Certains fouets courants tels que le bullwhip ou le stockwhip sont capables de se déplacer plus vite que le son: la pointe du fouet dépasse cette vitesse et provoque un craquement brusque – littéralement un boom sonore. Les armes à feu fabriquées après le 19e siècle ont généralement une vitesse initiale supersonique.

Le mur du son a peut-être été franchi pour la première fois par des êtres vivants il y a environ 150 millions d’années. Certains paléobiologistes rapportent que, sur la base de modèles informatiques de leurs capacités biomécaniques, certains dinosaures à longue queue tels que le Brontosaure, l’Apatosaurus et le Diplodocus ont pu faire bouger la queue à des vitesses supersoniques, créant un son de craquement. Cette découverte est théorique et contestée par d’autres sur le terrain. Les météores qui pénètrent dans l’atmosphère terrestre descendent généralement, sinon toujours, plus vite que le son.

Problèmes précocesModifier

Le conseil L’hélice sur de nombreux premiers aéronefs peut atteindre des vitesses supersoniques, produisant un bourdonnement notable qui différencie ces aéronefs. Ceci n’est pas souhaitable, car le mouvement de l’air transsonique crée des ondes de choc et des turbulences perturbatrices. C’est en raison de ces effets que les hélices souffrent d’une diminution spectaculaire à mesure qu’ils approchent de la vitesse du son. Il est facile de démontrer que la puissance nécessaire pour améliorer les performances est si grande que le poids du moteur requis croît plus vite que la puissance de l’hélice ne peut compenser. Ce problème a conduit à les premières recherches sur les moteurs à réaction, notamment par Frank Whittle en Angleterre et Hans von Ohain en Allemagne, qui ont été conduits à leurs recherches spécifiquement pour éviter ces problèmes en vol à grande vitesse.

N Néanmoins, les aéronefs à hélices ont pu s’approcher du nombre de Mach critique lors d’une plongée. Malheureusement, cela a conduit à de nombreux plantages pour diverses raisons. Plus tristement célèbre, dans le Mitsubishi Zero, les pilotes ont volé à pleine puissance sur le terrain parce que les forces rapidement croissantes agissant sur les gouvernes de leur avion les maîtrisaient. Dans ce cas, plusieurs tentatives pour le résoudre n’ont fait qu’aggraver le problème. De même, la flexion causée par la faible rigidité en torsion des ailes du Supermarine Spitfire les a amenées, à leur tour, à contrecarrer les commandes des ailerons, conduisant à une condition connue sous le nom d’inversion des commandes. Cela a été résolu dans les modèles ultérieurs avec des modifications de l’aile. Pire encore, une interaction particulièrement dangereuse du flux d’air entre les ailes et les surfaces de la queue du Lockheed P-38 Lightnings en plongée a rendu difficile le « retrait » des plongées; cependant, le problème a été résolu plus tard par l’ajout d’un « volet de plongée » qui a bouleversé Le flottement dû à la formation d’ondes de choc sur les surfaces courbes était un autre problème majeur, qui a conduit le plus célèbre à la rupture d’une hirondelle de Havilland et à la mort de son pilote Geoffrey de Havilland, Jr. le 27 septembre 1946. On pense qu’un problème similaire a été à l’origine du crash en 1943 de l’avion-fusée BI-1 en Union soviétique.

Tous ces effets, bien que sans rapport à la plupart des égards, ont conduit au concept d’un « barrière « rendant difficile pour un avion de dépasser la vitesse du son. Des informations erronées ont amené la plupart des gens à envisager le mur du son comme un «mur» physique, que les avions supersoniques devaient «briser» avec un nez pointu à l’avant du fuselage. Les produits des experts en fusées et en artillerie dépassaient régulièrement Mach 1, mais les concepteurs d’aéronefs et les ingénieurs aérodynamiques pendant et après la Seconde Guerre mondiale ont considéré Mach 0,7 comme une limite dangereuse à dépasser.

Premières revendicationsModifier

Pendant La Seconde Guerre mondiale et immédiatement après, un certain nombre de déclarations ont été faites selon lesquelles le mur du son avait été brisé lors d’une plongée. La majorité de ces événements présumés peuvent être considérés comme des erreurs d’instrumentation. L’indicateur de vitesse anémométrique (ASI) typique utilise les différences de pression d’air entre deux ou plusieurs points sur l’aéronef, généralement près du nez et sur le côté du fuselage, pour produire une valeur de vitesse. À grande vitesse, les divers effets de compression qui mènent au mur du son font également que l’ASI devient non linéaire et produit une hauteur inexacte ou de faibles relevés, selon les spécificités de l’installation. Cet effet est devenu connu sous le nom de «saut de Mach». Avant l’introduction des compteurs Mach, des mesures précises des vitesses supersoniques ne pouvaient être effectuées qu’à distance, normalement utilisant des instruments au sol. De nombreuses affirmations de vitesses supersoniques se sont avérées bien inférieures à cette vitesse lorsqu’elles sont mesurées de cette façon.

En 1942, Republic Aviation a publié un communiqué de presse indiquant que les Lts. Harold E. Comstock et Roger Dyar avaient dépassé la vitesse du son lors de plongées d’essai dans un Republic P-47 Thunderbolt. Il est largement admis que cela était dû à des lectures ASI inexactes. Lors d’essais similaires, le P-51 Mustang nord-américain a démontré des limites à Mach 0,85, chaque vol au-dessus de M0,84 causant des dommages à l’avion par des vibrations.

L’un des nombres de Mach instrumentés les plus élevés obtenus pour un avion à hélice est le Mach 0,891 pour un Spitfire PR XI, piloté pendant les tests de plongée au Royal Aircraft Establishment, Farnborough en avril 1944. Le Spitfire, une variante de photo-reconnaissance, le Mark XI, équipé d’un système multi-pitot étendu de type «rake», était piloté par le chef d’escadron JR Tobin à cette vitesse, correspondant à un vitesse vraie corrigée (TAS) de 606 mph. Lors d’un vol ultérieur, le chef d’escadron Anthony Martindale a atteint Mach 0,92, mais il s’est terminé par un atterrissage forcé après qu’un survitesse a endommagé le moteur.

Hans Guido Mutke a affirmé avoir franchi le mur du son le 9 avril 1945 à l’avion à réaction Messerschmitt Me 262. Il déclare que son ASI s’est fixé à 1 100 kilomètres à l’heure (680 mi / h). Mutke a signalé non seulement le tremblement transsonique, mais la reprise du contrôle normal une fois qu’une certaine vitesse a été dépassée, puis une reprise du tremblement sévère une fois que le Me 262 a de nouveau ralenti. Il a également signalé l’extinction du moteur.

Cette affirmation est largement contestée, même par les pilotes de son unité. Tous les effets qu’il a rapportés sont connus pour se produire sur le Me 262 à des vitesses beaucoup plus basses, et la lecture ASI n’est tout simplement pas fiable dans le transsonique. De plus, une série de tests effectués par Karl Doetsch à la demande de Willy Messerschmitt a révélé que l’avion devenait incontrôlable au-dessus de Mach 0,86, et à Mach 0,9 piquerait dans une plongée dont on ne pouvait pas récupérer. Les tests d’après-guerre de la RAF ont confirmé ces résultats, avec la légère modification que la vitesse maximale à l’aide de nouveaux instruments s’est avérée être Mach 0,84, plutôt que Mach 0,86.

En 1999, Mutke a fait appel au professeur Otto Wagner de l’Université technique de Munich pour effectuer des tests de calcul pour déterminer si l’avion pourrait franchir le mur du son. Ces tests n’excluent pas cette possibilité, mais manquent de données précises sur le coefficient de traînée qui serait nécessaire pour effectuer des simulations précises. Wagner a déclaré: « Je ne veux pas exclure cette possibilité, mais je peux imaginer qu’il était peut-être juste en dessous de la vitesse du son et qu’il ressentait le tremblement, mais il n’est pas allé au-dessus de Mach-1. »

Un élément de preuve présenté par Mutke se trouve à la page 13 du « Me 262 A-1 Pilot » s Handbook « publié par le Headquarters Air Materiel Command, Wright Field, Dayton, Ohio sous le rapport n ° F-SU-1111-ND sur 10 janvier 1946:

Des vitesses de 950 km / h (590 mph) auraient été atteintes lors d’une plongée peu profonde de 20 ° à 30 ° de l’horizontale. Aucune plongée verticale n’a été effectuée. À des vitesses de 950 à 1000 km / h (590 à 620 mi / h), le flux d’air autour de l’aéronef atteint la vitesse du son, et il est signalé que les gouvernes n’affectent plus la direction du vol. Les résultats varient selon les avions: certains sautent et plongent tandis que d’autres plongent progressivement. Il est également signalé qu’une fois la vitesse du son dépassée, cette condition disparaît et le contrôle normal est rétabli.

Les commentaires sur la restauration du contrôle de vol et l’arrêt des vibrations au-dessus de Mach 1 sont très significatives dans un document de 1946. Cependant, on ne sait pas d’où viennent ces termes, car il ne semble pas que les pilotes américains aient effectué de tels tests.

Dans son livre Me-163 de 1990, l’ancien pilote de Messerschmitt Me 163 « Komet » Mano Ziegler affirme que son ami, le pilote d’essai Heini Dittmar, a franchi le mur du son en plongeant dans l’avion-fusée, et que plusieurs personnes au sol ont entendu les bangs soniques. Il affirme que le 6 juillet 1944, Dittmar, pilotant le Me 163B V18, portant le code alphabétique Stammkennzeichen VA + SP, a été mesuré à une vitesse de 1130 km / h (702 mph). Cependant, aucune preuve d’un tel vol n’existe dans aucun des matériaux de cette période, qui ont été capturés par les forces alliées et étudiés en profondeur. Dittmar avait été officiellement enregistré à 1004,5 km / h (623,8 mph) en vol en palier le 2 octobre 1941 dans le prototype Me 163A V4. Il a atteint cette vitesse à moins de plein régime, car il était préoccupé par le tremblement transsonique. Dittmar lui-même ne prétend pas avoir franchi le mur du son lors de ce vol et note que la vitesse n’a été enregistrée que sur l’AIS. Il s’attribue cependant le mérite d’être le premier pilote à «frapper au mur du son».

Le pilote d’essai de la Luftwaffe, Lothar Sieber (7 avril 1922 – 1er mars 1945), est peut-être devenu le premier homme par inadvertance pour franchir le mur du son le 1er mars 1945. Cela s’est produit alors qu’il pilotait un Bachem Ba 349 « Natter » pour le premier décollage vertical habité d’une fusée de l’histoire. En 55 secondes, il a parcouru un total de 14 km (8,7 miles). L’avion s’est écrasé et il a péri violemment dans cette entreprise.

Il existe un certain nombre de véhicules sans pilote qui ont volé à des vitesses supersoniques pendant cette période, mais ils ne répondent généralement pas à la définition. En 1933, les concepteurs soviétiques travaillant sur des concepts de statoréacteur ont tiré des moteurs au phosphore avec des canons d’artillerie pour les amener à des vitesses opérationnelles. Il est possible que cela ait produit des performances supersoniques aussi élevées que Mach 2, mais cela n’était pas uniquement dû au moteur lui-même. En revanche, le missile balistique allemand V-2 a régulièrement franchi le mur du son en vol, pour la première fois le 3 octobre 1942. En septembre 1944, les V-2 atteignaient régulièrement Mach 4 (1 200 m / s, ou 3044 mph) pendant le terminal. descente.

Briser le mur du sonModifier

En 1942, le Ministère de l’aviation du Royaume-Uni a lancé un projet top secret avec Miles Aircraft pour développer le premier aéronef capable de franchir le mur du son. Le projet a abouti au développement du prototype d’avion à turboréacteur Miles M.52, conçu pour atteindre 1000 mi / h (417 m / s; 1600 km / h) (plus de deux fois le record de vitesse existant) en vol en palier, et à grimper à une altitude de 11 km (36 000 pieds) en 1 minute 30 secondes.

Un grand nombre de fonctionnalités avancées ont été incorporées dans la conception M.52 résultante, dont beaucoup suggèrent une connaissance détaillée du supersonique aérodynamique. En particulier, la conception présentait un nez conique et des bords d’attaque d’aile acérés, car on savait que les projectiles à nez rond ne pouvaient pas être stabilisés à des vitesses supersoniques. La conception utilisait des ailes très fines de section biconvexe proposées par Jakob Ackeret pour une faible traînée. Les extrémités des ailes ont été «coupées» pour les maintenir à l’écart de l’onde de choc conique générée par le nez de l’avion. Le fuselage avait la section transversale minimale permise autour du moteur centrifuge avec des réservoirs de carburant en selle sur le dessus.

Un autre ajout critique était l’utilisation d’un stabilisateur motorisé , également connu sous le nom de queue entièrement mobile ou de queue volante, une clé de la commande de vol supersonique, qui contrastait avec les empennages à charnière traditionnels (stabilisateurs horizontaux) connectés mécaniquement à la colonne de commande des pilotes. Les surfaces de contrôle conventionnelles sont devenues inefficaces aux vitesses subsoniques élevées alors atteintes par les chasseurs en piqué, en raison des forces aérodynamiques causées par la formation d’ondes de choc au niveau de la charnière et le mouvement vers l’arrière du centre de pression, qui ensemble pourraient annuler les forces de contrôle qui pourrait être appliqué mécaniquement par le pilote, empêchant la récupération après la plongée. Un obstacle majeur au vol transsonique précoce était l’inversion des commandes, le phénomène qui a amené les commandes de vol (manche, gouvernail) à changer de direction à grande vitesse; c’était la cause de nombreux accidents et quasi-accidents. Une queue entièrement en vol est considérée comme une condition minimale pour permettre à l’aéronef de franchir la barrière transsonique en toute sécurité, sans perdre le contrôle du pilote. Le Miles M.52 était le premier exemple de cette solution, qui a depuis été universellement appliquée.

Au départ, l’avion devait utiliser le dernier moteur de Frank Whittle, le Power Jets W.2 / 700, qui n’atteindrait une vitesse supersonique qu’en plongée peu profonde. Pour développer une version entièrement supersonique de l’avion, une innovation incorporée était un jetpipe de réchauffage – également connu sous le nom de postcombustion. Du carburant supplémentaire devait être brûlé dans le tuyau d’échappement pour éviter la surchauffe des aubes de turbine , utilisant de l’oxygène inutilisé dans l’échappement. Enfin, la conception comprenait un autre élément essentiel – l’utilisation d’un cône d’amortisseur dans le nez pour ralentir l’air entrant aux vitesses subsoniques nécessaires au moteur.

Bien que le projet a finalement été annulé, la recherche a été utilisée pour construire un missile sans pilote qui a ensuite atteint une vitesse de Mach 1,38 lors d’un vol d’essai réussi et contrôlé aux niveaux transsonique et supersonique; c’était une réalisation unique à l’époque, qui a validé l’aérodynamique du M.52.

Pendant ce temps, les pilotes d’essai ont atteint des vitesses élevées dans le de Havilland DH 108 à aile balayée sans queue. L’un d’eux était Geoffrey de Havilland, Jr., qui a été tué le 27 septembre 1946 lorsque son DH 108 s’est rompu à environ Mach 0,9 . John Derry a été qualifié de « premier pilote supersonique de Grande-Bretagne » à cause d’une plongée qu’il a effectuée dans un DH 108 le 6 septembre 1948.

Le premier avion « officiel » à franchir le mur du sonModifier

Le ministère britannique de l’Air a signé un accord avec les États-Unis pour échanger toutes ses recherches, données et conceptions à grande vitesse et la société Bell Aircraft a eu accès aux dessins et aux recherches sur le M.52, mais les États-Unis sont revenus sur le accord, et aucune donnée n’a été fournie en retour.La conception supersonique de Bell utilisait toujours une queue conventionnelle et ils luttaient contre le problème du contrôle.

Ils ont utilisé ces informations pour lancer les travaux sur le Bell X-1 . La version finale du Bell X-1 était très similaire dans sa conception à la version originale de Miles M.52. Également doté de la queue entièrement mobile, le XS-1 a été plus tard connu sous le nom de X-1. Il était dans le X -1 que Chuck Yeager a été crédité d’être la première personne à franchir le mur du son en vol en palier le 14 octobre 1947, volant à une altitude de 13,7 km. George Welch a fait une affirmation plausible mais officiellement non vérifiée d’avoir franchi le mur du son le 1er octobre 1947, alors qu’il pilotait un XP-86 Sabre. Il a également affirmé avoir répété son vol supersonique le 14 octobre 1947, 30 minutes avant que Yeager ne franchisse le mur du son dans le Bell X-1. les preuves provenant de témoins et d’instruments impliquent fortement que Welch a atteint une vitesse supersonique, que les vols n’ont pas été correctement surveillés et ne sont pas officiellement reconnus. Le XP-86 atteignit officiellement la vitesse supersonique le 26 avril 1948.

Le 14 octobre 1947, un peu moins d’un mois après la création de l’US Air Force en tant que service séparé, les tests aboutirent au premier vol supersonique, piloté par le capitaine de l’Air Force Charles « Chuck » Yeager dans l’avion n ° 46-062, qu’il avait baptisé Glamorous Glennis. L’avion propulsé par fusée a été lancé depuis la soute à bombes d’un B-29 spécialement modifié et a plané jusqu’à un atterrissage sur une piste. Le vol XS-1 numéro 50 est le premier où le X-1 a enregistré un vol supersonique, à une vitesse de pointe de Mach 1,06 (361 m / s, 1 299 km / h, 807,2 mph); cependant, Yeager et de nombreux autres membres du personnel croient que le vol n ° 49 (également avec le pilotage de Yeager), qui a atteint une vitesse maximale enregistrée de Mach 0,997 (339 m / s, 1221 km / h), peut avoir en fait dépassé Mach 1. (Les mesures n’étaient pas précises à trois chiffres significatifs et aucun boom sonore n’a été enregistré pour ce vol.)

À la suite du vol supersonique initial du X-1, la National Aeronautics Association a voté son Collier de 1948 Trophée à partager par les trois principaux participants au programme. Larry Bell pour Bell Aircraft, le capitaine Yeager pour le pilotage des vols et John Stack pour les contributions du NACA ont été honorés à la Maison Blanche par le président Harry S. Truman.

Jackie Cochran a été la première femme à franchir le mur du son le 18 mai 1953, dans un Canadair Sabre, avec Yeager comme ailier.

Le 21 août 1961, un Douglas DC-8-43 ( enregistrement N9604Z) a officieusement dépassé Mach 1 lors d’une plongée contrôlée pendant un vol d’essai à Edwards Air Force Base, comme observé et signalé par l’équipage de conduite; l’équipage était composé de William Magruder (pilote), Paul Patten (copilote), Joseph Tomich (ingénieur de vol) et Richard H. Edwards (ingénieur d’essais en vol). C’était le premier vol supersonique d’un avion de ligne civil, et le seul autre que ceux du Concorde ou du Tu-144.

Le mur du son comprisModifier

À mesure que la science du vol à grande vitesse devenait plus largement comprise, un certain nombre de changements ont conduit à la compréhension finale que le « mur du son » est facilement pénétré, dans les bonnes conditions. Parmi ces changements figuraient l’introduction d’ailes minces et balayées, la règle de la zone et des moteurs aux performances toujours croissantes. Dans les années 1950, de nombreux avions de combat pouvaient régulièrement franchir le mur du son en vol en palier, bien qu’ils souffrent souvent de problèmes de contrôle en le faisant, comme le Mach tuck. Les avions modernes peuvent franchir la «barrière» sans problèmes de contrôle.

À la fin des années 1950, le problème était si bien compris que de nombreuses entreprises ont commencé à investir dans le développement d’avions de ligne supersoniques, ou SST, croyant que c’était le prochaine étape « naturelle » de l’évolution des avions de ligne. Cependant, cela ne s’est pas encore produit. Bien que le Concorde et le Tupolev Tu-144 soient entrés en service dans les années 1970, les deux ont ensuite été retirés sans être remplacés par des modèles similaires. Le dernier vol d’un Concorde en service remonte à 2003.

Bien que le Concorde et le Tu-144 aient été les premiers avions à transporter des passagers commerciaux à des vitesses supersoniques, ils n’étaient pas les premiers ni les seuls avions de ligne commerciaux à casser le mur du son. Le 21 août 1961, un Douglas DC-8 a franchi le mur du son à Mach 1,012, soit 1240 km / h (776,2 mph), lors d’une plongée contrôlée à travers 41 088 pieds (12510 m). Le but du vol était de collecter des données sur une nouvelle conception de bord d’attaque pour l’aile. Un 747 de China Airlines a peut-être franchi le mur du son lors d’une descente imprévue de 41000 pieds (12500 m) à 9500 pieds (2900 m) après un renversement en vol le 19 février 1985.Il a également atteint plus de 5g.

Briser le mur du son dans un véhicule terrestreModifier

Le 12 janvier 1948, un traîneau-fusée sans pilote Northrop est devenu le premier véhicule terrestre à franchir le mur du son. Dans une installation d’essai militaire à Muroc Air Force Base (aujourd’hui Edwards AFB), en Californie, il a atteint une vitesse de pointe de 1 019 mph (1 640 km / h) avant de sauter les rails.

Le 15 octobre 1997, en un véhicule conçu et construit par une équipe dirigée par Richard Noble, le pilote de la Royal Air Force Andy Green est devenu la première personne à franchir le mur du son dans un véhicule terrestre conformément aux règles de la Fédération internationale de l « automobile. Le véhicule, appelé ThrustSSC ( « Super Sonic Car »), a capturé le record 50 ans et un jour après le premier vol supersonique de Yeager.

Briser le mur du son comme un projectile humainEdit

Felix BaumgartnerEdit

En octobre 2012, Felix Baumgartner, avec une équipe de scientifiques et sponsor Red Bull, a tenté la plus haute plongée jamais enregistrée. Le projet verrait Baumgartner tenter de sauter à 120 000 pieds (36 580 m) d’un ballon à l’hélium et devenir le premier parachutiste à franchir le mur du son. Le lancement était prévu pour le 9 octobre 2012, mais a été interrompu en raison de conditions météorologiques défavorables; par la suite, la capsule a été lancée à la place le 14 octobre. L’exploit de Baumgartner a également marqué le 65e anniversaire de la tentative réussie du pilote d’essai américain Chuck Yeager de franchir le mur du son dans un avion.

Baumgartner a atterri dans l’est du Nouveau-Mexique après avoir franchi un record du monde de 128 100 pieds ( 39045 m), soit 24,26 milles, et a franchi le mur du son alors qu’il se déplaçait à des vitesses allant jusqu’à 1342 km / h (Mach 1,26). Lors de la conférence de presse après son saut, il a été annoncé qu’il était en chute libre pendant 4 minutes 18 secondes, la deuxième plus longue chute libre après le saut de Joseph Kittinger en 1960 pendant 4 minutes 36 secondes.

Alan EustaceEdit

En octobre 2014, Alan Eustace, vice-président senior de Google, a battu le record de Baumgartner pour la plus haute plongée en parachute ascensionnel et a également franchi le mur du son dans le processus. Cependant, parce que le saut d’Eustace impliquait un parachute de drogue , contrairement aux Baumgartner, leurs records de vitesse verticale et de distance en chute libre restent dans des catégories différentes.