Les appareils de cette famille (catégorie D-2 du tableau des VTOL) utilisent le basculement de la poussée au même titre que les « Tilt Duct », « Tilt Rotor » et « Tilt prop ». Seule la nature du moteur utilisé varie pour cette catégorie. Pour les « Tilt jet », il s’agit d’un turboréacteur. Comme pour les autres appareils à basculement de poussée, le principe est simple puisqu’il s’agit simplement de faire pivoter le(s) propulseur(s) pour diriger la poussée dans la direction nécessaire en fonction de la phase de vol.

Le contrôle de l’attitude de l’appareil en vol stationnaire est assuré soit par variation de la poussée des moteurs (VJ-101C) soit par des dispositifs d’éjection d’air comprimé (ATV). La première solution n’est cependant possible que pour des appareils munis de plus de deux groupes propulseurs.

Le seul « Tilt jet » de l’histoire à avoir volé fut le Bell ATV. Parmi les projets connus de « Tilt jet » on peut aussi citer le Sud-Est X-115 Français et le Grumman 698 Américain. Les autres appareils décrits ici sont, en fait, des hybrides utilisant le principe « tilt jet » associé avec des réacteurs de sustentation (D-188A, VJ-101) ou des tuyères orientables (Bae P.103).

Bien que certains projets de « Tilt jet » soit apparu relativement récemment dans l’histoire de l’aviation (Grumman 698, vers 1977) il semble bien que ce type de VTOL soit maintenant abandonné par les constructeurs aéronautiques. Le basculement de la poussée a pourtant un avenir comme en témoigne les V-22 et BA-609, qui utilisent ce principe.

Bell model 65 ATV : (voir aussi histoire du X-14)

Le tout premier VTOL de Bell, Le model 65 (ATV, Air Test Vehicle) était un appareil à réaction purement expérimental financé sur fonds propres. Il fut donc le seul et unique appareil « tilt jet » à avoir volé. Son but était de valider ce concept que les ingénieurs de Bell envisageaient d’utiliser pour des VTOL opérationnels ainsi que pour réunir de précieuses données sur le vol vertical. Deux turboréacteurs de missile Fairchild J44 de 450 kgp étaient montés de chaque côté du fuselage sous les ailes et au niveau du centre de gravité.

Ces turboréacteurs pivotaient de 90° sur un axe entre les positions horizontales et verticales pour assurer la propulsion de l’appareil aussi bien en vol classique qu’en vol vertical. Le Bell ATV avait l’immatriculation civile N1105V. La longueur hors tout était de 6,40 mètres, la hauteur de 2,35 mètres et l’envergure de 7,93 mètres. La masse maximale au décollage était d’environ 900 kg.

Pour un VTOL, l'ATV était une machine très simple avec de nombreux éléments récupérés sur d’autres appareils. Le fuselage à cabine ouverte provenait d'un planeur Schweizer, l'aile d'un Cessna 170 et le train d'atterrissage à ski d'un hélicoptère Bell 47. Pour finir, les turboréacteurs étaient simplement loués à l'USAF.

Des gouvernes conventionnelles étaient utilisées pendant le vol conventionnel. Toutes les commandes étaient purement mécaniques, sans augmentation de stabilité ou d’assistance hydraulique. Une turbine Turbomeca Palouste était montée au-dessus du fuselage juste derrière l'habitacle pour fournir 1,1 kg/s d'air comprimé pour alimenter des buses d’éjection qui servaient au contrôle en roulis, lacet et tangage pendant le vol stationnaire. Une conduite installée du coté droit du fuselage amenait l'air comprimé vers la buse de queue pour le contrôle en lacet et tangage. De la même manière, des canalisations internes amenaient l'air comprimé vers les saumons d’aile pour le contrôle en roulis.

L'ATV fut construit en seulement huit mois pendant l’année 1953 et terminé en décembre. Les vols entravés commencèrent en janvier 1954 pour évaluer les caractéristiques du vol en sustentation. Un mois après, une rupture de compresseur dans le moteur droit provoqua un incendie et des dommages importants mais le pilote ne fut pas blessé et l’appareil sera reconstruit. Le premier vol vertical libre fut réalisé le 16 novembre 1954 à partir d'une plate-forme spécialement conçue pour empêcher la ré-ingestions des gaz d’échappement.

Pendant les essais en vol de l’ATV, le train à ski de l'ATV fut remplacé par un train d'atterrissage conventionnel et une roulette de queue et réalisa des vols conventionnels en 1955. L’appareil réalisa des transitions partielles en altitude, mais la poussée des moteurs était insuffisante pour accomplir une transition complète à partir du sol. Le programme d'essai en vol fut achevé au printemps 1955. L'ATV a volé seulement 4,5 heures en environ 30 vols pendant sa carrière.

Bien qu’aucune transition complète du vol vertical au vol conventionnel, ou vis versa, ne fut réalisée, les essais en vol avaient été suffisamment encouragent pour qu’un nouveau programme soit lancé par Bell sous contrat de l’USAF en juillet 1955. Le Bell Model 68 prit la désignation expérimentale de X-14. Cet appareil ne rentre pas dans la catégorie des « Tilt-jet » mais des VTOL à tuyères orientables. Cependant, Bell utilisera les données du programme ATV pour développer un chasseur à réacteur basculant, le D-188 A qui sera abandonné rapidement mais dont le concept sera repris un peu plus tard en Allemagne avec le VJ-101 C et en France avec le projet X-115.

Le Sud-Est SE X-115 :

En 1955, le bureau d’études de Sud-Est à Marignane élabora un projet d’intercepteur de formule « Tilt jet », le seul projet de cette formule connu en France. Il s’agissait d’un appareil compact, à voilure droite, haute, très mince, avec deux fuseaux-réacteurs aux extrémités, orientables jusqu’à 45° vers le bas. En vol normal, le contrôle aurait été obtenu par des « spoilers » (pas d’ailerons); une hypersustentation (volets de courbure occupant tout le bord de fuite) était prévue pour le décollage ultra-court -STOL). On songeait au soufflage de ces volets.

Le fuselage, très fin, offrait une section réduite et comportait une cabine largable à l’avant. Le nez était extrêmement pointu. Les empennages auraient présenté une forte flèche, pour compenser la longueur réduite du fuselage. Le stabilisateur aurait été du type « monobloc » (une seule pièce mobile). Le train aurait été monotrace, à diabolo avant, placé très en arrière et permettant un fort angle d’attaque au sol. Les roues étaient à basse pression.

Pour le contrôle en vol stationnaire Sud-Est envisageait aussi bien des « gouvernes de jet » que des mini tuyères à air comprimé. Les réacteurs prévus étaient des SNECMA R-105 d’environ 1500 kgp (avec PC). La contenance interne de carburant aurait atteint l 200 litres. Une fusée auxiliaire, pour le décollage et l’accélération, aurait pu être intégrée à l’arrière fuselage.

L’armement prévu ne comprenait qu’un seul engin Air-Air. Les objectifs des ingénieurs de Sud-Est étaient relativement modestes : décollage ultra-court plutôt que vertical (du moins en attendant des réacteurs de seconde génération, plus puissants), vitesse de l’ordre de M = 1,50 à 1,60... Malgré cela, l’avion aurait posé de nombreux problèmes qui auraient probablement demandé la construction d’une ou plusieurs machines expérimentales pour être résolus.

Bell D-188A (XF-109) : (voir aussi dossier sur le XF-109)

Le Bell D-188A était un projet de chasseur Mach 2+ de formule « tilt jet » associé à des réacteurs de sustentation fixes. Il s'agissait d'un avion à ailes hautes propulsé par huit turboréacteurs General Electric J85-GE-5.

Deux de ces moteurs étaient montés horizontalement dans la partie arrière du fuselage et étaient alimentés par des entrées d’air de type classique sur les côtés de la partie arrière du fuselage. Deux autres moteurs J85 étaient montés verticalement dans le fuselage, derrière l’habitacle du pilote. Ils devaient fournir une partie de la poussée ascensionnelle pendant le décollage et l’atterrissage vertical, puis être arrêté pour le vol horizontal.

Les quatre autres moteurs étaient montés par deux paires dans des nacelles mobiles placées sur les saumons d’aile. Les nacelles pivotaient en position verticale pour le décollage vertical et l’atterrissage, puis en position horizontale pour le vol de croisière. Le projet était parvenu jusqu'à l’étape de maquette quand, en février 1958, Bell Aircraft Corporation demande que l’US Air Force assigne la désignation XF-109 au projet D-188A.

L'US Air Force a rejeté la proposition. En conséquence, le D-188A n'a jamais reçu de désignation de l'US Air Force, bien que les numéros de série de l'US Air Force 59-2109 et 60-2715 aient été associés à ce projet. Le concept général du D-188A a été repris un peu plus tard par l'Allemand EWR pour le VJ-101C.

EWR VJ-101C : (voir aussi dossier sur le VJ-101C)

En 1957, les autorités allemandes réclamaient un intercepteur ayant des capacités VTOL pour contrer les bombardiers du pacte de Varsovie. Les firmes Messerschmitt, Heinkel et Bolkow créèrent alors la firme Entwicklungsring Süd (EWR) en février 1959 pour développer le nouvel appareil.

Le VJ-101C était un appareil monoplace aile haute avec six moteurs Rolls-Royce. Deux de ces moteurs (de sustentation) étaient placés dans le fuselage et en arrière du cockpit et deux nacelles pivotantes en bout d'aile contenaient deux moteurs chacune pour la sustentation et le vol de croisière. Comme le D-188A, le VJ-101C n’était donc pas un « tilt-jet » pur mais une combinaison de cette formule et de la formule avec réacteurs de sustentation séparés comme le mirage III V.

Le contrôle d'attitude pendant les phases VTOL était assuré par modulation de poussée des moteurs et non pas par emprunt d'air comprimé et buses d'éjection dans le nez comme pour le Bell ATV et d'autres VTOL. Le contrôle d'attitude par modulation de poussée permettait de garder le contrôle de l'appareil en cas de panne d'un moteur puisque les moteurs étaient disposés en trois groupes de deux moteurs (en cas de panne il suffisait de compenser la perte d'un moteur par la poussée accrue de l'autre).

Ce type de contrôle évitait également le prélèvement d'air dans les compresseurs des moteurs et la perte de rendement consécutive. L'appareil était purement expérimental et n'a jamais emporté d'armes. Le prototype X1, équipé de six Rolls-Royce RB-145 sans post-combustion, fait son premier vol en avril 1963. Le décollage vertical et la transition vers le vol aérodynamique par pivotement des moteurs en nacelle de bout d'aile était sûr et confirmait le bien-fondé du concept VTOL.

En juillet 1964 le mur du son est franchi et l'avion atteint Mach 1.08. Avec ce vol, le VJ-101 devint le premier avion VTOL à atteindre une vitesse supersonique. Le programme fut abandonné en 1971.

Le BAe P.103 : (voir aussi dossier sur les VTOL de Hawker)

Les études sur cet appareil à réacteurs inclinables commencèrent en 1977. Les ingénieurs utilisaient la faible longueur du RB.199 pour les installer en nacelle sous les ailes et fournir la poussée verticale une fois les nacelles inclinée. L'inclinaison des moteurs allié à des tuyères orientables vers le bas permettaient un décollage ultra court et la possibilité d’un atterrissage vertical.

Cette façon de procéder permettait l’utilisation d'un turboréacteur parfaitement adapté au vol supersonique avec des entrées d'air et des tuyères d'éjection à géométrie variable. Un système de commande par ordinateur était essentiel pour synchroniser le basculement des ailes avec le mouvement des tuyères vectorielles et des surfaces de contrôle de vol.

Les jets de gaz brûlant et à haute pression posaient des problèmes comme pour les autres concepts de VTOL munis de PC, mais le principe, qui était très proche de celui du VJ-101C et du Bell D-188A, fut considéré comme réaliste après des essais en soufflerie, des simulations de vol et les essais de ré-ingestion de gaz chaud.

Une maquette grandeur de l’appareil fut construite, des essais de moteur réalisés mais l’appareil n’eut pas de suite concrète car la formule comportait des défauts rédhibitoires comme le cas d’une défaillance d'un des deux moteurs en mode vertical ou l’appareil bascule et ne peut permettre une éjection du pilote dans de bonnes conditions.

Grumman Model 698 :

Le Grumman Model 698 était un projet de « tilt-Jet » de petite taille en raison essentiellement de la faible poussée que fournissent ses deux réacteurs à double flux General Electric TF34 de 4205 kgp chacun. Sur cet aéronef, la masse maximale au décollage vertical ne peut excéder 8165 kg, alors que celle du S-3 Viking, qui dispose des mêmes moteurs, est de 23 830 kg au catapultage.

Le Model 698 aurait pu être extrapolé du bi-turbopropulseur Mitsubishi MU-2M, sur lequel la voilure originale aurait été remplacée par des réacteurs TF34 montés sur le dessus du fuselage et pouvant pivoter pour le décollage vertical.

Grumman avait conçu une méthode destinée à permettre le contrôle de l'appareil aux basses vitesses en pratiquant des buses sur les entrées d'air des réacteurs.

La vitesse estimée du Model 698 était de 925 km/h, et le temps de montée à 9100 m de 2 min 30 s. En mission de transport, cet appareil pourrait emporter une charge de 1360 kg à une distance de 2 250 km. En mission d'attaque, il pourrait libérer une charge offensive de 905 kg sur un objectif situé à 965 km.

Grumman était particulièrement intéressé par les capacités de veille aérienne du Model 698, qui pourrait être doté d'antennes de radar conformes, c'est-à-dire formant partie intégrante de la cellule. Lors d'une sortie, un tel aéronef pourrait couvrir une surface de 2,8 millions de kilomètres carrés et envoyer des données concernant plus de deux mille objectifs, dont trois cents prioritaires, au navire mère.

Sources :

1) X-planes de Jay Miller
2) Les avions Vought de Bernard Millot
3) Les avions de combat Français de Jean Cuny
4) British Secret Projects de Tony Buttler
5) X-Planes de H. Cowin
6) Curtiss X-Planes de F.H. Dean
Sites web :
V/STOL: The First Half-Century
VTOL/ADAV:Les appareils à décollage et atterrissage verticaux
GERMAN VTO & HELICOPTER PROJECTS OF WORLD WAR II