Tout d'abord, cela a pris au moins cinq ans à l'époque, mais votre observation est tout à fait correcte. Il vous faudrait remonter une décennie en arrière pour trouver un combattant de première ligne conçu dans les deux ans.

Les raisons sont:

• Urgence : À l'époque, la course aux armements de la guerre froide a forcé les deux parties à s'améliorer continuellement. Avec les progrès des armes et des tactiques, cela signifiait que la mise à niveau des cellules plus anciennes ne suffisait pas.
• Une main-d'œuvre qualifiée: expérimentée les ingénieurs de l'époque avaient travaillé sur une douzaine de nouveaux designs ( ou plus), ils avaient donc développé une idée de comment concevoir le suivant. Aujourd'hui, on peut être chanceux d'en avoir mis un seul dans les airs au cours de sa vie.
• Complexité: à mesure que les avions deviennent de plus en plus chers, leurs spécifications sont revues depuis des années. Le temps qu'il faut pour rédiger les spécifications d'aujourd'hui se reflète dans les exigences parfois contradictoires imposées à un nouveau design. Chaque nouveau design doit être un touche-à-tout, ce qui augmentera le temps de développement. Beaucoup.
• Culture: La culture d'aujourd'hui est très averse au risque. Comparez cela aux années 50, lorsque le F-100 est devenu supersonique lors de son deuxième vol d'essai et a été impliqué dans 889 accidents, causant la mort de 324 pilotes au cours de sa carrière opérationnelle. La conception et les tests étaient beaucoup moins approfondis, laissant au hasard des effets plus compliqués comme le flottement ou la fatigue et en acceptant d'autres comme les caractéristiques de décrochage dangereuses. Aujourd'hui, nous évaluons et testons beaucoup plus parce que nous pouvons et essayons d'éviter les accidents à presque tout prix. Cela prend du temps.

Je ne saurais trop insister sur l'importance du deuxième point. Lorsque le premier jeu de données aérodynamiques pour le TKF-90 a été envoyé aux spécialistes de la simulation de MBB, il a été rejeté parce que les coefficients étaient manifestement «faux». En fait, le gars de la simulation avait passé toute sa carrière avec les données de Tornado, donc c'était tout ce qu'il savait. À mon époque, j'ai essayé de faire pression pour un design bon marché juste pour garder les gens formés, mais je n'ai rien obtenu avec les compteurs qui dirigent l'entreprise. Pour eux, chaque ingénieur était le même. À leurs yeux, l'expérience peut être jugée par un diplôme d'ingénieur et la formation financée par l'entreprise est un gaspillage d'argent. Vous voyez, le problème de la formation va jusqu'au sommet! Si même les patrons n'ont pas la moindre idée de ce qu'il faut pour concevoir rapidement un bon avion, vous obtenez ce que nous avons aujourd'hui.

Notez que la complexité ne concerne pas seulement la cellule. Les programmes modernes sont pour la plupart multinationaux et répartis sur autant de circonscriptions que possible. Le niveau de coordination d'une telle main-d'œuvre artificiellement accrue est immense. De plus, tester tous les états d'une cellule complexe prend beaucoup plus de temps et la gestion des risques signifie que les essais rapides sont impossibles. À l'époque, la stratégie était principalement un essai et une erreur, alors qu'aujourd'hui, chaque programme est testé à mort pour éviter tout échec.

Avez-vous déjà lu Les lois d'Augustin? C'est un excellent livre avec beaucoup d'idées profondes sur le secteur de l'aviation militaire. Et lorsque même le PDG de Lockheed ne peut pas faire une brèche dans le système même s’il a démontré une compréhension approfondie de ses défauts, vous savez à quel point il est impossible de changer.

Parce que a utilisé le SR-71 comme exemple: Ceci combine tous les points à l'extrême.

• Après l ' incident U-2 et sans satellites en état de fonctionnement, l'urgence était extrême. Les gens ont travaillé presque 24 heures sur 24 pour mettre en service le nouveau design. Comparez cela avec aujourd'hui où un test en vol est reporté pour le moindre risque. Des retards? Qui s'en soucie!
• Kelly Johnson a sélectionné avec soin les meilleurs ingénieurs des bureaux de Burbank et avait travaillé sur les conceptions de Mach 3 pendant près d'une décennie auparavant. En outre, le détail le plus chronophage de la famille d'avions Blackbird, leur moteur, était prêt lorsqu'il a démarré. Je me souviens de l'autobiographie de Ben Rich que Kelly pouvait prédire la charge thermique d'une onde de choc avec seulement quelques degrés d'erreur juste en devinant à l'époque. Pour développer ce genre d'expérience, il faut beaucoup de données en soufflerie! Et il avait la liberté presque totale de décider comment procéder. Aucun beancounter n'osait remettre en question ses décisions - la performance était encore plus importante que les profits. Comparez cela avec aujourd'hui…
• La famille d'avions Blackbird était censée faire une seule chose. Volez vite. Aucune demande sur la vitesse de rotation, la longueur du champ ou une grande variété de charges externes. Aussi pas des dizaines de profils de mission, haut et bas, flâner et pénétration, supériorité aérienne et bombardement avec une seule plate-forme. Cela a aidé à le faire sortir rapidement.

Le fait que la famille Blackbird n'ait pas été remplacée par quelque chose de mieux a été causé par… attendez… le coût sans cesse croissant des nouveaux designs / a>. C'était simplement le dernier d'une longue lignée.

Il y a plusieurs raisons à cela - techniquement parlant, la principale est que la complexité du système a considérablement augmenté. Plus de systèmes signifie plus d'interfaces, plus de redondances, ce qui signifie plus de risques de panne et plus de dépannage. L'avion de combat moderne devrait effectuer une grande variété de missions, qui auraient été effectuées par différents avions dans le passé.

Les avions de combat modernes sont multirôle (ou omnirôle, si vous passez par les Français) , attendus pour effectuer plus de choses et mieux que leurs prédécesseurs et durer plus longtemps. Prenons le cas du F-35. On s'attend à ce que l'avion remplisse les rôles exécutés par divers aéronefs (F-16, A-10 et F / A-18) dans différents services. Par rapport à cela, la mission principale du SR-71 était simple - aller vite non détecté (la rapidité étant la principale).

Ajouté à cela, l'avion devrait avoir des systèmes intégrés pour le permettre être exploité dans le futur. Les systèmes électroniques sont encore un travail en cours et ses coûts de développement sont importants, éclipsant facilement le coût impliqué dans le développement de la cellule. En fait, le système électronique sera développé longtemps après la finalisation de la cellule, ce qui entraînera des coûts R&D jusqu'à ce que l'avion soit mis en service (et bien après cela) car le client veut entasser autant de systèmes que possible dans la cellule.

L'image ci-dessous montre le type et le nombre d'avions de combat en service USAF depuis les années 1950.

Avions en service USAF ; image de math.andyou.com

Cela montre clairement que les avions modernes moins problématiques devraient mieux fonctionner que leurs prédécesseurs plus nombreux et que cela ne fera que s'aggraver.

Il y a une autre chose qui n'est pas évidente à partir du graphique: le nombre de fournisseurs disponibles. Par exemple, en 1960, vous avez le F-86 Sabre fabriqué par l'Amérique du Nord, le F-84 Thunderjet fabriqué par la Republic Aviation, le F-89 Scorpion fabriqué par Northrop et F-106 Delta Dart fabriqué par Convair, et ce n'est qu'une liste partielle. Aujourd'hui, si l'USAF veut acheter un chasseur, ils ont eu Lockheed (et Boeing par un fil) et personne d'autre. Il n'y a pas de concurrence ici.

À mesure que le pool de sélection diminue, il devient plus difficile pour l'acheteur d'appliquer une quelconque discipline fiscale, en particulier lorsque le contrat est au coût majoré. Une autre chose est que la tendance à prendre des risques diminue - personne ne veut que le prochain tombe en panne en faisant une erreur lorsque les coûts l'emportent sur les avantages. Vous avez cette situation où le dernier gars debout est sûr que le gouvernement va le financer autant et aussi longtemps quels que soient les dépassements de coûts - simplement parce qu'il n'y a pas de plan «B».

Là est une autre facette à cela - si les contrats de développement ne sont pas continus, c'est-à-dire dos à dos, la connaissance du développement des systèmes doit être réapprise à chaque fois, ce qui entraîne plus de retards. Il est plus facile de s'appuyer sur la base de connaissances disponible plutôt que d'apprendre quelque chose de nouveau. Les personnes qui ont travaillé sur SR-71, par exemple, avaient déjà travaillé sur A-12 Cygnus. Les compétences qui ne sont pas mises à jour en permanence périront facilement, en particulier dans l'aérospatiale, où le vivier de talents est plutôt restreint. Donc, ne soyez pas surpris si le prochain avion prend plus de temps et d'argent à se développer.

MISE À JOUR:

Je souhaite clarifier / souligner quelques points dans ma réponse.

# 1: En fin de compte, le principal moteur du temps de développement est la complexité croissante.

Des menaces plus avancées signifient des systèmes plus avancés, ce qui signifie généralement plus de complexité.

• Votre adversaire reçoit un radar plus grand, vous avez donc besoin d'un plus gros radar pour le voir en premier. Vous ajoutez des brouilleurs pour raccourcir sa portée de détection radar efficace; il passe aux capteurs IR pour augmenter son radar; vous devez réduire votre signature IR (moteurs enterrés / isolés, buses dentelées).
• Il coordonne avec les contrôleurs au sol et leurs énormes radars; vous bloquez ses communications; il ajoute une fonctionnalité anti-brouillage à ses communications; vous vous coordonnez avec AWACS pour étendre votre propre plage de détection et ajouter des communications standardisées afin que tout le monde puisse se parler.
• Vous allez bas pour cacher votre signature radar dans le fouillis au sol; il ajoute le filtrage Doppler.
• Il obtient des missiles IR; vous obtenez des brouilleurs IR; il obtient des chercheurs infrarouges résistants aux bourrages; vous obtenez des lasers pour brûler ses chercheurs.
• Vous construisez un chasseur plus maniable; il obtient des missiles de combat aérien super manœuvrables qui peuvent se verrouiller à des angles extrêmes.

Ces capacités avancées ne sont pas facultatives. Ils sont nécessaires à la survie. Encore plus de capacités sont nécessaires pour exécuter une mission.

• Pas de système d'approche et d'alerte de missile? Vous ne verrez peut-être jamais le missile arriver.
• Pas de brouilleurs radar, pas de brouilleurs infrarouges laser, pas de leurres? Ensuite, ses missiles sont plus susceptibles de frapper.
• Pas de faible probabilité de fonctionnalité d'interception (radar et communications)? Ensuite, il pourrait vous détecter à longue distance (rendant votre furtivité moins utile) ou brouiller votre radar.
• Pas de modes de cartographie au sol? Ensuite, vous devez passer plus de temps dans l'espace aérien hostile à la recherche d'une cible. Ou vous devez compter sur quelqu'un d'autre pour trouver des cibles à votre place (il vous faut maintenant deux avions).
• Pas de module de ciblage au sol intégré? Ensuite, vous avez besoin d'un pod externe, qui est plus traînant et augmente votre RCS.
• Pas de furtivité? Pas de brouillage? Amusez-vous avec les radars et les SAM à longue portée.
• Pas de communications anti-brouillage? Amusez-vous à vous parler.

# 2: Alors pourquoi ne pas tout concevoir de manière incrémentielle?

Pourquoi ne pas piloter un design rapide et sale, trouver les problèmes, puis le corriger dans le bloc suivant?

Premièrement, nous le faisons toujours (dans une certaine mesure). Les F-22, F-35 et B-21 ont tous des chemins de mise à niveau.

Deuxièmement, cela peut être plus coûteux et prendre du temps que de tout concevoir en même temps.

• Un défaut de \ $ 1 dans la conception coûte \ $ 10 en production et \ $ 100 sur le terrain. Lorsque les avions sont déjà si chers, les défauts seront également coûteux à corriger.
• Lorsque les avions sont si complexes, la conception / le développement purement en série prendrait une éternité.
• La production à bas débit est inefficace / coûteux. Arrêter la production entre les blocs est encore plus coûteux.

Mais tout concevoir simultanément est plus complexe (plus de balles à jongler).

Il y a donc un équilibre entre le développement en série et le développement simultané .

# 3: Le temps de développement est compté différemment

De meilleurs tests et une plus grande sécurité imposant plus de temps. - [d'après la question mise à jour]

Ce n'est pas seulement que les tests modernes sont plus stricts / complets / sûrs, mais que le temps de développement moderne est compté différemment.

• Le temps de développement du F-16 est plus long qu'il n'y paraît, car le F-16 est essentiellement entré en service avant la fin des tests. (Rappelez-vous comment la queue a dû être agrandie de 25% pour remédier au décrochage en profondeur? Ce correctif n’a pas eu lieu avant le bloc 15, après la construction des cellules 329 .) Selon les normes modernes, les premiers F-16 seraient toujours être en phase de test.
• Et le mécontentement de l'US Air Force à l'égard du moteur des F-16 (et des F-15) a conduit à un âpre différend avec PW, menant au programme de moteurs alternatifs. Finalement, les moteurs GE alimentent la plupart des F-16 aujourd'hui.
• Le F-14 est également imbattable pour ses moteurs dérivés de bombardiers, qui ont mal fonctionné à un AOA élevé.

Il ne s'agit donc pas seulement de sécurité, mais aussi de fonctionnalités de base.

En comparaison, il y a quelques centaines de F-35 aujourd'hui (~ 300, ~ 210 sur le terrain, ~ 90 qui sortent de la production), plus que les flottes F-15C / D (~ 180), F-22 (~ 180) ou F-15E (220+). (Certains sont déjà en service avec l'US Air Force et le US Marine Corps, d'autres terminent les tests, et d'autres encore forment aux États-Unis le cadre initial de pilotes pour divers pays partenaires.) Bien que la plupart d'entre eux ne soient pas en service, ils sont déjà à un stade de test plus "avancé" que le F-16 ne l'était après qu'il soit déjà entré en service.

Bien sûr, outre la sécurité et la rigueur, plus de tests / le développement est nécessaire car les avions plus complexes ont plus de choses à tester / développer.

4: Les multirôles peuvent économiser de l'argent et peuvent offrir plus de capacités

J'ai encore de grandes difficultés à accepter que ... Avoir moins de types de cellules permet d'économiser des coûts et / ou du temps de développement, cela semble évidemment incorrect. - [de la question mise à jour]

Premièrement, si deux avions sont assez similaires, vous pouvez utiliser le même avion pour remplir les deux rôles. Vous développez un avion au lieu de deux, ce qui réduit théoriquement vos coûts de développement de moitié. Ou vous pouvez utiliser ces économies pour concevoir un meilleur avion. Dans la pratique, vous devrez peut-être créer des mods pour répondre à différents rôles / clients, mais la cellule et les systèmes sont [espérons-le] suffisamment similaires pour générer des économies nettes (ou un meilleur avion).

Ce n'est pas sans précédent. Le YF-16 et le YF-17 se sont tous deux battus pour le même programme de l'US Air Force, mais l'US Air Force a pris le F-16 et la Marine a transformé le YF-17 en F-18.

Deuxièmement, le F-16 le fait déjà. Il remplit déjà une variété de rôles précédemment assurés par plusieurs types d'avions différents. Il est utilisé pour tout, du soutien aérien rapproché, de l'interdiction / du soutien aérien profond et de la suppression des défenses aériennes ennemies, à la supériorité aérienne et à la reconnaissance.

Le Super Hornet est également une puissante plate-forme multirôle. Même le F-15E Strike Eagle, construit pour l'interdiction à longue portée, a fondamentalement la même capacité de supériorité aérienne que le F-15C. Même le F-14 a gagné son surnom de «Bombcat». En fait, la plupart des chasseurs hérités et [survivants] modernes sont multirôles: F-15, F-16, F-18, F-22, F-35, famille Su-27, Gripen NG, Rafale , Typhoon, J-10, J-20, etc.

Les multirôles sont flexibles et augmentent la capacité totale disponible . Exemple:

• Dites que L'avion A ( a ir supériorité) fait "100" supériorité aérienne et 0 attaque au sol.
• Dites que L'avion G ( g attaque ronde) fait 0 supériorité aérienne et 100 attaque au sol.
• Dites que L'avion M ( m ultirôle) effectue 75 supériorité aérienne et 75 attaques au sol.
• Supposons que vous achetiez 100 avions. Vous avez deux options:

.

  | Option 1 | Option 2 | rôle unique | multirôle -------------------------- | ------------- | -------- --- numéro du plan A (100/0) | 50 | 0nombre d'avions G (0/100) | 50 | 0nombre d'avions M (75/75) | 0 | 100air sup. capacité | 5000 | 7500ground. capacité | 5000 | 7500  

Le Avion M multirôle peut ne pas être aussi bon que A ou G dans un rôle spécifique , mais vous obtenez globalement plus de capacités. Mais si vous créez des multirôles, vous avez potentiellement 100 plans disponibles pour chaque rôle.

Cela fonctionne parce que les missions changent. Le jour 1, vous aurez peut-être besoin de beaucoup de supériorité aérienne, et le jour 2, vous aurez peut-être besoin de beaucoup d'attaques au sol. Eh bien, avec seulement des chasseurs à rôle unique (option 1), la moitié de votre flotte est inutile les deux jours. Mais avec les multirôles (option 2), ils sont tous utiles les deux jours. (Les missions peuvent même changer lors de la même sortie, par exemple, un groupe d'interdiction se défend contre les combattants adverses avant de se diriger vers leur cible. Les chasseurs d'attaque F-16 qui peuvent se défendre peuvent être plus efficaces que de toujours assigner des escortes F-15 "juste au cas où" .)

C'est encore plus vrai si vous avez plus de rôles. Si vous avez 10 rôles différents, vous ne pouvez créer que 10 plans (en moyenne) pour chaque rôle (dans l'option à rôle unique). Ainsi, jusqu'à 90% de votre flotte peut être inutile un jour donné. (Ceci est évidemment un exemple extrême.)

Mais même au point le moins optimal (max A , et max G ), les multirôles offrent une bonne capacité (7500) par rapport aux rôles uniques (10 000). La capacité des rôles uniques variera entre 5 000 et 10 000 (selon le jour), alors que les multirôles peuvent toujours en apporter 7 500.

Il y a une exception. Si vous savez à l'avance que vous avez toujours besoin de "5000" de supériorité aérienne, alors oui, il est plus efficace de construire 50 chasseurs de supériorité aérienne. Mais A) il est difficile de savoir qu'avant (prédire l'avenir), et B) ce nombre changera avec le temps malgré tout. Mais si vous savez que vous aurez toujours besoin d'au moins de supériorité aérienne de "1000", alors il est plus efficace d'acheter 10 chasseurs de supériorité aérienne (en fait plus de 10, selon l'utilisation prévue). En pratique, vous construiriez au moins 10 chasseurs de supériorité aérienne et donneriez ensuite des fonctionnalités multirôles.

(Il y a une autre exception. Ce modèle suppose que toutes les capacités de Supériorité aérienne ou Air-Sol sont identiques, indépendamment de la source / du type. Évidemment, ce n'est pas t toujours vrai.)

Notez le seuil de rentabilité dans l'exemple ci-dessus. L'avion M était 75/75, mais s'il était moins performant (50/50), alors les options 1 et 2 offrent les mêmes capacités disponibles. Ainsi, l'avion multirôle doit être compétent dans ses rôles typiques, sinon la composition de la flotte est inefficace. D'un autre côté, l'avion multirôle n'a pas à exceller dans ses rôles typiques, il a juste besoin d'être compétent.

Heureusement, les combattants multirôles peuvent très bien jouer une variété de rôles simplement en échange de charges utiles . Prenez le F-16 par exemple. Besoin d'un contre-air défensif? Chargez les AMRAAM. Besoin de CAS? Saisissez les pods de navigation / ciblage et chargez des JDAM / LGB. Reco? Pod de photo-reconnaissance. SEAD? DOMMAGES, leurres et brouilleurs. Anti-armure? Mavericks et SDB. Antiship? Harpons. N'oubliez pas le carburant.

Rappelez-vous comment les missions peuvent changer en cours de vol. Ces F-16 auto-escortés remplissent les deux rôles simultanément , disons 25/75, donc leur capacité totale utilisée est de 100, et la capacité de la flotte est de 10 000 (égale aux rôles simples lors de leur meilleur jour. ou 2x les rôles simples lors de leur pire jour).

Le F-35 peut exécuter plusieurs rôles simultanément. Ils peuvent s'escorter, trouver eux-mêmes des cibles, frapper une cible au sol, brouiller les avions et les radars au sol ennemis, et même éliminer les SAMS ennemis, tout en agissant comme des mini-AWACS / JSTARS pour des alliés amicaux. Disons que c'est 75/75/75/75/75/75, soit 450 au total par avion et 45 000 pour la flotte.

Cela fait partie de la valeur des chasseurs furtifs multirôles. Ils ont besoin de beaucoup moins de soutien.
^{(Source de l'image: Au-delà du «bombardier»: le nouvel avion de détection à longue portée et la sécurité nationale des États-Unis - Lieutenant-général David A. Deptula, USAF (retraité), 2015.)}

C'est en partie la raison pour laquelle vous voyez le F-35 gagner des combats 20 contre 8 et accumuler des ratios d'élimination> 20: 1 à Red Flag:

# 5: [Exemple multirôle] Le F-35

[Cette section mérite vraiment sa propre question / réponse, mais je vais l'abréger ici.]

Coût

Le F-35A (\ 94,6 millions de dollars (FY16 \ $)) coûte moins cher que le Typhoon, le Rafale, le Gripen NG et le Super Hornet. En 2019, cela coûtera un peu plus (\ 80 millions de dollars) qu'un Block 50 F-16 (\ 65 - \ 80 millions de dollars).

Comparé aux F-16, Hornet, Super Hornet, Harrier, A-10, Rafale, Gripen et F-117, le Le F-35 est plus performant dans presque tous les aspects pertinents. Il possède le meilleur radar, la meilleure suite EW (probablement) et la meilleure suite de capteurs infrarouges. Il a la meilleure portée et porte le plus de charge utile. Il a les "superbes caractéristiques de maniabilité à basse vitesse et la maniabilité après décrochage" du Hornet et l'accélération d'un F-16 (un "Hornet à quatre moteurs", a fait remarquer un pilote). À charges de combat équivalentes, le F-35 est plus rapide et accélère / monte plus rapidement. La fusion de capteurs et l'intégration de réseau offrent une excellente connaissance de la situation (peut-être la deuxième après AWACS) et facilitent grandement les frappes coordonnées.

Même contre le Raptor en air-air, il n'est pas clair que le F-22 dominerait. Certains systèmes F-35 (le radar APG-81, la suite ASQ-239 EW, les capteurs AAQ-37 DAS) sont des mises à niveau directes des systèmes F-22 (APG-77, ALR-94, AAR-56). La capacité de cartographie et de ciblage au sol du radar F-35 a en fait été réinstallée sur le F-22. La suite EW du F-35 a détecté et bloqué les radars du F-22. Il est également deux fois plus fiable et quatre fois moins cher que son prédécesseur sur le F-22. Et l'EODAS du F-35 a fait évoluer l'AAR-56 du F-22 en bien plus qu'un détecteur de lancement de missile, fournissant également la géolocalisation du tir au sol, le repérage des armes et la connaissance de la situation IRST (le fameux "voir à travers le plancher du cockpit"). Les pilotes d'essai et les officiels de l'USAF ont également remarqué que le F-35 est plus furtif que le F-22.

Le F-35 dispose également d'un système de recherche et de suivi IR intégré et d'un système de repérage monté sur le casque. Les deux ont été annulés sur le F-22. Le F-35 embarquera également 6 AMRAAM internes (identiques au Raptor) ou 4 MBDA Meteors internes.

Temps de développement

• F-16: 2 ans pour la démo (1972-74), 4 ans avant le premier vol (1972-76) , 8 ans avant l'entrée en service (1972-80)
• F-35: 5 ans pour la démonstration (1996-2001), 10 ans pour le premier vol (1996-2006), 19 ans pour l'entrée en service (1996) -2015)

Dans l'ensemble, le développement du F-35 a ostensiblement pris 2,5 fois plus de temps que le développement du F-16. Compte tenu de l'énorme quantité de nouvelles technologies, il est à noter que le temps de développement était comparable à celui d'autres chasseurs modernes, qui ont également une moyenne de 20 ans (voir bien ci-dessous), bien qu'ils soient beaucoup moins difficiles techniquement.

En exécutant un programme commun, le JSF a éliminé un grand nombre de RDT&E de système potentiellement redondant et réinvesti ces économies dans des systèmes plus avancés (et plus de systèmes). Par exemple, au lieu de concevoir trois radars différents, ils ont conçu un seul radar (plus avancé) - en évitant de réinventer le même radar deux fois, en évitant trois programmes de test et de validation distincts et en évitant de gérer trois programmes distincts.

# 6: Points / ajouts mineurs

1.)

J'ai encore beaucoup de mal à accepter cela ...

Une raison serait la complexité du problème, qui est très souvent cité. Tous les problèmes aérospatiaux sont extrêmement complexes, ce n'est pas nouveau. Mais maintenant, personne ne peut plus les attaquer? C'était la base de ma question.

Je pense que la complexité a simplement augmenté plus vite que la capacité des outils à suivre le rythme.

Je pense qu'avec des outils et des processus modernes , il serait très facile de sur-concevoir n'importe quel avion d'avant 1980.

2.)

Vous ne faites ces nouveaux programmes que de temps en temps, il y en a tellement un arriéré de choses que vous voulez faire - vous en jetez trop. Vous voulez faire toutes les nouvelles technologies, tous les nouveaux processus de fabrication, de nouveaux outils, tout nouveau en même temps. Cela rend la complexité exponentielle. [Donc] Vous devez trouver des choses pour avancer en dehors de ces programmes pour vous préparer à ces programmes, donc lorsque l'occasion se présentera ... les technologies [seront déjà] sur le marché, vous savez donc ce que vous faites afin que vous puissiez exécuter ... au lieu de "cela fait si longtemps que nous devons commencer à zéro [avec] un nouveau plan de programme, une nouvelle structure organisationnelle, une nouvelle équipe" --- tout cela à la fois rend difficile de exécuter. - David Kusnierkiewicz, ingénieur des systèmes de mission (NASA), Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins. S'exprimant à l'AIAA ( "Tout ce qui est arrivé à l'avion de quatre ans", @ 31:00)

Plusieurs raisons:

1. Les avions modernes sont beaucoup plus complexes

   • Échelle.
     • Un F-16 pèse autant qu'un B-25 (9 tonnes). Un F-22 (20 tonnes) pèse 60% de moins qu'un B-29 (34 tonnes).
   • Logiciel.
     • Le F-16C avait 150 000 lignes de code. Le F-22 avait 2 millions de lignes de code. Le F-35 en a plus de 8 millions. Le système logistique du F-35 comporte 24 millions de lignes de code.
     • L'automatisation / logiciel est essentiellement une IA étroite, remplaçant plusieurs membres d'équipage supplémentaires : cartographie radar du terrain, analyse des cibles au sol à travers plusieurs capteurs (optiques, IR, radar), reconnaissance automatique de cible, approche et avertissement de missile, attaque électronique, contre-mesures défensives, etc.
     • Même le démarrage du moteur est simple, "ne nécessitant que trois sélections d'interrupteurs, un pour chacun la batterie, le bloc d'alimentation intégré et le moteur ... Initié par un bouton dans le cockpit, le [test des systèmes du véhicule (VS BIT)] autotest presque toutes les fonctions imaginables sur l'avion ... Après 90 secondes, si il n'y a aucun problème, l'avion se déclare prêt pour le vol "( Mark Ayton).
     • En comparaison, le SR-71 n'est pratiquement qu'une cellule avec une caméra et un brouilleur.
   • Systèmes
     • Les systèmes sont beaucoup plus compliqués que la structure de base:
     • Un radar AESA à faible probabilité d'interception "furtif", système d'ouverture distribué pour l'approche et l'alerte de missile et l'observation stéradian 4pi, affichage monté sur casque, système de ciblage électro-optique pour la recherche IR et le ciblage de piste et au sol, suite de guerre électronique (qui, dans le F-35, est réputé beaucoup plus complexe que même le radar), une faible probabilité d'interception "furtive" et des communications à haut débit, des actionneurs électro-hydrostatiques (chaque actionneur est autonome plutôt que de dépendre d'une boucle hydraulique à l'échelle de l'avion), et bien sûr furtif (à partir des communications LPI, Radar LPI, peau, à la buse).
     • Fusion de capteurs. Ensuite, vous devez fusionner tous ces capteurs et communications et les intégrer au reste de la flotte afin que tout le monde puisse voir la même image. Si un drone isolé repère un chasseur / char / missile éloigné, tout le monde le voit immédiatement. La fusion de capteurs est responsable d'une grande partie de la complexité du système / logiciel. Mais vous ne pouvez pas séparer les systèmes de l'avion. Ils font partie intégrante de l'expérience de 5e génération ... et sont donc responsables des capacités incroyables nécessaires pour l'avenir.
     • En d'autres termes, une grande partie la complexité est nécessaire pour fournir les capacités requises.

2. Davantage de développement et de tests avant l'entrée du service

   • Normes de sécurité modernes
   • Les avions précédents sont entrés en service avant que bon nombre de leurs systèmes emblématiques ne soient terminés. Dans la pratique moderne, les quelques centaines premiers F-16 seraient encore en développement / test, plutôt que mis en service avant même que les lois sur la cellule et le contrôle ne soient achevées.
   • Par exemple , au cours de ses premières années de service seulement, le F-16 a connu 50 accidents . Il a été surnommé Lawn Dart pour une raison. En revanche, le F-35 n'a eu aucun accident et seulement deux accidents de classe A, une fois lorsqu'ils ont volé trop fort sans d'abord casser le moteur et une fois lorsqu'ils ont essayé de démarrer le moteur avec un vent arrière excessif.

3. La physique est mieux comprise

   • Les années 50, 60 et 70 ont vu une vague de nouveaux designs alors que de nouvelles frontières étaient explorées. Celles-ci étaient mal comprises, de sorte qu'au fur et à mesure que les connaissances de base s'accumulaient, les modèles plus anciens sont rapidement devenus obsolètes. Et comme les cellules étaient relativement simples et les effectifs élevés, les conceptions ont évolué progressivement mais continuellement (plutôt que par sauts discontinus aujourd'hui). Face à l'OTAN, les Soviétiques faisaient de même et engendraient ainsi une concurrence continue.

Vingt ans, c'est assez typique pour le développement des avions modernes. Le F-22, le F-35, le Typhoon, le Rafale, le Hornet (dont 8 à 10 ans de développement du YF-17) et même le PAK FA ont tous pris (ou prendront) environ 20 ans entre le début et le CIO.

Un petit mot sur le SR-71. Il n'a pas été développé en deux ans. Il était dérivé du Lockheed A-12, qui a volé avant même que la maquette du SR-71 ne soit montrée. Le programme A-12 a commencé à la fin des années 50, et les moteurs J58 ont commencé le développement même avant cela, initialement pour le P6M hydravion stratégique, qui a volé pour la première fois en 1955.

A note rapide sur les problèmes d'O2. De nombreux jets haute performance ont eu récemment des problèmes d'hypoxie, pas seulement les F-35, y compris les Hornets, les Super Hornets, les T-45 et [tristement] les F-22. Le F-15, le U-2 et le SR-71 ont également eu leur juste part de problèmes d'O2.

Juste pour le plaisir: AIAA AVIATION 2015, "Tout ce qui est arrivé à l'avion de quatre ans"

À l'ère de la conception, de la rédaction, des tests et du fraisage informatisés, nous pouvons développer des produits plus rapidement que jamais. Ce n'est certainement pas la technologie qui ralentit le développement.

Lorsque nous développons un avion pour l'avenir, que ce soit pour l'armée de l'air ou l'aviation commerciale, nous avons tendance à nous concentrer sur la planification et le développement de plans pour l'avenir. Lorsque Boeing et Airbus ont développé le 787 et l ' A380, ils ont tous deux dû prévoir dans le futur la meilleure façon de dépenser leur argent pour répondre aux demandes d'aujourd'hui et de demain. Chaque compagnie a pris le pari de savoir si les compagnies aériennes préféreraient un modèle en étoile ou des vols directs. Une planification similaire se produit avec l'US Air Force. Cette planification à long terme ne met pas toujours l'accent sur la rapidité et la rentabilité.

Dans le cas de l'US Air Force, ils veulent des avions rapides, avancés et sans correspondance dans le ciel. D'autres ont mentionné certains des inconvénients et avantages des programmes comme le F-35, je vais me concentrer sur ce qui peut être fait aujourd'hui.

Mon exemple de la vitesse de développement possible est le Textron AirLand Scorpion. Il s'agit d'un chasseur composite, conçu avec des pièces disponibles dans le commerce, s'appuyant fortement sur la technologie développée pour Cessna, qui est le véritable constructeur du cadre. Il a été conçu pour être une plate-forme légère d'attaque et de renseignement, de surveillance et de reconnaissance (ISR). Il a été proposé en 2011 et a eu son premier vol à la fin de 2013 et se vend 20 millions de dollars pour l'avion. C'est moins de deux ans de développement.

Cet avion n'est pas à la hauteur du F-35 en termes de vitesse ou de flexibilité. L'avion ne fait pas le VTOL, les atterrissages des transporteurs, la vitesse maximale est de 518 mph, le plafond est de 45 000 'et la portée est inférieure à 3 000 miles. Le coût et le temps de développement n'incluaient pas des choses comme le siège éjectable, les commandes de vol qui sont empruntées à d'autres développements. Si le Scorpion avait intégré tous ces aspects dans le développement, le prix et le temps de développement auraient considérablement augmenté.

Cet avion est peu coûteux et peut gérer l'entraînement ou la défense. Il montre ce qui pourrait se passer dans le développement au 21ème siècle lorsque vous supprimez beaucoup de politique, de planification et d'autres exigences du développement d'avion et que vous vous concentrez sur la construction de quelque chose de peu coûteux, peu d'entretien et fiable.

Plus d'informations :

• http://www.scorpionjet.com/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Textron_AirLand_Scorpion

Ceci est juste un point supplémentaire, mais un peu plus qu'un commentaire.

À la fin des années 60, il y avait encore une cohorte de personnel de conception / test dont les compétences et les attitudes se sont formées pendant la Seconde Guerre mondiale et au début étapes de la guerre froide.

Du côté des tests, les goûts de Chuck Yeager et John Stapp étaient toujours actifs. Leur carrière a été construite sur la prise de risques personnels d'un type qui serait impensable aujourd'hui.

Les designers n'ont pas tendance à être aussi célèbres mais Alexander Kartveli a dirigé les équipes de conception pour le Le P-47 Thunderbolt, le F-84 Thunderjet et le F-105 Thunderchief, et non en tant que manager mais en tant que concepteur, ayant été impliqués dans de nombreuses conceptions antérieures. Combien de personnes ont de l'expérience dans la conception de plusieurs avions ces jours-ci?

Bien sûr, la nécessité d'intégrer des quantités toujours croissantes de composants électroniques, puis de logiciels, augmente la complexité. Cela augmente la main-d'œuvre à une taille plus grande qu'optimale, ce qui ralentit encore davantage les choses (d'autant plus qu'il s'agit de sous-traitance).

Un autre facteur à prendre en compte: la supervision gouvernementale des projets militaires est également devenue plus complexe. La paperasse et les approbations nécessaires sont stupéfiantes. Une bonne partie des problèmes avec le F-35 est l'évolution des exigences. Les exigences de sa mission ont beaucoup changé depuis le début des années 2000, lorsque le prototype a volé pour la première fois. Le «casque transparent» ne faisait pas partie du prototype original. Et, dans une certaine mesure, la situation mondiale a changé pendant la période de gestation du F-35.

L'une des raisons pour lesquelles Lockheed a pu développer le P-80, P-104, et U-2 a été si rapidement - une surveillance gouvernementale minimale sur ces projets et une situation plus simple à gérer.

Une autre raison était Kelly Johnson.

N'oubliez pas les heures (années) de simulation de flux, de réponse dynamique, FEA et autres simulations informatiques dont les véhicules modernes ont besoin. Celles-ci sont nécessaires et bonnes, car elles réduisent le coût des tests et conduisent finalement à des produits plus robustes à une fraction des tests dans le monde réel. Ils ne sont pas sans inconvénients (coût informatique initial élevé, logiciels et formation, etc.) mais dans l'ensemble, c'est bien mieux que de construire un prototype à 40 millions de dollars et de le regarder planter simplement parce que quelqu'un a oublié de convertir lbf en kg.

Le premier chasseur à réaction seulement devait être meilleur qu'un chasseur à réaction sans réaction.

Le prochain chasseur à réaction ne devait être meilleur que le premier chasseur à réaction pour le un seul travail pour lequel il a été créé.

Beaucoup de types différents de jets militaires ont été créés qui étaient un peu meilleurs que ce qui les attendait, pour la seule tâche pour laquelle ils étaient conçus.

Ensuite, il a été décidé qu'il serait préférable d'avoir moins de types de jets, et qu'ils devaient être capables de faire tout ce que les différents jets qu'ils remplacent pouvaient. Ensuite, il a été décidé qu'ils devaient être meilleurs que tous les jets qu'ils remplaçaient de toutes les manières.

Comme les anciens jets fonctionnaient toujours, obtenir un «parfait», «tout faire», «garder même un seul heureux «Jet était considéré comme plus vital que de réduire le temps de conception ou le coût… .. Mais comme cela a pris tellement de temps et que la prochaine conception pourrait ne pas arriver avant 20 ans, les exigences ont été encore plus élevées ....

Cycle de vie de la technologie
Au cours de la première décennie du 20e siècle, les avions ont été inventés et ont commencé à voler avec des moteurs à piston, au milieu du siècle, nous avons obtenu les moteurs à double flux de pointe . Les deux nécessitaient et permettaient un grand nombre de nouveaux plans et conceptions et des itérations rapides avec des améliorations, car ils ont tout avancé. Fondamentalement, nous avons vu "seulement" améliorations depuis lors, d'abord des améliorations plus importantes et maintenant des améliorations plus petites. Et améliorer une chose qui fonctionne déjà bien devient de plus en plus difficile avec le temps.

Si nous changeons la donne dans la technologie de vol, nous verrons probablement bientôt beaucoup de nouveaux avions et une deuxième vague avec de nouvelles améliorations. avions et ainsi de suite.

A côté de cela, les points déjà mentionnés sont corrects. En particulier, la guerre froide est terminée et, par conséquent, le besoin d’immenses flottes de nouveaux avions est faible. Les ordinateurs rendent tout confortable mais beaucoup plus compliqué. Et le client veut des avions multi-rôles, ce qui rend les choses encore plus compliquées.

Creep des fonctionnalités

Cela dure depuis des décennies: moins de types pour de plus en plus de rôles. Là où les avions militaires étaient à l'origine conçus pour un ensemble restreint de missions, on a eu tendance à remplacer plusieurs types par un seul type multirôle.

Ce qui rend cela si problématique pour le concepteur est que différents rôles ont énormément différentes exigences sur les capacités des avions:

• La Marine exige un avion qui peut opérer à partir de ses porte-avions
• L'armée demande un avion pour le rôle de frappe / appui aérien rapproché
• ... et un tueur de chars aussi.
• L'armée de l'air exige un intercepteur / chasseur de supériorité aérienne

Désormais, chacun de ces rôles a des exigences qui sont plus ou moins directement en conflit avec les exigences d'un autre rôle. Vous finissez par concevoir un avion à tout faire, en essayant de concilier vitesse du tableau de bord, longue portée, long temps de flânerie, cellule renforcée pour une utilisation par le transporteur (ajouter des ailes repliables pour l'espace), canon antichar à haute pénétration.

Pour regrouper tout cela dans un seul plan, vous devez faire des compromis qui ne seront pas idéaux. Pour compenser les lacunes du compromis, vous devez aller à la fine pointe de la technologie pour au moins annuler une partie de la perte de performance qui accompagne le compromis (par exemple, vous avez besoin de plus de puissance moteur car votre cellule n'est pas principalement conçue pour haute vitesse, vous avez besoin de réservoirs plus gros que ce dont un pur combattant aurait besoin et ainsi de suite). Tout cela tend à ajouter sous-système après sous-système, complexité et poids.

Pour contrer le poids (et la taille de la cellule) sans cesse croissant exigé par toutes les fonctionnalités, le seul choix est d'opter pour des systèmes aussi compacts et légers que vous pouvez les fabriquer. Concevoir à la fine pointe de ce que permet la technologie est coûteux. Personne ne l'a fait auparavant de cette manière, il n'existe aucune chaîne d'approvisionnement industrielle pour les matériaux et les outils souhaités. Tout cela augmente les développements et les coûts d'approvisionnement.

Dans le même temps, votre budget est limité pour un exercice donné, si vous dépassez le budget, vous devrez obtenir plus de budget, ce qui ajoutera des retards burocratiques, etc. Dans l'ensemble, cela représente une augmentation constante des coûts en temps et en argent.

Du point de vue du développement logiciel, F35 possède à lui seul 8 millions de lignes de code. 24 millions de lignes si vous incluez tous les systèmes associés. Ce code lui-même prend beaucoup de temps pour que les développeurs travaillent, sans parler de leur test.

Si vous souhaitez entrer dans les détails, le Government Accountability Office a produit à plusieurs reprises des rapports sur l'état du programme F-35 et fait des recommandations correspondantes au DOD, dont la plupart n'ont pas été suivies. Un bon point de départ est le GAO-16-390 (pdf) de l’année dernière, "F-35 Joint Strike Fighter: Continued Oversight Needed as Program Plans to Begin Development of New Capabilities", qui commence par un aperçu général de l'histoire du programme et comprend des liens vers les rapports précédents.

Version courte: le DOD a exigé que le F-35 intègre une série de nouvelles technologies, dont beaucoup n'étaient pas entièrement comprises, et qu'il était extrêmement optimiste à propos de, puis l'a précipité dans les tests sans R&D adéquat et dans la production sans tests adéquats; lorsque cela leur a été signalé, le DOD a passé 2001-2008 à refuser et 2009-présent à réduire les achats et à abaisser les taux de production pour faire face aux dépassements de coûts qui en résultent.

Les réponses ci-dessus ont fourni un très bon aperçu des problèmes associés à la conception d'un nouvel avion de combat. La question portait en particulier sur le long temps de développement, vingt ans au total. En distillant toutes les réponses, une conclusion peut être tirée, mais je voudrais d'abord aborder certains des points particuliers soulevés.

Pour commencer par ce que je ne pense pas que le problème soit, basé sur l'ordre de -magnitude comparaisons:

• Pas furtif. Le F-35 est comparé au F-16 en ce qui concerne l'observation par radar. Cette vidéo mentionne comment la furtivité a déjà été incorporée dans le SR-71 - le SR-71 de la question! La technologie furtive a plus d'un demi-siècle! Un peu plus loin dans le clip, il est mentionné que le SR-71 a une signature radar 100 fois plus petite que celle d'un F-14, qui fait la moitié de la taille.
• Non: de plus en plus de meilleurs bras de l'adversaire. Les courses aux armements et leurs conséquences à l'époque de la guerre civile américaine ont déjà été mentionnées par Jules Verne dans son livre de 1865 De la Terre à la Lune. Encore une fois dans la vidéo référencée ci-dessus, les officiers des armes décrivent le brouillage du radar de systèmes d'armes verrouillés sur leur avion. La course aux armements sans cesse croissante est un problème de plus en plus important depuis plus de 150 ans. Oui, les problèmes se développent plus rapidement, mais les solutions reposent sur les épaules de géants toujours plus nombreux.
• Non: le nombre de lignes de code logicielles. Bien qu'un bogue dans un logiciel de systèmes aéronautiques / d'armes ait des conséquences plus graves qu'un bogue dans Microsoft Office, ce n'est pas le nombre de lignes en soi. Le F-35 a 8 millions de lignes de code (MLOC) à bord, comparable à une Chevy Volt. La logistique du F-35 a 24 MLOC, comparable à Apache Open Office. Cela représente une quantité considérable d'heures de travail et de temps de développement - mis en œuvre progressivement, comme le sont les systèmes d'armes. Logiciel de systèmes aéronautiques et d'armes
• Non: les problèmes sont si complexes. C'est l'aérospatiale! La question se résume à: pourquoi des problèmes incroyablement complexes et nouveaux ont-ils pu être résolus beaucoup plus rapidement dans le passé? Oui, la mission du SR-71 volait rapidement avec une caméra, sans être abattue par l'arme avancée disponible. Apollo 11 n'avait qu'une seule mission, qu'est-ce que cela a à voir avec le prix du poisson? Cela a été accompli en huit ans, soit moins de la moitié du temps nécessaire à la mise en service du F-35.

Qu'est-ce qui contribue alors au long temps de développement? La question compare la situation actuelle à celle d'il y a plus d'un demi-siècle, lorsque la guerre à grande échelle entre les nations était encore un souvenir vivant et que les nations étaient encore armées jusqu'aux dents. Les pays de haute technologie ne se sont heureusement pas fait la guerre depuis lors.

Cet article paru dans un numéro de 2010 de The Economist traite du coût croissant des systèmes d'armes. Une citation:

Philip Pugh, auteur de «The Cost of Seapower» ... a également identifié une autre tendance intrigante: la course aux armes plus grosses et meilleures est la plus féroce en temps de paix mais a tendance à tomber une fois la guerre éclate réellement. À ce stade, soutient-il, la quantité prime sur la qualité.

On peut donc en conclure que c'est une tendance générale en temps de paix dans tous les systèmes d'armes qu'ils devraient être perçus comme supérieurs. Non testé par la guerre, leur valeur dissuasive peut être aussi importante que leur capacité de destruction réelle. Et c’est une bonne chose.

Le F-35 a vaincu la loi XVI d’Augustin: En 2054, l’ensemble du budget de la défense achètera un seul avion. Cet avion devra être partagé par l'Armée de l'Air et la Marine 3-1 / 2 jours par semaine, sauf pour les années bissextiles, quand il sera mis à la disposition des Marines pour la journée supplémentaire. J'ai beaucoup aimé en apprendre davantage sur Les lois d'Augustin d'après la réponse de @Peter Kämpf - il semble qu'il ne faisait que signaler une tendance séculaire en temps de paix.

Comme indiqué dans la partie finale de la question OP, je ne veux pas frapper le produit final, le F-35, qui se révèle finalement être une arme compétente qui va à l'encontre des tendances plus larges d'augmentation des coûts. Mais pourquoi a-t-il fallu si longtemps et pourquoi a-t-il accumulé une telle mauvaise presse dans le processus?

Opinion à venir

Il est clair que tous les facteurs qui conduisaient à l'urgence ne sont plus présents, ce qui est une bonne chose. Il est beaucoup plus facile de vivre des temps paisibles. En outre, les ennemis sont devenus symétriques et différentes sortes d'armes étaient nécessaires. Nous n'avons plus les gestionnaires de programmes cracheurs de feu, issus du développement d'armes toujours meilleures en temps de guerre. Comme Kelly Johnson, dont le bilan ne cesse de surprendre. Il a développé le Starfighter en 1 an, neuf ans après la Seconde Guerre mondiale avec ses Spitfire.

Il se peut simplement que le développement d'un avion à réaction rapide soit en sommeil maintenant et que tout le monde le comprend. C'est une bonne chose que la capacité soit maintenue à flot. Le F-35 s'avérera être une bonne machine rentable, dont le développement a juste pris un peu plus de temps. Qu'est-ce que deux décennies dans une vie, non?