Le Mirage G

La presse a rendu compte à plusieurs reprises, au cours des dernières semaines, des vols expérimentaux effectués par le Dassault Mirage G à « géométrie » variable. Au moment où cet article est rédigé, plus d’une quinzaine de vols ont déjà été effectués et la progression des essais se poursuit à un rythme remarquablement rapide. Songeons en effet qu’il s’agit d’une formule appliquée pour la première fois en France et dont il n’existe encore que peu d’exemples dans le monde.

Au reste cet appareil a précisément pour objet, non pas de préfigurer, sous sa forme actuelle, un avion de série, mais d’expérimenter le système de l’aile à flèche variable et d’explorer tous les domaines de vol correspondant à chaque configuration.

L’aile du Mirage G comprend trois parties : un élément central fixe et deux demi-ailes repliables articulées sur des pivots et mues par des vérins. La flèche de l’aile peut ainsi passer de 20° aux basses vitesses à 70° pour les nombres de Mach élevés. Cette mobilité inhabituelle a posé nombre de problèmes, entre autres pour la commande du gauchissement : il n’est plus possible de monter des ailerons sur les parties repliables, et ce sont donc les gouvernes de profondeur qui, pour commander l’assiette latérale de l’appareil, doivent pouvoir prendre des braquages différenciés, se composant avec leur mouvement normal.

Le Mirage G appartient à la famille des Mirages F comme l’intercepteur F-1 qu’il est prévu de construire en série pour l’Armée de l’air et qui sera équipé d’un turboréacteur SNECMA Atar 9 K50. Mais le G est plus lourd (15 à 16 tonnes) ; il est biplace et propulsé par un moteur à double flux TF806 dont la poussée atteint 9,5 t avec la postcombustion. Ce turboréacteur – qui équipe aussi le Mirage F2 non construit en série – est constitué par le Pratt & Whitney TF30 américain (le moteur du F-111), muni d’une postcombustion conçue par la SNECMA

Au cours de ces vols, le Mirage G, grâce à une disponibilité excellente, a déjà expérimenté le vol à grande vitesse (Mach 2) avec les ailes entièrement repliées. La transition ne présente aucune difficulté et les qualités de vol ainsi obtenues sont au moins aussi bonnes qu’on l’escomptait. D’autre part, ailes étendues, becs de bords d’attaque et volets sortis, il a des caractéristiques très satisfaisantes au décollage et à l’atterrissage, ainsi qu’une grande stabilité à basse vitesse, ce qui autorise des approches aux environs de 120 nœuds (220 km/h).

Il n’est pas douteux que les très nombreux enseignements déjà tirés de ces vols et tous ceux qu’on est en droit d’attendre de la suite de l’expérimentation seront du plus grand prix pour la conception et la réalisation du futur avion de combat français à ailes variables, avion biréacteur qui devrait voir le jour vers 1975.

Expérimentations sur les bangs soniques

On sait que le bang sonique correspond à une variation rapide de la pression atmosphérique, variation qui se produit en tout point d’une surface liée à un avion volant à une vitesse supérieure à celle du son. Si la vitesse du son était constante dans toutes les tranches d’altitude, cette surface serait un cône pour un avion volant en palier à vitesse constante. En fait, comme la vitesse du son varie avec la température, l’onde de choc a lieu sur une surface plus complexe, dont la trace sur le sol balaie une bande de terrain où le bang sera perçu (bande large d’une cinquantaine de kilomètres pour des avions de combat actuels, volant vers 10 000 m). La variation de la pression atmosphérique se manifeste comme une surpression soudaine, suivie d’une dépression : c’est ce qu’on appelle l’onde en N, ou « signature » de l’avion supersonique.

Est-il encore besoin de rappeler que le « double bang » ne correspond pas à deux passages du « mur du son », mais à l’onde complexe produite par un avion en accélération, et que le bang, unique en général, dure tant que l’avion vole à plus de 1 de Mach ?

Des phénomènes de focalisation viennent accroître l’importance de la perturbation quand l’avion vire ou accélère. L’étude théorique de tous ces phénomènes a été faite et exposée en France par l’ingénieur en chef Wanner ; il n’est pas question de la reprendre ici mais de rendre compte de certains résultats obtenus lors des expérimentations menées en Amérique, à Chicago, Oklahoma City et sur la base d’Edwards en Californie.

C’est que, si la théorie explique bien la nature du phénomène du bang, si elle montre de plus pourquoi la turbulence et les variations de température modifient la « signature », elle ne permet guère de prévoir l’amplitude et la durée de l’onde déformée résultante, faute d’un moyen pratique de mesurer les facteurs dont elle dépend. On multiplie donc les essais et les enregistrements, pour obtenir des résultats statistiques et en déduire la probabilité pour qu’un bang, produit par un avion de caractéristiques données, dépasse telle ou telle valeur de surpression.

Parmi les nombreuses constatations effectuées, voici certaines des plus parlantes :

• Avec un avion comme le North American XB-70 Walkyrie, on a observé que les pointes de surpression étaient moins nombreuses et leur amplitude plus faible, à distance égale, au-dessus qu’au-dessous de l’avion, ce qui met en lumière l’influence des nacelles de moteurs sur le développement de l’onde de choc.

• La turbulence à basse altitude, due à un vent soufflant en rafales de 40 km/h, a pour effet d’augmenter de 60 % l’amplitude de la surpression. De même il existe plus de chances de trouver des pointes de surpression en été qu’en hiver, et l’après-midi d’un beau jour que le matin. Il faut d’ailleurs remarquer que si la déformation apportée à la « signature » peut en accentuer les effets théoriques, elle joue avec une fréquence au moins égale pour en atténuer la raideur.

• D’après les calculs, la surpression existant en bordure de la bande de terrain balayée par l’onde de choc (distance latérale dite de « coupure », au-delà de laquelle, par suite d’un phénomène comparable à la réfraction, l’onde de choc ne devrait plus atteindre le sol) serait environ de moitié moins forte que sous la trajectoire de l’avion. On a constaté en fait que le bang était entendu au-delà de cette limite, mais comme un roulement lointain. En outre, à mesure que la distance latérale augmente, les pointes de surpression se font de plus en plus rares et les « signatures » de plus en plus « arrondies », c’est-à-dire, supportables.

• D’une façon générale, plus l’onde de choc a de distance à parcourir, plus elle arrive déformée et plus il est difficile de prévoir ses caractéristiques. Mais heureusement les déformations jouent alors le plus souvent dans le sens d’une atténuation.

• Les expérimentateurs qui, selon l’usage, n’aiment pas voir un facteur échapper à une mise en équation, se sont efforcés d’autre part de déterminer le degré « d’acceptabilité » des bangs soniques par les populations. Il n’apparaît pas qu’ils soient arrivés, dans un domaine aussi subjectif, à des définitions concluantes.

Rappelons, après cet aperçu, les règles imposées aux avions militaires français pour l’exécution des vols supersoniques :

• Interdiction de ces vols à une altitude inférieure à 10 000 m, au-dessus du territoire ;

• Interdiction de ces vols à toute altitude en piqué accentué ;

• Interdiction de ces vols :

– au-dessus de l’agglomération parisienne ;

– en hiver au-dessus des montagnes ;

– en été au-dessus des plages ;

– entre 22 h et 7 h.

Et pour montrer que l’Armée de l’air prend avec beaucoup de sérieux les problèmes posés par les bangs soniques, il n’est pas inutile de préciser qu’il existe à l’Administration centrale un officier chargé, à l’exclusion de toute autre tâche, de cette question et de tout ce qui s’y rapporte.

Avions de transport géants

Les États-Unis, en l’occurrence les sociétés Boeing et Lockheed, se lancent dans la construction d’avions de transport géants. C’est ainsi que le Boeing 747, avion de ligne long courrier susceptible d’emporter de 366 à 446 passagers à 800 km/h, effectuera en principe son premier vol en octobre 1968 et sera mis en service dès la fin de 1969. Vingt compagnies, appartenant à près d’une dizaine de pays différents, en ont déjà commandé 137 exemplaires (Air France s’inscrivant pour 4). Pour donner une idée de sa capacité de transport, son constructeur se plaît à souligner qu’un seul Boeing 747, sous réserve d’être utilisé 10 heures par jour, pourra transporter en un an autant de « passagers-kilomètres » ⁽¹⁾ qu’un paquebot de luxe, et la compagnie Pan American Airways – qui a imposé les caractéristiques de cet avion – fait observer pour sa part qu’avec ses 28 Boeing 747 seuls, elle transportera pendant leur première année de service autant de passagers-kilomètres que pendant les vingt années précédentes avec l’ensemble de sa flotte.

Il serait toutefois imprudent de compter sur cette « productivité » pour faire baisser le prix des voyages aériens, étant donné le coût de l’avion et les nombreux problèmes nouveaux que posera sur les aéroports son gigantisme.

Il paraît plus intéressant, étant donné le caractère de cette revue, d’aborder l’examen de tels problèmes à propos d’un autre avion géant, à usage militaire celui-ci, le Lockheed C-5A Galaxy, de dimensions comparables à celles du Boeing, mais légèrement supérieures. En outre, je confronterai ses caractéristiques à celles du Lockheed C-141 Starlifter, dont beaucoup de lecteurs se souviennent certainement, pour l’avoir visité au salon du Bourget. Comme le C-141, le C-5A est destiné au MAC (Military Airlift Command), le commandement du transport aérien militaire américain.

Le « plus grand avion du monde » sera, d’après les plans, livré au MAC à partir de juin 1969. 115 avions en tout sont prévus pour le moment, encore que les crédits nécessaires n’aient jusqu’ici été approuvés que pour les 58 premiers. Ils sont destinés à équiper 6 escadrons à 16 avions chacun, qui seront pleinement opérationnels en 1972. Des études sont en cours au sujet d’une éventuelle livraison supplémentaire. Le tableau ci-dessous montre bien l’accroissement des dimensions et de la capacité de transport par rapport au C-141.

On remarquera que les performances varient peu d’un avion à l’autre. Certaines sont même en diminution : c’est le cas du taux de montée. En revanche la charge utile est plus que triplée, et les dimensions de l’appareil prennent des valeurs inconnues jusqu’ici (ainsi le haut de l’empennage se trouve à 20 m du sol).

La mission impartie à cet appareil consiste à amener en tout point du monde, dans des délais se mesurant en heures, des forces de combat avec leur matériel, ces forces étant mises à terre sur un aérodrome de la zone des opérations. C’est ainsi que pour la première fois la soute d’un avion du MAC sera susceptible de contenir tous les types de véhicules en service dans l’armée de terre américaine (notamment le char de 55 t). On se souvient peut-être que la soute du C-160 Transall est au gabarit des chemins de fer européens : celle du C-5A est au gabarit des camions poids lourds sur les grandes routes américaines.

Le parachutage de personnel et de matériel sera possible, jusqu’à un poids total de 90 t, mais cette mission est considérée comme secondaire au regard de l’aérotransport. Aussi le train d’atterrissage (12 roues à chaque demi-train principal, 4 roues à l’avant), les roues, les freins, ont-ils été adaptés à l’atterrissage sur terrains assez courts et sommairement équipés : le C-5A pourra se poser sur quantité d’aérodromes interdits au C-141. En outre, l’avion est doté d’équipements qui lui permettent de se suffire à lui-même sur les terrains d’opérations et d’y vider son chargement dans un délai de 15 minutes. Enfin il dispose de moyens de navigation et d’approche autonomes, pour la navigation en zone hostile et l’approche sur un terrain d’opérations avec 150 m de plafond et 2 km de visibilité (système de navigation fondé simultanément sur l’effet Doppler et le principe de l’inertie, radars à toutes fins, de météorologie, de navigation et d’approche), et d’un appareillage permettant le vol de conserve dans les nuages à 36 appareils simultanément.

Une très grande sûreté de fonctionnement a été exigée des constructeurs pour tous ces équipements ; elle est obtenue en grande partie par la multiplication des circuits.

Mais la mission de ces avions suppose aussi une remise en oeuvre rapide sur le terrain de chargement. Pour tenir le délai maximum de 52 min fixé par l’Armée de l’air américaine, on dispose entre autres du système Madar (Malfunction detection, analysis and recording) : celui-ci vérifie en vol, selon un programme préétabli ou sur action du mécanicien, le fonctionnement de tous les sous-ensembles vitaux de l’avion. Les renseignements ainsi obtenus à partir de 800 points de détection permettent au mécanicien d’établir en vol le diagnostic des pannes et de préciser par radio avant l’atterrissage aux organismes de maintenance les éléments à changer.

Le C-5A comporte, par-dessus son énorme soute, un pont supérieur beaucoup plus petit qui peut recevoir 83 soldats. Bien qu’il soit facile d’équiper également la soute pour le transport de troupes, il apparaît que cette formule sera rarement adoptée et que les C-141, maintenus en service, serviront à transporter le complément de personnel, tandis que les C-5A seront réservés en priorité au matériel.

Il existe deux portes de chargement, une à l’avant, une à l’arrière, avec rampes d’accès incorporées, qui dégagent toute la section de la soute. Celle-ci peut recevoir soit deux rangées de 18 plaques (« palettes ») de chargement du modèle standard utilisé sur C-141 (2,7 x 2,2 m), sur lesquelles le matériel est préconditionné au sol, soit à la rigueur les aménagements pour 270 passagers. Un treuil est incorporé à l’avion, ainsi qu’un système de pesage et de calcul du centrage qui permettra au chef de soute de vérifier pendant les phases successives du chargement le poids du matériel embarqué et la position du centre de gravité. On devine l’intérêt de ce système pour le chargement de matériel de poids incertain sur des terrains mal équipés.

L’entraînement des équipages sera assuré sur la base d’Altus dans l’Oklahoma par une unité spécialisée qui recevra les 8 premiers avions affectés au MAC. Les moniteurs, pris parmi les navigants les plus expérimentés sur C-141, seront entraînés au préalable sur la base d’expérimentation d’Edwards, en Californie. Les premiers équipages « transformés » sur C-5A proviendront des unités de C-133, ces derniers appareils étant progressivement retirés du service à mesure que les C-5A deviendront opérationnels. Quelques jeunes pilotes sortant d’école seront aussi inclus dans les premiers stages.

L’avion est prévu pour une activité de 150 heures par mois (contre 240 pour les C-141 actuellement), mais doit pouvoir supporter une utilisation journalière de 16 heures en temps de crise. Son entretien périodique sera sans doute planifié rigoureusement comme celui du C-141 qui tous les 35 jours subit une révision mineure sur une base quelconque (immobilisation de 9 h), et tous les 70 jours une révision plus importante (29 h) dans un centre de maintenance. En outre, chaque retour sur la base mère donne lieu à des vérifications systématiques.

Les 6 escadrons seront basés aux États-Unis.

* * *

Les dimensions nouvelles de l’avion soulèvent de nombreux problèmes d’adaptation : adaptation du matériel de chargement et de largage sans doute, mais aussi révision des courants logistiques et des procédures administratives en vigueur actuellement. Ainsi :

• Le C-5A est théoriquement en mesure de parachuter 23 t de matériel en un seul fardeau. Mais il faut déjà 8 parachutes pour larguer du C-141 une charge de 16 t, et il paraît difficile d’en augmenter le nombre.

• Le MAC dispose de plateaux élévateurs mobiles de 11 et 18 t ; un plateau de 25 t est en cours de mise au point : il permettra d’apporter jusqu’à l’avion 6 plaques chargées. Mais on envisage maintenant la possibilité de fabriquer un plateau de 90 t, susceptible de charger en une seule fois les 36 plaques à bord de l’avion.

• Autre étude en cours : celle d’un quai de déchargement aéro-transportable dont la partie centrale, mobile, pourra s’étendre jusqu’à une des portes de l’avion. Ce quai sera utilisé sur les terrains d’opérations et permettra, grâce à des treuils, de décharger entièrement l’avion en moins de 15 minutes.

• Il faut agrandir, moderniser les installations actuelles pour réduire encore les délais de chargement ; il faut fabriquer de nouveaux appareils de levage, de nouveaux ponts et plates-formes d’accès pour l’entretien.

Mais si le programme du C-5A a été conçu dans le dessein d’assurer la mission d’intervention à longue distance, il est bien évident qu’en temps ordinaire il entrera dans le réseau de lignes régulières du MAC.

C’est pourquoi il convient aussi d’apporter de profondes réformes aux procédures administratives et aux errements en cours : mécanisation complète des opérations de régulation et d’enregistrement du fret au départ et de vérification à l’arrivée, révision du système actuel de priorités, réorganisation des lignes régulières du MAC.

Ainsi le matériel sera chargé à proximité des centres de production et non plus comme à présent sur des terrains situés à l’Est ou à l’Ouest des États-Unis selon la destination. Trois nouveaux aéroports de fret militaire seront aménagés pour cela dans l’Ohio, l’Utah, et l’Oklahoma. Afin d’utiliser à plein l’énorme capacité de l’avion, on lui fera desservir à chaque rotation plusieurs aérodromes différents, tant pour décharger que pour charger du matériel, car il sera le plus souvent impossible de le remplir avec le fret en provenance ou à destination d’un seul terrain.

Pour adapter les aérogares de fret à l’utilisation du C-5A, le MAC manque néanmoins d’éléments ; c’est pourquoi, il souhaiterait que ses clients lui fassent connaître leurs besoins futurs en transports, en précisant les types de matériel, les quantités et les destinations. Mais il semble que, même en Amérique, on soit incapable de prévoir 4 ans à l’avance les besoins de ce genre et que les esprits des utilisateurs ne se soient pas encore adaptés aux énormes possibilités de chargement offertes par cet avion, dont l’avènement aura pour effet de détruire les idées habituelles sur ce qui est transportable par air et sur ce qui ne l’est pas.

Aussi le MAC, qui estime déjà que ses aérogares de fret sont insuffisantes pour les avions-cargos actuels, C-130, C-133, C-141, s’attend-il à assumer la mise en œuvre du C-5A sans que les installations au sol aient suivi l’évolution du matériel aérien.

Quoi qu’il en soit on peut prévoir que la mise en service d’un nombre suffisant d’appareils de cette taille incitera de plus en plus les Américains à conserver chez eux leur potentiel d’intervention et à réduire les effectifs et les stocks laissés à demeure dans les régions où ils ont des engagements ou des intérêts.

(1) On obtient le nombre de passagers-kilomètres pour un voyage donné en multipliant la distance à parcourir par le nombre de passagers que l’avion est susceptible de transporter. Cette notion est indispensable pour caractériser la capacité de transport des avions, car le poids disponible pour le chargement diminue quand la quantité de carburant augmente, autrement dit quand les étapes s’allongent. Définir le potentiel d’une flotte de transport sous forme d’une « capacité d’emport instantanée », est donc dépourvu de sens si on ne précise pas en outre la longueur de l’étape correspondante.

(2) Il faut remarquer que ce volume ne concerne que la soute à fret du C-5A, et ne comprend pas le pont des passagers.