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Les avions-fusée Russes
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I. Le Bereznyak-Isayev BI
Translate : in English in Spanish in German Création/Mise jour : 10/01/2005
I. Origine VIII. Les Tsybin LL
II. Les moteurs-fusée russes IX. Le Mikoyan I-270
III. Le Korolev RP-318 X. Le Moskalyov RM-1
IV. Le Kostikov 302 XI. Le Bereznyiak 346
V. Le Bereznyak-Isayev BI XII. Le Bisnovat 5
VI. Le Polikarpov Malyutka XIII. ANNEXE : tableaux
VII. Le Florov 4302

 

Structure du BI

 

 

Le Bereznyak-Isayev BI fut le premier chasseur à moteur-fusée à carburant liquide à prendre l’air en URSS. L'avion fut conçu par Alexander Yakovlevich Bereznyak (1912-1974) et Alexei Mikhailovich Isayev (1908-1971) sous la direction du professeur Victor Bolkhovitinov, chef de l'OKB qui porte son nom. En 1939, Bereznyak avait observé les premiers essais au banc du premier moteur-fusée de Dushkin, puis au début de 1940, il avait observé les essais en vol du premier avion-fusée russe, le RP-318 de Korolev. De son coté, Isayev était un ancien ingénieur de Dushkin qui avait participé aux programmes de moteur-fusée.

Les deux hommes confrontèrent leur expérience et leurs idées en la matière et décidèrent de proposer à Bolkhovitinov la construction d’un intercepteur à moteur-fusée. Celui-ci approuva la proposition et envoya une description détaillée aux plus hautes autorités du Kremlin. L’appareil fut baptisé BI mais contrairement à ce que l’on pense généralement ces initiales ne sont pas celles de Berezniak et Isayev mais celle de Blijniy Istrebitel soit « Chasseur à Court Rayon d’Action » en Russe. Au lieu de parler d’un Berezniak-Isayev BI on devrait plutôt parler du Bolkhovitinov BI.

Les plans du BI furent grossièrement terminés au printemps 1941, mais le projet ne put avancer concrètement jusqu’à ce le constructeur eut reçu la réponse de Staline. Celui-ci autorisa le programme le 9 juillet 1941 avec l’ordre de construire le premier prototype en un mois et de commencer les essais en vol de cinq prototypes dans les trois mois !

Une équipe d’ingénieur de l’OKB Bolkhovitinov furent aussitôt confinées dans des bureaux pour travailler en équipe 24 heures sur 24. Après un travail acharné, le premier prototype fut effectivement construit en seulement 35 jours ! Parallèlement des études en soufflerie furent conduites sous la direction de G.S. Byushgens dans les installations du TsaGI et démontrèrent de bonnes performances en matière de stabilité et de maniabilité à faible vitesse.

En raison du mode de propulsion de l’appareil, le rayon d’action du BI devait être très réduit et l’appareil était uniquement destiné à intercepter les appareils ennemis passant à proximité de la zone couverte par les BI, exactement comme le Me-163 allemand. Les calculs prévoyaient une masse au décollage de 1500 kilos et une vitesse maximale de 900 km/h au niveau de la mer, pour une vitesse ascensionnelle initiale de 180 m/s.

Le BI-1

 

BI-1 après son atterrissage sur le ventre lors du premier vol propulsé

 

 

Le BI était un monoplan à voilure basse cantilever conçu dès le début pour faciliter la production en série. Le fuselage était construit en bois collé, avec des couples et des lisses, le tout recouvert de contreplaqué. Les ailes, de forme trapézoïdale, avaient 12 % d’épaisseur relative avec deux longerons principaux et un revêtement en contreplaqué de 2 mm d’épaisseur. Le profil de voilure était un TsAGI V-1-10. Les ailes étaient équipées d’ailerons et de volets en dural entoilé pouvant s’abaisser de 50° à l’atterrissage.

Le groupe propulseur était un moteur-fusée Dushkin-Isayev D-1A-1100 monté dans la queue de l'avion. Le compartiment moteur était tapissé de matériaux réfractaires pour contenir la chaleur dégagée par le moteur-fusée. Ce moteur utilisait le kérosène comme carburant et l’acide nitrique fumant comme comburant.

Tyuère du BI-6

Ce dernier était très dangereux à manipuler et causait d’importants problèmes de corrosion dans les réservoirs de l'avion et les tuyauteries de carburant. A la même époque, les Allemands étaient d’ailleurs confrontés à des problèmes similaires avec le Me-163 Komet qui utilisait comme comburant du peroxyde d’hydrogène presque aussi corrosif que l’acide nitrique fumant.

Ces problèmes de corrosion retardèrent d’ailleurs considérablement le développement du BI. Le kérosène et l’acide nitrique étaient stocké dans des réservoirs cylindriques en acier inoxydable eux-mêmes installés dans la partie centrale du fuselage. Les propergols étaient dirigés vers la chambre de combustion par un système à air comprimé ce qui permettaient seulement 2 minutes de fonctionnement à puissance maximale.

A l’origine, Dushkin voulait alimenter son moteur avec des turbopompes ce qui aurait permit d’augmenter le volume de carburant disponible, ainsi que la durée de fonctionnement du moteur en éliminant les réservoirs d’air comprimé. Cependant, les ingénieurs se heurtèrent au problème insoluble de la fabrication de pompes fonctionnant en milieu extrêmement corrosif et durent se contenter de l’alimentation par air comprimé expérimenté avec succès sur le RP-318.

Le BI-1

 

BI-5

 

 

L’appareil avait un train d'atterrissage principal rétractable et une petite roulette de queue remplacée par des skis en hiver. Le système pneumatique du moteur servait également à rentrer les trains et actionner les diverses surfaces de contrôle. L'équipement radio était installé à l'arrière de l'habitacle et l'armement (deux canons ShVAK de 20 mm) était monté dans le nez de l’appareil.

Train à ski du BI-6

Conformément aux règles en vigueur en URSS, une commission d’état, dirigée par V.S.Pyshnov, et se composant du Directeur du NII-WS, P.I. Fedorov, du responsable des essais pour l’institut, M.I. Tarakanovsky, de l’ingénieur en chef V.F. Bolkhovitinov, et du responsable du groupe moteur, A.V. Pallo fut créée pour contrôler le programme d’essai en vol.

Le premier vol du BI-1 fut réalisé par Boris Kudrin le 10 septembre 1941. Ce premier vol était en fait un vol non propulsé et le BI-1 décolla remorqué par un bombardier Petlyakov Pe-2 puis fut largué à proximité de la piste d’atterrissage. Pour ces vols, un système d’accrochage de câble fut installé dans la partie inférieure gauche du fuselage. Quinze vols sans moteur furent ainsi effectués afin d’étudier le comportement de l’avion en vol et à l’atterrissage.

Empennage du BI-5

Le premier moteur-fusée D-1A fut monté dans l’appareil fin janvier 1942 alors que les essais statiques du moteur se poursuivaient parallèlement. Lors d’un de ces essais, le 20 février 1942, le moteur explosa blessant le pilote d’essai Kudrin (une autre source affirme que c’est Bakhchivandzhi qui fut blessé lors de cet accident).

Kudrin fut alors remplacé comme pilote d'essai en chef par le capitaine Grigory Yakovlevich Bakhchivandzhi (1909-1943) de l'institut de recherche scientifique de l'Armée de l'Air soviétique (NII VVS). Le capitaine Bakhchivandzhi était un pilote de chasse crédité de 5 victoires contre la Luftwaffe en 1941.

Le BI-5

 

BI-5

 

 

C’est donc aux mains de Bakhchivandzhi que le BI-1 réalisa son premier vol propulsé le 15 mai 1942, atteignant une vitesse de 400 km/h et une altitude de 840 mètres. Pour ce premier vol, la masse de carburant emporté était faible et le moteur ne fonctionna que quelques dizaines de secondes. Ce vol historique comporta une montée propulsée suivie d’un retournement puis d’une descente rapide vers le terrain d’atterrissage. L’atterrissage lui-même fut d’ailleurs plutôt rude puisque le train s’affaissa et le BI termina son premier vol sur le ventre.

Suite à ce premier vol, la commission d’état fut très satisfaite et décida le démarrage de la production en série du BI sous le nom de BI-VS. C’est l’OKB de Moskalyov qui fut chargé de la production des BI-VS. Ce constructeur étudiera d’ailleurs quelques années plus tard le RM-1 (ou SAM-29), un intercepteur-fusée concurrent du Mikoyan I-270. En attendant, Moskalyov construisit une trentaine de BI-VS qui ne furent jamais mis en service suite à l’abandon du programme.

En raison de la mise hors service du BI-1 pour des problèmes de corrosion du à l’acide nitrique, le deuxième vol propulsé n’eut lieu que le 10 janvier 1943 avec le prototype n°2, le BI-2. L'avion était toujours piloté par Bakhchivandzhi et atteignit une vitesse de 400 km/h à une altitude de 1100 mètres. Le vol suivant eu lieu le 10 février 1943, piloté par Gruzdev qui atteignit une vitesse de 675 km/h à une altitude de 2190 mètres.

A ce moment-là, Kudrin était sorti de l’hôpital et avait repris les commandes d’un des prototypes du BI qui était alors au nombre de sept. Les prototypes BI volèrent quatre fois en mars 1943 piloté par Bakhchivandzhi et les autres pilotes d’essai. Lors des vols du 11 et 14 mars, le BI-2 atteignit une altitude de 4000 mètres. Le 27 mars 1943, le BI-2 décolla avec Bakhchivandzhi aux commandes pour un vol à basse altitude. Malheureusement, l'avion partit en piqué puis explosa à l’impact en tuant son pilote.

Le BI-5

 

BI-5

 

 

Après cet accident, le bureau d’étude réalisa des essais dans la soufflerie à grande vitesse T-106 du TsAGI pour élucider le problème. Ces essais mirent à jour un grave problème de stabilité qui n'a jamais pu être résolus par les ingénieurs. Ce problème était une tendance à piquer consécutive à une perte de sustentation sur l’aile droite, un phénomène apparaissant à l’approche du mur du son. Tout développement ultérieur du BI fut donc abandonné malgré des performances très supérieures aux chasseurs à hélice de l’époque.

Par exemple, le BI avait une vitesse ascensionnelle de 83 mètres/seconde. En comparaison, la vitesse ascensionnelle maximale du Messerschmitt Me-163 Komet était de 60 mètres/seconde. Le BI avait également démontré la capacité de grimper à 10 000 mètres en seulement 59 secondes. L'avion était trop difficile à manœuvrer pour des opérations de combat et le moteur n'avait pas une poussée appropriée à la fois pour la croisière et le combat.

Un total de 8 prototypes du BI furent construits. Le troisième prototype BI-3 était équipé de skis escamotables, interchangeables avec des roues classiques. Le sixième prototype BI-6 était équipé de statoréacteurs Merkulov DM-4 montés sur les saumons d'aile. Comme pour le Kostikov 302 original, ces statoréacteurs devaient servir de booster pendant le décollage et aussi à économiser le carburant pour le moteur principal. Le BI-6 fut testé dans la soufflerie 101 du TsAGI en mai 1944 mais ne fut jamais testé en vol avec les statoréacteurs.

Le septième prototype du BI avait une aile légèrement différente et un moteur RD-1 plus puissant, mis au point par A.M. Isayev. En janvier 1945, le BI-7 réalisa deux vols aux mains de Boris Kudrin. Pendant ces vols, un problème de vibration excessive de l’empennage fut constaté. Pour résoudre ce problème, les prototypes BI-5 et BI-6 furent modifiés en configuration « BI-7 ». Le train d'atterrissage du BI-5 était équipé de skis, alors que BI-6 fut testé avec des roues.

Le BI-6

 

BI-6 équipé de statoréacteurs

 

En 1945, les BI-5 et BI-6 furent testés en vol plané, remorqué par un B-25. Entre le 10 et le 25 mars, le BI-5 était piloté par Kudrin, tandis que le BI-6 était confié à M.K. Baykalov du 25 au 29 avril. Les pilotes ne purent recréer le problème de vibrations mais de toute façon le programme fut annulé et ces vols furent les derniers du BI.

Bereznyak proposa des versions améliorées du BI mais aucune ne dépassa le stade de la planche à dessin. Pour résoudre le problème de la poussée inappropriée pendant certaines phases du vol, une version à deux chambres du moteur D-1A-1100 fut développée par Dushkin. Cependant, ce moteur était presque deux fois plus lourd que l'original. Sur cette nouvelle version du moteur, la première chambre fournissait 20-30 % de la poussée maximale pour le vol de croisière et la deuxième chambre devait fournir 70-80 % de la poussé maximale pour le combat.

En 1948, Bereznyak proposa un intercepteur à propulsion mixte turboréacteur/moteur-fusée de la même famille que les XF-91 Américain, SR-53 britannique ou SO-9000 Trident Français. L’appareil devait être propulsé par un moteur-fusée à trois chambres de 10 tonnes de poussée et d’un turboréacteur Mikulin AM-5 de 1900 kgp. La vitesse maximale estimée était de Mach 1.8 avec un rayon d’action de 750 km, mais cet appareil ne dépassa pas le stade de la planche à dessin.

 

Sources :

1) Soviet X-Plane de Y. Gordon et B. Gunston
2) L'astronautique soviétique de C.Lardier
3) Fana de l'aviation n° 355, article de K.Y. Kosminkov
The Hellmuth Walter Website
346
DFS-346
DFS 346 Mistel
Samolet 346

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