Le mur du son

 

 -Historique

 

Suite à la Seconde Guerre Mondiale, certains avions équipés de moteurs à réaction pouvaient aller  à très hautes vitesses; mais aux alentours des 1000 km/h, ils devenaient incontrôlables.

Les constructeurs comprirent ainsi que l’évolution des systèmes de propulsion devait être suivie par une avancée de la structure aérodynamique des avions. Ainsi  l’U.S. Army Air Force et la NACA (ancienne NASA) développèrent un avion supersonique qui répondait aux critères aérodynamiques, le bell XS-1 qui vit le jour en 1946.

 Le 14 octobre 1947, Charles Yeager franchit le mur du son (1 126 km/h) soit Mach 1,07 au commande du bell XS-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Explication 

 

Rappelons d’abord qu’un son est une vibration des molécules qui composent l’air et peut se propager.

 

Au cours d’un vol subsonique (inférieur à la vitesse du son), l’avion  fait vibrer les molécules qui composent  l'air, ce qui émet une onde sonore, il agite l’air qui l’entoure. Des ondes sonores sont alors émises jusqu’au sol mais aucun phénomène indésirable n’est observé.

 

Mais lors d’un vol transsonique (égale à la vitesse du son), l’avion rattrape ces ondes qui s’accumulent sur le nez de l’appareil et crée une surpression en avant de l’avion ce qui forme un mur qui repousse l’air. Ce phénomène est visible: il s’agit du « mur du son ». C’est à cette vitesse que l’appareil devient impilotable, d'où la post-combustion présente sur certains avions de chasse, qui permet de franchir rapidement le mur du son.

 

Lors d’un vol supersonique (supérieur à la vitesse du son), les ondes passent derrière lui et forment un cône sonore qui va jusqu’au sol. On appelle cela une onde de choc. Il s’agit du « Boum » qu’on peut entendre si un avion a franchi la vitesse du son.

Ce phénomène d’ondes est encore plus visible dans l’eau, quand un bateau avance on peut observer une importante masse d’eau à l’avant du bateau tout comme la masse d’air présente à l’avant d’un avion quand il franchit le mur du son. 

Cette onde de choc est créée car  les vibrations qui s'étaient  accumulées devant l'avion  sont brusquement  libérées.

Mais ce bang supersonique ne sera pas audible qu'une fois lors du franchissement du mur du son. Meme si une personne peut entendre un seul bang supersonique, ce phénomène est durable tant que l'avion est au dessus de la vitesse du son et peut être entendu à chaque fois que l'onde de choc passe au dessus de nous. Par contre, un avion allant à  deux fois la vitesse du son ne présente qu'un bang supersonique.

Ainsi le mur du son a pour conséquence une grande augmentation de la pression de l’air sur l’avion.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Une construction très recherchée

 

 

La structure extèrieure d'un avion est composée par plusieurs métaux dont:

 

-Le zicral est un alliage d’aluminium et de zinc. Il offre une très bonne résistance à la compression. Ces propriétés lui valent d’être employé en aéronautique pour le revêtement de l’extrados des avions, des longerons des ailes et de l’empennage. 

 

-Le duralumin est un alliage d’aluminium, de cuivre, de magnésium et de manganèse. Il résiste très bien aux efforts de traction, ce pourquoi il a été adopté dans l’aéronautique pour le revêtement de l’intrados et du fuselage. 

 

-L’acier est un alliage de fer et de carbone. Il est très connu pour son excellente résistance à la chaleur et à la compression. Par contre, il a une masse volumique très importante qui ne lui vaut d’être utilisé dans la construction des avions de chasse uniquement pour les bords d’attaque des ailes des avions supersoniques. En effet lors des vols supersoniques, le frottement créé par la vitesse peut générer de la chaleur pouvant atteindre 150°C.
 

-Le titane est un métal très présent sur Terre (neuvième). On le retrouve beaucoup dans le monde industriel car il a une faible masse volumique ainsi qu'une grande résistance à la corrosion. C'est la raison pour laquelle il est très présent en aéronautique. Généralement un avion de chasse est composé de 14t à 45t. Le titane  est  principalement utilisé  pour le revêtement sur les avions supersoniques et les attaches de voilure. 

 

Les avions de chasse peuvent résister à une pression maximale de 12g. Au-dessus de 12g,  les matèriaux ne résistent plus. L'avion va progressivement se déformer à cause des  forces qui s'exercent sur lui. Ces forces peuvent aller jusqu'à la désintégration totale de l'avion.