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Le Lockheed F-104 fut le premier chasseur Américain capable de vitesses soutenues supérieures à deux fois la vitesse du son. Issu des usines de Burbank (en Californie), le premier des deux prototypes conçus par Clarence "Kelly" Johnson, le XF-104 fit son premier vol le 28 février 1954 piloté par A.W. "Tony" Le Vier. Suivirent 17 YF-104A de pré production dont le réacteur J79-GE-3A développait une poussée de 6.700 kgf (soit 65,83 kN) au décollage.
Entré en opération en janvier 1958, le 104 n'aura qu'un succès limité au sein de l'USAF, principalement à cause d'un rayon d'action limité et de son manque de flexibilité. Les F104A dont 153 exemplaires furent construits et F104C à réacteur J79-GE-7 seront retirés en 1968, après une longue série d'accidents (au moins 73). La machine sera même interdite de vol trois mois après son entrée en opérations, suite à des défaillances répétées du moteur et à une conception pour le moins bizarre du siège éjectable qui sort vers le bas.
C'est en Europe, dans les pays de l'OTAN que la machine connaîtra sa carrière la plus importante. Le F-104G sera alors assemblé par un grand nombre de pays tels que la Belgique (101), l'Allemagne de l'Ouest (749), le Danemark (40), la Grèce (45), les Pays-Bas (120), la Turquie (46), la Norvège (19) et l'Italie (125). C'est malheureusement en Allemagne que le F-104G s'octroiera un record peu enviable, avec un taux d'accident de 139 par 10.000 heures de vol. La machine ne pardonne en effet que très peu d'erreurs de pilotage. La nécessité de voler constamment avec des avions surchargés, associée à une fiabilité mise à rude épreuve par le climat local sont les principales raisons de toutes ces catastrophes.
Outre la lutte anti-navires, le F-104G sera aussi adapté au transport de charges nucléaires, cette dernière est montée en pylône sous le fuselage. Le seul armement de défense dont peut encore bénéficier l'avion est le canon Vulcan interne. La version de reconnaissance RF-104G, est quand à elle armée de quatre missiles air-air Sidewinder.
L'avion sera aussi assemblé au Canada sous la désignation CF-104, au Japon où Mitsubishi sortira 210 F-104J entre 1962 et 1967. Dans le milieu des années 90, le dernier pays à utiliser la machine en grand nombre sera Taiwan, avec 7 escadrons opérationnels plus une unité de reconnaissance (F-104G Stargazer)
Avion révolutionnaire lors de sa sortie, le F-104 est souvent comparé à un "Missile piloté", à cause notamment des dimensions et de la forme de ses ailes. Des ailes tellement fines que des protections doivent être placées au sol pour éviter des blessures accidentelles au personnel de maintenance. Un système de prélèvement d'air comprimé sur le réacteur améliore les caractéristiques de décrochage, ceci n'en rend la machine que plus dépendante vis-à-vis de son réacteur.
Le dernier Starfighter américain fut retiré du service à la NASA en 1994 où il fut utilisé dans diverses missions de recherche. Le NF-104A, dont 3 exemplaires furent construits pour l'entraînement des cosmonautes, n'est pas la déclinaison la moins spectaculaire, avec son moteur fusée à combustible solide Rocketdyne AR-2 monté à la base de la dérive.
Lorsqu'en 1979, la production est arrêtée, c'est en tout 2.221 Starfighter qui auront été construits dans la version monoplace.
Un total de 359 versions biplaces verra le jour, à commencer par les F-104B (26 exemplaires) et F-104D (21 exemplaires) qui furent utilisés par l'USAF à partir de 1956. Pour l'OTAN, le TF-104G fut construit à partir de usines de Burbank et Palmdale (191 machines) en plus des machines assemblées par les pays de destination: F-104F et TF-104G pour l'Allemagne, F-104DJ pour le Japon, CF-104D pour le Canada. L'équipement de la version biplace était très semblable à la version standard, mis à part le canon Vulcan de 20 mm qui était remplacé par un réservoir de carburant supplémentaire.
En Europe, l'avion reste opérationnel jusque la fin du siècle, notamment en Italie ou sur base des F-104-S assemblés par Aeritalia, la firme étudie une version remaniée à partir de 1981. Propulsés par la version 19 du moteur de General Electric, c'est 153 F104ASA (Aggiornamento Sistema d'Arma) qui subiront un remodelage complet de leur électronique de bord. Parmi les améliorations, notons un nouveau radar de tir Doppler à changement automatique de fréquence, un système de guidage radar mono impulsion associé à ce qui est l'évolution du missile AIM-7E Sparrow développé par Sélénia : l'Aspide Mk.1. Le système de contre mesures ALQ-70 et une mise à niveau du système IFF complètent la liste des améliorations. La miniaturisation poussée de la nouvelle électronique permet de monter à nouveau le canon rotatif Vulcan de 20 mm dans la baie originelle. La première machine de production vole pour la première fois en juillet 1983 et la dernière de celles-ci est opérationnelle fin 1991.
C'est en 1990 qu'est né le groupe Alénia, issu du regroupement d'Aeritalia avec Sélénia.
Le Starfighter a établi les records officiels suivants:
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