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la photo montre l'avion de combat à décollage et atterrissage vertical à courte portée f-35b transporté sur le porte-avions britannique.

il y a quelque temps, l'armée américaine a organisé un entraînement à l'atterrissage "roulant" sur l'avion à décollage et atterrissage vertical f-35b basé sur un porte-avions. en fait, en octobre de l'année dernière, les états-unis et le royaume-uni ont utilisé le porte-avions « prince of wales » comme plate-forme pour effectuer des tests de décollage à ski sur de courtes distances et d'atterrissages « roulants » d'avions de combat f-35b, cherchant à utiliser un poids aéroporté plus important pour terminer le décollage des avions de combat.

ces dernières années, en raison des conditions difficiles et de la consommation importante de carburant lors du décollage et de l'atterrissage verticaux, des accidents se sont produits fréquemment parmi les avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux en service dans divers pays. afin de compenser les défauts de conception, les chercheurs scientifiques ont commencé à essayer de moderniser les moteurs des avions à décollage et atterrissage verticaux basés sur des porte-avions, à modifier les méthodes de décollage et d'atterrissage et à modifier les plates-formes des porte-avions. alors, comment un avion embarqué à décollage et atterrissage vertical décolle-t-il et atterrit-il sous charge ? le décollage court avec saut à ski et l'atterrissage "roulant" peuvent-ils devenir sa nouvelle façon de voler ? quel sera le développement des technologies et des armes de soutien à l’avenir ? veuillez lire cet article pour obtenir des explications.

un « cercle à deux problèmes » concernant le décollage et l'atterrissage verticaux

en avril 1969, la royal air force britannique accueille un groupe de « recrues spéciales » : bien qu'elles ressemblent à des avions de chasse, elles sont capables de décoller verticalement et de planer dans les airs, ce qui émerveille les pilotes. il s'agit de l'avion de combat harrier développé conjointement par hawker aircraft company et bristol aero engine company.

la "compétence unique" du chasseur "harrier" vient d'un "cœur" spécial - le moteur "pegasus" équipé d'une technologie de direction de poussée, en ajustant la tuyère rotative du moteur, il assiste le chasseur lors du décollage et de l'atterrissage verticaux et effectue un vol. variété de tâches dans les airs.

au fur et à mesure que les avions de combat sont mis au combat, des problèmes tels qu'un manque d'armes et une consommation élevée de carburant lors du décollage vertical sont progressivement apparus, ce qui affecte également directement leurs capacités de combat maritime.

comment faire « décoller avec charge » un avion embarqué à décollage et atterrissage verticaux ? l'attention des chercheurs scientifiques se porte une fois de plus sur le tremplin de décollage du porte-avions. ce pont retourné en forme d'arc permet à l'avion embarqué d'obtenir un angle d'attaque de décollage approprié après le roulage et coopère avec le moteur puissant pour réaliser un décollage avec une charge importante.

ce processus est comme piloter un avion en papier dans l'enfance : trouvez d'abord le bon angle pour « profiter du vent d'est », puis lancez-le vigoureusement, et l'avion en papier peut voler. depuis les années 1970, le royaume-uni a rénové le porte-avions léger « sports god », a retiré la catapulte à vapeur, puis a modifié le pont avant en un pont de saut à ski ascendant de 12 degrés. grâce à un « décollage court du saut à ski et un « atterrissage » vertical. cette méthode permet à l'avion de combat "harrier" d'être équipé de plus de munitions pour les opérations à longue portée, augmentant ainsi le rayon de combat des avions à décollage et atterrissage verticaux basés sur un porte-avions.

en plus de « profiter du vent d'est », l'utilisation de matériaux fins et légers pour réduire le poids et la « réduction des effectifs » sont également une option importante pour augmenter la portée et la capacité de munitions des avions de combat. il y a un dicton dans l'industrie aéronautique : « efforcez-vous de réduire chaque gramme du poids de l'avion ». lorsque les chercheurs scientifiques démontrent la conception d'un avion, un principe de base dans l'utilisation des matériaux et des équipements est de « réduire autant que possible ».

à la fin des années 1960, au cours du processus de développement de la première génération d'avions à décollage et atterrissage verticaux yak-38, l'union soviétique a découvert que son moteur de sustentation ne fonctionnait pas pendant le vol, ce qui ajoutait beaucoup de poids à l'avion. avion de combat, ce qui entraîne une consommation de carburant élevée et une faible charge de bombes. avec un rayon de combat inférieur à 200 kilomètres, il est connu sous le nom de « protecteur de mât ».

au cours des dix années suivantes, le bureau de conception soviétique de yakovlev a largement utilisé des alliages aluminium-lithium et d'autres matériaux composites dans la conception des avions de combat pour réduire leur propre poids et augmenter leur portée. il a également installé diverses nouvelles armes de combat aérien et d'attaque au sol. donner à l'avion de combat de super capacités de combat aérien à portée visuelle.

en 1987, l'avion yak-141 à décollage et atterrissage vertical de deuxième génération de l'union soviétique est sorti. le matériau en fibre de carbone du chasseur représente 28 %. sa masse maximale au décollage est de près de 8 tonnes supérieure à celle des avions à décollage et atterrissage verticaux de première génération. il a un rayon de combat de 700 kilomètres et un maximum. vitesse de vol de mach 1,7. il est devenu le premier navire à décollage et atterrissage vertical au monde à réaliser un vol supersonique.

en 2004, les états-unis ont lancé un « plan de perte de poids » lors du développement du chasseur f-35b. dans leur quête d'allègement, des chercheurs scientifiques ont mené un projet de mise à niveau de huit mois, en utilisant des adhésifs à haute résistance pour remplacer les attaches de peau, en fraisant et meulant chaque petite pièce, et même en réduisant la taille de l'aileron vertical pour fournir plus d'espace pour l'avion de combat. le poids est réduit d'environ 1,225 tonnes.

les bons moments n'ont pas duré longtemps et le f-35b a souffert de « séquelles de perte de poids ». lors du test de durabilité en 2010, des fissures structurelles prématurées se sont produites dans le cadre porteur de l'aile principale de l'avion d'essai f-35b. la résistance structurelle de la cellule a été considérablement réduite, ce qui fait que la durée de vie prévue du premier lot de chasseurs f-35b ne représente qu'un quart de la valeur de conception et entraîne de fréquentes pannes pendant le service. on peut voir que réaliser le « décollage en charge » d'un avion de combat grâce à la « perte de poids » est un dilemme.

à l'heure actuelle, l'armée américaine a proposé un plan de mise à niveau du f-35b, en modifiant le moteur et en augmentant la proportion de nouveaux matériaux utilisés, cela devrait réduire considérablement le taux de défaillance de l'avion de combat et prolonger sa durée de vie. , on ne sait toujours pas s'il pourra à terme surmonter les « deux dilemmes » du décollage et de l'atterrissage verticaux.

les solutions combinées facilitent un décollage et un atterrissage en toute sécurité

la guerre navale moderne est loin des stations de ravitaillement terrestres, le carburant d’aviation est une ressource précieuse et les missiles à guidage de précision équipés par les avions de combat peuvent facilement coûter des millions de dollars chacun. afin d'assurer la durabilité des opérations militaires, les avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux doivent non seulement être capables de « décoller avec une charge », mais également d'atterrir en toute sécurité avec des bombes et du carburant.

à cette fin, les chercheurs scientifiques ont adopté un schéma combiné « système de propulsion conventionnel + système de levage » pour dériver la puissance de sortie du moteur afin d'obtenir l'effet de « voler vers le haut » et « d'atterrir de manière stable ».

la première étape consiste à transmettre la puissance au dispositif de ventilation situé à l'avant du moteur à travers l'arbre principal de la turbine, qui génère un jet d'air descendant, puis à vectoriser la portance générée à travers la buse située au bas du ventilateur ; la deuxième étape consiste à dévier le flux d'air éjecté vers l'arrière depuis la chambre de combustion du moteur vers le bas pour soutenir le chasseur dans les airs. lorsque le chasseur doit voler vers l'avant, la buse dévie vers l'arrière pour générer une poussée vers l'avant ; grâce aux deux conduits, l'air comprimé généré par le compresseur du moteur est dirigé vers les ailes des deux côtés, puis pulvérisé vers le bas à travers les buses situées au bout des ailes. cela fournira non seulement au chasseur une portance verticale plus élevée, mais ajustera également la direction du jet lorsque le centre de gravité de l'avion se déplace pour maintenir une attitude de vol stable du chasseur.

le bureau de conception russe tumansky a amélioré le système de propulsion conventionnel en un moteur à tuyère rotative et l'a appliqué à l'avion de combat yak-141. la tuyère du moteur a une fonction de direction et peut être déviée vers le bas. lorsque le chasseur décolle verticalement, la buse pulvérise vers le bas pour fournir une portance ; après être entrée en état de croisière, la buse revient au niveau pour fournir de la puissance vers l'avant. de plus, deux moteurs de levage rd-41 installés en série sur le fuselage à l'arrière du cockpit ont également été développés par le bureau de conception de tumansky et sont spécialement conçus pour améliorer les performances de décollage et d'atterrissage verticaux de l'avion de combat afin d'assurer suffisamment support de levage pendant le décollage et l'atterrissage.

cependant, des chercheurs britanniques ont découvert que qu'il s'agisse d'un « système de propulsion conventionnel + système de sustentation » ou d'un « moteur à tuyère rotative + système de sustentation », les deux solutions combinées souffrent souvent de problèmes tels qu'une poussée insuffisante dans des conditions météorologiques extrêmes. en conséquence, ils ont développé la technologie d’atterrissage « roulant » des avions embarqués.

l'atterrissage « roulant » combine l'atterrissage conventionnel traditionnel et l'atterrissage vertical. l'avion embarqué s'approche depuis la direction arrière du navire selon un certain angle de plané, sous l'action conjointe du ventilateur de portance, de la tuyère de déviation et de la structure aérodynamique du corps. vers le bas et s'est approché du porte-avions dans une posture de « chute de feuilles ». après avoir touché le navire, il s'est appuyé sur le système de freinage antiblocage numérique pour contrôler la distance de freinage au sol dans un rayon de 50 mètres.

bien que l'atterrissage « roulant » soit plus complexe et plus risqué que la méthode d'atterrissage vertical standard, la forte portance fournie pendant le processus d'atterrissage permet à l'avion embarqué d'atterrir sur le navire transportant une charge plus importante. en 2018, la royal navy britannique a effectué 187 atterrissages verticaux sur le porte-avions « queen elizabeth » et effectué 15 tests d'atterrissage « roulants » sur le navire, obtenant de bons résultats.

les technologies de support entraînent des mises à niveau de capacité

au début des années 1970, aylmer, alors chef des opérations navales des états-unis, a proposé pour la première fois de construire un « navire de contrôle maritime » plus petit et plus rentable, équipé d'avions à décollage et atterrissage verticaux basés sur un porte-avions. à cette époque, le plan a été rejeté par l’armée en raison d’une technologie de décollage et d’atterrissage vertical immature.

au cours du dernier demi-siècle, de plus en plus d’armées nationales ont équipé des avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux, et les navires d’assaut amphibies qui travaillent avec eux se sont également développés de manière itérative. prenons l'exemple du navire d'assaut amphibie italien « trieste », lancé en 2019. il est équipé d'un pont de décollage de saut à ski et d'un quai inondé. il peut transporter efficacement une vingtaine d'avions à décollage et atterrissage verticaux. effectuer le contrôle maritime. dans la mission de contrôle aérien, il est autrefois devenu un « navire modèle » que les grandes entreprises militaro-industrielles rivalisaient pour imiter.

dans le même temps, l’arrivée des avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux a également conduit au développement rapide d’un certain nombre de technologies, d’armes et d’équipements de soutien. ces technologies, armes et équipements de soutien sont devenus les « nouveaux partenaires » des avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux, améliorant efficacement l'efficacité du combat.

portez des « combinaisons isolantes » dans le poste de pilotage. étant donné que le gaz à haute température éjecté vers le bas lors du décollage et de l'atterrissage verticaux des avions embarqués sur un porte-avions provoquera une corrosion à haute température sur le pont, les chercheurs scientifiques ont travaillé dur sur le développement de la couche de protection thermique du pont. en prenant comme exemple le porte-avions « queen elizabeth » de la royal navy britannique, des chercheurs scientifiques ont développé une nouvelle technologie de revêtement de barrière thermique métallique basée sur des alliages d'aluminium et de titane. le revêtement protecteur de 2,5 mm d'épaisseur peut protéger le pont des moteurs qui résistent à des températures de plusieurs milliers de personnes. de degrés celsius. la flamme arrière est chaude.

ventilateur de levage « réduire la graisse et mincir ». bien que le ventilateur de portance puisse fournir une plus grande portance aux avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux, il occupe beaucoup d'espace dans le fuselage, réduisant ainsi la capacité de carburant de l'avion de combat. une fois que l’avion de combat vole à niveau, le ventilateur de portance perd son utilité. afin d'améliorer encore l'efficacité énergétique des avions de combat, les chercheurs utilisent d'une part un ventilateur de levage monté à l'avant pour réduire la résistance au vent, d'autre part, ils réduisent le nombre de pales de ventilateur et optimisent la conception aérodynamique des pales ; pour réduire le poids de l'équipement tout en conservant une poussée élevée.

le moteur « réduit la complexité et la simplifie ». les moteurs à vecteur de poussée comportent de nombreux composants complexes tels que des mécanismes de déflexion et des plaques de réglage. une conception simplifiée peut améliorer les performances des moteurs à vecteur de poussée. à cette fin, des chercheurs scientifiques de certains pays ont proposé le concept de vecteur de poussée aérodynamique, qui ajoute un petit flux d'air de direction contrôlable à la tuyère pour interférer avec le courant dominant de la tuyère et générer un vecteur de poussée. remplacer le mécanisme de déviation traditionnel par un tel « mur d'air » peut non seulement réduire le poids de la buse de 80 % et réduire de moitié le coût de fabrication, mais également accélérer la vitesse de réponse du moteur à vecteur de poussée, améliorant ainsi efficacement la maniabilité de avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux et agilité.

voler plus vite, atterrir de manière plus stable et convertir la puissance plus efficacement... ces changements continus aident les avions embarqués à décollage et atterrissage verticaux à continuer de s'adapter aux nouveaux besoins du champ de bataille.

l'année dernière, la royal navy britannique a lancé un plan de transformation des porte-avions - basé sur le porte-avions de la classe queen elizabeth, le poste de pilotage du tremplin de saut à ski a été retiré et des câbles d'arrêt et des catapultes électromagnétiques ont été installés pour faciliter le processus de décollage et d'atterrissage du porte-avions. des chasseurs f-35b plus efficaces et plus pratiques.

de plus, le porte-avions transformé sera également équipé de pétroliers sans pilote embarqués. grâce au ravitaillement en vol, la portée et le rayon de combat des avions à décollage et atterrissage verticaux basés sur des porte-avions peuvent être augmentés.

dans un sens, les améliorations itératives ainsi que les gains d'autonomie et d'efficacité de ces technologies de soutien ont jeté les bases des avions à décollage et atterrissage verticaux basés sur des porte-avions pour tenter des décollages courts avec saut à ski et des atterrissages « roulants ». l’évolution et le développement des armes et des équipements impliquent rarement un seul pas en avant, mais le plus souvent un effort conjoint. leur efficacité nécessite des tests plus approfondis.