Aéronef à effet de sol

Un aéronef à effet de sol est un aérodyne volant à faible hauteur au-dessus de l’eau ou de n’importe quelle surface plate, en utilisant l’effet de sol. Le terme « ékranoplane  » (en russe : экранопла́н) désigne une lignée de ce type d’aéronef conçue par les bureaux d’études (OKB) Alexeïev de Nijni Novgorod.

Histoire

Les ékranoplanes soviétiques sont apparus pendant la Guerre froide. Durant cette période, les deux super-puissances, États-Unis et Union soviétique essayaient toutes sortes de technologies. Au début des années 1950, l’ingénieur soviétique Rostislav Alekseiev imagine un nouveau type d’appareil : un bateau capable de voler au ras de l’eau à grande vitesse. Il demande alors des crédits, qui lui sont accordés par Nikita Khrouchtchev.

Pour concevoir la meilleure forme, l’ingénieur réalise des centaines de modèles réduits en papier mâché d’un mètre pour les tester de manière empirique. Il les lance (à l’aide d’un toboggan) juste au-dessus de l’eau ; ce fut le plus stable qui fut développé.

Après la construction de divers prototypes, le modèle KM (каспийский монстр) est construit en 1966. Il est surnommé le « Monstre de la Caspienne » par les services secrets américains ayant repéré l'engin sur des photos satellites. L’avion fait 100 mètres de long pour 550 tonnes et est propulsé par 10 moteurs à 3 mètres au-dessus de l’eau. Il s’écrasera en 1980.

En 1972, un nouvel avion est créé, l’Orlyonok (Орлёнок « l'aiglon » en russe). Il fait 58 m de long, et sa masse plus faible que celle du « Monstre de la Caspienne » (125 tonnes) lui permet de voler jusqu’à 300 m d’altitude. Il est destiné à des missions d’assaut. Il fut construit à 4 exemplaires, avec un dernier vol en 1993.

En 1980, le Lun (Лунь signifie « le busard ») apparaît. Sa mission est de transporter et de lancer des missiles antinavires. Un seul exemplaire de cet appareil de 74 mètres est construit, les restrictions budgétaires subies par l’armée soviétique ayant mis un coup d’arrêt au programme.

À la suite de l’accident du sous-marin Komsomolets qui fît 42 morts, l’URSS commence à construire en 1989 le Spasatel (Cпасатель, « le sauveur »). D’une capacité de 500 personnes, il était conçu comme un hôpital volant pour les équipages de sous-marins ou de navires. Il ne fut jamais terminé. Contrairement aux modèles précédents, sa carcasse est encore conservée au fond d’un hangar.

La société RFB (Rhein-Flugzeugbau), soutenue par VFW-Fokker, construisit à la fin des années 1960 le X-113, un prototype expérimental d’avion à effet de sol dessiné par l’aérodynamicien allemand Alexander Lippisch.

XXI^e siècle

En 2003, le constructeur aéronautique américain Boeing présente un nouvel aéronef à effet de sol, le Pélican. De même que les Russes étaient motivés par l’utilisation militaire des ékranoplanes, l’armée américaine se dit intéressée par ce projet pour le transport maritime rapide de matériel militaire lourd sur de grandes distances : Pacifique et Atlantique.

Aérodynamique

Principes

Pour voler, ces appareils utilisent l’effet de sol qui est un phénomène aérodynamique différent du coussin d’air des aéroglisseurs.

• Effet de sol aérodynamique. À proximité du sol, la déviation du flux d’air vers le bas crée une surpression sous l’aile qui la soulève et augmente la portance. Un ékranoplane est tout simplement un avion, à portance aérodynamique, dont la voilure à faible allongement est spécialement conçue pour voler en effet de sol. Si l’avion vole à basse hauteur au-dessus de l’eau ou du sol, la portance est augmentée par l’effet de sol. Si l’avion monte, l’effet de sol diminue, la portance baisse et ne peut plus compenser le poids ; à moins d’augmenter l’assiette, ce qui augmente la traînée induite et la consommation de carburant.

• Effet de sol aérostatique. Les engins à coussin d’air (aéroglisseurs, navires à effet de surface) n’ont pas d’ailes, et leur portance (aérostatique) vient uniquement d’une pression relative positive générée dans une enceinte plus ou moins close par une soufflante motorisée.

Allongement de l'aile

L’ékranoplane possède une voilure spécifique. À l’inverse des autres avions qui ont des ailes à fort allongement (rapport de l’envergure sur la corde moyenne), un ékranoplane peut avoir une aile de faible allongement sans trop augmenter la traînée induite. Grâce à cette faible traînée induite, un ékranoplane peut consommer moins de carburant qu’un avion à une vitesse similaire.

Stabilité en tangage, maintien de l'altitude

La proximité de la surface rend le pilotage dangereux si l’avion est instable en tangage (tendance à cabrer ou à piquer). Un avion à effet de sol présente obligatoirement au minimum deux surfaces portantes nettement différenciées. Il trouve sa stabilité en tangage et sa régulation d’altitude de vol dans la différence des pentes de portance (variation de portance avec l’incidence) de ces deux surfaces.

• L’aile avant qui porte la majorité du poids est au ras de l’eau, en effet de sol. Sa pente de portance diminue fortement si l’avion monte, par diminution de l’allongement effectif.
• L’aile arrière est moins chargée et à plus grand allongement ; elle doit être disposée nettement plus haut, quasiment en dehors de l’effet de sol. Sa pente de portance est alors quasi constante, indépendante de l’altitude.

Si l’avion monte, l’aile avant perd une partie de sa portance, mais pas l’aile arrière. L’avion pique un peu du nez, et redescend à son altitude initiale. Si l’avion descend, l’effet de sol augmente, l’aile avant porte plus, mais l’aile arrière ne porte pas plus. L’avion cabre un peu, et reprend son altitude initiale.

Liens externes

• (en) http://englishrussia.com/index.php/2010/03/12/ekranoplan/1/ Le Project 903, un lanceur de missiles. Nombreuses photos.
• (en) The WIG Page, history of Wing-In-Ground craft
• Site sur les ékranoplanes avec nombreuses photos
• (en) Explications techniques
• Un dossier sur les économies de carburant possibles avec des avions type ékranoplanes
• (en) Ekranoplan (article avec photos)
• (fr) NZ inventor to sell flying hovercraft (article avec photos et vidéos)
• (fr) http://jpcolliat.free.fr/ekra/ekraA.html (article avec photos)

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