Au début des années 1930, les monoplans commencent à démontrer leur potentiel mais une partie des responsables de l’Armée de l’Air demeure attachée aux formules traditionnelles, comme celles des biplans. C’est dans ce contexte que Loire poursuit le développement d’une famille de chasseurs monoplaces dont le Loire 46 constitue l’aboutissement.
Directement dérivé des Loire 43 et Loire 45, le nouvel appareil reprend leur architecture générale tout en bénéficiant de profondes modifications. Le fuselage est redessiné afin d’améliorer la visibilité du pilote tandis que la voilure adopte une forme caractéristique en aile de mouette. Les empennages sont également agrandis. Le train d’atterrissage demeure toutefois fixe et le poste de pilotage reste ouvert, des caractéristiques qui commencent déjà à appartenir à une génération de chasseurs en voie de disparition. Le prototype, désigné Loire 46.01, effectue son premier vol le 1er septembre 1934 depuis l’aérodrome de La Baule-Escoublac. Il est alors propulsé par un moteur en étoile Gnome-Rhône 14Kcs. Au début de l’année suivante, il reçoit un Gnome-Rhône 14Kfs développant environ 930 chevaux.
En mai 1935, une commande portant sur une présérie de cinq appareils puis sur soixante machines de série est passée. Entre-temps, la société Loire fusionne avec Nieuport en juillet 1935. La production des Loire 46 est alors assurée par l’usine Nieuport d’Issy-les-Moulineaux. Le premier appareil de série prend l’air en février 1936, avec plusieurs mois de retard sur le calendrier initial. Les appareils de série bénéficient d’un armement de quatre mitrailleuses MAC 34 de 7,5 mm installées dans les ailes. Ces chasseurs reçoivent également un équipement radio, ce qui en fait un appareil relativement moderne pour l’Armée de l’Air de cette époque.
Les livraisons aux unités commencent durant l’été 1936. Le Loire 46 rejoint notamment la 6e Escadre de Chasse, où il remplace progressivement les vieillissants Nieuport-Delage NiD.62. Les pilotes constatent rapidement certaines faiblesses comme celle de la fragilité du train d’atterrissage. Plus préoccupant encore, le Gnome-Rhône 14Kfs souffre d’une forte consommation, de difficultés de démarrage à froid et de vibrations importantes, qui imposent des modifications du circuit d’alimentation. Cependant le chasseur Loire possède cependant certaines qualités. Sa vitesse ascensionnelle est jugée particulièrement intéressante et l’appareil peut grimper rapidement à haute altitude. Il bénéficie en outre d’équipements alors modernes pour un chasseur français, notamment une radio et un équipement permettant le vol de nuit. Mais ses performances générales restent déjà modestes face aux chasseurs qui apparaissent simultanément en Europe.
Le Loire 46 connaît toutefois une véritable expérience du combat à l’étranger. En août 1936, alors que la guerre civile espagnole vient d’éclater, six appareils sont prélevés sur les avions destinés à l’Armée de l’Air française et envoyés vers la République espagnole. Cinq arrivent finalement à Barcelone car le sixième ayant été accidenté lors de son convoyage à Toulouse. Désarmés lors de leur départ de France, les appareils sont rééquipés en Espagne avec des mitrailleuses Vickers de 7,7 mm. Ils sont affectés au groupe de chasse international participant à la défense de Madrid. Ces chasseurs connaissent leurs premiers engagements dès septembre 1936 dans le secteur de Tolède. Les combats montrent cependant rapidement les limites de l’appareil. Plusieurs Loire 46 sont victimes de pannes ou d’accidents et au moins certains sont abattus par la chasse nationaliste. Le chasseur français se révèle notamment incapable de rivaliser en manœuvrabilité avec les Fiat CR.32 employés par les nationalistes.
En France, le Loire 46 ne connaît pas une carrière beaucoup plus longue. À partir de la fin de l’année 1938, les appareils de la 6e Escadre commencent à être remplacés par des Morane-Saulnier MS.406, nettement plus modernes et le remplacement est achevé au tournant de 1938-1939. Quelques Loire 46 sont alors conservés pour des missions secondaires et l’instruction. Quatre exemplaires sont notamment affectés à l’École de tir de Cazaux avant que les appareils survivants ne rejoignent progressivement les centres d’instruction. À la veille de la Seconde Guerre mondiale, le Loire 46 n’est donc plus considéré comme un véritable chasseur de première ligne. Lorsque la France entre en guerre en septembre 1939, sa carrière opérationnelle touche alors à sa fin et les derniers exemplaires disparaissent progressivement des inventaires en 1940.
Avec 61 exemplaires construits, prototype compris, le Loire 46 demeura finalement un chasseur de transition. Mais entre son premier vol en 1934 et son retrait quelques années plus tard, les progrès de l’aviation militaire ont été si rapides que le Loire 46 se retrouve dépassé avant même d’avoir véritablement eu le temps de s’imposer.
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