Décollage vertical : une direction sans issue ou l’avenir de l’aviation militaire?

Par Andreï Vitrofanov pour Topwar.ru
 

Avion à décollage et atterrissage verticaux (VTOL) – on peut dire que ce type d’avion est pratiquement né extrêmement difficile. Non, il y avait beaucoup de prototypes, de projets et d’idées, mais lorsqu’il s’agissait de mettre en pratique, tous s’avéraient souvent non viables.

 
Décollage vertical : une direction sans issue ou l'avenir de l'aviation militaire
À la poursuite du décollage et de l’atterrissage verticaux, les concepteurs ont proposé les solutions les plus extravagantes

En fait, seul le VTOL britannique « Harrier », qui dans plusieurs versions était en service dans les forces armées britanniques et américaines (AF), a reçu une utilisation vraiment pratique et une utilisation au combat confirmée.

Les « Harriers » se sont plutôt bien montrés au service des forces armées britanniques et américaines
Sans VTOL « Sea Harrier », la Grande-Bretagne pourrait bien perdre la bataille des îles Falkland

Bien sûr, vous vous souvenez du VTOL Yak-38 soviétique et du F-35 américain, mais le premier, en fait, n’a pas été évoqué, et le second ne fait que commencer son chemin, et ne s’est pas encore montré en combat réel. (assez ironique que le fait que bien que l’expérience de combat du Yak-38 et du F-35B soit comparable : ils ont tous deux bombardé les moudjahidines en Afghanistan).

Lorsque nous parlons d’avions à décollage et atterrissage verticaux, nous entendons également les avions à décollage et atterrissage verticaux courts, auxquels beaucoup font référence au F-35B. En fait, ce n’est pas tout à fait vrai – le F-35B peut effectuer à la fois un atterrissage vertical et un décollage vertical – les sceptiques peuvent regarder ce processus en vidéo :

 
Décollage vertical F-35B

Une autre question est qu’en mode décollage vertical, la charge de combat peut être aussi limitée que possible et le rayon d’action est également réduit, mais néanmoins, le F-35B a la possibilité d’un décollage vertical. De plus, une course au décollage courte est à certains égards plus difficile qu’un décollage vertical. Sur le Yak-38 soviétique, le décollage avec une courte course au décollage était généralement considéré comme impossible dès le départ en raison de la complexité de la synchronisation du fonctionnement de trois moteurs à réaction – un principal et deux de levage.

Le Yak-38 soviétique a maîtrisé le décollage vertical avant le décollage court

Ainsi, le mode décollage court et atterrissage vertical a été choisi pour le F-35B comme le mode principal, mais pas comme le seul, en raison de la nécessité d’augmenter la charge de combat et la portée.

Dès qu’il s’agit d’avions VTOL, une vague de critiques s’abat souvent sur eux, au départ desquelles on pourrait penser que ces engins sont généralement inadaptés au combat. Mais en fait, c’est loin d’être le cas.

La technologie elle-même pour le développement des avions VTOL est vraiment plus compliquée que celle des avions de conception classique, et il est assez institut qu’ils aient pris du retard pendant longtemps dans le développement, mais maintenant l’écart entre les avions classiques et les avions VTOL n’est pas si super.

Considérez des exemples classiques de la critique de la raison VTOL.

Prix

À un Coût élevé par rapport aux avions classiques.

Cet argument est assez facile à argumenter. Nous avons un magnifique programme américain de chasseurs légers F-35 de cinquième génération, qui existe en trois versions – le F-35A classique pour l’US Air Force (Air Force), le porte-avions F-35 pour l’US Navy. et VTOL F-35B pour le commandement du Corps des Marines (ILC). Des informations publiques sur le coût de ces machines pour les différentes parties sont disponibles sur Wikipedia.

Coût des chasseurs F-35 de divers lots de production

On peut noter que le coût de l’avion F-35B VTOL dans certains lots était pratiquement égal au coût du F-35A classique et même inférieur au coût de la version porte-avions du F-35C.

Pourquoi la valeur relative du F-35B at-elle augmenté dans le dernier lot ?

On peut supposer que le fait est que la production est principalement optimisée pour la production à grande échelle du F-35A. La différence de coût entre le F-35B et le F-35 n’est plus si grande. Il est clair qu’un avion VTOL devrait être plus cher qu’un avion classique, mais la différence sera d’environ 10 % voire moins, comme on peut le voir sur certains lots.

Une part croissante du coût des avions de combat est le coût des équipements électroniques embarqués (avionique), et il est identique pour les trois avions. Même le moteur est le cœur de l’avion ; les avions F-35A, le F-35 et F-35 sont en grande partie unifiés.

On dit souvent que c’est le développement des avions VTOL au sein de la gamme F-35A, le F-35 et F-35, qui a causé l’augmentation des coûts et des retards dans l’ensemble du programme – disent-ils, s’il n’y avait pas d’unification avec Avion VTOL, le reste de l’avion serait meilleur et moins cher.

Il est peu probable que ce soit le cas.

Comme mentionné ci-dessus, la partie la plus complexe de l’équipement militaire moderne est l’avionique et les logiciels, qui en font partie intégrante.

Moteur?

Mais c’est unifié, de plus, les retards du moteur F-135-PW-600 pour le F-35B n’étaient pas censés affecter les F135-PW-100 et F135-PW-400, destinés au F-35A et le F-35, respectivement. … N’oublions pas que la partie la plus difficile est la buse rotative, que les Américains auraient « empruntée » au soviétique Р79В-300 (item 79) .

Le moteur R79V-300 pour l’avion Yak-141 VTOL – l’effondrement de l’URSS a permis aux États-Unis et d’économiser des dizaines de millions de dollars et des années de travail sur le développement d’un moteur pour avion VTOL

Difficulté à décoller et à atterrir

On pense que les avions VTOL sont beaucoup plus difficiles à contrôler au décollage et à l’atterrissage, de plus, les risques pour le pilote dans ces modes sont nettement plus élevés.

Et c’était ainsi. Avant de.

À l’heure actuelle, le niveau d’automatisation des processus de décollage et d’atterrissage peut être si élevé qu’un décollage vertical ou court, comme un atterrissage vertical, sera beaucoup plus facile que sur un avion classique. Pour comprendre cela, il suffit de regarder l’atterrissage gracieux des premiers étages de lanceurs réutilisables, réalisé en mode entièrement automatique.

 
Atterrissage simultané des boosters du lanceur Falcon Heavy

À l’avenir, le niveau d’automatisation ne fera qu’augmenter.

Sur les avions VTOL, il sera plus facile de décoller d’une plate-forme pivotante (navire) et d’atterrir dessus, il sera plus facile de décoller dans de mauvaises conditions météorologiques – vents forts, visibilité limitée, décollage d’un spot, avec un décollage court courir, à partir d’un tremplin ou en mode décollage horizontal normal.

Le F-35B décolle d’un tremplin – lors des tests, des modèles de poids et de taille de quatre bombes Paveway IV et de deux missiles ASRAAM B-B ont été suspendus dans l’avion

Qu’est-ce que cela signifie en pratique?

Que dans les conditions d’une attaque ennemie soudaine, lorsque le groupe aérien doit être soulevé dans les airs le plus rapidement possible, une partie de l’avion VTOL peut être lancée à partir d’un porte-avions « sans catapulte » à l’aide d’un tremplin avec toutes les munitions, et l’autre partie peut décoller avec une course de décollage courte sans utiliser de tremplin, afin de ne pas faire la queue pour le tremplin.

Et une partie de l’avion VTOL peut partir du tout, en utilisant le décollage vertical, au moins pour ne pas se transformer en cible à bord du navire, mais très probablement ils pourront admirer aussi emporter une certaine quantité de munitions, par exemple , plusieurs missiles air-air (B-B ) .

La possibilité de créer des aérodromes terrestres rapidement déployables avec un tremplin peut être utile lors de l’organisation d’une base aérienne avancée quelque part dans des zones montagneuses ou boisées, avec un espace limité pour placer une piste pleine grandeur (piste).

Décollage d’avions de combat depuis un tremplin au sol
 
Décollage du F-35B depuis le tremplin au sol

Les avions classiques peuvent aussi

Cela fait référence à l’argument selon lequel les avions modernes peuvent également décoller avec une course au décollage assez petite.

C’est en partie vrai, mais il y a des nuances.

Pour la plupart des chasseurs, la course au décollage sans postcombustion est de 500 à 700 mètres ou plus, avec l’utilisation de postcombustion, selon diverses sources, cette valeur peut être réduite à 250 et 350 mètres.

Mais avec quelle charge de combat et quelle consommation de carburant ?

Le Su-35 avec une masse au décollage normale et une postcombustion complète a une course au décollage de 400 à 450 mètres de ce dernier, pour le Su-57, elle est de 350 mètres. Le F-35B a une course au décollage longue de 161 mètres, avec un tremplin – 137 mètres.

En même temps, par exemple, le Yak-141 pouvait décoller de six manières :

– de la manière habituelle, lorsque la tuyère du moteur de levage et d’entretien (PMD) maintient une position horizontale, et les moteurs de levage sont arrêtés ;

– avec une course de décollage longue d’environ 120 mètres, lorsque, après le début du mouvement, les moteurs de levage sont démarrés et que la tuyère PMD modifie l’angle de direction de poussée à 62 degrés ;

– avec une course au décollage longue d’environ 60 à 80 mètres, avec l’utilisation de dispositifs ralentisseurs (ralentisseurs de roues de un châssis) ;

– avec une course au décollage ultra-longue jusqu’à 6 mètres, avec des dispositifs de retenue des roues, avec une buse PMD préalablement déployée à 62 degrés et avec des moteurs de levage en fonctionnement ;

– à l’aide d’un tremplin ;

– décollage vertical.

Il n’est pas nécessaire de parler d’atterrissage – les avions classiques ne se rapprocheront même pas dans ce paramètre des avions VTOL. Même si l’on se souvient de l’utilisation des contrôleurs aériens sur les porte-avions, la procédure d’atterrissage, en particulier sur une plate-forme pivotante, utilisant des systèmes de contrôle aérien est beaucoup plus difficile que l’atterrissage d’un avion VTOL, et il est également beaucoup plus difficile (quoique possible) d’automatiser lui, et la charge sur l’avion et sa charge utile – nettement plus élevée.

 
Faire atterrir un avion classique sur un porte-avions est bien plus difficile que faire atterrir un avion VTOL

La longueur du Su-35 avec un parachute de freinage est de 600 mètres.

Un certain nombre de sources disent que le Su-57 a une longueur de course de 100 mètres, mais il n’est pas encore clair comment une réduction aussi significative de la longueur de course a été obtenue (si elle est atteinte), à quel point l’atterrissage est obtenu dans ce mode, et est-ce possible avec une charge utile ?

Selon d’autres sources, la portée du Su-57 est la moitié de celle du Su-35, soit environ 250 à 300 mètres, ce qui semble déjà plus proche de la réalité.

Dans tous les cas, si l’avion VTOL est capable d’atterrir sur le « patch », alors l’avion classique doit se rendre sur la trajectoire de descente d’atterrissage et s’asseoir sur la piste à un certain endroit avec une précision assez élevée. Même si la longueur de course de 100 mètres est atteinte, la précision de toucher à un certain point s’y ajoutera, la nécessité d’une réserve de piste pour les situations d’urgence, c’est-à-dire qu’au final, nous obtiendrons toujours au moins 200 à 300 mètres. Et si le Su-57 a une longueur de course de 250 à 300 mètres, une piste d’environ 400 à 500 mètres de ce dernier sera nécessaire.

En ce qui concerne la fermeté de l’ajustement. Armes de

précision modernes assez sensible aux conditions de fonctionnement – vibrations, chutes de température, chocs. Chaque arme est conçue pour un certain nombre (conditionnel) de décollages et d’atterrissages. Plus l’atterrissage est difficile, plus la probabilité que des armes coûteuses échouent est élevée. Avec une forte probabilité, l’atterrissage sur un porte-avions est un test assez sérieux non seulement pour l’avion, mais aussi pour sa charge de combat inutilisée.

Les avions VTOL peuvent renvoyer une charge utile avec des charges beaucoup plus faibles – il suffit de comparer visuellement la dureté d’atterrissage du F-35 et du F-35B.

Consommation de carburant énorme, charge de combat réduite, mauvaises caractéristiques de vol

On ne peut nier qu’avec le décollage vertical, la charge de combat et la portée sont réduites.

Mais ici, comme nous l’avons dit plus haut, tout dépend de la situation – parfois il vaut mieux décoller rapidement avec un minimum de munitions et avec une petite quantité de carburant que de se transformer en amas de métal lors d’un impact massif sur un navire ou un aérodrome d’attache.

Et avec quelle charge de combat, les avions de combat volent-ils maintenant ?

Par exemple, le F-35B peut transporter quatre missiles AIM-120 VB dans ses compartiments internes, qui pèseront moins de 800 kilogrammes, avec une charge utile maximale de 6 800 kilogrammes, très probablement avec de telles munitions, il décollera verticalement, même si il perdra environ 30% de portée (par analogie avec le Yak-38 lors d’un décollage vertical).

La charge de combat des chasseurs modernes est plus souvent limitée par le volume des compartiments internes que par la masse des armes.

En ce qui concerne le décollage avec un décollage court, ici la consommation de carburant devrait déjà être comparable à la consommation de carburant au décollage d’avions classiques utilisant la postcombustion.

Dans le même temps, les avions VTOL auront une course au décollage d’environ 120 et 160 mètres, tandis que les avions classiques auront environ 250 à 350 mètres, soit deux fois plus. Et la charge de combat peut déjà être bien plus élevée si elle n’est pas maximale.

Lorsqu’ils parlent d’avions VTOL, ils mentionnent souvent une faible charge de combat en principe. Cependant, ce n’est pas tout à fait vrai.

C’est juste qu’ils comparent souvent des véhicules de combat de différentes catégories de poids et de différentes périodes.

La charge de combat du Yak-38, entré en service en 1977, était de 1 tonne – lors du décollage vertical et de 1,5 tonne – lors du décollage. Sa masse maximale au décollage lors du décollage / décollage vertical était de 11,3 / 10,3 tonnes. Il doit être comparé au MiG-23ML, qui est produit en série depuis 1976 (il faut comprendre que le MiG-23ML était le résultat d’un long travail sur les erreurs du MiG-23 de base).

Et quoi?

Avec une masse maximale au décollage du MiG-23ML de 20 tonnes, sa charge de combat n’est que de 2 tonnes, c’est-à-dire presque proportionnelle à la masse maximale / charge de combat du Yak-38.

Oui, bien sûr, le MiG-23 a une portée et une vitesse beaucoup plus grandes, mieux que l’avionique, mais n’oubliez pas que le MiG-23 était le résultat d’une longue évolution des chasseurs à réaction classiques, tandis que le Yak-38 est devenu le premier avion VTOL soviétique en série.

Lorsque les premiers avions à réaction sont apparus, ils étaient également inférieurs à bien des égards aux avions à pistons usagés.

Et si on comparait le Yak-141 et le MiG-29 ?

Performances de vol (LTH) Yak-141 et MiG-29

On constate que les caractéristiques de vol des Yak-141 et MiG-29 sont déjà bien plus proches que celles des Yak-38 et MiG-23ML. Il ne faut pas oublier que les travaux sur les avions MiG-29 et Su-27 ont reçu beaucoup plus d’attention et de financement que le bureau d’études Yakovlev et leurs avions VTOL.

Les caractéristiques des F-35A, le F-35 et F-35 ne sont pas si radicalement différentes. Les défauts les plus notables du F-35B ne comprennent peut-être qu’une plage de vol légèrement plus courte.

Caractéristiques de performance et des caractéristiques de vol des F-35A, le F-35 et F-35C (ru.wikipedia.org)

Mais il faut se rappeler que le F-35B a reçu beaucoup moins d’attention que le F-35A et le F-35C.

Et si la priorité était donnée au F-35B ?

Et si cet avion était créé sans compromis avec les options « terre » et le porte-avions ?

À mon avis, lors de la création d’the samples modernes d’avions VTOL, la différence avec leurs homologues classiques en termes de caractéristiques de performance et de caractéristiques de performance peut atteindre 10% ou moins.

Non acheté ou vendu

On reproche aux avions VTOL d’être peu achetés sur le marché international de l’armement et achetés pour leurs propres forces armées, par exemple, le même F-35B.

Mais qui achète le F-35, les vassaux américains ?

Qui sont maintenant exactement prêts pour une guerre sérieuse ? Qui parmi les acheteurs d’avions de la gamme F-35 de combat normalement, à part Israël ? Et Israël, depuis combien de temps combat-il avec un ennemi sérieux ?

Les Arabes ne sont plus du tout ce qu’ils étaient pendant la « guerre des sept jours ». On a l’impression que les armes sont maintenant plus souvent achetées non pas pour la guerre, mais pour des raisons politiques et économiques.

Néanmoins, il existe des avions VTOL aux USA. L’Union soviétique a également développé activement cette direction. Si l’URSS ne s’était pas effondrée, il est possible que la Grande-Bretagne ait développé son propre remplaçant pour le Harier.

En ce qui concerne le reste des pays, par exemple la Chine, après tout, nous avons déjà dit plus tôt que les avions VTOL sont très difficiles – la Chine se débrouille bien pour copier les technologies des autres, mais même ses moteurs à réaction conventionnels ne sont pas encore très bons, que dire d’un moteur plus complexe pour les avions VTOL ?

Il est possible que la Chine n’ait tout simplement pas encore les capacités technologiques pour créer des avions VTOL. Et si « demain » ils décidaient de cette question et commençaient à riveter les avions VTOL par centaines ?

conclusions

Pendant la Seconde Guerre mondiale, les principaux États belligérants ont activement construit d’énormes cuirassés, y consacrant une partie importante des coûts de défense. Dans le même temps, les réalités des hostilités montraient la supériorité absolue de l’ aviation , des porte-avions et des sous-marins, sur les champs de batailles navales.

N’est-ce pas un indicateur des délires les plus profonds qui peuvent entraver le développement de types d’armes prometteurs ?

De nos jours, la reconnaissance par satellite atteint un niveau fondamentalement nouveau .

Et si les aérodromes devenaient extrêmement vulnérables ?

Et si la destruction des aérodromes « stationnaires » nécessitait un intervalle d’environ une journée, pour les aérodromes déployés sur des tronçons d’autoroutes et d’autoroutes, environ plusieurs jours, alors qu’il faudrait environ une semaine pour trouver et détruire un aérodrome caché pour les avions VTOL ?

Après tout, trouver un site de 100 à 150 mètres de ce dernier est beaucoup plus difficile qu’une piste de 500 mètres, sans parler des aérodromes « fixes » avec des kilomètres de pistes. Oui, et de faux aérodromes « courts » peuvent être déployés par centaines, voire par milliers.

Et si, à la suite d’hostilités, de puissants opposants éliminaient simplement tous les avions les uns des autres avec des armes à longue portée sur les aérodromes au cours des premières semaines ?

Ensuite, les armes de précision coûteuses s’épuiseront. La guerre terrestre sera-t-elle laissée sans soutien aérien des deux côtés ?

Combien de temps dureront les hostilités dans ce format ?

Dans l’article Est-il possible de répéter la Seconde Guerre mondiale dans les réalités du XXIe siècle ? examiné les raisons pour lesquelles des hostilités offensives prolongées pourraient ne pas être possibles à notre époque.

Et si l’un des opposants construit un avion VTOL efficace, apprend à déployer rapidement pour eux de vrais et de faux aérodromes mobiles ? Ne sera-t-il pas le seul à se retrouver avec l’aviation de combat ?

Une conversation distincte, sur laquelle nous reviendrons, est le rapport entre le coût et l’efficacité d’un porte-avions pleine grandeur et d’un porte-avions pour les avions VTOL.

Cet article ne vise pas à prouver la supériorité absolue des avions VTOL sur les avions de combat classiques. Au contraire, à mon avis, la suprématie aérienne sera conquise par des véhicules de combat classiques plus lourds, mais les avions de combat légers seront également d’une importance primordiale pour résoudre ce problème.

Les perspectives de l’aviation de combat à moyen terme ont été précédemment évoquées dans l’article Léger ou lourd, habité ou non habité : comment l’aviation de combat va se développer au 21e siècle .

Ainsi, outre le coût d’achat et d’exploitation inférieur que peuvent avoir les avions de combat légers par rapport aux lourds, l’avantage est la possibilité de mettre en œuvre des avions de combat légers dans la version VTOL. Cela augmentera considérablement leur capacité de survie face à l’ennemi livrant des frappes d’armes de haute précision sur toute la profondeur du territoire sur des objets fixes – aérodromes et bases aériennes.

Dans cet article, nous avons examiné les lacunes réelles fr et perçues des avions VTOL. Dans le prochain, nous étudierons les solutions techniques prometteuses et les avantages que les avions VTOL prometteurs peuvent recevoir par rapport à leurs prédécesseurs et aux avions classiques.

Auteur:
Andreï Mitrofanov

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