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Le Phénomène du Mur du Son

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Billou..te
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  Billou..te le Dim 24 Juin 2007 - 11:04

Et ba en tous cas, merci pour les explications Very Happy
On ne peut cependant pas renier que c'est jolie quand même Very Happy
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Louis J.
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  Louis J. le Dim 24 Juin 2007 - 11:46

En même temps, moi avec mon pti' DR400 qui croise à 220 km/h, je ne me sens pas vraiment conserné... ^^ etrh
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Hugo88
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  Hugo88 le Jeu 28 Juin 2007 - 21:27

Hé hé! Toujours plus vite toujours plus loin! Ca nous fait tous fantasmer. drunken

J’avais fait une recherche sur l’épopée du mur du son du temps où j’étais au lycée (faut bien faire semblant d’être un peu intelligent study ). J’ai trouvée ça passionnant, alors j’ai fait un petit truc pour ceux qui auront l’extrême patience de me lire jusqu’au bout. Je me suis dit que c'était bien de parler aussi du côté historique.

La découvert du « mur »:

L’histoire de la course du machmètre est passionnante, car n’oublions pas que des Hommes se sont battus face à ce phénomène physique mystérieux et redoutable pour nous permettre ce bon technologique et que nombre d‘entre eux y ont laissé leur peau.

Petit retour en arrière :
On s’est intéressé au déplacement à la vitesse supersonique dès le début du 19ème siècle. Un certain Ernst Mach (tien donc?) découvre que la propagation du son dans l’atmosphère a une influence non négligeable en aérodynamique avec l’apparence d’une onde de choc en forme de cône. Mais bien sûr, ces vitesses étaient à l’époque inaccessibles.

C’est avec la seconde guerre que le nombre de Mach refait surface, des chasseurs tels que les Mustang ou Thunderbolt approchant le phénomène en piqué vers Mach 0,75. Des vibrations apparaissaient, les commandes se durcissaient et les appareils finissaient par s’écraser. La presse s’empara vite du sujet, et c’est ainsi que l’expression « mur du son » apparut dans les articles.

Et nombreux furent ceux à s’y frotter de trop près: parmi eux, en 46, le chef pi de chez Mig (dont le nom est trop compliqué à écrire) se tue aux commandes d’un Mig 9. La même année, le fils du chef pi de la firme anglais de Havilland se tue à bord d’un DH 108.


La course au Mach/

La course au passage du mur du son était donc lancée: les européens étaient après guerre un peu en avance, avec les restes des projets allemands pillée à la chute du Reich.
Les Britanniques avaient leur chasseurs à réaction Gloser Meteor et Havilland Vampire.
Les Français avaient Dassault et son Ouragan.
Les Suédois le Saab 29.

Les US les collaient de près avec le désormais célèbre Bell XS-1 (eXpérimental Sonic One). Pour faire simple, le fuselage fut copié sur le modèle d’une balle de mitrailleuse calibre 50 , ça rigolait pas… Une sorte de petite fusée de 9,4 mètres d’envergure et équipé de 4 propulseurs de 2200ch chacun. L’avion était lancé à pâtir d’un Boeing B 29 Superforteresse. La base retenue fut celle de Murcoc Field près de Los Angeles dans le désert de Mojave (c’est plus pratique pour les vols qui tournent mal). L’avion fut d’abord poussé jusqu’à M0,85 (vitesse réalisée en soufflerie à partir de laquelle on rentre dans l‘inconnu Twisted Evil ) puis la vitesse max fut augmentée chaque jour par marches de 0,1 mach. Parmi les 2 pilotes d’essai se trouve Chuck Yeager, jeune capitaine de l’Army Air Force qui s’est illustré durant la guerre sur Mustang Cool .


Le passage du mur du son:

Les essais se déroulaient bien jusqu’à M0,92 (atteint le 12 sept 1947). Mais au passage de Mach 0,925, Chuck Yeager découvre un tout nouveau problème : les commandes ne répondent plus affraid !!! Ils évite la perte de contrôle en réduisant les gaz. Les ingénieurs comprennent au retour au sol que l’onde de choc du bang sonore s’était peu à peu déplacé jusque sur la commande de profondeur, la rendant complètement inefficace. Bizarre non? Imaginez votre profondeur devenir inefficace et toute molle à M0,93! La solution est vite trouvée: on monta une profondeur monobloc qui multipliait son efficacité par 10 pirat ...

Les essais reprennent et le Bell est poussé jusqu’à M0,95. Les vibrations de la cellule et la dureté des commandes deviennent insupportable pour le pilote shakng2 . C’est Yeager qui passe le satané mur le 14 octobre 1947. Pour la petite histoire, il était tombé de cheval la veille et s'est avec 2 côtes de cassées que Yeager a passé le mur du son (s'étant bien garder de raconter ce petit détail au reste de l'équipe ^^).

En milieu de matinée, le Bell est lancé du B29 à 20 000 pieds à 400 Km/h. Yeager n’a pas le droit à l’erreur, il n’a du carburant que pour quelques minutes afin de décrire une parabole et d’acquérir une altitude suffisante pour accélérer dans son piquet dans les hautes couches où l’air est raréfié. Juste après le largage, il allume les propulseurs et incline l’appareil à 40 degrés Twisted Evil , l’altimètre s’emballe, il est littéralement propulsé vers l’espace! Mach 0,94 et 42000 pieds, il achève sa phase ascendante et part en piqué. L’avion semble sur le point de se disloquer alors que l’aiguille du tableau de bord flirte avec le 1,0  du Machmètre et que Yeager franchit finalement le mur du son! Les fusées s’arrêtent et le XS-1 ressource lentement dans un calme quasi divin… drunken Yeager est l’homme le plus rapide du monde!
Retour au sol et posé en douceur sur les lac salés du désert de Mojave. Chuck Yeager a le droit aux félicitations, mais pas de célébration, le record devant rester secret-défense!


La fougue des ricains ne s’arrêta pas là: sur la base d’Edwards en Californie se succédèrent les projets qui devaient sans cesse dépasser ceux des européens et des soviétiques. Objectif: aller toujours plus vite et toujours plus haut!


Un nouveau mur:

Étape suivante: Mach 2,3... Un ingénieur en aérodynamique du NACA (National Advisory Commitee for Aeronautics) avaient en effet démontré calculs à l’appui que cette vitesse n’était pas franchissable… Il nomma cette nouvelle barrière « couplage inertiel » et celui-ci fut vite surnommée « démon aérodynamique ». Mais il en fallait plus pour décourager les pilote de la base d’Edwards.

Le projet de la Navy avec son Skyrocket D-558 fut le premier à franchir Mach 2 en 1953.
Mais ce fut Yeager qui franchit la vitesse tant redoutée de M2,3 peu de temps après à bord de son Super X-1 (ou X-1A) plus puissant et d’une autonomie accrue.

(Je me demande si c’est cette barrière qui limitait le Concorde. Celui-ci s’arrêtait bien à M2,2 non?)


Un programme mythique: le X-15

L’US air Force projeta ensuite d’envoyer des engins dans la stratosphère entre 20 et 80 km d’altitude. Le X-15 (15m de long et des ailes en flèches de 3m chacune…)vit le jour en 1958 après 4 ans de recherche. Il encaissait -3/+8 G et des températures de -70 à 700 degrés, et était propulsé par 26 tonnes de poussée. C'était un vrai fer à repasser puisqu’il se posait sous un angle de plané de 20° à 400 km/h! Il rendit possible de nombreux records.
Il permit à Bob White de devenir l’Homme le plus rapide et le plus haut du monde en 1967 en flirtant avec Mach 6 (et 600°) et en atteignant 95 000 mètres: White pilotait alors sa trajectoire dans le vide spatial (commençant vers 80 000m) à l’aide de micro fusées! Les accélérations étaient très courtes et très intenses (White atteignait Mach 5,45 et 50 000 m pas plus de 84 sec après son largage du B-52, qui lui, volait à 400 km/h et 6000m!)


Les applications

Le X-15 était très dangereux, et la moindre panne était synonyme de gros gros ennui. Néanmoins, ses performances hors normes permirent un travail de recherche très utiles pour les programmes suivant:
- le SR-71 Black Bird, appareil trisonique de reconnaissance de la CIA
- missiles de croisière
- Navette spatiale américaine dont le premier proto vola en 1981.


Voilà! J’espère que j’ai pas trop dit de conneries et que certains de vous auront eu le courage et l’extrême patience de me lire jusqu’au bout en apprenant quelques trucs sympas
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Francesco
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  Francesco le Jeu 28 Juin 2007 - 21:40

Hugo88 a écrit:Voilà! J’espère que j’ai pas trop dit de conneries et que certains de vous auront eu le courage et l’extrême patience de me lire jusqu’au bout en apprenant quelques trucs sympas

Passionnant!! C'est complet, pas long et en plus bien écrit!
Merci beaucoup... Si tu as d'autres petits exposés sur des sujets, ils sont les bienvenus!


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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  degogo le Ven 29 Juin 2007 - 10:33

Vraiment sympa ce petit écrit.
petite question: le « couplage inertiel » à M 2.3 était consideré infranchissable pour quelles raisons, et ont-ils eu des problèmes pour passer ce mur?
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  Maxime F le Ven 29 Juin 2007 - 10:48

Pas mal du tout ton exposé! bravo, merci de l'avoir partager!
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gc232
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  gc232 le Ven 29 Juin 2007 - 11:07

Bon, quelques petites précisions :
En supersonique :
Ackeret a démontré les résultats suivants relatifs aux forces de pressions n(vecteur) :
Concernant Cz, la partie due aux frottements en était généralement défavorable mais faible. Donc Cz(total) # Czn (# : à peu près égal)
4
Cz = ---------- * α
sqr (Mo²-1)

Avec α : incidence et M : nombre de machs.

Cx (total) = Cxf + Cxn + Cxi
{_________}
Cxp = Cx∞
L'absence de tourbillons marginaux en supersonique annule le dernier terme donc Cx (tot) = Cxf + Cxn
De plus, un profil losangique (cf petit dessin ...) est plus performant que profil lenticulaire en supersonique :
Intérêt d'utiliser des profils à épaisseur relative faible (Concorde 3% à l'encastrement et 1,82% au saumon)
Pour minimiser la trainée d'onde, les profils supersoniques auront des bords d'attaque anguleux ou à très faible rayon de courbure . (cf Avions de chasse, Concorde, etc ...)

Source : Cours Enac
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gc232
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  gc232 le Ven 29 Juin 2007 - 11:14

En ce qui concerne la trainée d'onde :
En vol supersonique, il n'y a plus de tourbillons marginaux. Donc pas de frottement, et la résultante est perpendiculaire à la paroi, on a donc une nouvelle trainée induite : Cxi = Cz * (appelée trainée de portance pour ne pas la confondre avec celle du subsonique).
Cxtotal = Cxf + Cxn et Cxn = Cz * α + Cx0
Donc la trainée de forme englobe la nouvelle trainée induite.
La forme du profil n'intervient que dans Cx0 . Donc, même à incidence nulle, un profil symétrique aura une trainée (ce qui n'est pas le cas en subsonique où le Cx0 du profil symétrique n'était dû qu'au frottement. En fluide parfait, il aurait été nul).
Cette trainée de forme supplémentaire :
4B
Cx0 = --------------
sqr ( Mo² -1)
apparaissant pour Mo (nb de mach) > 0 est liée aux ondes de choc.

On l'appelle trainée d'onde :
Cxn = Cxi + Cx0 = trainée de portance + trainée d'onde
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jihef
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  jihef le Ven 13 Juil 2007 - 21:30

Si ça interresse encore j'ai trouvé ça par hasard : http://fr.wikipedia.org/wiki/Singularit%C3%A9_de_Prandtl-Glauert
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gc232
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Re: Le Phénomène du Mur du Son

Message  gc232 le Sam 14 Juil 2007 - 17:26

Un peu hors sujet mais ... une petite vidéo d'un F18 en transonique, on voit bien le panache de condensation autour du fuselage. :
http://www.youtube.com/watch?v=hqCRPfifd0A&mode=related&search=


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