Malgré quelques concurrents de taille, je reviens toujours à la Mustang.
La Mustang est le James Stewart des avions. Ce sont tous deux des avions performants à l'allure pimpante, et rares sont ceux qui ont un commentaire négatif sur l'un ou l'autre. Les courbes gracieuses de la Mustang vous attirent. Ce sont les performances et les détails techniques qui me font revenir. C'est le meilleur des deux mondes : une œuvre d'art époustouflante et une merveille technique. Si l'argument artistique est incontestable, examinons un peu plus en détail l'argument technique.
10 : L'aile, c'est le truc
En raison de son développement au milieu de la guerre, le Mustang a été le premier avion à mettre en œuvre une nouvelle théorie aérodynamique appelée "flux laminaire".
Cet effet, opposé à l'écoulement turbulent, est une condition insaisissable qu'il est possible d'obtenir en façonnant correctement l'aile et en prêtant attention aux détails. Toutes les ailes présentent une petite quantité d'écoulement laminaire au niveau de leurs bords d'attaque (l'avant de l'aile). La conception d'un écoulement laminaire étend cette région à la majorité de la surface de l'aile et peut réduire la traînée de l'aile d'un pourcentage incroyable de 25 à 50 %.
Malheureusement, l'application pratique n'est généralement pas à la hauteur des promesses théoriques. Les défauts de fabrication, les dommages causés par les combats et les insectes altèrent la surface d'une aile, et les avantages de l'écoulement laminaire s'estompent lorsque la forme n'est pas parfaite.
10 : L'aile, c'est le truc
Par un heureux hasard, la formation d'une voilure à écoulement laminaire (la section transversale de l'aile) est également très efficace pour réduire la traînée à grande vitesse. L'écoulement de l'air sur une aile accélère encore plus vite que la vitesse de l'avion. Lorsque la vitesse de l'avion est suffisamment élevée, l'écoulement local de l'air sur l'aile dépasse la vitesse du son.
Dans ce cas, la traînée augmente très rapidement et atteint des niveaux très élevés. Pour continuer à accélérer, il faut beaucoup plus de puissance moteur.
La forme de l'aile du Mustang atténuait cette accélération du flux d'air et lui permettait de voler un peu plus vite avant que la traînée ne commence à augmenter de façon spectaculaire. Dans la terminologie moderne, le Mustang avait une grande aile transsonique. Cet effet n'était pas entièrement compris au début des années 1940, mais la science a rapidement suivi.
9 : Faible traînée
Outre l'excellente conception de ses ailes, le Mustang présentait également une traînée globale remarquablement faible. Les performances de l'avion sont le résultat d'une multitude de petites choses et d'une grande attention portée aux détails. Une inspection minutieuse du Mustang permet de constater sa remarquable propreté.
Il n'y a pratiquement pas de bosses, de renflements ou de prises d'air sur l'avion. La plupart des autres avions de l'époque en possèdent une multitude pour régler les différents détails du refroidissement ou du système.
Le train d'atterrissage en est un bon exemple. Le train principal est entièrement fermé par des trappes de train bien ajustées. La roulette de queue est également rétractable, contrairement à la plupart des avions de cette époque.
9 : Faible traînée
De nombreuses sources affirment que le système de radiateur ventral produit une poussée en ajoutant de l'énergie thermique au flux d'air. Les données d'essai montrent qu'il n'y a que très peu de poussée positive. Cependant, dans la plupart des conditions de haute vitesse, le système ne produit aucune traînée nette. Cet effet est important, car la traînée de refroidissement à haute puissance peut être très importante.
Un dernier détail qui permet de réduire la traînée et d'augmenter la poussée est la mise en forme optimale des cheminées d'échappement du moteur, de sorte que le flux d'air d'échappement produise une poussée nette positive.
Les données d'essai montrent qu'en croisière à grande vitesse, cet effet augmente la poussée nette de 20 % ou plus. La réduction de la traînée n'est pas seulement une question de vitesse. Quelle que soit la vitesse, une traînée plus faible se traduit par une réduction de la puissance du moteur et de la consommation de carburant. Cela se traduit par une augmentation de l'autonomie de l'avion, dont nous parlerons plus loin.
8 : La distance à parcourir
La plupart des chasseurs avant le Mustang n'étaient pas conçus pour avoir un rayon d'action important. Au début de la guerre, les chasseurs étaient principalement utilisés comme intercepteurs de bombardiers et les combats aériens se déroulaient près de l'aérodrome d'origine du chasseur. Les chasseurs utilisés pour l'attaque au sol ou pour d'autres missions telles que la reconnaissance photographique constituaient l'exception à cette règle.
C'était la mission initiale du Mustang, et l'avion a donc été conçu pour avoir un plus grand rayon d'action. Alors que le Mustang entrait en service en 1943, l'US Army Air Force mettait en œuvre une stratégie de bombardement de jour et commençait à subir des pertes de bombardiers souvent effroyables face aux chasseurs ennemis.
8 : La distance à parcourir
L'USAAF a commencé à utiliser le Mustang pour l'escorte des bombardiers à long rayon d'action. La faible traînée du Mustang lui permettait de voler en croisière en consommant moins de carburant que les autres chasseurs contemporains, et donc de parcourir une plus grande distance avec le même carburant.
L'autonomie est encore accrue grâce à un réservoir supplémentaire dans le fuselage et à des réservoirs de largage dans les ailes (photo). Tout cela confère au Mustang une autonomie suffisante pour escorter les bombardiers en aller-retour partout en Allemagne et même en Europe de l'Est.
Plusieurs autres chasseurs à long rayon d'action, comme le P-38 et le P-47, s'approchaient de cette capacité. Bien que le Mustang soit moins maniable que certains chasseurs plus légers, comme le Spitfire et le Bf 109, il était supérieur au P-38 et au P-47 qui étaient plus grands et plus lourds. Le Mustang avait le bon équilibre.
7 : Une histoire de développement étonnante
Le Mustang a une histoire d'origine très intéressante. Avant la Seconde Guerre mondiale, North American Aviation - détenue majoritairement par General Motors - avait mis au point une famille d'avions d'entraînement performants. Elle souhaitait désespérément se lancer dans le secteur lucratif des avions de combat.
Au début de la guerre, elle disposait des premiers concepts d'un chasseur qui intégrait la plupart des dernières idées en matière d'optimisation des chasseurs, y compris le nouveau concept radical d'aile.
Au début de l'année 1940, alors que la guerre commençait à s'intensifier, les Britanniques voulaient d'urgence plus d'avions de combat et demandèrent à North American de construire des P-40 sous licence. North American y voit l'occasion d'achever la conception de son chasseur original et d'avoir un client immédiat.
7 : Une histoire de développement étonnante
Les Britanniques ont fait le pari de l'offre, et la magie a opéré. Il existe trois ingrédients communs à la réussite d'un programme de développement rapide d'un avion : une équipe dotée de l'expertise adéquate, les fonds et les outils nécessaires, et un délai ambitieux mais réaliste. L'équipe nord-américaine disposait de ces trois éléments et le projet a démarré.
Sur la base des travaux de recherche et de conception antérieurs de l'équipe, North American a mis au point le prototype de l'avion dans un délai sans précédent de trois mois et demi, et l'avion a volé quelques mois plus tard. L'équipe est parvenue à résoudre les problèmes et à livrer l'avion initial aux Britanniques en octobre 1941, soit environ 18 mois après la signature du contrat.
6 : Le Merlin
La Mustang et le Merlin étaient un mariage parfait. Le V12 Merlin de 27 litres de Rolls-Royce est un moteur apprécié de tous, et pour cause. Lorsque le Mustang est entré en service, tout le monde a été impressed par ses solides performances, en particulier à basse altitude. Cependant, le moteur Allison d'origine était équipé d'un compresseur de suralimentation à une seule vitesse et à un seul étage, et sa puissance chutait rapidement au-delà de 4500 mètres.
Le moteur Merlin le plus récent était équipé d'un compresseur de suralimentation à deux vitesses et à deux étages, capable de changer de vitesse et de continuer à produire des niveaux élevés de puissance à des altitudes beaucoup plus élevées.
6 : Le Merlin
Les Britanniques et les Américains ont commencé à spéculer sur ce que l'avion pourrait faire avec le moteur Merlin, et les équipes des deux pays ont lancé des projets visant à équiper un Mustang de ce moteur. Les Britanniques ont pris une légère avance et leur prototype a volé un mois avant les Américains, en octobre 1942.
Les deux équipes se sont rapidement rendu compte qu'il s'agissait de la bonne combinaison, avec des performances à haute altitude qui dépassaient celles de tous les autres chasseurs de l'époque. La grande majorité des Mustangs construits utilisaient le moteur Merlin, et c'est à ce couple de moteurs que l'on doit son incroyable succès en tant qu'escorte de bombardiers à haute altitude.
Le Merlin a également joué un rôle essentiel dans le succès du chasseur Spitfire, du bimoteur Mosquito et du bombardier lourd Lancaster. La plupart des Merlin utilisés dans la Mustang ont été produits sous licence par le géant de l'automobile Packard à Détroit.
5 : Allison
Je ne connais pas la meilleure comparaison pour le moteur Allison V-1710 V12, mais peut-être Cendrillon ? Il est certainement éclipsé par sa demi-sœur suralimentée, le Merlin.
Les moteurs de base sont remarquablement similaires, le surcompresseur Merlin étant la principale différence. Le Merlin disposait d'un compresseur de classe mondiale, ce qui n'était pas le cas de l'Allison. Cependant, c'est à haute altitude que les avantages du surcompresseur Merlin se font le mieux sentir.
Pour les missions nécessitant une faible altitude, l'Allison était un concurrent valable. En fait, à basse altitude, l'Allison était légèrement supérieur, en raison de la cartographie de pression du compresseur de suralimentation. Pour des missions telles que l'attaque au sol, l'Allison était un moteur presque parfait et l'avion fonctionnait très bien dans ce rôle.
5 : Allison
L'Allison construit par General Motors n'est probably pas reconnu à sa juste valeur car le P-47 est entré en service peu après le Mustang et, avec plus d'armement, c'était un avion d'attaque au sol encore meilleur. (Le P-47 était également un avion efficace à haute altitude grâce à son moteur unique et à son turbocompresseur).
En raison du besoin urgent de chasseurs à long rayon d'action et à haute altitude, la majeure partie de la production de Mustang est passée au modèle à moteur Merlin, qui a rapidement éclipsé le Mustang à moteur Allison. Et c'est bien dommage. Je suis un fan des deux avions, pour des raisons différentes, et j'aimerais que l'Allison soit un peu plus apprécié.
4 : Auvent à bulles
Le Mustang a été l'un des premiers avions à être équipé d'une verrière à bulles entièrement dégagée. Cette innovation s'est concrétisée au milieu de la guerre grâce à la maturation de la science des matériaux plastiques polymères. L'une des premières itérations de cette technologie, mise au point sur le Spitfire, s'appelait le "Malcolm Hood".
Il s'agissait d'une solution hybride qui remplaçait la partie centrale de la verrière par une verrière en plexiglas à bulles légères qui ne contenait aucune obstruction. La visibilité latérale et verticale s'en trouve améliorée. Cependant, la cellule de base n'ayant pas été modifiée, la vue arrière en souffrait toujours. Cette verrière Malcolm a été installée sur les Mustangs des modèles B et C peu après le Spitfire.
4 : Auvent à bulles
Les deux avions connaissaient un cycle d'évolution rapide et la version suivante de chaque appareil (le Spitfire Mk VIII et le P-51D) a poussé cette idée encore plus loin. Dans les deux cas, la verrière a été élargie et la partie arrière du fuselage abaissée pour offrir une vue dégagée dans presque toutes les directions. Cette idée a légèrement augmenté la traînée de l'avion. Mais ce n'est qu'une faible compensation pour une meilleure connaissance de la situation par le pilote.
Ce modèle de verrière est devenu la norme pour presque tous les avions de chasse qui ont suivi et reste la norme aujourd'hui. La verrière à bulles a fortement contribué à l'aspect "moderne" du P-51D par rapport au fuselage en dos d'âne et à la verrière vitrée des chasseurs précédents.
3. Facile à construire
Les merveilles de l'ingénierie sont souvent l'équivalent d'une montre suisse. Elles peuvent présenter des performances extrêmes, mais elles renoncent à l'aspect pratique dans le processus. Leur coût est prohibitif, leur entretien est difficile ou ils compromettent l'utilisation pour maximiser leur principale mesure de performance.
Un exemple de ce type de philosophie de conception serait un véhicule de course. Ces véhicules sont généralement construits à la main en petites quantités, leur durée de vie est limitée à quelques courses et ils sont entretenus de manière experte, souvent par leurs créateurs. La Mustang est à l'opposé de cette philosophie.
PHOTO : Usine de North American Aviation à Inglewood, Californie, en 1942
3. Facile à construire
Comme on peut s'y attendre en raison de l'influence du plus grand constructeur automobile du monde, le P-51 a été conçu dès le départ pour une production de masse rentable et une efficacité opérationnelle. Un exemple de cette philosophie est l'aile et l'empennage. Bien que le Mustang possède sans doute l'aile la plus performante de la guerre, elle est aussi l'une des plus simples. Elle avait une forme trapézoïdale avec des bords d'attaque et de fuite droits.
Non seulement la construction est simple et rentable, mais elle contribue à la plus grande précision de fabrication nécessaire pour atteindre l'efficacité aérodynamique de l'avion. Les lignes droites sont plus faciles à aligner lors de la construction de l'outillage, surtout dans les années 1940, sans l'utilisation des outils modernes de projection et de mesure au laser.
General Motors a vendu North American en 1948 ; aujourd'hui, après diverses fusions, la société fait partie de Boeing.
PHOTO : Assemblage du train d'atterrissage du P-51 à l'usine North American Aviation d'Inglewood, en Californie, en 1942.
2 : Train d'atterrissage
Il existait plusieurs types de trains d'atterrissage principaux sur les avions de chasse de cette époque. La plupart d'entre eux étaient des chasseurs à queue conventionnels, avec quelques exceptions à tricycle comme le P-38 et le P-39. La principale différence de conception entre les avions à empennage est le sens de rétraction du train : vers l'intérieur, vers l'extérieur ou vers l'arrière. Chaque configuration présente des avantages et des inconvénients.
Le train d'atterrissage génère des charges importantes et le train rétractable vers l'extérieur se raccorde à l'aile vers l'intérieur, où il est plus résistant. Cela permet de gagner du poids et a été utilisé sur le Spitfire et le Me-109. Cette disposition présente également un inconvénient : la largeur du train d'atterrissage est quelque peu réduite, ce qui peut entraîner des problèmes de stabilité à l'atterrissage.
2 : Train d'atterrissage
Le Mustang avait un train d'atterrissage rentrant vers l'intérieur, ce qui permettait d'avoir un train d'atterrissage plus large. Si un pilote atterrit avec une aile basse, un train d'atterrissage plus large a une meilleure capacité à corriger l'angle de roulis au toucher des roues, sans survirer. De plus, un train d'atterrissage plus large permet d'augmenter les forces de rotation au sol avant que l'avion ne pivote sur le train d'atterrissage extérieur et n'entraîne un bout d'aile.
Les pilotes de Spitfire avaient tendance à bien s'accommoder de la disposition du train d'atterrissage, probablement en raison d'une formation supérieure. Cependant, plus de 10 % des Bf 109 ont été perdus dans des accidents à l'atterrissage et au décollage. Le train d'atterrissage a probably une forte influence sur cette statistique.
1: Poteau conique
C'est peut-être le détail le plus obscur qui contribue à la grandeur du Mustang. En tant que concepteur d'avions, c'est pourtant l'un de mes préférés. Le Mustang a été l'un des premiers avions à utiliser un processus de conception géométrique appelé "Conic Lofting". Avant d'expliquer l'importance de ce procédé, commençons par quelques définitions. Le "Lofting" est le processus de création de la forme extérieure de l'avion, et le "Loft" fait référence à cette forme finale.
Le terme "loft" provient de l'industrie de la construction navale, où les formes des coques de navires étaient dessinées (souvent à l'échelle réelle) dans un loft situé au-dessus du chantier naval. Les premiers développements aéronautiques ont beaucoup emprunté à la construction navale, y compris ce terme. Dans un langage plus moderne, le loft représente l'ensemble des surfaces externes de l'avion.
1: Poteau conique
Le terme "conique" fait référence à un type de courbe définie mathématiquement. Une courbe conique est générée en coupant un plan à travers un cône, d'où son nom. Un cercle et une ellipse sont tous deux des courbes coniques, entre autres. L'avantage d'une courbe conique est qu'elle peut être décrite avec une grande précision mathématique et qu'elle est garantie comme étant une courbe lisse sans inversion de courbure (en supposant qu'elle soit construite conformément à la définition).
Ce type de loft présente deux avantages connexes. Tout d'abord, il tend à produire des surfaces d'aéronef très lisses et continues, ce qui favorise une faible traînée. Deuxièmement, ces surfaces ont tendance à être très agréables à l'œil. Si vous observez attentivement le fuselage d'un Mustang, vous en verrez la preuve.
Le capotage avant est une forme exceptionnellement bien conçue, tant au niveau des sections transversales que de la façon dont les formes s'enchaînent entre la casserole et la voilure. L'arrière du fuselage, entre la verrière et l'empennage, est similaire.
Le loft conique est un détail mineur d'un point de vue pratique, mais c'est une caractéristique supplémentaire qui place la Mustang à un niveau différent. Pour mémoire, les lofts modernes sont générés par des programmes de conception assistée par ordinateur (CAO) et le loft conique est l'une des nombreuses techniques encore mises en œuvre aujourd'hui.
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