Développé à partir du chasseur d’escorte à pénétration profonde XF-88, le F-101 à été conçu en réponse à une spécification de l’US Air Force concernant un chasseur à long rayon d’action qui devait assurer l’escorte du bombardier intercontinental B-36 au sein du Strategic Air Command. Mais ce commandement cessa de s’intéresser au F-101 avant même son premier vol, et, en fin de compte, le F-101 A entra en service au sein du Tactical Air Command en 1957 en tant que chasseur à long rayon d’action à capacité nucléaire tactique.
Le modèle F-101A vola pour la première fois en septembre 1954 et fut livré à raison de 77 exemplaires. Par la suite le F-101C fut construit à raison de 47 exemplaires seulement pour le compte du TAC, était une version de chasse équipée d’un système de bombardement nucléaire à basse altitude. Les versions F-101B et F-101 F étaient des versions biplace dérivés des modèle de base et furent livrés à la Royal Canadian Air Force sous l’appélation CF-101B. Il furent également utilisés pour l’entraînement avec le modèle TF-101 B
Sa carrière en première ligne fut de courte durée, alors que les versions de reconnaissance tactique RF-101 furent utilisées beaucoup plus longtemps.
Les derniers CF-101 canadiens furent retirés du service à la fin de 1984. Environ 800 Voodoo ont été construits.
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