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Répondant à un programme d'intercepteur léger capable d'atteindre 18.000 m en 6 minutes, le Mystère-Delta 550 vole pour la première fois le 25 juin 1955. La propulsion est assurée par 2 réacteurs Armstrong Siddeley MD30R à postcombustion développant chacun 980 kg de poussée. Cette motorisation est néanmoins insuffisante et ne permettra pas d'exploiter les excellentes qualités de l'aile delta aux vitesses supersoniques. La même année, le prototype est rebaptisé Mirage I après adjonction d'un moteur fusée SEPR et réduction de la surface d'empennage vertical. C'est dans cette configuration qu'il atteindra Mach 1,6 en palier fin 1955. A cause de ses dimensions très réduites, le Mirage I est forcément limité en armement, ce qui va conduire à l'étude du Mirage II équipé d'une paire de réacteurs Turboméca Gabizo. Cette machine ne volera jamais, l'étude d'un mono réacteur encore plus ambitieux ayant entre-temps débuté.
Piloté par Roland Glavany, le Mirage IIIA est le premier avion français à atteindre Mach 2 le 24 octobre 1958. Le prototype du Mirage III avait effectué son premier vol le 17 novembre 1956 pour atteindre Mach 1.52 lors de son septième vol. C'est Gérard Muselli qui bat en 1959 le record du monde de vitesse en circuit fermé sur 100 km avec une moyenne de 1.771 km/h.
Allongé pour la circonstance de plus d'un mètre, le Mirage IIIB est la version d'entraînement biplace du Mirage IIIA. Le prototype vole pour la première fois le 20 octobre 1959 à Meulin-Villaroche, piloté par René Bigand. Construite à 116 exemplaires, cette version dépourvue de radar et de canons sera achetée par dix pays. Largement bi-sonique et capable d'atteindre 17.500 m, le Mirage IIIB restera en service au sein de l'armée de l'Air française de 1962 à 1993.
Piloté par Jean Coureau, le Mirage IIIC effectue son premier vol le 9 octobre 1960.
Le turboréacteur SNECMA Atar 09B délivrant une poussée de 6 tonnes, conjugué à l'aile delta feront de cette machine le chasseur européen le plus performant de sa génération.
Initialement commandé à 95 exemplaires par l'armée de l'air française où il sera utilisé jusqu'en 1988, le Mirage IIIC sera opéré avec succès par les israéliens en 1967 lors de la guerre des six jours (72 Mirage IIICJ livrés de 1961 à 1964). Un autre opérateur de Mirage IIIC fut l'Afrique du Sud qui utilisa 16 Mirage IIICZ.
L'armement standard inclut 2 canons DEFA de 30 mm montés en position ventrale. L'emplacement pour les boosters SEPR reste présent mais ces derniers ne seront pratiquement plus jamais montés, car cette opération nécessite le démontage des canons.
Prévu pour servir dans des rôles d'interception, d'appui tactique et de lutte anti-radar, le IIIE est une version légèrement allongée du IIIC propulsée par un réacteur Atar 09C délivrant une poussée de 6.200 kg (13.700 livres).
La première machine de présérie effectue son premier vol le 1er avril 1961 et c'est presque trois ans plus tard que le premier exemplaire de production prendra l'air, en janvier 1964.
Des 523 Mirage IIIE construits, 192 exemplaires seront commandés par l'armée de l'air française, les autres machines étant utilisées par plusieurs pays d'Amérique latine, en plus de l'Espagne, du Pakistan, de l'Afrique du Sud et du Liban.
En 1989, une version remaniée, le Mirage IIIEX sera proposée, équipée de plans canard fixes et d'une perche de ravitaillement en vol.
Le IIIO est une version du IIIE construite sous licence en Australie dont les principales différences se situent au niveau de l'avionique. En 1990, une cinquantaine de ces machines sera vendue au Pakistan.
Construit par la Suisse à 36 exemplaires, le IIIS est une version renforcée du IIIE dont le rôle principal fut l'interception. Un empennage canard fixe sera monté par la suite sur une trentaine de ces machines.
Version de reconnaissance à basse et moyenne altitude, le IIIR est équipé de cinq caméras OMERA logées dans le nez de l'appareil à la place du radar Cyrano. Il vole pour la première fois le 31 octobre 1961 aux mains de Jean Coureau. La cellule est celle d'un Mirage IIIE et est toujours équipée des deux canons DEFA.
Le Mirage IIIR sera notamment utilisé par les forces aériennes de Belgique, de Suisse et d'Afrique du Sud.
En 1974, sortira une version IIIRD, adaptée à la reconnaissance tout temps.
Version bon marché du Mirage III, le Mirage 5 sera notamment utilisé par la force aérienne belge dans les versions 5A d'attaque, 5R de reconnaissance et 5D d'écolage biplace. Premier vol le 19 mai 1967.
L'emplacement à l'arrière du pilote normalement réservé à l'avionique est récupéré pour un réservoir de carburant dont la capacité est de ce fait accrue. Sept pylônes externes permettent l'emport de 4 tonnes en charges externes.
Israël commande 50 machines en 1966, mais ces dernières ne seront jamais livrées, suite à l'embargo de juin 1967. Par la suite, ces machines seront utilisées par l'armée de l'air française sous la désignation Mirage 5F. Les israéliens construiront leur propre version du Mirage 5, sous la désignation Nesher (Aigle) utilisée lors de la guerre du Kippur. La plupart de ces machines seront par la suite revendues à l'Argentine sous la désignation Dagger.
Le Mirage 5 restera l'enfant pauvre de la famille à cause notamment d'un certain manque de fiabilité et d'un équipement simplifié à l'extrême. Un total de 531 machines aura néanmoins été construit.
Etude réalisée en collaboration avec la Suisse sur une version à la maniabilité accrue grâce à l'adjonction de "moustaches" à l'avant de l'appareil. Deux prototypes furent construits, mais l'idée devait être abandonnée en 1972.
Le Mirage 50 est propulsé par le nouvel Atar 9K-50 délivrant 7200 kg de poussée déjà expérimenté sur le Milan. Il en sera dérivé une version 3NG ("Nouvelle Génération") qui volera pour la première fois en décembre 1982. L'avion n'entrera jamais en production et il faut plutôt voir cette machine comme une transition vers de nouvelles technologies comme les commandes de vol électriques plus tard utilisées sur le Mirage 2000.
Un total de 1.422 "Mirage" aura été construit par Dassault dans les versions III, 5 et 50.
Version à moteur J79 construite en Israël par IAI à partir d'une cellule de Mirage III. La production du Kfir C1 débuta en avril 1975. Très vite succède le Kfir C2 incorporant de nombreuses améliorations aérodynamiques. Enfin, le Kfir C-7 apparaît en 1980, doté d'autres améliorations de détail.
En Afrique du Sud, Atlas Aircraft Corporation développe en collaboration avec IAI un dérivé du Kfir dont le moteur est un Atar 9K-50. Cette version au nez allongé sera produite à partir de 1986.
Dérivé du Mirage 50 Chilien, le Pantera est une autre adaptation réalisée par ENAER au Chili.
Répondant à une spécification de l'OTAN portant sur un chasseur à décollage vertical, le Balzac pouvait décoller verticalement grâce à 8 moteurs Rolls-Royce RB-108 ayant chacun une poussée de 980 kg. Cet avion vole pour la première fois en octobre 1962. Malheureusement, deux accidents mortels termineront la carrière de ce prototype. Entre-temps apparaît une version sensiblement plus lourde, le Mirage IIIV (Lire Trois Vé) répondant au même principe que le Balzac. La formule des 9 moteurs se révèle totalement irréaliste au niveau du poids et de la maintenance et c'est après un accident du second prototype, fin 1986 que le programme est définitivement abandonné. La machine avait néanmoins atteint Mach 2,04 en septembre 1966.
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