A la fin des années 1920, la conception française de la guerre aérienne est inspirée du général italien Giulio Douhet, pour qui le bombardement des villes est l’arme offensive décisive, laissant la défense aux forces terrestres et navales. Cette conception mène à la création d’une armée de l’air indépendante. Au niveau tactique, il pense que la puissance de feu importe plus que la vitesse. Pour mener ce type de guerre, la France crée en octobre 1933 le concept d’avion BCR pour «Bombardier, Chasse, Reconnaissance». Les BCR doivent mener des missions de bombardement comme d’observation car l’armée de terre veut un appui aérien. Ils doivent être lourdement armés et montés par un équipage de 4 à 5 hommes pour se défendre sans escorte, en volant à 350 km/h à 4000 m d’altitude avec une tonne de bombes. Quatre candidats se présentent : le Bréguet 460, le Farman F420, le Bloch 130 et à la dernière minute, le Potez 540. Ce dernier vole pour la première fois le 14 novembre 1933 et est retenu avec le Bloch 130.
Le Potez 540 est un monoplan à aile haute. Il est moderne par certains côtés (train semi-escamotable, tourelles, réservoirs auto-obturants) et archaïque par certains autres (construction en bois, ailes entoilées, moteurs suspendus par des mâts peu aérodynamiques). Il est motorisé par deux V12 Hispano-Suiza 12Xirs/Xjrs de 690 ch. Les essais, de mars à mai 1934, aboutissent au remplacement de la dérive double par une seule et des hélices bipales par des tripales à pas variable, et au renforcement du train. Si le Potez 540 est simple à piloter et robuste, il est lent et freine mal.
En décembre 1934, 39 exemplaires sont commandés et une variante, le Potez 542, équipée de moteurs Lorraine-Pétrel de 720 ch, est lancée. En 1935, le réarmement allemand pousse l’Armée de l’air à commander 146 Potez 540 et 50 Potez 542 en 1935 et 8 Potez 543, aux moteurs Gnôme et Rhône, sont vendus à la Roumanie. Des versions TOE (Théâtres d’Opérations Extérieurs) pour l’outre-mer sont commandées début 1937.
Vingt appareils sont livrés à l’Espagne républicaine en 1936. Ils connaissent des pertes mais se distinguent lors du bombardement de l’aérodrome secret d’Olmedo ou de celui du QG du général Franco. Sa robustesse au combat et lors d’atterrissages forcés font merveille. Ils combattront jusqu’à la fin de 1937, servis par des volontaires français, espagnols ou soviétiques. L’Armée de l’air en compte encore 109 en ligne au 1er septembre 1939. Le 10 mai 1940, les appareils restant sont stationnés outre-mer ou dans les écoles. Les derniers exemplaires en service sont repliés en Afrique du Nord où ils servent surtout pour des missions de transport jusqu’en 1944. Au total, 270 appareils furent produits.
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