Tout devient plus difficile au-delà de la vitesse du son, et encore plus au-delà de cinq fois cette vitesse.
02, Aérospatial
Au-delà de la vitesse du son, l’air n’a plus le temps de s’écarter, et chaque hypothèse qui rendait le vol subsonique facile doit être reconstruite.
L’aérospatial, c’est là où l’atmosphère cesse de coopérer. Les ondes de choc s’accrochent aux bords d’attaque, l’air chauffe jusqu’à se dissocier, les structures doivent être légères et survivre à des charges qu’elles ne verront qu’une fois. C’est le domaine qui a le moins de marge, et c’est exactement pour cela qu’il produit l’ingénierie la plus passionnante.
Ce que presque tout le monde croit
“Le bang supersonique se produit une seule fois, au moment où l’avion franchit le mur du son.”
Ce qui se passe vraiment
Le bang est continu. Un avion supersonique traîne un cône de choc derrière lui en permanence, et tu entends un bang une seule fois parce que le cône ne te balaie qu’une fois.
Des machines qui le montrent
- Bell X-1Ailes droites, moteur-fusée, et le premier avion à franchir le mur et à revenir.
- SR-71 BlackbirdTitane, entrées d’air à cône de choc, et une croisière si chaude que la structure a été conçue avec du jeu.
- ConcordeUn delta ogival qui créait sa propre portance tourbillonnaire à basse vitesse, pour pouvoir tout simplement atterrir.
- X-15Il a atteint le bord de l’espace sur une fusée et est revenu sur une aile, le pont entre les deux domaines.
Comment on en est arrivé là
- 1947Mach 1, en palierLe Bell X-1, en forme de balle parce qu’une balle était la seule chose connue pour aller aussi vite en restant pointée dans la bonne direction.
- 1952La règle des airesRichard Whitcomb a compris que la traînée transsonique dépend de la façon dont toute la section varie le long du corps, c’est pourquoi les avions rapides ont une taille de guêpe.
- 1964Mach 3, en continuLe SR-71 croisait là où la cellule chauffait au point de se dilater de plusieurs centimètres en vol, il a donc été construit pour fuir au sol.
- 1976Passagers supersoniquesLe Concorde a transporté des passagers à Mach 2 pendant 27 ans, et c’est l’économie et le bruit qui l’ont vaincu, pas l’ingénierie.
- 2004Hypersonique aérobieLe X-43A de la NASA a atteint presque Mach 10 grâce à un superstatoréacteur, une combustion dans un écoulement qui ne ralentit jamais sous le subsonique.
Ce que tu peux apprendre ici
Les pages thématiques sont en cours d’écriture, voici les cinq premières
- 01
Ce qui casse à Mach 1
Qu’est-ce que le mur du son ?
Formation des ondes de choc, traînée d’onde, et pourquoi l’avion qui l’a franchie le premier ressemblait à une balle.
- 02
Le problème de la chaleur à Mach 9
Pourquoi les véhicules rapides chauffent-ils autant ?
Température d’arrêt, effets de gaz réel, et la différence entre refroidissement ablatif, radiatif et actif.
- 03
Comment fonctionnent vraiment les moteurs-fusées
Comment fonctionne un moteur-fusée ?
Pression de chambre, rapport de détente, et pourquoi une tuyère conçue pour le niveau de la mer est la mauvaise tuyère pour l’espace.
- 04
Assez léger pour voler, assez solide pour survivre
Pourquoi les ailes d’avion sont-elles si fines ?
Chemins d’effort, coefficients de sécurité, et la raison pour laquelle une aile fléchit de plusieurs mètres en essai, et doit le faire.
- 05
Le prouver avant de le faire voler
Comment teste-t-on le matériel aérospatial ?
Souffleries, pots vibrants, essais à feu, et la campagne qui transforme un calcul en preuve.
Où cela mène
Tout sur Mach 9 est relié dans les deux sens. Une notion mène aux gens dont c’est le métier, et un métier ramène à ce qu’il faudrait apprendre.
- MétierIngénieur aérospatialConçoit et teste les véhicules qui volent dans l’atmosphère et le vide.
- MétierIngénieur propulsionDéveloppe les moteurs et les campagnes d’essais qui prouvent qu’ils tiennent.
- MétierAérodynamicienDétermine comment l’air se comportera autour d’une forme avant que quiconque s’engage à la construire.
- MétierIngénieur systèmes de protection thermiqueConçoit le matériau qui s’interpose entre un véhicule et la chaleur de la vitesse.
Steve Jurvetson, CC BY 2.0Interactive storyAttraper au vol une fusée de 71 mètresSpaceX a cessé de poser son booster sur des jambes et s’est mis à l’attraper en plein vol. Voici pourquoi c’est encore plus dur qu’il n’y paraît.
Eva Folsom, CC BY-SA 4.0ExplainerUn avion hypersonique qui vole, atterrit et revoleStratolaunch affirme que son véhicule Talon-A a maintenant dépassé Mach 5 plus de dix fois, la même cellule remise en état et revolée, dans un programme d’essais qui obligeait autrefois à construire un véhicule neuf pour chaque vol.
