(Ryan) X-13 Vertijet @·AIRCRAFTUBE

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Ryan X-13 Vertijet

En avril 1947, l'US Navy signe un contrat avec la Ryan Aeronautical Company pour une expérimentation d'ADAV à réaction pour "explorer la faisabilité du contrôle par jet d'un avion à réaction". L'intérêt de la Navy pour les appareils à décollage et atterrissage vertical (VTOL) avait été engendré par les avantages évidents d'un avion possédant cette capacité: il n'y aurait plus besoin de grands porte-avions, mais d'une plate-forme relativement petite. Les navires porteurs seraient sensiblement plus petits, donc plus manoeuvrables et beaucoup plus difficiles à repérer.

De plus, la possibilité d'embarquer un avion à bord d'un sous-marin pouvait devenir une option très attrayante. Le contrat d'avril 47 était le résultat d'une réunion de 1946 au sujet d'un avion à réaction VTOL entre Claude Ryan (président de Ryan Aeronautical) et le chef du bureau de l'aéronautique pour la Navy, R. Stevens. Au cours de la réunion, Stevens et Ryan ont discuté du vif intérêt de la Navy pour un VTOL assez petit pour opérer à partir d'un sous-marin. A ce moment, la Navy avait retenu trois conceptions : un convertible à un seul rotor repliable, un avion de configuration discoÏdale (une version évoluée du Vought XFU-1), et un appareil VTOL à turboréacteur.

Le troisième concept, qui était le plus prometteur, a suscité suffisamment d'intérêt chez Ryan pour initier une étude en interne. Ben Salmon, l'ingénieur en chef de Ryan, commence alors à étudier les configurations qui pourraient remplir les besoins de la Navy. Sept options de turboréacteur sont retenues le 3 décembre, et dans les semaines qui suivent, cette sélection est restreinte au seul Rolls-Royce Nene.

Il restait aussi le General-Electric J33-GE-25, mais dont le développement était toujours en cours et qui ne devait être disponible avant au moins une année. La propulsion étant choisie, Ben Salmon conçoit rapidement une cellule sous la désignation constructeur model 38.

Le 10 janvier 1947, Salmon estime la masse brute de l'appareil à 3.465 kg ce qui impliquait une marge de poussée très faible, ainsi une solution est trouvée en montant quatre boosters JATO, utilisés seulement pendant le décollage, sur l'extrémité arrière de l'avion. Pendant les deux dernières semaines de janvier, les schémas préliminaires sont complétés sous la désignation model 38-1.

Début février, trois configurations sont créées pour donner à la Navy une variété d'options. Celles-ci inclus le modèle initial 38-1; le modèle 38-2 avec les turboréacteurs montés sur un empennage en X et le modèle 38-3 avec une queue cruciforme plus conventionnelle.

En mars 1947, Ben Salmon fait une présentation traçant les grandes lignes de ses conclusions au bureau aéronautique de la Navy. Moins d'un mois après la présentation de Salmon, la Navy accorde à Ryan, le 24 avril 1947, un contrat de $50.000 pour étudier le concept de pilotage par jet d'un VTOL (environ 80 configurations avaient été explorées mi-1948). Beaucoup d'idée sont examinées par Ryan, y compris le by-pass des gaz d'échappement vers des buses, des moteur-fusées orientables, des buses orientables utilisant l'air du compresseur, des sources d'air comprimées auxiliaires, des palettes articulées dans la tuyère du turboréacteur, et des becs d'échappement type paupière.

En parallèle aux recherches sur le système de contrôle, Ryan commence également le travail préliminaire en soufflerie et les évaluations de performances. De plus, des études explorant les techniques de décollage et d'atterrissage sont réalisées.

Une deuxième proposition est expédiée à la Navy le 24 juin 1948, en réponse au contrat initial d'étude. La nouvelle proposition inclus un banc d'essai pour les études de propulsion et de contrôle de vol avec le turboréacteur J-33 et prévoit de fournir les résultats vers la fin de 1949.

La compagnie argumente, d'une façon convaincante, qu'un J-33, monté dans une installation spéciale, pourrait fournir une expérience tout en permettant à Ryan d'explorer entièrement le concept du système de commande jusqu'ici étudié seulement sur le papier.

Un an après que la demande de Ryan ait été approuvée, le banc d'essai, assemblé à l'usine de San Diego, était en fonction. Piloté à distance, c'était une structure tubulaire encapsulant le moteur J-33 et une paire de buses d'échappement pour le contrôle en roulis. Une structure avec de grands câbles assurait la sécurité du véhicule, et des câbles électriques permettaient le contrôle à distance.

Le 20 Octobre 1950, le banc d'essai vole pour la première fois avec les commandes trois axes, cependant toujours suspendu sous la structure de sécurité. Ce vol est suivi, le 31 mai 1951, par le premier vol libre contrôlé d'un VTOL à réaction cependant toujours relié électriquement au système de commande.

Le 12 septembre 1951, Ryan propose à la Navy une nouvelle version du modèle 38. Cette nouvelle conception utilise toujours la majeure partie du système de contrôle proposé par Salmon cinq ans plus tôt. Le nouveau model 38 était plus grand que son prédécesseur, et bénéficiait des dernières avancées technologiques. Il était presque cinq fois plus lourd que son prédécesseur, et étant équipé de quatre canons de 20 mm, était plus proche d'un chasseur opérationnel.

Le moteur proposé était le General Electric J-53-GE-X10 évalué à 11.200 kg de poussée tout en pesant seulement 2.283 kg. Avec un moteur de cette puissance, le model 38 était capable de performances très prometteuses et les décollages et atterrissages verticaux ne devaient poser aucun problème. Cependant, la Navy ne retient pas cette proposition de Ryan.

En février 1953, un accord est conclu avec Ryan pour la construction et les tests de plusieurs modèles de soufflerie. Ces accords sont suivis, en juin, par l'attribution de fond pour les études préliminaires du banc d'essai piloté appelé model 38R. Celui-ci utilisait un turboréacteur Pratt & Whitney J57-PW-11 de 6.600 kgp de poussée. Ce moteur était installé dans une cellule comportant une aile delta et un empennage en T qui ressemblait beaucoup au futur X-13.

A cette époque, Ryan approcha également l'US Air Force avec un appareil similaire adapté à ses besoins. Ryan proposait que l'US Air Force finance un prototype expérimental propulsé par un turboréacteur Rolls Royce Avon sans postcombustion suivi d'une version opérationnel avec un Avon équipé d'une Post Combustion.

Courant 1953, les restrictions budgétaires qui suivent la guerre de Corée commencent à avoir un effet sur les projets de recherches et de développement de la Navy. Vers la fin de l'été, beaucoup de programmes sont annulés ou sévèrement amputés. Le model 38 de Ryan est également remis en cause. Pendant l'été, un courrier informe Ryan que la Navy n'avait plus de budget pour ce programme.

Heureusement, l'intérêt de l'US Air Force pour le programme, s'était renforcé et en août 1953, un premier contrat d'étude, AF33(600)-25895 (suivi d'un contrat ferme le 28 juillet 1954), est attribué pour la construction et l'essai en vol de deux avions de recherche Ryan model 69 (désignés X-13 par l'USAF).

Le nouveau projet est pris en charge par une "nouvelle" équipe d'ingénieurs de Ryan et les expérimentations reprennent avec le vieux banc d'essai de la Navy auquel est adjoint un réservoir vide de B-47 pour servir de cockpit rudimentaire à un pilote d'essai de Ryan (P. F Girard). De plus, le système de contrôle du turboréacteur est modifié, le système de stabilisation est amélioré, et une nouvelle tuyère est installée. Ainsi modifié, le banc d'essai fait son premier vol le 24 novembre 1953.

Ryan acquiert à cette époque un Rolls Royce Avon pour le X-13. Ce moteur qui offrait peut-être le meilleur rapport masse/poussée du monde à cette époque, devait être la clé de voûte des nombreux succès du X-13 qui allaient suivre.

Le 20 Janvier 1954, l'assemblage du premier X-13 commence dans les installations de Ryan, suivi en juin, par une inspection finale de la maquette d'aménagement, et peu après, de l'arrivée du premier moteur Avon. Fin 1955, le premier avion est en voie d'achèvement. Cet avion, le 54-1619, est transféré le 17 Août à Edwards AFB pour son programme d'essai en vol. Comme les caractéristiques de vol du X-13 étaient encore inconnues, la décision est prise par Ryan de tester l'avion en mode conventionnel avant de démarrer les essais VTOL.

Pour ce faire, un train d'atterrissage tricycle provisoire est construit et fixé en dessous du fuselage. Le 10 Décembre 1955, avec le train d'atterrissage tricycle en place et "Peter" Girard dans l'habitacle, le X-13 décolle pour la première fois. Ce vol sera court, seulement sept minutes, car Girard note rapidement que l'avion a un sérieux problème d'oscillation autour de chacun des trois axes. Les vols reprennent deux semaines plus tard avec l'installation d'un amortisseur de lacet et de roulis.

Après ce programme de vol conventionnel, l'avion est monté verticalement dans une structure tubulaire qui sert de train d'atterrissage. Cette structure permet au X-13 de décoller verticalement mais comme l'avion ne peut pas voler de manière conventionnelle avec cette installation, les ailerons et le gouvernail de direction inutiles sont démontés. Ces essais permirent de tester le système de contrôle par jet, la manœuvrabilité et la visibilité du pilote dans une attitude verticale.

Malheureusement le temps de réponse trop lent du moteur, phénomène déjà expérimenté sur le banc d'essai vertical, était aussi un problème avec le X-13. Le pilote devait anticiper les réactions de l'appareil pour augmenter ou diminuer la poussée du moteur. Le résultat était un avion montant à une altitude plus élevée que désiré ou ne ralentissant pas à temps! La solution à ce problème fut un système servocommandé développé par Ryan pour "lisser" les temps de réponse de l'appareil et du moteur.

Un problème, qui s'est par la suite avéré être exagéré, était l'effet gyroscopique des turbines de l'Avon. "Peter" Girard avait étudié cette difficulté théorique et conclu à des possibles difficultés. En collaboration avec le constructeur du simulateur de X-13, Freuhauf Trailer Company, l'utilisation de bras support de câble, auxquels le X-13 devait être relié pendant le décollage et l'atterrissage, fut préconisé.

Le 28 Mai 1956, le premier X-13 réalise son premier vol d'essai en mode vertical. Girard réalise une mission minimale, atteignant une altitude maximum de moins de 15 mètres et une vitesse horizontale très faible. Les essais initiaux d'atterrissage étaient encourageant, car la précision de placement de l'appareil était de l'ordre de 50 cm, et à beaucoup d'occasions, Girard s'approcha à moins de 10 cm de la cible.

Au printemps 1956, le deuxième X-13, numéro 54-1620, rejoint Edwards et est préparé pour les essais en vol. Après un premier vol conventionnel le 28 mai 1956, le 54-1620 est monté sur une installation tubulaire pour les tests préliminaires. Après des essais d'arrimage sur crochet avec le 54-1619, le train d'atterrissage tricycle provisoire est réinstallé pour la prochaine étape du programme d'essai en vol.

Le 28 Novembre 1956, après plusieurs vols préliminaires, le X-13, avec Girard dans l'habitacle, réalise une transition horizontale/verticale à 1.800 mètres d'altitude. Après quelques secondes de vol vertical, il reprend une attitude de vol conventionnelle. C'était la première transition d'un avion à réaction de l'histoire.

Le 11 Avril 1957, le X-13 décolle verticalement pour sa mission la plus importante. Prenant de l'altitude au-dessus d'Edwards AFB dans une attitude conventionnelle, il exécute une série de manœuvres, ralenti puis se cabre jusqu'à être "suspendu" en vol vertical sur la seule poussée du réacteur, et lentement rejoint la rampe de départ.

Manœuvrant sur place pour placer son crochet sur le câble de suspension de la rampe, il réalise le premier vol VTOL complet de l'histoire sans incident. D'autres vols de transition étant réussi avec une régularité significative fin juillet, Ryan transfère le deuxième X-13, le 54-1620, à bord de l'USS Young America vers Washington par l'intermédiaire du canal de Panama.

Là, avec les pilotes d'essai Lou Everett, Bill Immenschuh et "Pete" Girard à bord, il réalise des démonstrations pour le Pentagone à Andrews AFB. Le 26 Juillet, plusieurs démonstrations complètes VTOL sont réussis et observés par des officiels du département de la défense.

Ces démonstrations étaient courtes, mais impressionnantes. L'appareil retourne en Californie le 12 septembre 1957 à Edwards AFB pour rejoindre le 54-1619 dans un programme de formation des pilotes de l'US Air Force et de la Navy aux particularités des avions VTOL. Ces vols ont continué jusqu'à la fin de l'année (bien que Ryan ait suspendu tout travail relatif au X-13 le 27 septembre).

Le X-13 était un avion en aluminium avec du titane dans les sections chaudes du compartiment réacteur. L'aile delta, excepté la section contenant les arrivées de gaz pour les buses de contrôle en roulis et en lacet, était de construction conventionnelle avec une flèche au bord d'attaque de 60° et un dièdre nul.

En configuration VTOL, le X-13 n'avait pas de train d'atterrissage conventionnel, mais deux petits butoirs tubulaires non-escamotables en dessous du fuselage et un petit crochet de nez semi-escamotable. En mode conventionnel, un train d'atterrissage tricycle conventionnel était utilisé pour des décollages et des atterrissages de test. Le crochet de nez supportait l'avion accroché à un câble en acier qui était suspendu entre les deux bras articulés de la plate-forme de lancement.

Ce câble pouvait également être suspendu entre n'importe quels support, tels que de grands arbres ou poteaux. Sur la plate forme de lancement, la partie mobile était érigée, avec le X-13 en place, en position verticale par deux grands vérins hydrauliques. Le X-13, après décollage à partir du câble de support, accélérait jusqu'à ce que la vitesse, l'altitude et les gouvernes aérodynamiques permettent le vol horizontal conventionnel.

Pour l'atterrissage, l'avion ralentissait et basculait lentement jusqu'à une attitude verticale, passant du vol aérodynamique au vol sur la poussée du réacteur. Une fois à proximité de la plate-forme, le X-13 s'approchait lentement du câble support. Un observateur était placé dans une nacelle sur le coin supérieur gauche de la plate forme pour aider le pilote à diriger le X-13 vers le câble.

Le contact radio était constant et le pilote recevait des indications audio, en plus des indications visuelles. Un système de repère permettait au pilote du X-13 de jauger la distance entre le crochet et le câble. Les buses de saumons d'ailes utilisant l'air du compresseur du moteur fournissaient le contrôle en lacet et en roulis pendant les phases VTOL.

La tuyère du moteur était également articulé pour le contrôle de l'appareil lors des phases VTOL. L'ensemble des surfaces aérodynamiques et buses de contrôle, ainsi que la tuyère, étaient intégrées à un système d'augmentation de stabilité simple, mais efficace. Le X-13 était propulsé par un turboréacteur à écoulement axial Rolls Royce Avon RA.28-49 sans postcombustion.

L'habitacle n'était pas pressurisé et équipé d'une canopée qui s'ouvrait verticalement. Le siège éjectable du pilote pivotait (au lancement) sur 45° de concert avec la rotation de l'avion entre le vol vertical et horizontal.

Les surfaces aérodynamiques du X-13 étaient conventionnelles pour un avion à aile delta. Les élevons de bord de fuite étaient monobloc, et l'empennage vertical avait un gouvernail de direction en une pièce. Pendant de diverses étapes de son programme d'essai en vol, le X-13 a été équipé d'un parachute anti-vrille monté dans un carénage à la base de l'empennage vertical. Au court du programme d'essai en vol, une paire d'aérofreins, sous forme de panneaux actionnés hydrauliquement, a été rajoutée pour faciliter la décélération en vol horizontal.

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Ce texte reste provisoirement propriété d'aircraftube.com©, en attendant son incorporation totale ou partielle sur Wikipédia.

Caractéristiques

  • Longueur totale : 7 m 30.
  • Hauteur : 4 m 62.
  • Envergure : 6 m 40.
  • Surface alaire : 17.8 m².
  • Charge alaire : 172 kg/m².
  • Masse à vide : 2.424 kg.
  • Masse en charge : 3.265 kg.
  • Vitesse max. : 560 km/h.
  • Altitude de croisière : 6.000 m.
  • Motorisation : Un réacteur Rolls-Royce Avon RA.28-49 sans postcombustion
  • Poussée : 4.535 kg (soit 44,6 kN).

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    Menus de droite

    Sur smartphone, le manque de place va croissant et ce menu est déplacé tout en bas de page pour donner la priorité de vue aux vidéos et photos.

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