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Le Northrop/McDonnell Douglas YF-23 est un prototype et démonstrateur technologique américain d'avion de chasse furtif monoplace et biréacteur, conçu pour l'United States Air Force (USAF). Développé par Northrop, maître d'œuvre, associé à McDonnell Douglas, il fut l'un des deux finalistes de la phase de démonstration et de validation du programme Advanced Tactical Fighter (ATF), face au Lockheed YF-22 de l'équipe Lockheed, Boeing et General Dynamics. Officieusement surnommé « Black Widow II » (« Veuve noire II »), il fut construit à deux exemplaires.
Le YF-23 était jugé plus furtif et plus rapide, mais moins agile que son concurrent. Au terme de quatre années de développement et d'évaluation, l'équipe du YF-22 fut déclarée gagnante en avril 1991 ; son appareil donna naissance au F-22 Raptor, qui vola en 1997 et entra en service en 2005. En 2004, Northrop Grumman utilisa le second YF-23 comme maquette de présentation pour un projet de bombardier régional, abandonné au profit de bombardiers à plus long rayon d'action. Les deux prototypes sont aujourd'hui exposés dans des musées.
Définition du concept
À la fin des années 1970, les satellites de reconnaissance américains repérèrent les nouveaux chasseurs soviétiques Su-27 et MiG-29, susceptibles d'égaler ou de surpasser le F-15 Eagle et le F-16 Fighting Falcon. Ajoutées à de nouveaux systèmes soviétiques comme l'avion de détection aéroportée Beriev A-50 et des missiles sol-air modernes, ces menaces de la fin de la guerre froide poussèrent l'USAF à lancer en 1981 l'étude d'un nouveau chasseur de supériorité aérienne tirant parti des technologies émergentes : matériaux composites, alliages légers, commandes de vol évoluées, moteurs plus puissants et furtivité.
La demande d'informations de l'ATF fut publiée en mai 1981 sous le nom de code « Senior Sky ». En 1983, le bureau de programme de l'ATF fut créé à la base aérienne de Wright-Patterson ; le combat air-air devint la mission principale et, l'Air Force ayant pris connaissance de la très faible surface équivalente radar (SER) obtenue par des programmes secrets comme le Have Blue et le F-117, la furtivité prit une importance bien plus grande. L'USAF exigeait au départ des distances de décollage et d'atterrissage très courtes, ce qui impliquait des inverseurs de poussée.
Forte de son expérience du bombardier furtif B-2 Spirit, Northrop étudia trois concepts : l'Agile Maneuverable Fighter, l'Ultra Stealth Fighter et le High Stealth Fighter (HSF). En 1985, le HSF avait évolué vers une configuration déjà très proche du futur YF-23, offrant le meilleur compromis entre furtivité et performances aérodynamiques. L'ingénieur en chef Robert Sandusky et le scientifique en chef Yu Ping Liu, qui dessina ses surfaces courbes furtives, furent des figures clés de l'équipe Northrop.
Démonstration et validation
L'expression de besoin opérationnel de novembre 1984 demandait un chasseur d'une masse au décollage d'environ 22,7 tonnes, alliant furtivité, « supercroisière » (vol supersonique prolongé sans postcombustion), grand rayon d'action et capacité à opérer depuis des pistes courtes. L'appel d'offres fut lancé en septembre 1985 et, sur recommandation de la commission Packard, la construction de prototypes volants y fut ajoutée en mai 1986. L'USAF prévoyait alors d'acquérir 750 ATF au prix unitaire de 35 millions de dollars (dollars de 1985), tandis que l'US Navy, dans le cadre de son programme NATF (Navalized Advanced Tactical Fighter) annoncé en 1988, envisageait 546 appareils pour remplacer le F-14 Tomcat.
En juillet 1986, Lockheed, Boeing, General Dynamics, McDonnell Douglas, Northrop, Grumman et Rockwell remirent leurs propositions. Celle de Northrop, le projet DP110, dérivait du HSF. Le 31 octobre 1986, les propositions de Lockheed et de Northrop furent retenues comme finalistes. Chaque équipe reçut un contrat à prix ferme de 691 millions de dollars (dollars de 1985) et disposa de 50 mois pour construire et essayer en vol deux prototypes : l'appareil de Lockheed devint le YF-22 et celui de Northrop le YF-23. En parallèle, Pratt & Whitney et General Electric développèrent les moteurs concurrents YF119 et YF120.
Northrop s'associa à McDonnell Douglas, avec qui elle avait déjà développé le F/A-18 Hornet. Les partenaires investirent environ 650 millions de dollars sur fonds propres, et chaque motoriste 100 millions. Northrop construisait le fuselage arrière et les empennages à Hawthorne (Californie) et assurait l'assemblage final à la base aérienne d'Edwards, tandis que McDonnell Douglas fabriquait les ailes et le fuselage avant à Saint-Louis (Missouri). La configuration fut figée en janvier 1988 sous la référence DP117K. Entre-temps, les inverseurs de poussée avaient été abandonnés, l'objectif de masse au décollage était passé à 27,2 tonnes et l'emport interne de missiles avait été réduit de huit à six. Les prototypes n'emportaient pas d'avionique de mission, testée au sol et à bord d'un laboratoire volant, un BAC One-Eleven modifié.
Le YF-23 avait une allure peu conventionnelle : ailes en losange dont les bords d'attaque et de fuite étaient tous deux en flèche de 40°, fuselage fortement « profilé selon la loi des aires » pour réduire la traînée d'onde, et deux empennages en V monoblocs inclinés de 50° par rapport à la verticale, surnommés « ruddervators ». Ceux-ci braquaient en sens opposés pour le tangage et dans le même sens pour le lacet, tandis que le roulis était obtenu par le braquage différentiel des volets et des ailerons ; volets baissés et ailerons levés simultanément des deux côtés servaient d'aérofrein. L'alignement de tous les bords selon quelques directions concentrait les échos radar en un petit nombre de lobes étroits. Instable par conception, l'appareil reposait sur des commandes de vol électriques, dont les lois de pilotage furent mises au point sur un grand simulateur et sur le TIFS (Total In-Flight Simulator), un C-131 Samaritan modifié.
Le fuselage avant présentait un nez à bouchains aux arêtes vives, générant des tourbillons qui amélioraient le comportement aux grands angles d'attaque. Le nez et la verrière avaient des surfaces à courbure continue, dessinées pour une faible signature radar. Le poste de pilotage, placé haut et près du nez pour une bonne visibilité, comportait un manche central et des manettes latérales, et le réceptacle de ravitaillement en vol se trouvait sur le dos du fuselage avant. L'avion fut construit « de l'extérieur vers l'intérieur », les grands revêtements en composite étant fabriqués avant la structure interne. Pour limiter les coûts, des éléments du commerce furent utilisés : roue avant de F-15, pièces du train principal du F/A-18 et éléments du cockpit avant du F-15E.
Les deux moteurs étaient logés dans des nacelles séparées, de part et d'autre du fuselage, dont le dessus plat leur valut le surnom de « pains de mie ». Leurs entrées d'air fixes, de section trapézoïdale, alimentaient des conduits en S qui masquaient les compresseurs aux ondes radar, et des panneaux poreux placés devant chaque entrée aspiraient la couche limite. Les nacelles conservaient le volume prévu à l'origine pour les inverseurs de poussée abandonnés. Comme sur le B-2, les gaz des tuyères à rampe de détente unique s'écoulaient dans des gouttières creusées dans le dessus de l'arrière du fuselage, tapissées de tuiles en « Lamilloy » fabriquées par Detroit Diesel Allison ; refroidies par transpiration grâce à de l'air prélevé sur les moteurs, elles réduisaient la signature infrarouge vue du sol. Contrairement au YF-22, le YF-23 n'utilisait pas la poussée vectorielle. Une grande soute à armement unique occupait le dessous du fuselage, entre le train avant et le train principal.
Le premier YF-23 (PAV-1, numéro de série 87-0800), équipé de moteurs Pratt & Whitney YF119, était peint en gris anthracite et surnommé « Gray Ghost » (« Fantôme gris »). Le second (PAV-2, 87-0801), équipé de moteurs General Electric YF120, portait deux tons de gris et était surnommé « Spider » (« Araignée »). Le surnom officieux de « Black Widow II » venait à la fois du diagramme de surface équivalente radar, qui évoquait une araignée, et du chasseur de nuit P-61 Black Widow de Northrop, de la Seconde Guerre mondiale. Le PAV-1 porta brièvement un sablier rouge peint autour de sa prise d'air dynamique pour avertir le personnel au sol ; rappelant la marque que l'araignée veuve noire porte sous le ventre, il fut effacé à la demande de la direction de Northrop.
Le PAV-1 fut présenté à la base aérienne d'Edwards le 22 juin 1990 et effectua un premier vol de 50 minutes le 27 août 1990, aux mains du pilote d'essai en chef de Northrop, Alfred « Paul » Metz ; le F-16 d'accompagnement dut allumer sa postcombustion pour le suivre en montée. Le PAV-2 suivit le 26 octobre 1990, piloté par Jim Sandberg. Le 18 septembre, le PAV-1 vola en supercroisière à Mach 1,43, et le 29 novembre le PAV-2 dépassa Mach 1,6 sans postcombustion ; la vitesse de supercroisière la plus élevée atteinte fut de Mach 1,72. À titre de comparaison, le YF-22 atteignit Mach 1,58 en supercroisière. Les deux prototypes ne volèrent ensemble qu'une seule fois, pour une séance de photos au-dessus du désert de Mojave le 29 novembre 1990.
Le 30 novembre, le PAV-1 effectua une démonstration de combat au rythme soutenu, avec six vols en une dizaine d'heures, au cours de laquelle il atteignit Mach 1,8 avec postcombustion, sa vitesse la plus élevée ; la vitesse maximale reste classifiée, mais dépasserait Mach 2 en altitude. L'angle d'attaque maximal testé fut de 25°. Contrairement à Lockheed, qui tira des missiles AIM-9 Sidewinder et AIM-120 AMRAAM depuis son YF-22, Northrop ne tira aucun missile depuis le YF-23, dont la soute ne servit qu'à des essais acoustiques. Les essais en vol s'achevèrent en décembre 1990 : les deux YF-23 avaient totalisé 50 vols et 65,2 heures, confirmant les performances annoncées par Northrop.
Évaluation
Les deux appareils satisfaisaient ou dépassaient les exigences de performances ; le YF-23 était plus furtif et plus rapide, mais le YF-22 plus agile. Le 23 avril 1991, le secrétaire à l'Air Force Donald Rice annonça la victoire de l'équipe Lockheed et de Pratt & Whitney pour la cellule et le moteur. La proposition de Lockheed fut jugée techniquement supérieure, moins risquée (le YF-23 avait effectué beaucoup moins de vols et d'heures) et mieux gérée. Des observateurs estimèrent aussi que les dépassements de coûts et les retards de Northrop sur les programmes B-2 et AGM-137 TSSAM avaient joué en sa défaveur. Selon une partie de la presse, le projet de Lockheed paraissait en outre plus facile à adapter au besoin NATF de la Navy, qui abandonna pourtant ce programme dès l'exercice 1992 en raison de l'envolée des coûts.
À l'issue de la compétition, les deux YF-23 furent cédés, sans moteurs, au centre de recherche en vol Dryden de la NASA, sur la base d'Edwards. La NASA envisageait d'utiliser l'un d'eux pour des recherches sur l'étalonnage des charges, mais ce projet n'aboutit pas. Les deux cellules restèrent stockées jusqu'au milieu de l'année 1996, puis furent confiées à des musées.
En 2004, Northrop Grumman proposa un bombardier dérivé du YF-23, le FB-23 « Rapid Theater Attack », pour répondre au besoin de bombardier régional intérimaire de l'USAF, face au FB-22 de Lockheed Martin et au B-1R de Boeing. Le PAV-2 fut modifié pour servir de maquette de présentation. La Quadrennial Defense Review de 2006 privilégia finalement un bombardier stratégique à long rayon d'action, ce qui mit fin au projet. En 2018, on évoqua la possibilité que Northrop Grumman propose un F-23 modernisé pour le programme de chasseur japonais F-X, mais le Japon n'y donna pas suite.
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