Le 1er septembre 1939, l'Allemagne se lança à l'assaut de la Pologne, employant une nouvelle stratégie militaire : la guerre-éclair, ou Blitzkrieg. L'armée allemande, moderne, s'appuyait sur le tank et l'avion. Finie l'époque des fantassins à l'assaut, l'aviation allemande, avec ses Stukas, lançait les hostilités, attaquant les voies de communication pour affaiblir les troupes ennemies et les priver de renforts.
Le nom Stuka ne désignait pas un avion spécifique, mais un type : les chasseurs-bombardiers. Stuka signifiait bombardiers en piqué. Cette technique d'attaque, rendue possible par les armatures métalliques résistantes, consistait à plonger sur la cible et à larguer la bombe au dernier moment, permettant d'atteindre des cibles petites ou mobiles avec précision.
Ces Stukas étaient équipés de petites hélices non motrices qui produisaient un bruit strident en piqué, les "trompettes de Jéricho", destinées à terroriser la population et à démoraliser l'armée ennemie. Les Stukas utilisés par l'Allemagne étaient des Junkers 87. En avion de chasse, l'Allemagne disposait du Messerschmitt Bf 109, l'un des meilleurs chasseurs de la Seconde Guerre mondiale.
Le 16 juillet 1940, Hitler lança la première phase de l'opération Seelöwe, ou bataille d'Angleterre. La suprématie aérienne était primordiale pour l'Allemagne, afin de protéger ses bateaux des bombardements alliés. L'Allemagne investit dans une armada de 2 500 avions, dont des Me 109, des Me 110, des Heinkel He 111, des Dornier Do 17 et des Junkers Ju 88.
Les Britanniques avaient seulement 600 avions, dont les chasseurs Hawker Hurricane et Supermarine Spitfire. Les Hurricane étaient affectés à la destruction des bombardiers, tandis que les Spitfire s'attaquaient aux chasseurs allemands. La bataille d'Angleterre s'acheva le 30 septembre 1940. Les pertes de la Luftwaffe et les progrès de la capacité de fabrication d'avions britanniques renversèrent progressivement la situation.
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Après cette défaite, la guerre aérienne changea de forme, les duels de chasseurs disparaissant au profit du bombardement stratégique au moyen de bombardiers lourds. Tandis que l'Allemagne attaquait les villes anglaises, le Royaume-Uni ne pouvait d'abord offrir qu'une riposte faible. Néanmoins l'entrée en guerre des États-Unis à ses côtés lui permit de changer la donne. Grâce à leurs nouveaux bombardiers lourds, Halifax et Lancaster pour les Britanniques, B-17 et B-24 pour les américains, les alliés pouvaient enfin riposter aux bombardements allemands. Ils s'attaquaient aux complexes militaro-industriels.
Pour effectuer ces bombardements, de nouvelles stratégies furent mises en place. À partir de 1942, les pilotes britanniques furent guidés sur l'objectif grâce aux premiers radars portatifs et des paillettes d'aluminium appelées windows furent larguées sur la cible pour brouiller les défenses ennemies. Pour obtenir une précision suffisante, les objectifs étaient marqués par des "Pathfinder", des bombes lumineuses larguées par des bombardiers.
Les États-Unis avaient une méthode de bombardement légèrement différente. Ils bombardaient les cibles à très haute altitude afin de se mettre hors de portée des défenses anti-aériennes et des chasseurs ennemis. Afin de pouvoir faire des tirs précis malgré l'altitude, ces bombardements étaient faits de jour et les bombardiers utilisaient un viseur de bombardement très évolué, le viseur Norden. L'aviation eut une double mission durant le débarquement allié : la couverture aérienne et l'appui feu des troupes au sol.
Pendant la guerre du Pacifique, le Japon utilisa le chasseur-bombardier Mitsubishi A6M, connu sous le nom de Zéro. À la fin de la Seconde Guerre mondiale, une nouvelle génération d'avions apparut : les avions à réaction. Le Messerschmitt Me 262, qui fit son premier vol dès 1941, est le premier avion à réaction militaire opérationnel de l'Histoire.
Dans l'entre-deux-guerres, les partisans des avions bombardiers étaient convaincus que les bombardiers étaient quasiment invulnérables. De ce fait, les défenses des bombardiers eux-mêmes ont été négligées. Pour illustrer le mantra "le bombardier passera toujours", la première version d'essai du Boeing B-17, le prototype Y1B-17, n'était armée que de cinq mitrailleuses 12,7 mm montées sur des supports flexibles.
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Les Britanniques, pour leur part, avaient appris à leurs dépens la vulnérabilité des opérations de bombardement de jour sans escorte et avaient du coup opté pour des raids nocturnes. En l'état, les bombardiers lourds de l'USAAF qui commencèrent à effectuer des raids sur l'Europe à partir de leurs bases en Angleterre à l'été 1942 s'appuyèrent sur une combinaison de tactiques de formation - principalement la "boîte de combat" et ses variantes - et sur les mitrailleuses de calibre 12,7 mm actionnées par les équipages des B-17.
La défense du modèle B-17C était initialement confiée à quatre mitrailleuses Browning M2 de calibre 12,7 mm et à une seule mitrailleuse dans la verrière du nez. La dernière version mise en service du bombardier, le B-17G, était équipée de pas moins de 13 mitrailleuses Browning de calibre 12,7 mm, tirant à une cadence de 750 coups par minute jusqu'à une portée effective d'environ 1,5 km.
Sur le B-17G, ces canons étaient placés dans une double tourelle de menton, une double tourelle supérieure au-dessus du fuselage, une double tourelle sphérique ventrale, une double tourelle de queue, ainsi que quatre mitrailleuses à simple canon pouvant être mises en position de chaque côté du fuselage. En règle générale, la tourelle ventrale et la tourelle de queue étaient actionnées par des artilleurs spécialisés, tandis que les autres canons étaient actionnés par n’importe quel membre de l'équipage en fonction des besoins.
Malgré l'impressionnante concentration de puissance de feu, un bombardier individuel restait très exposé, en particulier lors de son approche de la cible, lorsqu'il devait voler en ligne droite et en palier. La formation en "combat box", 36 avions par 36 avions, a donc été rapidement développée pour assurer une protection mutuelle, avec des arcs de feu imbriqués fournis par des bombardiers volant en formation et échelonnés à différentes altitudes.
Finalement, avec l'augmentation du nombre de bombardiers en vol simultanément, la formation en combat box initiale a été affinée pour devenir la "boîte d'aile", comprenant trois boîtes de 18 avions en quinconce pour un total de 54 bombardiers. Cependant, lorsqu'il était bien formé, chaque caisson d'aile fournissait à tout moment un total de pas moins de 700 mitrailleuses défensives qui pouvaient être utilisées contre tout chasseur se risquant à l’attaquer. C’était devenu une défense formidable.
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D'autres changements furent alors apportés à la tactique de la combat box initiale, notamment des formations plus lâches de 27 ou 36 avions lorsque le feu de la Flak se faisait trop intense et que els chasseurs n’étaient plus la principale menace pour les bombardiers. Lorsque les groupes Pathfinder guidés par radar sont devenus disponibles, ils ont également permis aux bombardiers d'opérer avec une plus grande distance entre eux et d'atteindre leur cible avec une précision raisonnable, même par mauvais temps.
Dans le même temps, la Luftwaffe adapta ses tactiques d’attaque pour faire face aux formations de bombardiers de l'USAAF, plus nombreuses et mieux armées. Les pilotes de chasse allemands passèrent alors à la tactique des attaques "tranchantes" à grande vitesse, consistant comme à trancher la combat box attaquée en passant à toute allure au milieu de la formation.
Un rapport de la Luftwaffe de cette époque indiquait qu'il fallait environ 20 coups de canon de 20 mm au but pour détruire un bombardier lourd de l'USAAF lors d'une attaque par l'arrière. Dans le même temps, un pilote moyen de la Luftwaffe ne touchait un bombardier qu'avec environ deux pour cent des obus qu'il tirait, ce qui signifie qu'il fallait 1 000 obus de 20 mm pour assurer la destruction d'un seul bombardier américain. Il convient également de noter qu'en plus de l'ajout de canons défensifs, les bombardiers reçurent également un blindage plus important et amélioré, ce qui rendait la tâche de la Luftwaffe encore plus difficile.
Une fois de plus, alors que les bombardiers de l'USAAF ajoutaient des mitrailleuses, la Luftwaffe augmentait à son tour sa puissance de feu, en ajoutant davantage de munitions, des canons de calibres de plus en plus lourds et, plus tard, même des roquettes air-air. Ces initiatives étaient peut-être motivées par la nécessité de disposer d'armes lourdes susceptibles de détruire un bombardier lourd en un seul passage, mais elles dépassaient de plus en plus les capacités des armes défensives des bombardiers. Heureusement pour la huitième armée de l'air, la fusée de 21 cm, malgré sa grosse taille, n'était pas très fiable.
Lorsqu'ils reprirent, les chasseurs d'escorte à long rayon d'action P-51B étaient désormais là disponibes pour fournir aux B-17 la protection défensive rapprochée dont ils avaient tant besoin. Volant en tête des formations de bombardiers, les P-51 finirent par arracher le contrôle du ciel à la chasse de la Luftwaffe. Le Messerschmitt Me 262 à réaction, armé de canons lourds et de roquettes, fut un redoutable destructeur de B-17, mais il fut déployé en trop petit nombre et trop tard pour être significatif et ses opérations furent fortement entravées par les pénuries de pilotes et de carburant.
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