LaGG-3 des premières séries : la revanche du bois

[Marc_91]

Bonsoir à toutes et tous,

Un petit complément rapide sur cet appareil mal-aimé, dont les premières versions ont été mal jugées car utilisées à contre-emploi.

Dans les années 30, les soviétiques, comme beaucoup d'autres aviateurs, avaient beaucoup "cassé du bois".
Mais, contrairement aux autres pays qui choisirent de se tourner vers la construction métallique, ils préférèrent rester au bois à causes de leurs immenses ressources et savoir-faire dans ce matériaux, et essayèrent donc de rendre le bois incassable ...

En effet, quand un bois casse, ce ne sont pas les fibres de cellulose qui se brisent, mais la matrice ligneuse qui les entoure :

Il eurent donc l'idée de renforcer cette matrice ligneuse, en injectant de la résine à haute pression pour remplir les pores du bois, et ainsi maintenir bien plus solidement qu'au naturel les fibres de cellulose, obtenant ainsi un matériau composite, peut-être encore un peu moins résistant que les alliages type duralumin, mais 2 fois plus légers appelé Дельта-древесина ou Delta-Bois :

Дельта-древесина - Le Delta-bois, ou panneau de particule-10, ou lignofol, ou balinite, est un matériau composite structurel, du plastique lamellé-bois à base de résine de formaldéhyde renforcée par des fibres de bois. Il a été obtenu par plastification d’un placage de bois (généralement du bouleau) en l’imprégnant de résine de phénol ou de crésolformaldéhyde, suivi d’un pressage à chaud sous haute pression.
Le bois Delta n’a que deux fois la densité du bois ordinaire, tout en le dépassant considérablement en résistance (elle est supérieure à celle de nombreux alliages d’aluminium, bien que inférieure à celle du duralumin d’aviation après traitement thermique et vieillissement artificiel). De plus, ce matériau est pratiquement ininflammable, a une résistance absolue aux champignons (pourriture) et a une longue durée de vie sans perte de qualité (des décennies dans des conditions défavorables).

Le bois était découpé en fines lamelles de moins d'1cm d'épaisseur, séchées, imprégnées de résine et passées à la presse ou au caisson hyperbare. Les soviétiques choisirent un bois fin et se mirent au bouleau ...

Lorsqu'il fut décidé de construire un chasseur lourdement armé destiné à l'interception des bombardiers, ce matériau fut choisi car, à solidité voisine, il permettait d'économiser beaucoup d'alliages d'aluminium.

Le prototype de l'I-301, futur LaGG-1 puis 3, fut dessiné, il incorporait cette technique. LaGG est l'abréviation de :
- Lavotchkine, un jeune ingénieur de structure formé par un français, André Laville,
- Goudkov, un aérodynamicien qui développera d'autres projets,
- Gorbounov, ingénieur spécialiste de ce nouveau matériau, le Delta-bois, et de sa mise en place ...

Les premiers manuels techniques de l'avion, marqués I-301 rayés et portant la mention manuscrite LaGG-1, montrent ainsi la structure de la section centrale de voilure :

Le Delta-bois apparaît dans les dessins de détail des ferrures de fixation longeron/fuselage, où il constitue les parties supérieures et inférieures (les âmes) des longerons :

Cette économie de poids permit de doter l'avion d'un armement puissant, puisque les avions de la première série produit à Gorki, malgré la faible puissance de leur moteur M-105P (1.050 CV), atteignaient 575 km/h tout en emportant fin 1940 :
- une mitrailleuse Bérézine UBK de 12,7mm à canon long et haute cadence de tir (900 cp/s) dans le V du moteur,
- 2 mitrailleuses Bérézine UBS de 12,7mm synchronisées (environ 600 cp/s) entre les culasses du moteur,
- 2 mitrailleuses à tir rapide ChKAS synchronisées (1.800 cp/s diminués à 1.200 cp/s), par-dessus ces dernières ...

Hélas si la photo ci-dessus d'un des premiers exemplaires montre son armement redoutable, elle sous-entend également les nombreuses pannes et problèmes de structure d'un avion très innovant.
Son moteur M-105P, dérivé lointain de notre Hispano-Suiza 12Y, mais avec un nouvel embiellage et surtout un nouvelle distribution, doté d'une pièce intermédiaire rajoutée sous les cames d'alimentation, permettant d'entraîner simultanément 2 soupapes d'arrivée de mélange, avait une plus grande vitesse de rotation, mais était loin d'atteindre les 100 heures de MTBF (1) promises par le Bureau d'Etudes Klimov ...

De plus, s'il était rapide, la maniabilité était nettement inférieure aux autres appareils soviétiques : le virage à 360° prenait 24 secondes, contre 16 à 18 pour un I-16, et moins de 15 pour un I-153, et il grimpait moins bien ...

Mais s'il était moins maniable dans un combat entre chasseurs, il excellait contre les bombardiers allemands, surtout lorsqu'un canon ChVAK de 20mm remplaça la mitrailleuse UBK, comme sur cet exemplaire de la 3ème série, abattu en Lituanie en 1941 :

Hélas, avec l'invasion des pays baltes, un autre problème se posa : les résines permettant de transformer le bouleau en Delta-bois étaient importées des USA via ces pays, qui faisaient office d'intermédiaires neutres. Elles ne purent plus être importées et les stocks se tarirent.

Bien que ces résines d'origine américaine soient dangereuses pour la peau et les poumons des travailleurs les employant, ces produits n'avaient pas d'équivalent disponible en quantité en URSS, et les tentatives faites se soldèrent par des appareils dangereux.

Il fallu revenir à une construction en bois plus traditionnelle en bois ou en métal, plus lourde.
Pour garder néanmoins des performances pas trop décevantes, la quantité de carburant emporté fut réduite et, surtout, l'armement fut diminué : une mitrailleuse synchronisée UBS fut enlevée sur les versions 4, et même les 2 ChKAS sur les versions 23 et ultimes ... Les roquettes RS-82 et les lance-bombes qui furent rajoutés n'améliorèrent pas la vitesse.

Toutes ces restrictions, ainsi que le manque de fiabilité des moteurs M-105P de 1941 firent que l'avion reçut de ses pilotes le surnom peu flatteur de "Лакированный Гарантированный Гроб" : Laqué Garanti Cercueil ...

Gordounov, jugé responsable des déboires du Delta-bois, fut écarté du Bureau, de même que Goudkov, dont le projet de Gou-1/Gou-2 d'architecture proche de l'Airacobra ne sera pas développé suite aux retards du moteur M-107 ...
Lavotchkine se retrouva seul à la tête de l'OKB lorsqu'enfin les alliages légers furent disponibles en quantité grace à l'aide américaine, et qu'un moteur enfin puissant fut disponible pour cet avion : le Chvetsov M-82, puis M-82FN. Il garda la majeure partie de la conception initiale dans le La-5, puis La-5FN, qui seront les avions de la Victoire !

Fait peu connu, lors de l'invasion allemande, le soviétique Lyoulka développait un projet de turbo-réacteur de 500kg de poussée à Saint-Petersbourg. Début 1942, il fut question de finaliser ce réacteur, de le produire en série et de l'utiliser pour propulser un dérivé du LaGG-3. Les premiers dessins furent :

Le Delta-bois continua d'être utilisé après la guerre, dans les pales des hélicoptères Mil par exemple ...

(1) MTBF = Moyenne de Temps de Bon Fonctionnement, en français optimiste,
ou bien Medium Time Before Failure, en anglais pessimiste ...

C'est la technique du (bois) "lamellé-collé", qui est également employée pour la construction de grandes structures civiles (halls de sport, d'exposition, etc.).

[Marc_91]

C'est la technique du (bois) "lamellé-collé", qui est également employée pour la construction de grandes structures civiles (halls de sport, d'exposition, etc.).

Pas complètement, Loïc ...

Dans le lamellé-collé, ce sont des bandes de bois mises en forme et collées ensemble, mais l'imprégnation de rentre pas complètement dans les pores du bois. Celà permet d'avoir des pièces en forme, sans noeuds qui fragilisent la pièce ...

Dans le Delta-bois tel qu'il était fabriqué dans les années 40 à 60, on part d'un matériau naturel et on le transforme tellement qu'on multiplie par 2 sa densité, et on lui donne une structure et une résistance proche des panneaux en fibre de carbone de nos appareils actuels ... Mais ça reste un matériau naturel qui absorbe bien les vibrations, d'où l'utilisation dans les pales d'hélicoptère.

Un autre point où j'avoue mon ignorance :

Dans le manuel technique du La-5 FN de 1944, il y a des pages concernant les 3 variantes de construction :
- l'originale du Lagg-1/3 de 1940 en Delta-bois,
- la variante avec longerons en pin, frêne et autres essence conçue dans l'urgence en 1941,
- la variante métallique ...
Mais ce que je ne sais pas, c'est si la production en Delta-bois a repris, où si certains avions ont été transformés ...

Pas complètement, Loïc ...

Dans le lamellé-collé, ce sont des bandes de bois mises en forme et collées ensemble, mais l'imprégnation de rentre pas complètement dans les pores du bois. Celà permet d'avoir des pièces en forme, sans noeuds qui fragilisent la pièce ...

Effectivement, ce traitement particulier par "imprégnation complète" n'est pas utilisé pour les structures en bois "lamellé/collé" du "Génie Civile.

Dans le Delta-bois tel qu'il était fabriqué dans les années 40 à 60, on part d'un matériau naturel et on le transforme tellement qu'on multiplie par 2 sa densité, et on lui donne une structure et une résistance proche des panneaux en fibre de carbone de nos appareils actuels ... Mais ça reste un matériau naturel qui absorbe bien les vibrations, d'où l'utilisation dans les pales d'hélicoptère.

C'était le cas, de mon temps, des pales des Alouettes II/III, du Super-Frelon et des HSS (Sikorski) de fabrication US, avec une "durée de vie" fixée généralement à "350 heures", avant retour systématique chez le "fabricant". Un des plus graves accidents survenus, à l'été 1967, avec un Super-Frelon de présérie affecté à la 20 S, tuant l'entièreté de son équipage, avait eu pour origine un lot de pales "déclassées", acquis à moindre prix par la MN, dont la durée de vie avait été réduite à "150 heures". L'une des pales, lors d'un simple vol de transit, s'était brutalement rompue, après, au pire, 80 à 90 heures d'utilisation "fonctionnelle, déséquilibrant le rotor, qui avait alors joué le rôle de "tronçonneuse", en découpant la carlingue de l'appareil! Les membres de l''équipage, qui n'étaient pas morts lors du crash, étaient, tous, décédés, encerclés dans l'incendie provoqué par le crash et le carburant qui s'était répandu, puis enflammé dans une pinède!

J'en parle en connaissance de cause, car, un, j'avais fait partie, sur le site même de l'accident, des équipes de recherches des débris "humains" - dont un orteil tranché par le cisaillement des pales, découvert "dans un buisson carbonisé", à +/- 200 m de l'impact du crash par mon plus proche voisin - croyez-moi, çà fait tout "drôle"!...

Deux, en tant que "secrétaire" du service techniques de la BAN Saint-Raphaël, je m'étais retrouvé à devoir éplucher la totalité des casiers où étaient regroupées les fiches individuelles de suivi des très nombreux éléments qui constituaient l'ensemble de l'appareil - çà allait de la carlingue jusqu'aux moindres appareillages de navigation ou d'indication, dont le "bon fonctionnement" ou le fonctionnement défectueux ou douteux, nécessitant le remplacement, était soigneusement précisé à chaque visite périodique programmée, 25, 50 heures, en premier échelon d'entretien, V1-V2 (escadrille-flottille), 150-250- 300-500 heures, V3, effectuée, elle, par des équipes spécialisées, localisées "à terre", dans des BAN bien "précises".

Au-delà de la "V3", en termes de temps d'emploi de l'appareil, le personnel de l'Aéronavale n'étant plus autorisé à intervenir, l'appareil retournait systématiquement chez son constructeur français - dans le cas des hélicos de fabrication française, la cellule, une fois déshabillée, chez "Sud-Aviation" Marignane, la ou les turbines, chez Turboméca, à Pau! - ou celui qui disposait de la licence US (HSS, Corsair, TBM, P2V6, P2V7)

Au début de l'été 1967, plutôt bien informé par ma hiérarchie directe, chargée de l’enquête, de ses premiers résultats sur les causes de l'accident, qui étaient dus plus que vraisemblablement à un défaut technique d'une ou plusieurs pales du rotor, j'avais pu "repérer" assez vite dans la "montagne" de fiches de suivi technique , celles qui se rapportaient au jeu de pales acheté à moindre coût par l'Aéronavale, mais qui, en cette occasion, avait, elle-même, soigneusement pris en compte la durée de vie réduite de ces jeux pales, sur la base des limites d'emploi établies par leur constructeur!

Après, je ne connais pas les conséquences judiciaires, pénales ou financières - voire leur inexistence! -, qui avaient pu en déboucher