Tail-sitter

Un tail-sitter, ou tailsitter, est un type d'aéronef à décollage et atterrissage verticaux qui décolle et atterrit verticalement sur son empennage, puis bascule à l'horizontale pour le vol de croisière.

Il n'existe pas de terme français officiel pour décrire ce type d'avion, mais « tail-sitter » serait traduit littéralement par « qui se pose sur la queue », la queue faisant référence à l'empennage arrière de l'avion, contenant les gouvernes de profondeur et de lacet.

Histoire

Différents prototypes

Le concept d'un avion reposant sur son empennage fut inclus dans un brevet déposé par Nikola Tesla en 1928^[1].

Le chasseur Focke-Wulf Triebflügel était un projet de tail-sitter allemand de la Seconde Guerre mondiale. Trois ailes étaient installées comme un rotor sur une section rotative de fuselage et entraînées par de petits moteurs à réaction installés aux extrémités. L'avion devait être propulsé par la rotation de ces trois ailes, agissant comme une hélice de grandes dimensions. Pour le décollage et l'atterrissage, il aurait volé comme un hélicoptère, puis aurait basculé en position horizontale pour le vol normal, ses ailes particulières permettant alors de créer à la fois de la poussée et de la portance. Le projet Lerche contemporain disposait lui d'une aile annulaire formant un carénage autour de deux hélices classiques, et lors de la transition du vol vertical au vol horizontal, la portance aurait été transférée de l'hélice à l'aile annulaire^[2].

Après la Seconde Guerre mondiale, la France développa elle-aussi un concept à aile annulaire, mais propulsé par un turboréacteur : le Coléoptère. Il parvint à voler verticalement et horizontalement, mais ne put jamais effectuer de transition entre les deux modes de vol.

Pendant ce temps, aux États-Unis furent menées des expérimentations avec des concepts à hélices contrarotatives et dotés d'ailes relativement conventionnelles. Le Convair XFY « Pogo » était doté d'une aile delta et d'un empennage cruciforme, tandis que le Lockheed XFV « Salmon » était doté d'ailes droites et d'une dérive en X. Le Pogo démontra avec succès sa capacité à effectuer la transition entre les deux modes de vol, mais le Salmon n'y parvint jamais. Plus tard, un concept à réaction, le Ryan X-13 Vertijet effectua son premier vol, en 1955. Deux prototypes de cet avion furent construits, parvenant tous deux à voler, à effectuer des transitions depuis et vers le vol horizontal, puis atterrir verticalement. Leur dernier vol d'essai fut effectué près de Washington, DC, en 1957^[3].

Des études et des essais en soufflerie furent effectuées pour la conception d'une version tail-sitter du F-16 qui serait lancée depuis les navires, mais son développement fut arrêté en raison de la poussée très importante nécessaire, ainsi que la nécessité d'installer un équipement conséquent pour pouvoir assurer une utilisation ADAV de cet avion^[4].

Une solution peu pratique

Un problème inhérent à ce type d'aéronef était la très mauvaise visibilité pour le pilote, en particulier lors des manœuvres en vol vertical. Le moment le plus périlleux du vol était indubitablement l'atterrissage en vol vertical, le pilote devant poser l'avion avec précision à reculons, tout en étant dos tourné par rapport au sol. De plus, la position du siège et du poste de pilotage était plus qu'inconfortable pendant cette phase du vol. De plus, ces avions étaient d'un pilotage délicat, et très difficiles à faire transiter entre les deux modes de vol. De nombreux appareils ont été détruits dans des accidents. Enfin, leur principe même de fonctionnement limitait leur capacité en armement et en carburant, ce qui ne les rendait que peu compatibles avec un rôle de chasseur.

Devant une telle somme d'inconvénients, tous les pays ayant tenté de développer ce concept l'abandonnèrent en faveur d'avions ADAV plus pratiques, faisant appel à la vectorisation de la poussée, tels les Harriers ou Yak-38. Ces avions offraient également un style de pilotage plus proche de celui des avions classiques.

Un drone ne souffre cependant pas des problèmes qui peuvent affecter un pilote. Le Dornier Aerodyne, conçu en Allemagne, était un petit appareil à hélice carénée de type « coléoptère ». Un exemplaire de tests effectua un vol stationnaire avec succès en 1972, mais son développement fut par la suite abandonné.

Liste d'avions tail-sitters

Type	Pays	Date	Rôle	Statut	Description
AeroVironment SkyTote (en)	États-Unis		Drone	Prototype	Aucune évolution depuis 2010.
CDADI V/STOL UAV	Chine	2014	Drone	Projet
Convair XFY	États-Unis	1954	chasseur	Prototype	Surnommé Pogo. Après de longs essais sous élingues dans un hangar, l'expérimenté pilote Skeets Coleman parvient à enchaîner les vols avec transition, qui sont plus une acrobatie qu'une procédure pratique de routine.
Dornier Aerodyne	Allemagne	1972	Drone	Prototype
Focke-Wulf Triebflügel	Reich allemand	1944	Intercepteur	Projet	Ailes rotatives autour du milieu du fuselage. Transition en vol jamais effectuée.
Heinkel Lerche	Reich allemand	1944	Chasseur	Projet	Double hélice contrarotative carénée au milieu du fuselage. S'il avait volé, cet appareil aurait eu une vitesse ascensionnelle exceptionnelle.
Heinkel Wespe	Reich allemand	1945	Chasseur	Projet	Hélice carénée au milieu du fuselage. Resté à l'état de projet.
Lockheed XFV	États-Unis	1954	Chasseur	Prototype	Moteur trop faible, aucun décollage réussi. Abandonné en 1956.
NASA Puffin (en)	États-Unis	2010	Appareil privé	Projet	Aéronef privé furtif à propulsion par moteurs électriques^[5]. Projet en cours de réalisation par la NASA.
Rotary Rocket	États-Unis	1999	Expérimental	Prototype	Véhicule d'expérimentations à rotors pour un projet de lanceur orbital monoétage (SSTO) de plus grandes dimensions. La société a fait faillite en 2001.
Ryan X-13 Vertijet	États-Unis	1955	Expérimental	Prototype	Développement dans les années 1950. Probablement le tail-sitter ayant effectué le plus de vols réussis. Il n'a jamais subi de crash.
Snecma C-450 Coléoptère	France	1959	Expérimental	Prototype	N'a jamais pu effectuer une transition. Développement arrêté après un crash violent, qui faillit coûter la vie à son pilote.
Tactically Exploited Reconnaissance Node (en)	États-Unis	2014	Drone	Projet

Notes et références

↑ (en) « Nikola Tesla U.S. Patent 1,655,114 - Apparatus for Aerial Transportation », Tesla Universe, 1^er mars 2015 (consulté le 29 décembre 2017).
↑ (en) Sharp 2016.
↑ (en) Jeff Darling, « Ryan X-13 Vertijet », sur www.diseno-art.com, 13 juin 2011 (consulté le 29 décembre 2017).
↑ (en) William A. Newsom et Ernie L. Anglin, « Free-Flight Model Investigation of a Vertical-Attitude VTOL Fighter » [PDF], National Aeronautics and Space Administration (NASA), septembre 1975 (consulté le 29 décembre 2017).
↑ (en) Charles Q. Choi, « Electric Icarus: NASA Designs a One-Man Stealth Plane », Scientific American, 19 janvier 2010 (consulté le 29 décembre 2017).

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie

(en) Dan Sharp, Luftwaffe: Secret Weapons of the Third Reich, Mortons Media Group, Ltd., 27 septembre 2016, 222 p..

[1] (en) « Nikola Tesla U.S. Patent 1,655,114 - Apparatus for Aerial Transportation », Tesla Universe, 1^er mars 2015 (consulté le 29 décembre 2017).

[sharp-2] (en) Sharp 2016.

[darling2011-3] (en) Jeff Darling, « Ryan X-13 Vertijet », sur www.diseno-art.com, 13 juin 2011 (consulté le 29 décembre 2017).

[4] (en) William A. Newsom et Ernie L. Anglin, « Free-Flight Model Investigation of a Vertical-Attitude VTOL Fighter » [PDF], National Aeronautics and Space Administration (NASA), septembre 1975 (consulté le 29 décembre 2017).

[sa20100191-5] (en) Charles Q. Choi, « Electric Icarus: NASA Designs a One-Man Stealth Plane », Scientific American, 19 janvier 2010 (consulté le 29 décembre 2017).

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v · m Avion
Composants principaux	Cellule aile fuselage nacelle empennage train d'atterrissage Caisson de voilure Longeron Longeron de voilure Réservoir structurel Groupe motopropulseur hélice turbopropulseur turboréacteur statoréacteur Poste de pilotage manche à balai pilote automatique affichage tête haute servitude de bord Avionique communication navigation radar
Aérodynamique	Aérofrein Bandes de décrochage Bord de fuite Couche limite Dispositif hypersustentateur Effet de sol Finesse Générateur de tourbillons Instabilité de Crow Portance Profil Saumon Tourbillon marginal Traînée Turbulence de sillage Winglet (Ailerette)
Mécanique du vol	Roulis Tangage Lacet Stabilité longitudinale Commande de vol gouverne aileron élevon flaperon
Pilotage	Décollage (Catapultage) Croisière Atterrissage Amerrissage Appontage Contrôle aérien
Type d'avion	Ligne Fret Régional Affaires Tourisme Militaire chasse reconnaissance transport
Catégorie	Avion à réaction Avion suborbital ADAC ADAV Avion à effet de sol Avion à propulsion nucléaire Avion électrique Avion à hydrogène Avion solaire Hydravion Avion amphibie Planeur Drone ULM Aile volante Corps portant Modèle réduit

v · m Types de décollage et d'atterrissage
Décollage	Décollage à poussée réduite (en) Décollage interrompu (en) Décollage assisté JATO Décollage par moteur-fusée Catapultage EMALS Lancement spatial Lancement spatial sans fusée
Décollage + atterrissage	CATOBAR CTOL STOBAR Avion à décollage et atterrissage court Avion à décollage court et atterrissage vertical Avion à décollage et atterrissage court ou vertical Avion à décollage et atterrissage verticaux Cycle de lancements et de récupération (en) Fusée à décollage et atterrissage vertical Modes de décollage et d'atterrissage (en)
Atterrissage	Atterrissage par vent de travers Atterrissage court (en) Atterrisage dur (en) Appontage Brin d'arrêt Appontage court (en) Posé-décollé Remise de gaz Amerrissage Atterrissage d'urgence Atterrissage forcé Atterrissage train rentré Atterrissage sans moteur Plateforme d'atterrissage flottante (en) Hélisurface Piste (aérodrome)