Catapulte d'avion - Aircraft catapult

F-14 Tomcat se prépare à se connecter à une catapulte sur l' USS  Saratoga

Une catapulte d'avion est un dispositif utilisé pour permettre aux avions de décoller d'un espace très limité, comme le pont d'un navire, mais aussi des pistes terrestres installées dans de rares cas. Il est maintenant le plus couramment utilisé sur les porte-avions , comme une forme d' assistance au décollage .

Sous la forme utilisée sur les porte-avions, la catapulte se compose d'une piste, ou d'une fente, intégrée dans le pont d'envol , en dessous de laquelle se trouve un grand piston ou une navette qui est attachée à travers la piste au train avant de l'avion, ou dans certains cas un Un câble métallique , appelé bride de catapulte , est attaché à l'avion et à la navette de la catapulte. D'autres formes ont été utilisées historiquement, telles que le montage d'un chariot de lancement tenant un hydravion sur une longue structure à poutres montées sur le pont d'un navire de guerre ou d'un navire marchand , mais la plupart des catapultes partagent un concept de piste coulissant similaire.

Différents moyens ont été utilisés pour propulser la catapulte, tels que le poids et le derrick , la poudre à canon , le volant d'inertie , la pression d'air , l' hydraulique et la vapeur , et les propulseurs de fusée à combustible solide. L'US Navy développe l'utilisation de systèmes de lancement d'avions électromagnétiques avec la construction des porte-avions de classe Gerald R. Ford .

Historiquement, il était plus courant que les hydravions soient catapultés, leur permettant d'atterrir sur l'eau près du navire et d'être hissés à bord, bien que pendant la Seconde Guerre mondiale (avant l'avènement du porte-avions d'escorte ), les avions de combat conventionnels (notamment le Hawker Hurricane ) être catapulté à partir de navires " marchands équipés de catapultes " (CAM) pour chasser les avions ennemis, forçant le pilote à se dérouter vers une piste d'atterrissage terrestre, ou à sauter en parachute ou à plonger dans l'eau près du convoi et attendre les secours.

Histoire

Premier vol enregistré à l'aide d'une catapulte

Catapulte, péniche et aérodrome de Samuel Langley sans succès (1903)

Pionnier de l'aviation et secrétaire du Smithsonian , Samuel Langley a utilisé une catapulte à ressort pour lancer ses modèles volants à succès et son aérodrome raté de 1903. De même, les frères Wright à partir de 1904 ont utilisé une catapulte de style poids et derrick pour aider leurs premiers avions à décoller dans un distance limitée.

Le 31 juillet 1912, Theodore Gordon Ellyson est devenu la première personne à être lancée à partir d'un système de catapulte de l'US Navy. La Marine avait perfectionné un système de catapulte à air comprimé et l'avait installé sur le quai Santee à Annapolis, dans le Maryland . La première tentative a presque tué le lieutenant Ellyson lorsque l'avion a quitté la rampe avec le nez pointé vers le haut et qu'il a attrapé un vent de travers, poussant l'avion dans l'eau. Ellyson a pu s'échapper de l'épave indemne. Le 12 novembre 1912, le lieutenant Ellyson est entré dans l'histoire en tant que premier lancement réussi de catapulte de la Marine, à partir d'une barge à charbon stationnaire. Le 5 novembre 1915, le capitaine de corvette Henry C. Mustin a effectué le premier lancement de catapulte à partir d'un navire en cours.

Calendrier de candidature

Entre les deux guerres et la Seconde Guerre mondiale

Un Supermarine Walrus lancé depuis la catapulte du HMS  Bermuda (1943)

L'US Navy a expérimenté d'autres sources d'énergie et modèles, y compris des catapultes qui utilisaient des variations de poudre à canon et de volant d'inertie. Le 14 décembre 1924, un avion d'observation Martin MO-1 piloté par le lieutenant LC Hayden a été lancé depuis l' USS  Langley à l' aide d'une catapulte alimentée par de la poudre à canon. Suite à ce lancement, cette méthode a été utilisée à la fois à bord des croiseurs et des cuirassés .

En 1929, les paquebots allemands SS Bremen et Europa avaient été équipés de catapultes à air comprimé conçues par la société d'aviation Heinkel de Rostock, avec d'autres travaux avec la poste aérienne de catapulte à travers l'océan Atlantique Sud , entrepris au cours de la première moitié des années 1930. , avec les hydravions bimoteurs Dornier Wal .

Jusqu'à et pendant la Seconde Guerre mondiale , la plupart des catapultes des porte-avions étaient hydrauliques. Marine États-Unis catapultes sur les navires de guerre de surface, cependant, ont été opérés avec des charges explosives similaires à ceux utilisés pour 5" fusils. Certains transporteurs ont été achevés avant et pendant la Seconde Guerre mondiale avec catapultes sur le pont du hangar qui a tiré athwartships , mais ils étaient impopulaires à cause de leur course courte, leur faible dégagement des ponts des hangars, leur incapacité à ajouter la vitesse d'avancement du navire à la vitesse anémométrique de l'avion pour le décollage et leur faible dégagement par rapport à l'eau (conditions qui laissaient aux pilotes beaucoup moins de marge d'erreur dans les premiers instants de vol). ont été principalement utilisés à des fins expérimentales, et leur utilisation a été entièrement interrompue au cours de la seconde moitié de la guerre.

Lancement d'essai d'un Hurricane à l'aide de la catapulte-fusée d'un navire CAM, Greenock , Écosse, 31 mai 1941

De nombreux navires de guerre, en dehors des porte-avions, transportaient des hydravions, des hydravions ou des amphibiens pour la reconnaissance et le repérage. Ils ont été lancés par catapulte et ont atterri sur la mer à côté pour être récupérés par une grue. De plus, le concept de porte-avions sous - marins a été développé par plusieurs pays pendant l'entre-deux-guerres, et jusqu'à la Seconde Guerre mondiale et au-delà, où un sous-marin lancerait un petit nombre d'hydravions pour des opérations offensives ou des repérages d'artillerie, à récupérer par le sous-marin une fois le l'avion a atterri. Le premier lancement d'un croiseur de bataille de la Royal Navy a eu lieu depuis le HMAS  Australia le 8 mars 1918. Par la suite, de nombreux navires de la Royal Navy ont transporté une catapulte et de un à quatre avions ; les cuirassés ou croiseurs de bataille comme le HMS  Prince of Wales transportaient quatre avions et le HMS  Rodney en transportait deux, tandis que les navires de guerre plus petits comme le croiseur HMNZS  Leander en transportaient un. Les avions transportés étaient le Fairey Seafox ou le Supermarine Walrus . Certains comme le HMS  Nelson n'ont pas utilisé de catapulte et l'avion a été abaissé sur la mer pour le décollage. Certains ont vu leur avion et leur catapulte retirés pendant la Seconde Guerre mondiale, par exemple le HMS  Duke of York , ou avant ( HMS  Ramillies ).

Au cours de la Seconde Guerre mondiale, un certain nombre de navires ont été équipés de catapultes propulsées par des fusées, d'abord les navires de combat catapultes de la Royal Navy, puis des navires marchands armés connus sous le nom de navires CAM de « catapultes armés marchands ». Ceux-ci ont été utilisés pour des missions d'escorte de convoi pour chasser les bombardiers de reconnaissance ennemis. Les navires de la CAM transportaient un Hawker Sea Hurricane 1A , surnommé « Hurricat » ou « Catafighter », et le pilote a sauté à moins qu'il ne puisse voler pour atterrir.

Alors qu'ils étaient emprisonnés dans le château de Colditz pendant la guerre, les prisonniers de guerre britanniques ont planifié une tentative d'évasion en utilisant une baignoire pleine de pierres et de pierres lourdes comme force motrice pour une catapulte destinée à être utilisée pour lancer le planeur Colditz Cock depuis le toit du château.

Les V-1 lancés au sol étaient généralement propulsés sur une rampe de lancement inclinée par un appareil connu sous le nom de Dampferzeuger ("générateur de vapeur").

Catapulte à vapeur

Éléments de la catapulte de Charles de Gaulle , démontés lors de son radoub en 2008

Contrôles finaux sur une catapulte d'avion avant les opérations de vol à bord du USS  John C. Stennis

Après la Seconde Guerre mondiale, la Royal Navy développait un nouveau système de catapulte pour sa flotte de porte-avions. Le commandant Colin C. Mitchell , RNV , a recommandé un système à vapeur comme moyen efficace et efficient de lancer la prochaine génération d'avions navals. Des essais sur le HMS  Perseus , piloté par des pilotes comme Eric "Winkle" Brown , à partir de 1950 ont montré son efficacité. Les marines ont introduit des catapultes à vapeur, capables de lancer les chasseurs à réaction les plus lourds , au milieu des années 1950. Des catapultes à poudre ont également été envisagées et auraient été suffisamment puissantes, mais auraient également introduit des contraintes beaucoup plus importantes sur les cellules et auraient pu être inadaptées à une utilisation prolongée.

Au lancement, une barre de libération maintient l'avion en place à mesure que la pression de la vapeur augmente, puis se brise (ou "se libère" ; les modèles plus anciens utilisaient une goupille qui se cisaille), libérant le piston pour tirer l'avion le long du pont à grande vitesse. Dans un délai d'environ deux à quatre secondes, la vitesse de l'avion par l'action de la catapulte plus la vitesse du vent apparent (la vitesse du navire plus ou moins le vent « naturel ») est suffisante pour permettre à un avion de s'envoler, même après avoir perdu un moteur.

Les nations qui ont conservé de gros porte-avions, c'est-à-dire la marine américaine, la marine française , utilisent toujours une configuration CATOBAR (Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery). Les avions tactiques de l'US Navy utilisent des catapultes pour se lancer avec une charge de guerre plus lourde que ce qui serait autrement possible. Les avions plus gros, tels que le E-2 Hawkeye et le S-3 Viking , nécessitent un tir de catapulte, car leur rapport poussée/poids est trop faible pour un décollage roulant conventionnel sur un pont porteur.

Types de catapultes à vapeur

Actuellement ou à un moment exploité par l'US Navy comprennent :

Attrape-brides

USS Saratoga en cours. Les attrape-bridons sont les rallonges au bout des catapultes avant

Les rampes inclinées en saillie (arrêtoirs de bride Van Velm ou cornes) aux extrémités de la catapulte sur certains porte-avions ont été utilisées pour attraper les brides (connecteurs entre la navette de la catapulte et le fuselage de l'avion) ​​en vue de leur réutilisation. Il y avait de petites cordes qui attachaient la bride à la navette, qui continuaient le long de la corne coudée pour tirer la bride vers le bas et loin de l'avion pour l'empêcher d'endommager le ventre. La bride serait alors attrapée par des filets à côté de la corne. Les brides n'ont pas été utilisées sur les avions américains depuis la fin de la guerre froide , et tous les porte-avions de la marine américaine mis en service depuis lors n'ont pas eu les rampes. Le dernier porte-avions américain mis en service avec un récupérateur de bride était l'USS Carl Vinson ; à partir de l'USS Theodore Roosevelt, les rampes ont été supprimées. Lors des réaménagements de ravitaillement et de révision complexe à la fin des années 1990 et au début des années 2000, les brides ont été retirées des trois premiers porte- avions de classe Nimitz . L'USS Enterprise était le dernier transporteur opérationnel de l'US Navy avec les rampes encore attachées avant son inactivation en 2012.

Comme ses homologues américains aujourd'hui, le porte-avions français Charles De Gaulle n'est pas équipé de brides car les avions modernes exploités à bord utilisent les mêmes systèmes de lancement que dans l'US Navy. Du fait de cette interopérabilité mutuelle, les avions américains sont également capables d'être catapultés et d'atterrir sur Charles De Gaulle , et inversement, les avions de la marine française peuvent utiliser les catapultes des porte-avions de l'US Navy. A l'époque où le Super Étendard était exploité à bord du Charles de Gaulle , ses brides n'étaient utilisées qu'une seule fois, car elles n'étaient jamais récupérées par les brideurs.

Les porte-avions Clemenceau et Foch étaient également équipés de brides, non pas pour les Super Étendards mais uniquement pour attraper et récupérer les brides du Vought F-8 Crusader .

Système de lancement d'avion électromagnétique

Un modèle généré par ordinateur du moteur à induction linéaire utilisé dans l'EMALS.

La taille et les besoins en main-d'œuvre des catapultes à vapeur imposent des limites à leurs capacités. Une approche plus récente est le système de lancement d'avion électromagnétique (EMALS). Les catapultes électromagnétiques imposent moins de stress à l'avion et offrent plus de contrôle lors du lancement en permettant une accélération progressive et continue. Les catapultes électromagnétiques devraient également nécessiter beaucoup moins d'entretien grâce à l'utilisation de composants à semi-conducteurs.

Les moteurs à induction linéaires ont déjà été expérimentés, comme le système Electropult de Westinghouse en 1945. Cependant, au début du 21e siècle, les marines ont recommencé à expérimenter des catapultes alimentées par des moteurs à induction linéaires et des électro - aimants . Les EMAL seraient plus économes en énergie sur les porte- avions à propulsion nucléaire et atténueraient certains des dangers posés par l'utilisation de vapeur sous pression. Sur les navires propulsés par turbine à gaz , une catapulte électromagnétique éliminerait le besoin d'une chaudière à vapeur séparée pour générer de la vapeur de catapulte. Les prochains porte-avions de la classe Gerald R. Ford de l' US Navy incluent des catapultes électromagnétiques dans leur conception.

Utilisation civile

A partir de 1929, l'Allemand Norddeutscher Lloyd de SS  Bremen et Europa ont été équipés de catapultes conduit d'air comprimé conçus par le Heinkel Flugzeugwerke aux avions de courrier-lancement. Ces navires desservaient la route entre l'Allemagne et les États-Unis. L'avion, transportant des sacs postaux, serait lancé comme offre postale alors que le navire se trouvait encore à plusieurs centaines de kilomètres de sa destination, accélérant ainsi la livraison du courrier d'environ une journée. Initialement, des avions Heinkel He 12 ont été utilisés avant d'être remplacés par des Junkers Ju 46 , qui ont à leur tour été remplacés par le Vought V-85G .

La compagnie aérienne allemande Lufthansa ensuite utilisés navires catapulte dédié SS  Westfalen , MS  Schwabenland , Ostmark et Friesenland pour lancer les grandes Dornier Do J Wal (baleine), Dornier Do 18 et Dornier Do 26 hydravions sur le service de l' Atlantique Sud par avion de Stuttgart, Allemagne à Natal, Brésil. Sur des vols d'essai de route en 1933, et un service régulier commençant en février 1934, Wals a effectué l'étape transocéanique de la route, entre Bathurst , la Gambie en Afrique de l'Ouest et Fernando de Noronha , un groupe d'îles au large de l'Amérique du Sud. Au début, il y avait une escale de ravitaillement au milieu de l'océan. Le bateau volant atterrirait en haute mer, serait treuillé à bord par une grue, ravitaillé en carburant, puis relancé par catapulte dans les airs. Cependant, les atterrissages sur les grosses houles océaniques avaient tendance à endommager la coque des hydravions. À partir de septembre 1934, Lufthansa disposait d'un navire de soutien à chaque extrémité de l'étape transocéanique, fournissant des signaux de radionavigation et des lancements de catapultes après avoir transporté des avions en mer pendant la nuit. À partir d'avril 1935, les Wals ont été lancés directement au large et ont parcouru toute la distance à travers l'océan. Cela était possible car les hydravions pouvaient transporter plus de carburant lorsqu'ils n'avaient pas à décoller de l'eau par leurs propres moyens, et réduisaient le temps nécessaire au courrier entre l'Allemagne et le Brésil de quatre à trois jours.

De 1936 à 1938, des essais dont l' hydravion Blohm & Voss Ha 139 ont été menés sur la route de l'Atlantique Nord vers New York. Schwabenland a également été utilisé dans une expédition antarctique en 1938/39 dans le but principal de trouver une zone pour une station baleinière allemande, dans laquelle Wals lancé par catapulte a arpenté un territoire revendiqué par l'Allemagne comme la Nouvelle Souabe . Tous les navires catapultes de Lufthansa ont été repris par la Luftwaffe en 1939 et utilisés comme annexes pour hydravions pendant la Seconde Guerre mondiale, ainsi que trois navires catapultes construits pour l'armée.

Après la Seconde Guerre mondiale, les avions amphibies Supermarine Walrus ont également été brièvement exploités par une compagnie baleinière britannique , United Whalers. Opérant dans l'Antarctique, ils ont été lancés à partir du navire-usine FF Balaena , qui avait été équipé d'une catapulte d'ancien avion de la marine.

Alternatives aux catapultes

Les marines chinoise, indienne et russe exploitent des avions conventionnels à partir de porte-avions STOBAR (Short Take-Off But Arrested Landing). Au lieu d'une catapulte, ils utilisent un saut à ski pour aider les avions à décoller avec un taux de montée positif. Les avions porteurs tels que le J-15 , le Mig-29K et le Su-33 s'appuient sur leurs propres moteurs pour accélérer jusqu'à la vitesse de vol. De ce fait, ils doivent décoller avec une charge de carburant et d'armement réduite.

Toutes les autres marines avec porte-avions exploitent des avions STOVL , tels que le F-35B Lightning II , le Sea Harrier et l' AV-8B Harrier II . Ces avions peuvent décoller verticalement avec une charge légère, ou utiliser un tremplin pour assister un décollage roulant avec une charge lourde. Les transporteurs STOVL sont moins chers et généralement plus petits que les transporteurs CATOBAR.

Voir également

• Transport au sol
• Déflecteur de jet
• Opérations de porte-avions de l'US Navy modernes
• Aéronavale

Les références

Bibliographie

• Londres, Pierre. Bateaux volants britanniques . Stoud, Royaume-Uni : Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN  0-7509-2695-3 .
• Werrell, Kenneth P. (1985), L'évolution du missile de croisière , Maxwell Air Force Base, Alabama : Air University Press.