les combats et avions pour déterminer des tactiques permettant au moins d’éviter aux pilotes US de boire la tasse.
    - Utiliser votre masse et votre solidité pour plonger, il sera temps de revenir au combat si vous survivez. Ne dansez et ne grimpez jamais avec un zéro.
    - Vous pouvez survivre à une ou même plusieurs rafales pas eux.
    Le schéma s’est représenté avec le Phantom lourd et puissant et le MIG-21 fin et rapide
    - A haute vitesse vous pouvez tourner pas lui
    - Transformer votre énergie cinétique en hauteur il ne vous suivra pas.
    - Etc…
    Bien sûr l’ennemi fait les analyses inverses !
    On le voit la maniabilité atout indéniable ne doit néanmoins pas être surestimé.

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    1. Merci de votre commentaire : Vous me manquiez !

      Pour mon côté politiquement incorrect, c'est facile : Tous nos hommes politiques refusent que les conducteurs d'automobiles soient correctement formés. Ils ne jurent que par la limitation de vitesse. Mais les lois de la physique n'ayant jamais été expliquées sur le terrain, les nouveaux conducteurs n'accèdent jamais à la compréhension des choses, et en particulier des risques. D'où une baisse de la mortalité routière essentiellement due aux ABS, crash-tests et autres Airbags.

      Pour ce qui est des bimoteurs, je pense que l'essentiel du problème résidait dans l'inertie latérale et le manque simultané de solidité des voilure et de force physique des pilotes.

      Les plus maniables chasseurs actuels semblent bien être des bimoteurs.

      Pour ce qui est du Wildcat, je pense qu'il était très manœuvrant, face à autre chose que le Zéro (par exemple face à mon cher D.520).

      Ce qui m'amène à suggérer que la maniabilité ne doit pas être surestimée, certes (cas du Fiat CR 42), mais que son absence totale interdit les missions de chasse (F 104 Starfighter) !

      A bientôt, j'espère.

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  2. Pour les pilotes de chasse une part importante de leur apprentissage doit être de penser en 3D, ce qui ne nous est pas naturel.
    Je me souviens qu'à la fin des années 90 je jouais avec un simulateur de vol reprenant la bataille d'Angleterre et qu'il m'a fallu un certain temps et quelques lectures pour faire autre chose que des lacets ou des ronds à plat, les plus serrés possibles qui finissaient par me faire décrocher.
    Ce type de jeux a passé de mode... Dommage.

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  3. Je confesse avoir, moi aussi, passé pas mal de temps sur des simulateurs de vol puis des simulteurs de combats aériens.

    Ce type de jeu est passé de mode pour des raisons multiples.

    Mais le jour où Dassault le voudra, il a largement de quoi nous en offrir une excellent (j'ai le droit de rêver, non ?).

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  4. Cet article récent pourrait vous intéresser si vous ne l'avez pas déjà lu - les débuts du Kawasaki Ki-61-I Hien.
    http://lautrecotedelacolline.blogspot.fr/2015/11/le-bucher-des-hirondelles-les-debuts-du.html
    Le début de l'article montre bien que les japonais ont chercher à sortir de la trappe que constituait la recherche de la manœuvrabilité à tous prix alors que l'ennemi s'orientait vers des appareils puissants.

    Cordialement

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    1. C'est un excellent article en effet, mais il souligne en particulier à quel point le problème du Japon fut l'industrialisation des moteurs à haut rendement dont les normes étaient difficiles à respecter.

      Les Japonais se sont lancés trop tard à l'assaut du moteur en ligne, à la différence des soviétiques qui avaient choisi très tôt de fabriquer les moteurs Hispano-Suisa 12 Y.

      Si il fallut 2 bonnes années avant que les moteurs Klimov soient fiables, les moteurs Japonais en ligne ne le furent jamais parce que la guerre interdisait tout développement nouveau de A à Z.

      Aux USA, le Packard V-1650 (RR Merlin) ne fut réellement au point que fin 1943.


      Pour ce qui est des Japonais, je pense qu'ils avaient parfaitement compris le piège de la super-maniabilité, puisque Nakajima avait demandé à 2 ingénieurs de chez Dewoitine de créer, en 1936-37, un chasseur qui suivait la même voie.

      Par contre, ils se sont heurtés à des problèmes de lobbying mafieux.

      Pour ma part, le Zéro a plus souffert de son moteur Sakae que de son excellente maniabilité. Il était plus rapide que le Wildcat.

      Par contre, s'il avait employé le Kinsei dès 1942, il eut été compétitif en performances avec le Hellcat dès sa sortie.



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