MUR DU SON

Écrit par Bernard PIRE

On appelle « mur du son » un phénomène physique lié au déclenchement d’une onde de choc lorsqu’un objet dépasse la vitesse du son.

Le physicien autrichien Ernst Mach, qui vécut à la fin du 19^e et au début du 20^e siècle, étudia ce phénomène. Il montra qu’un objet mobile comprime l’air lorsqu’il se déplace à une vitesse suffisamment élevée. Ainsi, le passage d’un avion de chasse - mais aussi l’extrémité du fouet manié habilement par un dresseur - augmente considérablement la pression de l’air qui l’environne. Cette surpression accompagne l’avion, par exemple, tant que sa vitesse est inférieure à la vitesse du son. Lorsque la vitesse atteint celle du son, la surpression se libère en produisant un bruit d’explosion, appelé « bang supersonique ».

En hommage à Ernst Mach, on dit que Mach 1 est égal à 1 fois la vitesse du son, Mach 2 à deux fois la vitesse du son, etc. Le son n’a pas la même vitesse partout : Mach 1 est égal à 1 227 km/h au niveau de la mer et à une température de 15 ⁰C, et à 1 065 km/h vers 11 000 mètres d’altitude.

Lorsqu’un avion approche de la vitesse du son, l’écoulement de l’air autour de ses ailes se modifie, et des phénomènes dangereux apparaissent : des instabilités, qui peuvent être catastrophiques, se développent lorsque l’air a une vitesse supérieure à Mach 1 sur certaines parties des ailes. La portance de l’avion diminue, et la résistance à l’air augmente, ce qui rend très difficile le pilotage. Depuis 1947, alors que l’avion américain Bell XS1 venait de franchir le premier le mur du son, on a réussi à maîtriser les effets dangereux des vitesses supersoniques.

Quand l’atmosphère est humide, le passage du mur du son s’accompagne d’une condensation locale de la vapeur d’eau qui permet de visualiser l’onde de choc comme un petit nuage en forme de bouclier qui entoure l’avion.