-G-
G
"G" comme "Maximum G" ou encore l'indication présente sur le HUD/accéléromètre, défini l'unité utilisée pour mesurer l'accélération subie par l'avion (et donc le pilote), dans le sens perpendiculaire au plan des ailes (ie parallèlement à l'axe de lacet). On s'intéresse donc à la force dirigée de "bas" en "haut" et pas vers "l'avant" comme pour un démarrage violent de voiture ou un catapultage depuis un porte avion.
A l'aide de ces "G"s on exprime le facteur de charge normal, abrégé du fait de l'usage en simplement "facteur de charge" (ou "Load Factor), qui peut se définir comme le rapport entre la composante du -poids apparent- exprimée selon l'axe perpendiculaire au plan des ailes (axe de lacet) et le poids réel.
La notion de poids apparent du pilote peut être vu comme la mesure que produirait une balance placée sous son siège. Le facteur de charge serait alors obtenu en divisant l'indication de la balance par le poids du pilote au "repos" à l'horizontale.
Dans le cas d'un avion en virage le poids apparent est exprimé comme la somme vectorielle du poids et de la force centrifuge (ie force d'inertie), si en plus le virage est réalisé sur la "tranche" ie aux ailes perpendiculaires au sol, on peut encore simplifier les relations et dire que le facteur de charge G est égal à l'intensité de la force centrifuge (m.V²/R) divisée par le poids (m.g), ce qui nous donne G=V²/(g.R) (où V la vitesse de l'avion, R le rayon de virage, g l'accélération de la gravité ie 9.81 ~10 m/s²).
Pour comprendre ce qui amène à ces définitions plutôt théoriques, il est nécessaire de s'intéresser à ce qui fait qu'un avion "plane".
La gravité terrestre "tire" un avion vers le "bas", c'est le poids. Pour ne pas perdre d'altitude, un avion doit donc pouvoir générer une force ou accélération dans le sens opposé ie vers le "haut". Une aile étant plutot "bombée" dessus et "plate" dessous, l'air s'écoulant dessus du fait de la vitesse de l'avion (vent relatif) met "plus de temps" à parcourir la surface supérieure de l'aile que la surface inférieure. Il en résulte un effet d'aspiration vers le haut, directement lié à la vitesse à laquelle l'air glisse sur l'aile et qui permet de compenser l'effet de la gravité (ie tomber) et même plus (gagner de l'altitude). Cette force est appelée portance. De façon générale, plus un avion vole vite, plus son aile peut générer de portance.
Les surfaces mobiles présentes sur les ailes, dérives... permettent de faire varier cette portance et donc à l'avion de "monter" ou "descendre", en générant une portance "positive", "nulle" ou "négative" (si SpruceGoose lit ce post, il va encore sortir son gun en lisant ça...
)
Et mes Gs dans tout ça vous me direz ?
Quand un avion décrit une trajectoire en forme de cercle, il subit en plus de la gravité déja citée, l'effet de la force centrifuge : de la même façon qu'une pierre que l'on fait tourner attachée au bout d'une ficelle ou qu'un vélo en virage serré, l'avion a tendance à s'échapper de sa trajectoire : il subit une force depuis le centre du cercle qui le "pousse" vers l'extérieur.
On sent bien de façon intuitive que plus le virage est "serré" ou la vitesse élevée, plus la force centrifuge sera importante. On cherche donc à trouver le meilleur moyen de s'y opposer ie de générer la plus grosse force dans le sens opposé (de la même façon que la pierre est retenue par la réaction de la ficelle ou le vélo par l'adhérence du pneu sur la route), car tourner dans un petit cercle ou à grande vitesse est évidemment un avantage en combat aérien.
Dans le cas d'un virage / cercle à l'"horizontale" (en palier) :
- si l'avion tourne "à plat", il ne pourra compter que sur la force activée par le palonnier (générée par exemple par une dérive verticale ), qui représente une petite surface de controle et donc une intensité peu importante.
- si par contre l'avion se met sur la "tranche", il peut opposer sa - portance- (tatan, on y est...
) à la force centrifuge, à savoir une force extrêmement importante, vu que c'est celle (avec la motorisation) qui définit la capacité d'un appareil à évoluer verticalement alors qu'il est chargé en carburant, munitions etc... La gravité étant quant à elle dirigée perpendiculairement au mouvement n'intervient pas, en dehors du fait que si on utilise la portance pour contrer la force centrifuge, il va falloir neutraliser l'effet de la gravité pour éviter à l'avion de perdre de l'altitude : ce sont les surfaces de controle (dérives) verticales qui vont assurer en partie ce role et jouent le role "d'ailes de substitution" (notez leurs grandes tailles dans le cas des Mig-29, Su-27...)
Dans ce cas, le poids apparent n'est rien d'autre que la force centrifuge. Vu que la force centrifuge est elle même égale, à la direction près, à la portance on peut dire dans ce cas que le facteur de charge est égal à l'inverse de la portance divisée par le poids de l'avion.
Dans le cas d'un virage / cercle dans le plan vertical (looping), on voit bien que la portance servira à lutter contre la force centrifuge, mais que la gravité sera tantôt dirigée dans le même sens que la force centrifuge (avion en vol normal en palier, on tire sur le manche), tantôt dirigée dans le même sens que la portance (avion en vol en palier mais sur le dos, on tire sur le manche).
Suivant le fait que l'on tourne vers le "haut" ou vers le "bas", la gravité va être respectivement une alliée ou une ennemie, dans la mesure ou elle va s'ajouter ou se retrancher à la force centrifuge.
On parle de G-Divin (God's G) et son emploi judicieux est une des contributions du programme "Top-Gun". Nous reviendrons plus loin sur ce concept tactique
Dans tous les cas, le poids apparent va être cette fois assimilé à l'inverse de la portance (ie à la force centrifuge) auquel on rajoute la composante selon l'axe de lacet du poids de l'avion (effet de la gravité). Si on divise le tout par la valeur du poids réel (ie "au repos" ie mesuré à l'horizontale sans accélération) on obtient le facteur de charge.
Quand on parle de facteur de charge ("load factor") appelés aussi G ressentis ("cockpit Gs") on parle donc de Gs totaux infligés à l'avion et au pilote.
Si on considère uniquement l'accélération résultant de la portance et s'opposant à la force centrifuge on parle de G radiaux ("radial Gs") : dans ce cas, la gravité n'intervient évidemment pas
Et l'effet de ces Gs me direz vous ?
Quand l'avion subit des Gs en virage, on réalise que la structure de l'appareil est soumise à un effort : les ailes génèrant en général plus de portance que le corps de l'appareil, elles doivent être suffisamment robustes pour ne pas se déformer / s'arracher au niveau où elles rejoignent le corps de l'avion et transmettre l'énergie nécessaire à la cellule entière (les F-86 utilisé en Corée nécessitaient une certaine finesse lors de la ressource suivant un piqué à grande vitesse... à l'époque, les seuls limitateurs de Gs / angle d'attaque étaient le manuel de vol... si on tirait trop fort, les ailes pouvaient s'arracher...
)
Les moteurs, systèmes hydrauliques, alimentations en carburant, canons, rails et ejecteurs de missiles... subissent eux aussi cet effet de centrifugeuse et doivent être conçus en conséquence.
On comprend donc clairement que des limites mécaniques sont inévitables, mais qu'en outre des limites physiologiques liées à la résistance du pilote s'appliquent.
Il faut bien voir que lors d'un virage serré, le sang va avoir tendance à se déplacer dans le corps humain, comme de l'eau dans une bouteille que l'on fait tourner par le goulot.
- Si l'avion "monte", le sang quitte la tête poura aller vers les pieds. Quand le cerveau n'est plus assez alimenté en sang / oxygène, le pilote commence par perdre la notion de couleur, voit en gris de plus en plus foncé, avec une diminution du champs de vision (type tunnel), jusqu'à voir complètement "noir" (voile noir = black out), puis à perdre connaissance (G-Loc). Vu que le corps humain est "conçu" pour résister à la gravité, la tolérance est assez élevée : de 4G pour des périodes assez longues jusqu'à 9G brièvement (une dizaine de secondes) pour des individus entrainés. Les techniques musculaire / respiratoires visant à augmenter la pression artérielle (type "grunting","L1/M1","HOOK"...) et l'emploi d'une combinaison anti-G (G-suit) comprimant le corps et limitant ce faisant de ca fait les afflux sanguins, permettent de mieux supporter les Gs. Ne vous demandez donc plus pourquoi les pilotes grognent en virage serré : c'est (en partie) volontaire
Ces Gs vers le "haut" ie transmis par le fond du siège sur les fesses / jambes sont notés Gs positifs : +1G, +4G, +9G etc... La limite généralement admise est +9G.
- De façon opposée : si l'avion "descend", le sang reflue violemment au cerveau, la rétine qui tapisse le fond des yeux étant trop irriguée, le pilote voit "rouge". Le corps humain suppporte mal ce type d'accélération, outre le coté particulièrement désagréable de la manoeuvre, les dommage sur les vaisseaux sanguins et donc le cerveau (éclatements => hémorragies) sont irréversibles et peuvent au passage sévérerement handicaper la vision. La limite généralement admise est 3G.
Ces Gs vers le "bas" ie transmis par les courroies du harnais sur les épaules sont notés Gs négatifs : -1G, -2G etc...
Au passage, la mauvaise tolérance du corps humain aux Gs négatifs et encore plus à l'alternance G positifs, G négatifs explique le fait que les pilotes de "Muds" en vol "suivi de terrain" préférent souvent pour "descendre" une colline, faire un demi tonneau pour passer sur le dos, puis légèrement tirer sur le manche et refaire un demi tonneau n'étanta ainsi soumis qu'à des G positifs.
Dans le cas des appareils de supériorité aérienne actuels, la limite structurelle (ie mécanique) de l'avion est généralement légèrement supérieure à celle du corps humain (un pilote entrainé avec une G-suit peut subir environ -3G/+9G).
Cependant, pour de courtes périodes, et dans des situations extrêmes, il arrive que les pilotes excèdent largement tous types de limites (durant le conflit Vietnamien courant 1972, un F-4 Phantom II limité à 6G a dépassé les 10G pour éviter un SAM de même, des pilotes de F-15E Strike Eagle ont eu la main lourde sur le manche dans des situations "tendues" lors de la première guerre du Golfe...).
Dans le meilleur des cas, l'avion finit en maintenance, dans le pire, à la ferraille...
Dans lockon, la voix électronique de Bitching Betty / Nadia, vous annonçant "Maximum G" ou "Over-G" signifient que vous avez atteint ou dépassé les limites de votre appareil, ce qui n'est jamais très bon signe...
Une discussion sur les Gs ne serait pas complète sans aborder l'aspect tactique de la chose :
Dans le cas où un avion décrivant un cercle sur la "tranche" (ie avec une inclinaison de 90°), à une vitesse assez élevée, on peut établir avec quelques approximations deux relations physiques très intéressantes :
- le rayon du cercle est proportionel au carré de la vitesse de l'avion divisé par le nombre de G s'opposant à la force centrifuge : R = V² / (g.G) où g l'accélération de la gravité 9.81m/s² ~ 10m/s²
- la vitesse radiale ou angulaire (degrés par seconde) est proportionelle au nombre de G s'opposant à la force centrifuge divisés par la vitesse, on peut l'exprimer comme :
Vr' = g.G / V avec V en m/s et Vr' en radians / secondes
ou encore Vr = (180 g.G) / ( Pi * V) avec V en m/s
ou pour finir Vr = 2024.G / V avec V en km/h
Décrire un petit cercle permet de se placer à l'intérieur de la trajectoire d'un ennemi et donc d'éviter un missile, se placer en bonne position de tir, empêcher un bandit d'atteindre une position favorable...
Avoir une vitesse angulaire élevée permet de prendre l'avantage (angulaire) sur un appareil ennemi et se placer en position de tir favorable / sortir d'une situation dangereuse.
Ce sont deux paramètres cruciaux en terme d'évitement de missiles / combat aérien rapproché (CAC) / combat canon (Gunzo). Ils dépendent directement et proportionnelement de la quantité de Gs générés pour contrer la force centrifuge et donc de la capacité d'un appareil à générer de la portance, elle même liée à :
- la vitesse (comme dit précédemment, plus un avion vole vite, plus il peut générer de portance car l'air s'écoule plus vite sur les ailes et génère donc plus d'effet d'"aspiration").
- la conception "aérodynamique" d'un l'appareil : à basse vitesse, c'est le talent du constructeur qui fait qu'un avion arrive à exploiter au mieux le vent relatif et qui fait que la "corner speed" (vitesse minimale à laquelle un avion atteint un nombre de G maximal) est la plus basse possible et donc que l'avion a des performances en virage maximales.
Par exemple, un Su-27 pourra tirer plus de Gs qu'un F-15 à 400km/h, mais à 900km/h, les deux appareils auront un capacité similaire (la vitesse jouera plus que le talent des ingénieurs travaillant pour Sukhoï...
)
Au passage, le raisonnement appliqué jusque là ne concerne que des performance -instantanées- (par opposition à soutenues dans le temps) : un nombre important de Gs demande à faible vitesse une forte action sur les gouvernes/profil de l'aile, qui se traduit par un fort angle d'attaque et donc par une très forte perte de vitesse liée à la trainée (drag).
Par exemple, un Mirage 2000 tourne mieux qu'un F-16 (même nombre de G maximum ~+9G disponibles à une vitesse plus basse), mais va perdre beaucoup plus de vitesse au passage : le F-16 possède un moteur plus puissant et prendra moins d'angle d'attaque. Si le Mirage n'arrive pas à abattre le F-16 rapidement en combat rapproché, il risque de se retrouver, certe avec un avantage, mais lent et peu manoeuvrant (et donc très vulnérable).
On voit clairement l'un des intérêts d'avoir un appareil bien motorisé ie avec des réacteurs fournissant assez de poussée pour compenser les frottements (indépendamment de la vitesse maximale atteignable).
Toujours sur le sujet du lien entre Gs et trainée : il est bien pratique d'utiliser le fait que faire passer son avion de 1G (vol en palier) à 0G/0.5G (léger piquer) permet de limiter la trainée et donc d'accélérer plus vite.
Plonger fait donc évidemment prendre de la vitesse du fait de la conversion altitude / vitesse, mais aussi du fait d'alléger ("unload")l'appareil.
Pour revenir sur la formule précédente : G = V² / (g.R). L'une de ses applications directe est l'évitement de missiles. Si on considère qu'un missile moderne peut supporter 4 fois de plus Gs et se déplacer environ 4 fois plus vite que sa cible, on réalise que le cercle décrit par un avion est 4 fois plus petit (du fait de l'effet "carré" de la vitesse). Dans LOMAC, si le pilote fait donc le choix de se placer autour de 700km/h (compromis G subis / manoeuvrabilité mais abandon de l'option de fuite) et arrive à déclencher sa manoeuvre au bon moment, il pourra avec un peu de chance décrire un cercle à l'intérieur du cercle du missile sans que celui ci ne puisse l'atteindre.
Pour finir, nous avons parlé précedemment de la gravité terrestre comme du "G divin" (God's G").
En effet, lorsqu'il vole tout droit en palier, un pilote subit 1G (celui de la gravité), on parle de facteur de charge (load factor) de 1G. Vu qu'il ne tourne pas, on peut considérer que le nombre de G utilisés pour contrer la force centrifuge (décrire un cercle) est nul ie 0G, on dit que le nombre de G radiaux (radial G) est égal à 0G.
Maintenant, si le pilote cabre et commence à décrire un virage qui nécessite 1G pour contrer la force centrifuge, on a 1G radial, mais 2G de facteur de charge (gravité + G radial). Le pilote ressent donc 2G mais "tourne" selon 1G.
Si le pilote avait décidé de faire un demi tonneau pour se placer la tête en bas en palier, il aurait eu un facteur de charge de -1G pour 0G radiaux. Si maintenant il avait tiré sur le manche pour tourner selon 1G, le facteur de charge serait devenu 0G (ie apesanteur) et les Gs radiaux 1G. Si pour finir le pilote avait tiré un peu plus fort sur le manche, il aurait atteint 1G de facteur de charge (ie la même chose que lors d'un vol en palier à "l'endroit"), mais aurait tourné à +2G !!!
En résumé, déclencher un looping vers le haut fait ressentir au debut de la manoeuvre 2G pour un virage réalisé en fait à 1G alors qu'un looping déclenché vers le bas après un demi tonneau fait ressentir 1G pour tourner à 2G.
Vu que Vr = (180 g.G) / ( Pi * V) (avec V en m/s) ie que la vitesse angulaire (ie cadence de virage ie nombre de degrés decrits pas seconde) est égale au G radiaux divisés par la vitesse, on voit bien que pour une vitesse donnée on va maximiser Vr en profitant de la gravité : tête en bas manche au ventre, on pourra tirer 10G en n'en subissant "que" 9G, tout en récupérant de la vitesse du fait de l'altitude consommée dans la manoeuvre.
L'autre gros intérêt est à basse vitesse où peu de Gs sont disponibles : passer de 2G à 3G grace au G-Divin signifie une augmentation de 50% de la cadence de virage... De façon quasi systématique, lorsqu'on vole à une vitesse en dessous de la corner speed, plus on va vite, plus on peut tirer de Gs, mieux on tourne
Cependant, un Split-S (demi tonneau, puis décrire un looping démarré tête en bas), se traduit bien évidemment par une première phase où le G-divin nous sert, mais aussi par la phase en "bas" du cercle ou cette fois là le G-divin sera contre nous. La trajectoire décrite n'est donc pas à proprement parler un cercle, mais plutot un oeuf avec le "petit bout" en bas ("tactical egg"). Le fait que les avantages initiaux soient "remboursés" par la suite, fait que le type de virage le plus efficace est celui réalisé presque horizontalement, l'avion non seulement sur la "tranche " mais en plus la tête légèrement "en bas"/"à l'envers" ie nez sous l'horizon ("nose low").
Ceci nous amène aussi à constater qu'un Immelman au merge est la façon la moins efficace de gagner de l'angle (et la plus efficace de se placer soi même en look-up pour l'ennemi et faciliter la vie des missiles adverses) ! Hormis en "Guns Only" un virage à plat / en Split-S est largement préférable
Nota : en fait en gunzo, le merge vers le haut avec de la séparation verticale pour pouvoir lead turner est surement l'une des manoeuvres les plus efficaces qui soient
surtout au raz du sol où l'adversaire ne peut pas contrer en split-S et où toute la différence d'altitude peut être exploitée comme espace pour tourner ("turning room"))
Pour finir, voila un petit exemple de tactique historique développée par l'école "TopGun", à l'époque où le canon restait l'arme principale des chasseurs soviétiques : au lieu de faire un merge horizontal où les performances en virage des Migs écrasaient les Phantom II américains, les pilotes US déclenchaient une chandelle au merge pour sortir du plan horizontal, suivie d'un demi tonneau et de l'utilisation du G-divin au sommet, à basse vitesse, pour faciliter la redescente, à -l'intérieur du cercle des Migs, en décrivant un tonneau partiel afin de pointer le nez vers la position anticipée du bandit (lead turn) et tenter de le shooter en snapshot (ie une sorte de Yoyo haut très exagéré ).
Suivant la vitesse atteinte à ce moment, les options étaient le désengagement en piquant (unload) et en tournant dans la direction opposée au virage du Mig ou recommencer la manoeuvre en chandelle en faisant attention au passage à ne pas (trop) descendre sous le bandit
De façon plus générale, un yoyo haut ("high yoyo") à vitesse réduite tire pleinement partie, lors de la descente, du G-Divin
On vous offre 1G ! Profitez en !
Voir : corner speed, high yoyo, gunzo...
GATE
Indique l'usage de la post-combustion (PC, after-burner, A/F...) à vos ailiers et a pour but de signaler que votre consommation de carburant va être affolante et votre autonomie réduite d'autant.
Nota : on dit "Bingo (Fuel)" quand on a juste assez de koko pour rentrer à la base et qu'il est sérieusement temps de penser au retour.
G-Loc
G (Induced) Loss Of Consciousness. Perte de connaissance du pilote liée à un facteur de charge (Gs) trop important.
Voir "G" plus haut.
GRANDSLAM
Tous les avions hostiles désignés / étant des objectifs de mission on été abattus.
Signifie en général à Lockon, que tous les bandits ont été déboités et que l'on peut commencer à faire du Gunzo en Free For All entre survivants, à s'amuser à passer sous les ponts, à se crasher en essayant de se poser sur des routes de montagnes en zig-zag avec 30% de pente etc...
Grinder
De "grind" ie moudre (comme le blé) en anglais. Tactique ou des appareils équipés de Fox 3, s'approchent, successivement, à portée de missiles, tirent, puis se replient en pump, avant de réengager l'un après l'autre.
L'intérêt est de permettre aux avions qui se replient de bénéficier de la couverture des appareils qui réengagent pour attaquer leurs poursuivants éventuels.
Peut se dérouler selon un motif en "hippodrome" façon CAP. (hot leg / cold leg...)
Ground Speed
Vitesse à laquelle un avion se déplace par rapport au sol, généralement obtenue (hors contrôle aérien...) à l'aide d'un petit radar dirigé vers le sol et utilisant l'effet Doppler.
C'est la valeur la plus fiable sur laquelle on se base pour naviguer à la "montre", dans la mesure ou elle tient compte de l'effet du vent (contrairement à la vitesse propre ie "True Air Speed" ou "TAS")
Gunzo
Guns Only devenu argotiquement "Gunz Only" puis "GunzO". Combat aérien ou seul le canon est authorisée
Les missiles Air-Air modernes sont extrêmement performants, mais ont toujours des limites d'utilisation (portées minimale et risque d'être d'endommagé soi même par l'explosion, limitations du système de guidage, risque de fratricide...), le canon d'un avion s'apparente dans son emploi à une arme de point sur un champs de bataille moderne : vous avez peu de chance d'avoir à vous servir, mais si vous en avez besoin, vous en avez -vraiment- besoin !!!
Deux guerres mondiales et quelques conflits majeurs (Corée, Vietnam...) ont transformé les balbutiements tactiques des débuts en une véritable science.
A mon sens, le Gunzo présente plusieurs avantages -ludiques- sur le BVR (combat hors porté visuelle exclusivement accompli à l'aide de missiles et du radar) :
- le Gunzo, c'est d'homme à homme, on sait qui on dessoude, parce qu'on voit bien qui on a mis sous son réticule
- on sait quand on touche, on sait quand on touche pas.
- on sait ce qui se passe, en BVR, on passe son temps à anticiper, imaginer, deviner... Là, c'est du concret
- la littérature est hyper abondante sur le sujet.
- on profite des superbes graphiques de Lockon (au moins pour certains modèles...). En BVR, a part les explosions (et le freeze qui les accompagne...), on voit pas grand chose
- soyons raisonnable, c'est plus facile et on réfléchit moins qu'en BVR
Eduquer son cerveau pour dodger sans réfléchir les missiles, c'est long, délicat, pas intuitif et douloureux
Voir : G, corner speed, high yoyo, low yoyo, barrel roll...
)