Republic XF-12 Rainbow

En 1943, l’USAAF était confronté au difficile problème du recueil d’informations photographiques sur le théâtre du Pacifique.

Début août, le commandant en chef de l’USAAF, le général H. H. Arnold, avait soumis un plan stratégique pour vaincre le Japon, qui prévoyait l’utilisation massive de bombardier Boeing B-29 pour marteler le Japon jusqu’à la capitulation.

Sous le nom de code « Matterhorn », le plan prévoyait dans un premier temps le décollage des B-29 à partir de bases en Inde et en Chine, puis plus tard à partir de bases dans les îles Mariannes après leurs conquêtes.

La prise des îles Mariannes était donc une priorité stratégique, de même que la fourniture de renseignements photographiques pour planifier les raids de B-29.

Bien que les forces des Etats-Unis et du Commonwealth aient lentement repoussé les Japonais à travers l’Asie du Sud-Est, toutes les bases disponibles étaient à plus de 1600 kilomètres du Japon, et il faudrait beaucoup de temps avant que l’USAAF ne dispose de terrains d’aviation assez proches pour pouvoir utiliser les avions de reconnaissance alors disponibles.

Il y avait donc clairement un besoin pour un appareil rapide, volant à haute altitude et avec un rayon d’action
exceptionnel.

Un Request for Proposals est adressé à l’industrie, stipulant les besoins pour un appareil possédant un plafond de 12000 mètres et une vitesse supérieure à 650 km/h.

La firme Republic Aviation, de Farmingdale dans l’état de New York, fut une des deux compagnies à répondre à
l’appel.
Le rival était un appareil de Hughes Aircraft, qui avait une configuration inspirée par le Lockheed P-38 en plus grand.

En revanche, Republic proposa une machine plus classique mais dont les dimensions étaient proches de celles du Boeing B-29.

En mars 1944 les deux firmes reçoivent un contrat pour construire deux prototypes, le Hughes XF-11 et le Republic
XF-12 Rainbow.

Pour assurer l’intérim, de nombreux B-29 furent convertis en F-13 (plus tard RB-29) avec des appareils photographiques.

Le RB-29 réalisera d’ailleurs toutes les opérations de reconnaissance à longue portée, non seulement sur le Japon au cours de la dernière année de la seconde guerre mondiale, mais aussi pendant les premières années de la guerre froide et du conflit de Corée.

Republic avait toujours été un constructeur de chasseur, et du P-47, jusqu’aux F-84 et F-105, les appareils de Republic étaient synonymes d’avions de chasse grands et solides.

Mais en 1943, la firme cherchait à se diversifier dans les gros porteurs, avec comme but la production d’appareil de transport civil après la guerre.

Cependant, il y avait peu de chance pour Republic de pouvoir concurrencer Boeing, Convair et Douglas dans le
domaine des grands bombardiers et avions de transport, mais le programme d’appareil de reconnaissance était une chance à ne pas manquer : c’était le premier programme d’un avion entièrement consacré à cette mission ce qui
laissait le champ libre pour de nouveaux arrivants sur le marché des avions de grande taille.

Ce fut d’ailleurs la seule excursion de Republic en dehors du monde des appareils de combat.

L’équipe de développement de Republic était dirigée par Alex Kartveli, bien connu comme créateur du P-47 Thunderbolt
et du F-84.

Tandis que Hughes choisissait une version agrandie de son projet de chasseur D-2 bimoteur, Kartveli optait pour quatre moteurs, permettant de créer un appareil bien plus gros avec beaucoup de place pour l’équipement photographique et, par la suite, des passagers sur une éventuelle version civile.

Dans sa configuration de base, le XF-12 devait beaucoup au B-29, qui lui-même représentait un des plus grands sauts technologiques jamais réalisés par un avion.

Cependant, le Rainbow fut construit en mettant la priorité sur les performances, plutôt que sur les capacités
d’emport.

Pour commencer, Kartveli et son équipe dessinèrent une forme aérodynamique presque parfaite pour le fuselage.

Les excroissances externes se limitaient à deux antennes radio, une antenne de radiogoniométrie dans un carénage
et un astrodôme peu saillant.

Le XF-12 était construit en Dural 75ST, un alliage d’aluminium très résistant et la finition était d’un niveau très
élevé, avec un rivetage affleurant très peu sur le revêtement.

La dérive était de grande dimension avec une élégante forme elliptique également utilisée sur le F-84 Thunderjet.

L’élégante dérive était prolongée vers le bas, formant une petite dérive ventrale équipée d’un butoir de queue escamotable pour éviter de toucher le sol au décollage.

L’empennage horizontal, qui avait un léger dièdre positif, était monté sur la dérive au-dessus du plan des ailes pour éviter les turbulences générées par celles-ci.

A l’avant du Rainbow, le nez de l’appareil constituait un cockpit abondamment vitré et parfaitement intégré
aux lignes de l’appareil sans aucun décrochage.

Deux grands panneaux profilés en Plexiglas donnaient aux pilotes une excellente visibilité dans la plupart des phases de vol.

Cependant, dans certaines conditions, ces panneaux courbés généraient des reflets très gênants à l’atterrissage et les pilotes pouvaient les faire coulisser vers le bas à l’intérieur de la partie inférieure du nez pour laisser la place à un pare-brise plat.

Les ailes avaient un allongement élevé pour une bonne efficacité aérodynamique.

Elles étaient de construction bi-longeron, avec un dièdre de 6° et une envergure de 39,34 mètres.

Kartveli, bien informé des effets de la compressibilité à vitesse transsonique élevée grâce à ses chasseurs, conçu un nouveau profil d’aile à écoulement laminaire pour le Rainbow.

Une autre technique héritée des appareils de combat de Republic était l’assemblage de l’aile en position basse/moyenne sur le fuselage de sorte que les jonctions soit perpendiculaires au fuselage.

Il n’y avait pratiquement aucun carénage de raccordement ce qui permettait une réduction de la traînée.

Les surfaces mobiles sur l’aile incluaient des ailerons de grande surface munis de tabs, toutes les surfaces mobiles
étant actionnées par des servocommandes.

Trois sections de flap, à double fente, était localisées de chaque côté et entre les nacelles moteur, le flap situé entre la nacelle externe et l’aileron étant le plus petit.

Bien que le Rainbow fut limité à Mach 0.8, cette vitesse pouvait facilement être dépassée en piqué grâce à la finesse aérodynamique de l’appareil.

Pour éviter de surcharger le fuselage, les aérofreins étaient installés sous l’aile et déployés automatiquement si
la vitesse limite était atteinte.

L’espace interne de l’aile entre les longerons était occupé par des réservoirs de carburant, à l’exception de la section entre les nacelles intérieures et le fuselage qui recevait le train principal.

Comme l’épaisseur de l’aile était peu importante, Kartveli fut contraint d’utiliser une seule roue de grand diamètre (1,78
mètres) pour le train principal.

Le train avant à deux roues jumelées se rétractait vers l’arrière dans un compartiment fermé par des portes articulées.

En plus des réservoirs d’aile, des réservoirs étaient installés dans le fuselage inférieur, portant la capacité interne
en carburant à 20839 litres.

Chaque nacelle moteur contenait un réservoir d’huile de 231 litres.

C’est dans la conception du système de propulsion que l’équipe de Kartveli a vraiment excellé.

Republic et Hughes avaient tous deux sélectionné le nouveau moteur à piston Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major d’environ 3000 chevaux.

Ce moteur, le dernier née dans la famille des moteurs en étoile de Pratt & Whitney, était un véritable monstre à 28 cylindres, de 71.5 litres de cylindrée et d'une masse de 1540 kg qui équipa entre autre le Convair B-36 Peacemaker.

Le R-4360 avait quatre rangées de sept cylindres au lieu des deux rangées de neuf cylindres alors classiques sur les moteurs en étoile de cette époque.

Cet arrangement permettait de fournir une grande puissance avec une section frontale réduite, mais provoquait des
problèmes de refroidissement sur les cylindres des rangées arrières.

Chaque nacelle avait la longueur d’un P-47, et comme sur le Thunderbolt, la partie arrière logeait le complexe système
de suralimentation "Turbo-Supercharger".

Les " Superchargers " étaient des dispositifs utilisés dans les moteurs à piston pour comprimer l'air d'admission et augmenter ainsi la puissance du moteur.

Ils utilisaient un petit compresseur centrifuge entraîné par le vilebrequin du moteur via une boite de vitesse.

Ces dispositifs étaient importants à haute altitude où l'air a une faible pression et où les performances des moteurs se
détérioraient considérablement.

Un " Turbo-Supercharger ", est un " Supercharger " ou le compresseur centrifuge est remplacé par une turbine qui tire sa puissance de l'échappement de moteur plutôt que du vilebrequin.

L'utilisation d'une turbine est plus efficace puisqu'on récupère l'énergie de la pression des gaz d'échappement normalement perdue.

La ligne des nacelles était superbe, sans aucune entrée d’air auxiliaire comme sur les autres appareils à piston de l’époque. Les moteurs étaient équipés d’hélices Curtiss-Wright de 4.93 mètres de diamètre qui, exceptionnellement pour un moteur à piston, incorporait le système d’inversion du pas des pales.

Derrière chaque hélice, une prise annulaire très étroite permettait l’admission de l’air de refroidissement des moteurs.

Pour fournir un refroidissement suffisant pour les quatre rangées de cylindres, Republic conçu un ventilateur à vitesse variable en avant du moteur et un système d’échappement de l’air chaud tout à l’arrière des nacelles.

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les entrées d’air annulaires ne fournissaient pas l’air d’admission des
moteurs.

Des entrées d’air dans le bord d’attaque des ailes (entre les nacelles) permettaient le refroidissement des radiateurs
d’huile.

L’air chaud provenant des radiateurs d’huile était également évacué par le dispositif d’extrémité de nacelle.