Bell X-1

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Pix.gif X-1 Su-27 silhouette.svg
Bell X-1 color.jpg
Le X-1 serial 46-062, surnommé Glamorous Glennis

Constructeur Drapeau : États-Unis Bell Aircraft Corporation
Rôle Avion fusée expérimental
Premier vol 19 janvier 1946
Équipage
1 pilote
Motorisation
Moteur Reaction Motors XLR-11-RM3
Nombre 1
Type Moteur fusée
Poussée unitaire 26,7 kN
Dimensions
Bell X-1 line art EG-0081-01.png
Envergure 8,5 m
Longueur 9,4 m
Hauteur 3,3 m
Surface alaire 12 m2
Masses
À vide 3 175 kg
Maximale 5 557 kg
Performances
Vitesse maximale 1 541 km/h (Mach 1,26)
Plafond 21 900 m
Endurance 5 minutes
Charge alaire 463 kg/m2
Rapport poussée/poids 0,49

Le XS-1 (rebaptisé X-1 en 1962) est un avion expérimental américain à moteur fusée. Il est le premier appareil à franchir le mur du son en vol horizontal (le 14 octobre 1947). Développé spécifiquement dans ce but dans le cadre du programme X-Planes de recherche de l'USAAF et de la NACA (ancêtre de la NASA), il est construit par Bell Aircraft Corporation.

Ressemblant à une balle dotée d'ailes minuscules et d'un moteur-fusée, il est conçu pour être largué depuis un bombardier B-29A Superfortress.

Développement[modifier | modifier le code]

Un Bell X-1 au sol
Bell X-1A sous un Boeing B-29 Superfortress
Chuck Yeager devant le X-1 portant l'inscription Glamorous Glennis

Le 16 mars 1945, la division d'essai en vol de l'USAAF et la NACA passent un contrat avec Bell Aircraft Corporation pour la construction de trois avion-fusées XS-1 (le préfixe XS signifiant « eXperimental Supersonic ») en vue de récolter des données sur les conditions de vol à vitesse transsonique[1].

Le X-1 est ni plus ni moins qu'une « balle ailée », pour dessiner le fuselage les ingénieurs de Bell prennent pour modèle une balle de 12,7 mm (Browning 0.50") connue pour être stable à vitesse supersonique[2]. Du fait de la forme peu conventionnelle de l'appareil, le pilote se retrouve assis dans une cabine étroite logée dans le nez. En 1947, lorsque l'appareil est confronté pour la première fois aux phénomènes de compressibilité, il est équipé d'un empennage horizontal à incidence variable. Un empennage développé par les britanniques pour le Miles M.52 et doté d'une gouverne de direction est monté sur le X-1 afin de lui permettre de passer le mur du son.

Le moteur-fusée XLM11RM3 qui propulse l'appareil est développé par Reaction Motors Inc.. Il utilise de l'éthanol dilué avec de l'eau comme carburant et de l'oxygène liquide comme comburant (mélange fréquemment utilisé sur les moteur-fusées de l'époque). Le pilote peut moduler la poussée en choisissant le nombre de chambres de combustion en fonctionnement (le moteur étant doté de 4 chambres identiques et indépendantes), la poussée pouvait atteindre 26 500 Newton, l'autonomie de l'appareil n'étant alors que de 2 min 30 s. Bien que le XS-1 puisse décoller par ses propres moyens, au vu de sa faible autonomie, il est décidé de le larguer d'un avion porteur afin d'accroitre son autonomie.

Historique[modifier | modifier le code]

Le 25 janvier 1946, le XS-1 piloté par Jack Woolams, pilote d'essai en chef de Bell Aircraft Corporation, prend l'air pour la première fois, emmené par un avion porteur B-29. Il est emmené jusqu'à l'altitude de 6 000 m avant d'être largué. Il regagne en planant le terrain de Pinecastle (près d'Orlando en Floride). Woolams effectue 9 autres vols planés jusqu'en mars 1946, date à laquelle l'appareil retourne chez Bell afin d'être modifié en vue des premiers vols propulsés qui doivent avoir lieu à la base aérienne de Muroc (renommée depuis Base Edwards)[3]. Suite au décès de Woolams le 30 août 1946, Chalmers Slick Goodlin est nommé pilote d'essai en chef par Bell, c'est ce dernier qui poursuit le programme de test du X-1 et pilote pour la première fois le X-1-1 (serial 46-062). Il effectue 26 vols sur le XS-1 et le X-1-1 de septembre 1946 à juin 1947.

L'Army Air Force est mécontente du retard que prennent les ingénieurs de Bell dans l'ouverture du domaine de l'appareil, le contrat passé entre Bell et l'USAAF pour les essais en vol du X-1-1 est annulé le 24 juin 1947 après des mois de négociations et les essais sont confiés à la division des essais en vol de l'USAAF. Le fait que Goodlin ait demandé une prime de 150 000 $ pour franchir le mur du son est une autre source de différends entre Bell et l'Air Force[4],[5],[6] est la NACA qui conduit en vol du deuxième X-1 (le troisième si on inclut le XS-1) dans le but de récolter des données sur les caractéristiques du vol supersonique en vue du développement d'appareils de nouvelle génération.

Le 14 octobre 1947 à 10 h 18, à peine un mois après la création de l'USAAF en tant qu'entité indépendante de l'US Army, le mur du son est franchi pour la première fois de l'histoire par un appareil piloté. Le capitaine Charles "Chuck" Yeager de l'USAAF devient ainsi le premier pilote à passer le Mach en vol horizontal, il n'est alors âgé que de 24 ans. Pour l'anecdote, la veille Chuck s'était brisé deux côtes en chutant de cheval. L'appareil qui réalise le vol historique est le X-1-2 (serial 46-062) et pour l'occasion Chuck Yeager a fait peindre sur la carlingue l'inscription Glamorous Glennis en hommage à sa femme. La vitesse maximale atteinte fut de Mach 1,06[7].

Pour ce premier vol supersonique de l'histoire, la National Aeronautic Association décerne en 1948 aux trois principaux acteurs du programme le Collier Trophy Lawrence Dale "Lary" Bell le constructeur de l'appareil, Charles "Chuck" Yeager qui pilote l'avion lors du vol historique et John Stack de la NACA reçoivent leur récompense des mains du président Harry S. Truman à la Maison-Blanche.

Le 5 janvier 1949, Chuck Yeager réalise le seul décollage autonome du programme X-1 et atteint l'altitude de 7 000 m en 90 secondes[8].

Héritage[modifier | modifier le code]

Les recherches menées lors du programme X-1 servent de base à tous les programmes suivants. Les procédures développées par la NACA lors des essais du X-1 facilitent le développement du programme spatial américain dans les années 1960. Le projet X-1 a aussi pour effet de renforcer la coopération entre l'USAAF, les industriels et les centres de recherche. Les données collectées lors de ce programme permettent aux américains de développer une nouvelle génération d'appareils de combat assurant la suprématie de l'aviation américaine pour la seconde moitié du XXe siècle.

Postérité[modifier | modifier le code]

Le X-1 et son pilote le plus connu, Chuck Yeager, restent dans l'histoire comme étant respectivement le premier appareil et le premier homme à avoir franchi le mur du son.

Le X-1-2 (serial 46-062) est actuellement exposé dans le hall Milestone du National Air and Space Museum à Washington, DC aux côtés du Spirit of Saint Louis et de Space Ship One. Le 46-063, modifié en X-1E, est exposé devant le siège du Dryden Flight Research Center.

Versions[modifier | modifier le code]

Moteur fusée XLR-11
X-1A
Le X-1-3 en cours de montage sous un RB-50
Le X-1E baptisé Little Joe et son pilote Joe Walker

5 versions du X-1 sont développées afin d'explorer différents aspects du vol supersonique.

X-1A[modifier | modifier le code]

Commandée par l'Air Force le 2 avril 1948, le X-1A (serial 48-1384) est conçu en vue d'étudier les phénomènes aérodynamiques survenant à des vitesses supérieures à Mach 2 et pour des altitudes supérieures à 27 000 m. Plus long et plus lourd que le modèle original, il est doté d'une verrière bulle afin d'accroitre le champ visuel du pilote. Le X-1A est propulsé par le même moteur que le X-1 : un XLM11RM3. L'appareil effectue son premier vol, sans allumage du moteur fusée, le 14 février 1953 à la Base Edwards. Le premier vol propulsé a lieu le 21 février 1953. Les deux vols sont effectués par Jean Skip Ziegler, pilote d'essai chez Bell.

Tandis que la NACA mène des essais de vol à haute vitesse avec le Douglas Skyrocket (qui atteint Mach 2,005 le 20 novembre 1953 piloté par Albert Scott Crossfield), l'Air Force effectue une série de vols de test avec le X-1A piloté par Chuck Yeager, ces essais sont baptisés Operation NACA Weep. Le 12 décembre 1953, Yeager atteint l'altitude de 22 770 m et établit un nouveau records de vitesse à Mach 2,44. Contrairement au Skyrocket, le X-1A atteint cette vitesse en vol horizontal. Quelques instants après l'appareil devient incontrôlable du fait d'un phénomène inconnu des ingénieurs de l'époque : le couplage inertiel. L'appareil perd rapidement de l'altitude, passant de 22 000 m à 7 620 m en quelques minutes, durant la descente le pilote subit des accélérations atteignant 8 g et le casque de Chuck Yeager brise la verrière. Seul l'expérience de pilote de Chuk Yeager lui permet de reprendre le contrôle de l'appareil et de se poser sain et sauf[9].

L'avion est transféré à la NACA en septembre 1954 et subit de nombreuses modifications, dont l'installation d'un Siège éjectable. Il est perdu en vol le 8 août 1955 lors de son largage par un RB-50, devenant ainsi le premier X-Plane à être perdu du fait d'une explosion[1],[10].

X-1B[modifier | modifier le code]

Le X-1B (serial 48-1385) est équipé d'une instrumentation permettant de mesurer les effets thermiques du vol supersonique (à cet effet plus de 300 sondes de température sont installées sur le revêtement). Il se différencie du X-1A par des ailes modifiées. À partir d'octobre 1954 le X-1B est utilisé par l'Air Force pour mener des essais sur le vol à haute vitesse avant d'être transféré à la NACA en janvier 1955. La NACA continue à faire voler l'appareil jusqu'à ce qu'il soit cloué au sol par des fissures dans les réservoirs de carburant en janvier 1958. En tout le X-1B effectua 27 vols. Une amélioration apportée est de doter le X-1B d'un moteur-fusée compact servant au contrôle en lacet, un système repris sur le X-15. À l'heure actuelle le X-1B est exposé dans le hangar affecté à la recherche et au développement du National Museum of the United States Air Force sur la base aérienne de Wright-Patterson.

X-1C[modifier | modifier le code]

Le X-1C (serial 48-1387)[11] aurait dû servir à étudier les effets du vol supersonique sur l'emport d'armement. Le projet est abandonné car l'apparition d'avions de combats capable d'atteindre des vitesses transsoniques et supersoniques ne rend plus nécessaire le développement d'une plateforme d'essais[12].

X-1D[modifier | modifier le code]

Le X-1D (serial 48-13886) est le premier représentant de la 2e génération d'avions-fusée supersoniques. Il est utilisé pour étudier les phénomènes de conductivité thermique. Le X-1D est doté d'un circuit carburant basse pression, d'une capacité en carburant légèrement augmentée ainsi que d'une avionique modifiée.

Le 24 juillet 1951, le X-1D piloté par Jean Skip Ziegler est largué au-dessus de Rogers Dry Lake pour effectuer un premier vol non propulsé. Après 9 minutes de vol plané il tente de se poser, mais la roulette de nez ne se verrouille pas et l'appareil est gravement endommagé lors de l'atterrissage. Les réparations prennent plusieurs semaines et le deuxième vol ne peut avoir lieu avant la mi-août. Le 22 août 1951, le X-1D explose en vol lors du largage en vue de son premier vol motorisé[13].

X-1E[modifier | modifier le code]

Afin de remplacer les X-1-A et X-1D qui ont tous deux explosé en vol en 1951, le X-1-3 (serial 46-063) est modifié et renommé X-1E. L'origine de ces explosions, longtemps restées mystérieuses, est trouvée. Elles sont causée par des joints en cuir traité au TCP utilisés dans le circuit d'oxygène liquide. En présence d'oxygène pur et de contraintes mécaniques le TCP se révèle instable et déclenche donc les deux explosions[14]. Cette erreur coûte la vie à deux pilotes[15].

Les améliorations apportées au X-1E comportent :

  • Un système d'alimentation en carburant par turbopompe en remplacement du système à azote haute pression des 46-062 et 46-063 (la fatigue structurelle engendrée par l'ancien système est à l'origine des fissures dans les réservoirs de carburant qui ont cloué au sol le X-1B après 54 vols)[16].
  • Une nouvelle aile mince (92 mm d'épaisseur à l'emplanture) basée sur celle du X-3 Stiletto permettant au X-1E d'atteindre Mach 2.
  • Un nouveau pare brise et une verrière s'ouvrant vers le haut permettant l'installation d'un siège éjectable.
  • L'ajout de 200 prises de pression permettant de récolter de nombreuses données aérodynamiques et de 343 jauges de tension afin de mesurer les contraintes structurelles et les effets de l'échauffement cinétique sur les ailes et le fuselage.

Le X-1E effectue son premier vol non propulsé le 15 décembre 1955 piloté par Joseph Albert Walker. Walker quitta le programme X-1E en 1958 après 21 vols durant lesquels il atteint une vitesse de Mach 2,21. C'est John B. McKay, pilote à la NACA qui lui succède en septembre 1958 effectuant cinq vols sur l'appareil durant lesquels la vitesse de Mach 3 est atteinte. Le X-1E est définitivement cloué au sol au bout de 26 vols en novembre 1958 après que des fissures aient été découvertes sur les parois des réservoirs de carburant.

Notes et références[modifier | modifier le code]

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Bell X-1 » (voir la liste des auteurs)

  1. a et b (en) Miller 2001, p. 15.
  2. (en) Yeager et al. 1997, p. 14.
  3. (en) Anderson, Clarence E. "Bud". "Initial Glide Flights." cebudanderson.com. Consulté le 14 octobre 2009.
  4. (en) Yeager and Janos 1986, p. 96.
  5. (en) Wolfe 1979, p. 52–53.
  6. Anderson, Clarence E. "Bud". "A Turning Point." cebudanderson.com. Consulté le 14 octobre 2009.
  7. (en) Richard P. Hallion, « The NACA, NASA, and the Supersonic-Hypersonic Frontier », dans Steven J. Dick, Nasa's First 50 Years : Historical Perspectives, NASA, coll. « NASA SP » (no 4704),‎ 2009, 759 p. (ISBN 0-160-84965-9 et 978-0-160-84965-7, liens OCLC? et LCCN?, lire en ligne), p. 223-275
  8. (en) Miller 2001, pp. 21–35.
  9. (en) Young,Dr. Jim. "Major Chuck Yeager's Flight to Mach 2.44 In the X-1A." AFFTC History Office, Edwards AFB. Consulté le 14 octobre 2009.
  10. (en) Thompson, Lance. "The X-Hunters." Air & Space, February/March 1995, ISSN 0886-2257. Consulté le 12 mars 2008.
  11. (en) Baugher, Joe. "USAAS-USAAC-USAAF-USAF Aircraft Serial Numbers – 1908 to Present." USAAS/USAAC/USAAF/USAF Aircraft Serials, 20 January 2008. Consulté le 12 décembre 2010.
  12. (en) "Photo number E-24911: X-1A in flight with flight data superimposed." NASA Dryden. Consulté le 14 octobre 2009.
  13. (en) "Fact Sheet X-1." NASA Dryden Fact Sheet. Consulté le 12 mars 2008.
  14. (en) "Photo X-1A # E-24911." NASA, Dryden Collections. Consulté le 14 octobre 2009.
  15. (en) "Goleta Air & Space Museum." air-and-space.com, Edwards Air Force Base. Consulté le 14 octobre 2009.
  16. (en) "Fact Sheet X-1E." NASA, Dryden Collections. Consulté le 12 décembre 2010.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Appareils équivalents[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]