De l'avion subsonique à l'avion supersonique

 

La notion de supersonique, subsonique, etc., est liée exclusivement à la vitesse du son.

La détermination de celle-ci commence dès la Renaissance, M. Mersenne, religieux français, détermine une vitesse des 230 toises soit 448 m par seconde. C'est aussi à cette époque que P. Gassendi, philosophe français, démontre que les sons graves et aigüs se déplacent à la même vitesse.

Le XVIIème siècle voit de nombreuses autres expériences, menées entre autres par E. Halley, R. Boyle et C. Huygens, mais mesurant toutes des résultats différents sur la vitesse du son.

En 1738, l'Académie des Sciences française décide d'organiser de nouvelles expériences pour calculer la vitesse du son. Pour cela, elle utilise des canons, pour voir la lumière sortant de leurs bouches, entre l'Observatoire de Paris, Montmartre, Fontenay-aux-Roses et Montlhéry. Ils déterminent ainsi une vitesse du son de 333 m.s-1 dans l'air à o°C, que celle-ci est uniforme et que l'intensité du son n'a aucune influence sur sa vitesse.

En 1822, c'est sur ordre du Bureau des longitudes que sont réalisées de nouvelles expériences. Pour limiter les perturbations dues àcarte.jpg l'humidité, la vitesse du vent, la pression et la température, les coups de canons seront tirés de 2 endroits différents, Villejuif et Montlhéry, au même moment. Des chronomètres plus précis seront aussi utilisés. La vitesse du son est ainsi calculée à 341 m.s-1 dans l'air a 15.9°C, soit 331 m.s-1 dans l'air à 0°C.

La vitesse du son dans un solide est déterminée en 1808 par J-B. Biot et celle dans l'eau en 1828 dans le lac Léman par J-D. Colladon et C. Sturm.


Le physicien et philosophe autrichien, Ernst Mach (1838-1916), publie un article sur les vitesses supersoniques en 1877 et décrit e-mach.jpgcorrectement les effets des ondes de choc lors du déplacement supersonique d'un projectile, en observant des obus de canons. Il déduit ainsi mais surtout le confirme de manière expérimentale, l'existence d'une onde de choc en forme de cône dont le sommet se situe sur le projectile.

Pour lui rendre hommage, on appelle nombre de Mach le rapport  entre la vitesse d'un projectile et la vitesse du son. Ceci prend une part importante en aérodynamique et en hydrodynamique. 

 Mach 1 =  340.29 m.s-1 d'où, Mach 2 = 680.58 m.s-1, etc.

 


 • Quelle est la différence entre une vitesse subsonique, transsonique, supersonique, hypersonique ?

 

On parle de vitesse v :

- subsonique lorsqu'elle est inférieure à Mach 1 (soit v <0,8 M), car par convention, on prend la vitesse à 0.2 près.

- transsonique lorsqu'elle est égale à la vitesse du son (soit 0,8 M< v <1,2 M),

- supersonique lorsqu'elle est supérieure à Mach 1 (soit 1,2 M< v)

- hypersonique lorsqu'elle est supérieure à Mach 5 (soit 5 M< v)chuck-yeager-1.jpg

 

• Ainsi, le 14 octobre 1947 Chuck Yeager est le premier pilote à officiellement dépasser la vitesse du son à bord du Bell X-1.

A la suite de cet événement, des avions militaires ont été construits en série conçus spécifiquement pour les vols supersoniques horizontaux ; parmi ceux-ci on note par exemple :

- le F-100 Super Sabre (Etats-Unis à partir de 1954)

- le Mikoyan-Gourevitch MiG-19 Farmer (URSS, à partir de 1955)

- le Super Mystère B2 (France, à partir de 1958)

Puis quelques années plus tard, ces avions ont été modifiés afin de pouvoir les proposer sur des vols commerciaux : Le Concorde

 

• Aujourd'hui, l'Homme poursuit ce rêve en développant de nouvelles technologies pour proposer de nouveaux avions supersoniques civils. On retrouve par exemple le ZEHST par EADS ou l'A2 fondé sur le projet Lapcat avec l'ESA.

                                                                                                                                                                                                                          

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