Le mur du son est un terme qui a captivé l’imagination du public depuis les premières années de l’ère du vol à réaction. C’est un concept scientifique important qui a des implications significatives pour la conception des avions et autres véhicules à grande vitesse. Cependant, qu’est-ce que le mur du son, et que se passe-t-il réellement quand on le « franchit » ? C’est ce que nous allons explorer dans cet article.
Le son et la vitesse du son
Pour comprendre le mur du son, il faut d’abord comprendre ce qu’est le son lui-même. Le son est une onde qui se propage à travers un milieu, comme l’air ou l’eau, en raison des vibrations des particules. La vitesse à laquelle ces ondes sonores se propagent est ce que nous appelons la vitesse du son.
Dans l’air à température ambiante, la vitesse du son est d’environ 343 mètres par seconde, soit environ 1 236 kilomètres par heure. Cette vitesse peut varier en fonction de plusieurs facteurs, notamment la température, la pression et l’humidité de l’air.
Le mur du son et le bang supersonique
Lorsqu’un avion vole à une vitesse inférieure à celle du son, les ondes sonores qu’il produit se propagent devant lui. Cependant, lorsqu’un avion se rapproche de la vitesse du son, ces ondes sonores commencent à se comprimer car l’avion rattrape les ondes qu’il a précédemment générées.
Lorsqu’un avion atteint la vitesse du son, ces ondes sonores sont compressées en une seule onde de choc, formant ce que l’on appelle un « bang supersonique ». C’est ce bang supersonique qui est souvent décrit comme le « mur du son ».
Il est important de noter que le « mur du son » n’est pas une barrière physique ou une limite infranchissable. C’est plutôt un phénomène physique qui se produit lorsque les ondes sonores d’un objet sont compressées en raison de sa vitesse.
Franchir le mur du son
Le premier pilote humain reconnu pour avoir franchi le mur du son est Chuck Yeager, un pilote d’essai de l’armée de l’air américaine, qui a réalisé cet exploit en 1947 à bord de l’avion expérimental Bell X-1. Depuis lors, de nombreux avions, principalement militaires, ont été conçus pour voler à des vitesses supersoniques.
Franchir le mur du son a des implications importantes pour la conception des avions. Les forces exercées sur l’avion lorsqu’il traverse le mur du son peuvent causer des problèmes structurels si l’avion n’est pas correctement conçu pour résister à ces forces. De plus, le bang supersonique généré lors du franchissement du mur du son peut causer des perturbations et des nuisances sonores au sol, ce qui a conduit à des restrictions sur les vols supersoniques au-dessus de certaines zones peuplées.
C’est quoi passer le mur du son ?
Passer le mur du son fait référence à franchir la vitesse du son dans l’air. La vitesse du son dépend de divers facteurs, notamment de la température, de la pression et de l’humidité de l’air ambiant. À une température de 20 degrés Celsius (68 degrés Fahrenheit), le son se déplace généralement à environ 343 mètres par seconde (ou 1 235 kilomètres par heure, soit environ 767 miles par heure) dans des conditions normales.
Lorsqu’un objet se déplace à une vitesse supérieure à celle du son, il crée une onde de choc appelée « bang sonique ». Cela se produit lorsque les ondes sonores s’accumulent devant l’objet en mouvement, créant une augmentation soudaine de la pression et de l’intensité sonore. Lorsque cette onde de choc est atteinte par un observateur au sol, on entend un bruit fort et caractéristique, souvent décrit comme un « bang ».
Historiquement, le premier avion à franchir le mur du son était le Bell X-1, piloté par Chuck Yeager le 14 octobre 1947. Depuis lors, de nombreux avions militaires et supersoniques ont été développés pour voler à des vitesses supersoniques.
Il est important de noter que passer le mur du son n’est pas simplement une question de vitesse, mais aussi de facteurs aérodynamiques et de conception de l’aéronef. Les avions conçus pour le vol supersonique sont généralement profilés de manière spécifique pour réduire les effets négatifs de l’onde de choc et améliorer la stabilité et la performance en vol à haute vitesse.
Pourquoi les avions ne passent plus le mur du son ?
Les avions continuent de passer le mur du son, mais cela dépend des besoins, des coûts et des réglementations spécifiques. Voici quelques facteurs qui peuvent expliquer pourquoi tous les avions ne passent pas systématiquement le mur du son :
- Besoins opérationnels : Tous les avions n’ont pas besoin de voler à des vitesses supersoniques. La plupart des vols commerciaux et civils sont effectués à des vitesses subsoniques, car ils sont plus économiques et suffisamment rapides pour répondre aux exigences de la plupart des trajets. Les avions supersoniques sont généralement utilisés pour des missions spécifiques, comme la recherche, les vols militaires, ou les jets privés pour des voyages long-courriers très rapides.
- Coûts et complexité : La conception et la construction d’avions supersoniques sont souvent plus coûteuses et complexes que pour les avions subsoniques. Les avions supersoniques nécessitent des matériaux et des technologies spécifiques pour faire face aux effets de la vitesse supersonique, tels que la résistance thermique et l’onde de choc. Ces exigences entraînent des coûts plus élevés, tant pour la fabrication que pour l’entretien des avions supersoniques.
- Réglementations et restrictions : Dans certaines régions, des restrictions peuvent être imposées aux avions supersoniques en raison du bruit généré par l’onde de choc. Les avions supersoniques comme le Concorde ont été retirés du service commercial en raison des problèmes de bruit et des réglementations strictes en matière de nuisances sonores. Cependant, il y a des recherches et des développements en cours pour concevoir de nouveaux avions supersoniques plus silencieux et respectueux de l’environnement.
- Évolution technologique : Avec l’évolution de la technologie, de nouveaux concepts et prototypes d’avions supersoniques sont en cours de développement. Des entreprises et des agences travaillent sur des avions supersoniques plus avancés, plus efficaces et plus respectueux de l’environnement, avec l’espoir de permettre des vols commerciaux supersoniques à l’avenir.
Est-ce que le pilote de l’avion entend le mur du son ?
Oui, le pilote d’un avion supersonique peut entendre le « bang sonique » associé au passage du mur du son. Lorsqu’un avion franchit la vitesse du son, une onde de choc se forme à l’avant de l’appareil. Cette onde de choc crée une augmentation soudaine de la pression et de l’intensité sonore, ce qui produit le bang sonique.
Cependant, il est important de noter que le pilote n’entend pas le bang sonique de la même manière que les personnes au sol. En raison des caractéristiques acoustiques et de l’isolation du cockpit de l’avion, le son du bang sonique est généralement atténué ou filtré pour le pilote. Le bruit entendu à l’intérieur du cockpit peut varier en fonction du type d’avion, de la conception du cockpit et d’autres facteurs.
Les avions supersoniques sont conçus pour minimiser les effets du bang sonique sur le pilote et l’équipage. Cela peut inclure des formes aérodynamiques spécifiques pour réduire les ondes de choc, des matériaux d’isolation acoustique et des systèmes de contrôle du bruit à bord de l’avion.
Pourquoi on dit mur du son ?
On utilise l’expression « mur du son » pour décrire le phénomène qui se produit lorsque quelque chose se déplace à une vitesse supérieure à celle du son. Lorsqu’un objet dépasse la vitesse du son, il crée une onde de choc en avant de lui, formant une sorte de « mur » invisible.
Le terme « mur du son » est souvent utilisé pour décrire le bruit caractéristique qui se produit lorsque cette onde de choc est atteinte par un observateur au sol. L’onde de choc crée une augmentation soudaine de la pression atmosphérique et de l’intensité sonore, générant un bruit fort et souvent perçu comme un bang.
L’expression « mur du son » met l’accent sur le fait que le passage de la vitesse du son est un seuil distinct, avec des conséquences acoustiques significatives. Cela donne l’impression que l’objet qui franchit la vitesse du son rencontre un « mur » de pression et de bruit à mesure qu’il avance.
Il convient de noter que le terme « mur du son » est plus une expression figurée qu’une description littérale. En réalité, il n’y a pas de véritable « mur » physique à franchir, mais plutôt une transition dans le comportement des ondes sonores lorsque la vitesse du son est dépassée.
Conclusion
Le mur du son est un phénomène fascinant qui résulte de la nature même du son et de la façon dont il se propage à travers l’air. Il a des implications significatives pour la conception des avions et la façon dont nous volons, et continue d’être un domaine important de recherche et de développement dans le domaine de l’aviation. Malgré le fait qu’il a été franchi pour la première fois il y a plus de 70 ans, le « mur du son » continue de fasciner et de défier les ingénieurs et les pilotes du monde entier.
