Ékranoplane
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L'ékranoplane (en russe :экранопла́н) est un aéronef volant à faible hauteur au-dessus de l'eau ou de n'importe quelle surface plate, en utilisant l'effet de sol qui est un phénomène aérodynamique différent du coussin d'air des aéroglisseurs. Ces aéronefs d'un type particulier furent conçus par les bureaux d'études (OKB) Alexeïev de Nijni Novgorod.
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[modifier] Histoire
Les Ékranoplanes soviétiques sont apparus pendant la guerre froide. En effet, durant cette période, les deux super-puissances, États-Unis et Union soviétique, essayent par tous les moyens, dans ce domaine comme dans d'autres, de prendre une avance technologique sur l'autre. Au début des années 1950, Rotislav Alekseiev ingénieur soviétique imagine un nouveau type d'appareil : un bateau capable de s'envoler. 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) surnommé Monstre de la Caspienne est construit en 1966. 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 signifie "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. Cet appareil de 74 mètres est le seul de son espèce, les restrictions budgétaires subies par l'armée soviétique ont 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 (ou Cпасатель, "le sauveur"). D'une capacité de 500 personnes, il était destiné à être un hôpital volant pour les équipages de sous-marins ou de navires. Mais il ne fut jamais terminé. Contrairement aux modèles précédents, sa carcasse est encore conservée au fond d'un hangar.
Autre précurseur : la société RFB (Rhein-Flugzeugbau), soutenue par VFW-Fokker construisit à la fin des années 60 le X-113, un prototype expérimental d'avion à effet de sol dessiné par l'aérodynamicien allemand Alexander Lippisch.
[modifier] Aujourd'hui
Aujourd'hui, le constructeur aéronautique américain Boeing présente un nouvel ékranoplane, 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.
[modifier] Aérodynamique
Pour voler, ces appareils utilisent l'effet de sol.
- Effet de sol aérodynamique. L'essentiel de la portance d'une aile est générée par la déviation vers le bas du flux d'air, et marginalement, par la dépression sur l'extrados. A 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 ekranoplane 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 effet de sol. Si l'ekranoplane monte, l'effet se sol diminue, la portance baisse et ne peut plus compenser le poids; à moins d'augmenter l'assiette, ce qui augmente la trainée 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.
[modifier] Allongement de l'aile
L'ékranoplane possède une voilure spécifique. En effet, à l'inverse des autres avions qui ont des ailes à fort allongement (rapport de proportion longueur sur corde), les ékranoplanes ont des ailes à faible allongement pour diminuer autant que possible la traînée induite. Grâce à cette faible trainée induite, l'ekranoplane consomme moins de carburant qu'un avion à une vitesse similaire.
[modifier] 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 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.
