Lockheed Martin X-62

En 1988, la division de Fort Worth de General Dynamics se vit attribuer un contrat pour développer le VISTA. Elle installa un manche à balai central — alors que le F-16 ne possède normalement qu'un mini-manche latéral — et intégra les ordinateurs nécessaires pour la réalisation des vols à stabilité variable. Le Wright Laboratory de l'USAF acheta l'avion en 1988 et le programme fut réalisé jusqu'en 1992. À cette période, il n'y avait encore aucune connexion entre les programmes de poussée vectorielle et VISTA[8].

Les objectifs du programme en lui-même incluaient la démonstration de l'utilité tactique de la poussée vectorielle en combat aérien rapproché et de l'avantage de disposer d'un système de contrôle intégré de celle-ci en vol. Avec ces équipements, l'avion parvint à atteindre des angles d'incidence stables de 86° et des angles transitoires allant jusqu'à 180°, ce qui signifiait qu'il pouvait littéralement voler à reculons pendant de courtes périodes[8] - [10]. La poussée vectorielle procurait un avantage significatif en termes de manœuvrabilité, de même qu'elle permettait à un système d'armes d'être plus rapidement en mesure de prendre en charge une menace. De plus, elle permettait d'éviter les violents départs en décrochage ou en vrille pendant les manœuvres violentes caractéristiques d'un combat aérien[8]. Il est à noter, toutefois, que de telles manœuvres à angles d'incidence extrêmes ne seraient utilisées qu'en dernier recours lors d'un combat réel, principalement parce-qu'elles « cassent » l'énergie du vol et peuvent placer l'avion dans une situation de vulnérabilité préoccupante si elles ne sont pas réalisées à la perfection et « au bon moment »[8].

Le F-16 VISTA possède de nombreuses ressemblances extérieures avec la version israélienne du F-16, ici représentée pour l'exemple.

Le F-16D du programme VISTA fut redésigné NF-16D, le préfixe « N » signifiant que l'avion avait un statut spécial pour les essais et que les modifications qu'il avait subies seraient permanentes, car trop importantes pour pouvoir revenir à la configuration de l'appareil d'origine. Il était doté de deux manches à balai à ressenti variable (feedback)[8]. Le manche latéral, celui d'origine, était installé sur la console latérale droite, alors que le manche central était installé sur un petit piédestal entre les genoux du pilote. Sa présence impliquait la suppression de l'écran radar principal de l'avion, mais le NF-16D étant devenu un avion de recherches, cette perte ne fut pas considérée comme dramatique. Les deux manches pouvaient être des manettes réagissant au mouvement ou à la contrainte, réagissant alors selon la force appliquée par la main du pilote pour doser la quantité de contrôle à appliquer aux gouvernes de l'avion[8].

Trois ordinateurs 32 bits Rolm Hawk, installés dans le carénage dorsal de l'avion, permettaient de produire les fonctions de stabilité variable de l'avion[7], ce qui faisait du VISTA un simulateur de vol « volant »[5], qui pouvait mimer le comportement, la stabilité et les caractéristiques de vol de 200 autres avions au cours de véritables vols[4] - [5] - [6] - [7], alors que les simulateurs de vol sont habituellement des installations informatiques assez lourdes installées à terre. Ces ordinateurs surveillaient les actions du pilote sur les manettes et produisaient ensuite les mouvements de gouvernes appropriés pour correspondre aux consignes envoyées par le pilote. Les contrôles permettant d'accéder à l'ordinateur de commande et de changer les caractéristiques de vol, ainsi que d'engager les commandes sur le siège avant, étaient installées au niveau du siège arrière de l'avion[7]. Le système VSS (pour Variable Stability System, système de stabilité variable) commandait le mouvement symétrique et asymétrique des plans horizontaux (profondeur et roulis) de la queue de l'avion, les mouvements symétriques et asymétriques des ailerons, les mouvements de la dérive (lacet) et de la manette des gaz. Les seuls éléments non-contrôlés par le VSS étaient les becs de bord d'attaque et les aérofreins[8]. Le VISTA avait également subi des modifications de son train d'atterrissage, plus lourd et plus résistant, ainsi qu'une pompe et des conduites hydrauliques aux capacités plus importantes afin de compenser les mouvements plus importants des gouvernes liés à la simulation des caractéristiques de vol d'autres avions[8].

Enfin, le VISTA était doté du système AVEN, pour « Axisymmetric Vectoring Exhaust Nozzle » (signifiant « tuyère d'échappement vectorielle axisymétrique »), qui était attaché à l'échappement du turboréacteur General Electric F110-GE-100 de l'avion[10]. Considéré comme le cœur du VISTA, l'AVEN produisait la vectorisation de la poussée nécessaire en agissant sur la partie divergente de la tuyère — celle où le flux des gaz est supersonique —, qui prévient le retour des fluctuations de pression vers l'intérieur du moteur, ce qui pourrait créer des conditions propices au pompage des étages de compresseur du moteur[10]. Les pétales du divergent étaient actionnées par un anneau mobile, lui-même contrôlé par trois puissants vérins hydrauliques installés à 120° les uns par rapport aux autres[10]. L'alimentation en puissance de ces actionneurs était fournie par un système indépendant[8] - [10]. La tuyère du moteur pouvait être orientée dans n'importe-quelle direction à un angle pouvant atteindre 17°[10]. Les forces axiales et latérales créées étaient appliquées à la tuyère du moteur, puis au moteur lui-même. L'avantage du système AVEN était que, de par sa conception, il pouvait être installé sans grandes difficultés sur la tuyère de n'importe quel F-16 étant propulsé par un moteur F110 et disposant d'un système de contrôle de vol numérique[8] - [10].

Le mouvement des trois actionneurs était contrôlé par un système désigné VEC, pour « Vector Electronic Control », qui n'était en fait qu'une version modifiée du système de contrôle numérique (FADEC) d'origine du moteur F110-GE-129[10]. Afin de compenser la masse additionnelle du système AVEN, 318 kg de ballast furent installés sur les points d'emport intérieurs de l'avion, afin de ramener son centre de gravité bien en avant des ailes. Cette modification permettait d'éviter les décrochages ingérables en cas de défaillance complète du système de poussée vectorielle[10]. Mesure de sécurité supplémentaire, l'avion était doté d'une nacelle contenant un parachute de sortie de vrille à son extrémité arrière, ce qui devait lui permettre de se sortir sans trop de difficultés d'une situation de décrochage violente si elle devait se produire[10].

Les ordinateurs du système de stabilité variable et le manche à balai central furent retirés du VISTA pour le programme MATV, car la présence du manche central inquiétait les ingénieurs à propos de l'enveloppe d'utilisation du siège éjectable du pilote en cas de problème grave[8].

L'avion effectua son premier vol sous sa forme convertie le 2 juillet 1993, puis fut envoyé à la Base aérienne d'Edwards (Edwards AFB) le 15 juillet[10], après avoir effectué six vols de tests de fonctionnement à l'usine General Electric de Fort Worth[8]. La phase expérimentale débuta à Edwards, et la poussé vectorielle fut testée pour la première fois en vol le 30 juillet[10]. Les essais consistèrent en de nombreux vols, réalisés avec et sans l'activation des divers systèmes du VISTA, ainsi que des évaluations tactiques simulant des combats rapprochés avec des pilotes de F-16 du 422nd Tactical Evaluation Squadron, basé à Nellis AFB[11].

Le programme MATV compromettant les études des angles d'incidence élevés au-dessus d'une altitude de 6 100 m, les ordinateurs du système de stabilité variable furent réinstallés dans l'avion lorsque les essais du programme MATV furent achevés, en mars 1994[8]. L'avion retourna à Fort Worth en janvier 1995, puis fut livré à l'US Air Force sur la base aérienne de Wright-Patterson (Wright-Patterson AFB), près de Dayton, dans l'Ohio[8]. Il avait réalisé 95 vols, accumulant plus de 130 heures de vol[8].

Le NF-16B fut également équipé d'un moteur Pratt & Whitney F100-PW-229, lui-aussi équipé d'un système de tuyère vectorielle, le MDTV, pour Multi-Directional Thrust-Vectoring nozzle. Similaire au système AVEN développé sur le moteur F110 de General Electric, il était doté d'une tuyère pouvant s'orienter jusqu'à un angle de 20° dans toutes les directions, d'un système redondant augmentant sa fiabilité, et offrait la possibilité d'être installé relativement facilement sur n'importe-quel moteur F100[8].

Un programme d'essais d'une durée de six mois pour la configuration F-16 VISTA/moteur F100 à poussée vectorielle devait être mené en 1997, puis l'Air Force et Calspan auraient dû disposer d'un avion prêt pour une commercialisation en 1998[8]. Toutefois, le programme de poussée vectorielle de Pratt & Whitney fut abandonné. L'avion fut alors reconverti pour utiliser un moteur F100-PW-229 standard et renvoyé à Calspan, en juin 1997[8] - [Note 1].

Bien que le programme initial soit terminé, le F-16 VISTA est encore en service de nos jours (2023). Il est désormais utilisé et entretenu par Calspan pour l'école des pilotes d'essai de l'US Air Force (United States Air Force Test Pilot School, USAF TPS), sur la base aérienne d'Edwards[5] - [6]. Il est régulièrement utilisé par les étudiants pour des vols de validation et autres projets académiques spéciaux[4] - [5], dont certains tentent de pousser encore plus loin la manœuvrabilité le l'appareil grâce à l'ajout d'apex mobiles sur les côtés de l'avant du fuselage de l'avion[12], à la manière de ce qui avait été testé sur le F-18 HARV de la NASA[12]. Calspan utilisait auparavant trois avions à stabilité variable : un Learjet 24, un Lockheed T-33 Silver Star modifié — le NT-33A — et un Convair C-131 Samaritan également modifié — le NC-131H —[7]. Le F-16 VISTA a remplacé le NT-33A de l'US Air Force[13], qui était en service depuis 1957 et dont l'ordinateur n'avait qu'un dixième des capacités de ceux du VISTA[7].

Le système de poussée vectorielle MATV du VISTA n'a pas été repris sur les versions de production du F-16. Une version modifiée de ce système est toutefois actuellement utilisée dans le F-35B — la version STOVL du F-35 — et permet de stabiliser l'avion et de contrôler son attitude lors des phases de vol vertical[4].

Un F-16D en vol, doté d'un carénage dorsal similaire à celui présent sur le F-16 VISTA.

Le F-16 VISTA est un F-16D « Block 30 » basé sur l'architecture de la version Israélienne de l'avion, qui incorpore un carénage dorsal imposant courant le long du fuselage derrière la verrière ainsi qu'un train d'atterrissage renforcé dérivé de celui du F-16C/D « Block 40 »[7]. Le carénage embarque la majeure partie des équipements de stabilité variable et de l'instrumentation de tests. Le train d'atterrissage renforcé permet à l'appareil de simuler les atterrissage d'avions ayant une vitesse verticale à l'approche plus importante que celle d'un F-16 standard[7].

Données de USAF fact sheet[14], AerospaceWeb[15].

Caractéristiques générales

• Équipage : 2 membres : 1 pilote + 1 pilote de sécurité[7]
• Longueur : 14,8 m
• Envergure : 9,8 m
• Hauteur : 4,8 m
• Surface alaire : 28 m²
• Profil : NACA 64A204
• Masse à vide : 8 273 kg (18 238 lb)
• Masse typique : 12 003 kg (26 463 lb)
• Masse maximale au décollage : 19 187 kg (42 300 lb)
• Moteur : 1 Turbofan avec postcombustion General Electric F110-GE-100
  • Poussée à sec : 73,84 kN
  • Poussée avec postcombustion : 124,55 kN

Performances

• Vitesse maximale : 2 400 km/h (1 296 kts)
  
  • Au niveau de la mer : Mach 1,2 (1 460 km/h, 788,3 kts)
  • En altitude : Mach 2+
• Rayon d'action en combat : 1 900 km (1 026 NM)
• Distance franchissable en convoyage : 5 200 km (2 800 NM) avec trois réservoirs largables de 1 401 litres
• Plafond : +15 000 m (+50 000 ft)
• Vitesse ascensionnelle : 15 000 m/min (250 m/s)
• Charge alaire : 431 kg/m²
• Rapport poids-poussée : 1,095

Armement

• Canons : Suppression du canon Gatling à six tubes M61 Vulcan de 20 mm
• Missiles : Missiles air-air AIM-9 Sidewinder parfois installés en bout d'aile, mais jamais utilisés

• High Alpha Research Vehicle
• Rockwell-MBB X-31
• General Dynamics F-16XL
• McDonnell Douglas F-15 STOL/MTD
• Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing
• Grumman X-29
• Rockwell HiMAT
• Soukhoï Su-47 Berkut

: document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• (en) Erik Simonsen, U.S. Combat Aircraft Fly-Off Competitions : Winners, Losers, and What Might Have Been, Forest Lake, Minnesota (États-Unis), Specialty Press, coll. « A Complete History of », 10 juin 2016, 1^re éd., 228 p. (ISBN 1-58007-227-5 et 978-1-58007-227-4, présentation en ligne).
• (en) W. D. Zwerneman et B. G. Eller, Vista/F-16 Multi-Axis Thrust Vectoring (MATV) control law design and evaluation, Fort Worth, Texas (États-Unis), Lockheed Corp., 1^er juillet 1994, 19 p. (présentation en ligne, lire en ligne [PDF]).

• (en) Phillip D. McKeehen, « Flight Simulation Technologies Conference – Genesis simulation of a modified VISTA/F-16 », American Institute of Aeronautics and Astronautics Flight Simulation Technologies Conference, Baltimore, Maryland (États-Unis),‎ 10 août 1995.
• (en) Richard J. Adams, James M. Bufington et Siva S. Bands, « Guidance, Navigation, and Control Conference - Active vortex flow control for VISTA F-16 envelope expansion (AIAA-94-3681-CP) », American Institute of Aeronautics and Astronautics Guidance, Navigation, and Control Conference, Scottsdale, Arizone (États-Unis),‎ 3 août 1994.
• (en) Timothy E. Menke et Peter S. Maybeck, « Sensor/actuator failure detection in the Vista F-16 by multiple model adaptive estimation », IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, IEEE, vol. 4, n^o 31,‎ 4 octobre 1995, p. 1218–1229.
• (en) Phillip D. McKeehen et Thomas J. Cord, « Modeling and Simulation Technologies Conference – Simulation study of VISTA/F-16 maneuverability enhancement using forebody vortex control (AIAA-97-3787) », American Institute of Aeronautics and Astronautics Modeling and Simulation Technologies Conference, New Orleans, Louisiane (États-Unis), American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA),‎ 13 août 1997.
• (en) Phillip D. McKeehen, Thomas J. Cord et Ba T. Nguyen, « Flight Simulation Technologies Conference – Modified VISTA/F-16 piloted simulation study », American Institute of Aeronautics and Astronautics Flight Simulation Technologies Conference, San Diego, Californie (États-Unis),‎ 31 juillet 1996.