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Philippe Top-Force

Tomcat forever

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bonsoir,

 

un article sur le tomcat trouvé sur "the avionist" grâce à Abou djaffar :

 

http://theaviationist.com/2014/08/18/the-story-of-a-legendary-f-14-pilot-and-the-gun-kill-on-an-f-15-that-could-sell-tomcat-to-japan/ 

 

 

 

The story of a legendary F-14 pilot and the gun kill on an F-15 that could sell Tomcat to Japan
Aug 18 2014

 

 

F-15-locked.jpg

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Quelque "configs" armements testées dans le cadre du programme Super Tomcat:

-Emport AIM-120A AMRAAM

679070DKXRW7lX0AEy6kY.jpg

- Emport AGM-84A Harpoon:

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Dans la revue "guerre et histoire" de décembre excellent témoignage d'un pilote du matou iranien  "Fery" Ali-Mazandarani qui va homologuer 11 victoires contre les irakiens (plus  5 avions ennemis qu'il a réussi à faire crasher en dog fight ciseaux) Au total les F14 iranien auront 144 victoires homologuées.

Son pire combat : le 21 mars 85 il attaque une formation de Mirages F1 et Mig 27,  il repère moins d'une vingtaine de missiles lancés contre lui (les irakien ont tout lâché contre lui) en manoeuvrant comme un fou (12 G) il parvient à tout éviter et en abattre certains. Son avion est totalement vrillé et il devra porter une minerve en attendant de se faire opérer des cervicale.

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Bon, je sais pas trop si je suis au bon endroit... mais je me vois mal ouvrir un nouveau sujet, mes questions ne justifiant pas à mon avis tout un Thread.

Comme ma réflexion partait de l'exemple du Tomcat, je poste ici. J'essaie en ce moment de comprendre les basiques du fonctionnement d'un avion de combat et pour le coup plus spécifiquement celui d'un avion à géométrie variable.

Donc:

Quels sont les effets de la modification de la flèche et qu'est ce qui explique ces effets mécaniquement?

En gros ( mais je raconte peut-être voir sans doute n'importe quoi), l'impression que j'ai, c'est que la flèche mini donne plus de maniabilité et plus de portance alors que la flèche max améliore le profil aérodynamique en réduisant la trainée.

Déjà, est ce que c'est bien ça, et ensuite, comment?

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Le 12/03/2019 à 11:52, Niafron a dit :

Bon, je sais pas trop si je suis au bon endroit... mais je me vois mal ouvrir un nouveau sujet, mes questions ne justifiant pas à mon avis tout un Thread.

Comme ma réflexion partait de l'exemple du Tomcat, je poste ici. J'essaie en ce moment de comprendre les basiques du fonctionnement d'un avion de combat et pour le coup plus spécifiquement celui d'un avion à géométrie variable.

Donc:

Quels sont les effets de la modification de la flèche et qu'est ce qui explique ces effets mécaniquement?

En gros ( mais je raconte peut-être voir sans doute n'importe quoi), l'impression que j'ai, c'est que la flèche mini donne plus de maniabilité et plus de portance alors que la flèche max améliore le profil aérodynamique en réduisant la trainée.

Déjà, est ce que c'est bien ça, et ensuite, comment?

 

Si tu veux approfondir ce sujet, je te propose plutôt ce lien. Il s’agit d’un dossier Interavia qui date de la conception du Concorde, au moment où ils s’interrogeaient pour savoir si ce dernier devait bénéficier ou non d’une voilure à géométrie variable :

http://cap-avenir-concorde.fr/les-dossiers-de-presse/interavia-mars-1964-geometrie-variable-ou-non

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« Figure 2 : Traînée d’onde de choc de différentes maquettes en fonction du nombre de Mach. Le croquis en bas à droite indique la répartition de la portance dans le sens longitudinal ; x – axe longitudinal (point zéro = pointe avant) Ax – portance sur x. »

« La figure 2 indique clairement que la traînée d’onde dépend dans une large mesure de la flèche. Pour une voilure donnée, le nombre de Mach critique devient plus élevé et la traînée d’onde diminue considérablement à mesure que l’on augmente la flèche. Cette dernière permet par conséquent de faire une grande économie de puissance et, pour une puissance donnée, elle est le plus souvent indispensable pour atteindre des vitesses supersoniques. En revanche, dans tout le domaine subsonique, la traînée relative et absolue de l’aile sans flèche n’est que légèrement supérieure à celle de l’aile en flèche ; c’est pourquoi on accepte quelques fois cet inconvénient mineur pour pouvoir profiter des bonnes qualités de vol que garantit l’aile sans flèche aux basses vitesses. Si l’on veut réaliser un appareil supersonique ayant un excellent comportement et de bonnes performances au décollage, à l’atterrissage et aux vitesses réduites, on peut donc être amené à utiliser une voilure à géométrie variable. D’autres caractéristiques de ce type de voilure garantissent d’ailleurs aussi de bonnes qualités de vol dans les domaines subsonique et supersonique. »

 

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« Figure 3 et 4 – Répartition de la portance dans le sens longitudinal et déplacement du foyer en fonction de la position du pivot (pour les explications voir le texte).  1 – Pivot – 2 – Plan central fixe X – Déplacement du foyer lorsque la flèche de l’aile est maximale (tracé en pointillé). »

 « Les Figures 3 à 5 donnent aussi un aperçu sur le déplacement du foyer par suite du pivotement des demi-ailes. Dans le cas des deux demi-ailes dont le pivot se trouve dans le fuselage, ce déplacement est plus important que pour la voilure comportant un plan central fixe, ce qui se traduit par un excès de stabilité, notamment pour les appareils légers. Pour remédier à cet inconvénient, on peut conjuguer le pivotement avec un coulissement vers l’avant de toute la voilure. Cependant, le plan central fixe permet d’éviter toutes ces complications. La perte de portance dans la position de la plus forte flèche est compensée par une augmentation de l’incidence. Dans cette configuration de vol, le plan central assure la plus grande partie de la portance, ce qui fait que le déplacement du foyer est peu important. En donnant au plan central une forme appropriée et en disposant les pivots des demi-ailes d’une certaine manière, on peut même obtenir un déplacement du foyer vers l’avant. »


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« Figure 5 – Stabilité statique longitudinale  dCm /dCz en fonction de la flèche pour des positions différentes des pivots. Condition pour la stabilité statique longitudinale dCm /dCz  < 0 »

« La Figure 5 montre pour trois types de voilures à géométrie variable quelle est l’influence de la flèche sur la stabilité statique. Les courbes sont calculées pour des ailes relativement rigides. En réalité, les voilures sont toutefois moins rigides et les variations de la stabilité statique sont de ce fait moins importantes. Dans le cas du premier type de voilure, l’augmentation de la stabilité est très forte et presque linéaire. La deuxième variante est beaucoup plus intéressante puisque l’augmentation est moindre et il y a même diminution dans les positions de forte flèche. La troisième variante avec un plan central assez grand et des pivots disposés loin du fuselage est toutefois la meilleure étant donné que la stabilité statique varie très peu et diminue à partir de  l = 60° pour s’approcher des valeurs correspondant à celles des faibles flèches. Du fait de cette caractéristique très favorable, le coulissement vers l’avant de la voilure n’est pas nécessaire. »

 

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« Les autres Figures montrent que l’appareil doté d’une voilure à géométrie variable a des caractéristiques aérodynamiques satisfaisantes quel que soit le nombre de Mach. Il en résulte entre autres une exploitation très économique aux basses vitesses, notamment lorsque l’appareil vole pendant un temps assez long au régime subsonique comme par exemple après le décollage d’un terrain situé dans une région fortement peuplée où le bruit ne doit pas dépasser un certain niveau. Dans le circuit d’attente, la consommation de carburant est en outre inférieure à celle d’un avion de ligne conçu avant tout pour le vol supersonique. »

 

Edited by TarpTent
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0K, merci beaucoup, le constat basé sur ces données est très clair.

Mais quel est le phénomène physique de base qui les explique? C'est le flux d'air qui passe sous les ailes qui se réduit où augmente en fonction de leur position? D'où meilleure trainée dans un cas et meilleure portance dans un autre?

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C'est davantage le flux d'air qui passe au dessus des ailes ... c'est lui qui est accéléré par la déviation que le profil d'aile lui impose, et qui génère alors une dépression sur le dessus de l'aile (l'extrados), cette dépression "suçant" littéralement l'avion en l'air. C'est elle la portance.

Sauf que la portance se paye d'une contrepartie qui est la trainée. Plus on déplace d'air, plus on l'accélère, plus on traine.

L'aile en flèche permet de tricher avec un des aspects géométriques que l'on appelle l'allongement de la voilure. En ailes droites, une voilure à fort allongement, c'est typiquement le A-10 Thunderbolt. A contrario, une aile à faible allongement, ce serait le F-104 ou le F-16. Un fort allongement, c'est une portance supérieure à basse vitesse permettant des atterrissages et des décollages courts, notamment, c'est une manoeuvrabilité accrue et un plus long rayon d'action potentiel (avec des réservoirs plus nombreux dans la voilure). Une aile à faible allongement, c'est de la trainée en moins, donc des vitesses potentiellement supérieures, et une moindre sensibilité aux turbulences ce qui augmente le confort de l'équipage et la stabilité de la plate-forme, notamment à basse altitude et/ou à grande vitesse.

La flèche permet de conserver certains des avantages du grand allongement et d'aller chercher quelques uns de ceux du faible allongement. Cela se paye aussi avec d'autres inconvénients (structure plus délicate, comportement plus ou moins vicieux aux grandes incidences avec des décrochages brutaux notamment, la partie la plus portante de l'aile, avec le levier maximal, décrochant en premier).

La flèche variable, elle, permet d'adapter en permanence la flèche aux circonstances du moment, et d'avoir ainsi une aile a fort allongement (flèche minimale) lors du décollage, de l'atterrissage ou lors d'évolutions à basse vitesse, tout en permettant de réduire l'allongement et une partie de la trainée en passant à la flèche maximale s'il s'agit de chercher les grandes vitesses ou une certaine stabilité de vol, notamment lors de phases d'attaque au sol.

C'est, d'ailleurs, une des raisons pour lesquelles les ailes à flèche variables ont été autant à la mode sur les avions typés "assaut" dans les années 70 (Tornado, F-111, MiG 27 ou Su-22/Su-24). Le Tomcat, lui, n'a pas réellement besoin de cet artifice pour l'essentiel de sa mission d'interception, mais essentiellement pour l'aspect maritime des opérations depuis le porte-avions.

Edited by FATac
orthographe perfectible
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il y a 45 minutes, FATac a dit :

C'est davantage le flux d'air qui passe au dessus des ailes ... c'est lui qui est accéléré par la déviation que le profil d'aile lui impose, et qui génère alors une dépressions sur le dessus de l'aile (l'extrados), cette dépression "suçant" littéralement l'avion en l'air. C'est elle la portance.

Sauf que la portance se paye d'une contrepartie qui est la trainée. Plus on déplace d'air, plus on l'accélère, plus on traine.

L'aile en flèche permet de tricher avec un des aspects géométriques que l'on appelle l'allongement de la voilure. En ailes droites, une voilure à fort allongement, c'est typiquement le A-10 Thunderbolt. A contrario, une aile à faible allongement, ce serait le F-104 ou le F-16. Un fort allongement, c'est une portance supérieure à basse vitesse permettant des atterrissages et des décollages courts, notamment, c'est une manoeuvrabilité accrue et un plus long rayon d'action potentiel (avec des réservoirs plus nombreux dans la voilure). Une aile à faible allongement, c'est de la trainée en moins, donc des vitesses potentiellement supérieures, et une moindre sensibilité aux turbulences ce qui augmente le confort de l'équipage et la stabilité de la plate-forme, notamment à basse altitude et/ou à grande vitesse.

La flèche permet de conserver certains des avantages du grand allongement et d'aller chercher quelques uns de ceux du faible allongement. Cela se paye aussi avec d'autres inconvénients (structure plus délicate, comportement plus ou moins vicieux aux grandes incidences avec des décrochages brutaux notamment, la partie la plus portante de l'aile, avec le levier maximal, décrochant en premier).

La flèche variable, elle, permet d'adapter en permanence la flèche aux circonstances du moment, et d'avoir ainsi une aile a fort allongement (flèche minimale) lors du décollage, de l'atterrissage ou lors d'évolutions à basse vitesse, tout en permettant de réduire l'allongement et une partie de la trainée en passant à la flèche maximale s'il s'agit de chercher les grandes vitesses ou une certaine stabilité de vol, notamment lors de phases d'attaque au sol.

C'est, d'ailleurs, une des raisons pour lesquelles les ailes à flèche variables ont été autant à la mode sur les avions typés "assaut" dans les années 70 (Tornado, F-111, MiG 27 ou Su-22/Su-24). Le Tomcat, lui, n'a pas réellement besoin de cet artifice pour l'essentiel de sa mission d'interception, mais essentiellement pour l'aspect maritime des opérations depuis le porte-avions.

 

Merci!

Bon, je pousse un peu plus loin les questions... j'ai lu quelque part que la force du Tomcat, c'était de pouvoir générer ( par rapport aux autres avions de sa catégorie) une portance importante ( d'avantage que le F 15 par exemple de ce qu'on m'a dit, même si ce dernier serait lui avantagé par d'autres facteurs, comme le rapport poids/puissance).

Si j'ai bien compris, la portance est fondamentale en dogfight parce que le virage d'un avion de combat s'effectue en fait dans le sens de son axe vertical ( en gros, si j'ai bon, et si j'utilise les bons termes, il fait un quart de tonneau dans le sens ou il veut virer, puis le pilote tire sur le manche comme dans le cas d'une chandelle). La portance s'exerce alors dans le sens du virage aidant l'appareil à virer... le suçant vers l'intérieur pour reprendre ton image ( la portance limite aussi la vitesse de décrochage, ce qui, toujours m'a t on dit, est tout aussi important, mais là, j'essaie surtout de comprendre les forces à l’œuvre pour virer) .

J'ai bon jusque là?

Ensuite, j'ai aussi lu que le rapport portance/trainée était tout aussi fondamental car il déterminait la capacité d'un avion à virer sec ( pour la raison expliquée plus haut) sans perdre trop de vitesse ce qui est tout aussi important. Ce que les anglo saxons appellent le Lift/drag ratio.

Toujours bon?

Du coup, ma question, en BFM, la position de la flèche, favorisant tantôt la portance, tantôt la trainée doit être tout aussi fondamentale. Tu parles de maniabilité à basse vitesse pour la flèche mini, est ce à dire que le L/D ratio est meilleur à haute vitesse avec la flèche max et que dans ce cas ( au début d'un engagement par exemple, lorsqu'il arrive lancé), un chasseur à géométrie variable conservera la flèche maxi avant de la réduire suivant sa perte de vitesse ( si je dis pas de bêtise, la flèche du Tomcat a 3 positions et l'avion peut les gérer automatiquement)?

Accessoirement, dans un cas ou conserver la vitesse semble moins prioritaire ( je dis n'importe quoi: esquiver un missile BVR qui sort de nul part), le pilote pourra t il mettre la flèche au mini pour manœuvrer très brutalement, même à haute vitesse?

Ou bien la flèche maxi rend t elle tout simplement l'avion plus maniable à haute vitesse sans que des problématiques de conservation d'énergie entrent en ligne de compte?

 

Edited by Niafron

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Attention. Je parle de manoeuvrabilité, pas de maniabilité. :wink:

Maintenant, pour répondre à la dernière question concernant le BFM, la seule position de flèche raisonnable, c'est la flèche maximale, pour tenter de conserver systématiquement un avantage de vitesse sur l'adversaire. Plus vite rentré dans le combat, plus vite sorti aussi.

L'énergie cinétique est une ressource trop précieuse pour être gaspillée dans un coup de frein à faible vitesse destiné à tourner "plus serré". Le pilote de Tomcat va éviter, par dessus tout, de se retrouver dans la situation où il serait contraint de ralentir au point de réduire sa flèche pour couder le virage. Il préférera remettre les gaz et forcer l'autre à pousser aussi. Le Boom and Zoom reste culturel dans la Navy ... Top Gun (l'école) en a ravivé la flamme après avoir compris l'erreur du tout-missile dans les années 70.

Accessoirement, il n'est pas toujours utile de tourner "plus serré". Il vaut parfois mieux tourner "plus" tout simplement. C'est la différence entre le rayon de virage et la cadence de virage. Si tu vas plus vite mais que tu as une plus grande cadence de virage que le plus lent qui tourne plus serré, tu peux quand même conserver l'avantage et rester globalement derrière;

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il y a 36 minutes, Niafron a dit :

Hum... c'est quoi la distinction entre manœuvrabilité et maniabilité?

Manœuvrabilité, ça concerne la capacité/vitesse de changement de trajectoire et de direction de l'avion.

Maniabilité, ça concerne la facilité avec laquelle le pilote exploite la manœuvrabilité de l'avion avec les commandes mises à sa disposition

Edited by penaratahiti
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Il y a 17 heures, FATac a dit :

Attention. Je parle de manoeuvrabilité, pas de maniabilité. :wink:

Maintenant, pour répondre à la dernière question concernant le BFM, la seule position de flèche raisonnable, c'est la flèche maximale, pour tenter de conserver systématiquement un avantage de vitesse sur l'adversaire. Plus vite rentré dans le combat, plus vite sorti aussi.

L'énergie cinétique est une ressource trop précieuse pour être gaspillée dans un coup de frein à faible vitesse destiné à tourner "plus serré". Le pilote de Tomcat va éviter, par dessus tout, de se retrouver dans la situation où il serait contraint de ralentir au point de réduire sa flèche pour couder le virage. Il préférera remettre les gaz et forcer l'autre à pousser aussi. Le Boom and Zoom reste culturel dans la Navy ... Top Gun (l'école) en a ravivé la flamme après avoir compris l'erreur du tout-missile dans les années 70.

Accessoirement, il n'est pas toujours utile de tourner "plus serré". Il vaut parfois mieux tourner "plus" tout simplement. C'est la différence entre le rayon de virage et la cadence de virage. Si tu vas plus vite mais que tu as une plus grande cadence de virage que le plus lent qui tourne plus serré, tu peux quand même conserver l'avantage et rester globalement derrière;

 

0K... je comprends mieux... c'est un peu comme le principe du tonneau barriqué non? Tu vas d'un point A à un point B en mettant plus de temps que si tu le faisais en ligne droite sans pour autant perdre de la vitesse? Ce qui te permet de rester derrière ou de te faire dépasser tout en conservant ton énergie?

Après, l'énergie, c'est une ressource, si un pilote arrive à la conclusion que l'utiliser va lui donner un avantage de position net et d'en terminer... il n'y a vraiment aucun cas de figure ou des manœuvres où il va délibérément sacrifier sa vitesse pour régler son compte à son adversaire?

Et donc, dans le cas du Tomcat recourir à la flèche mini?

 

 

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