Avant de commencer, savez-vous pourquoi un avion vole ? Ce principe assez simple s'appelle le principe de Bernouilli ; il a été découvert au XVIIIe siècle par le mathématicien français Daniel Bernouilli. Celui-ci s'énonce comme suit : la pression d'un fluide diminue avec la vitesse. Si on observe la forme d'une aile d'avion, l'air qui est dévié par-dessus l'aile a un trajet plus long à parcourir que l'air qui passe sous l'aile, du fait que la forme du dessus de l'aile est arrondie alors que la forme sous l'aile est plane. Donc, l'air passant par-dessus l'aile se déplace plus vite que l'air qui passe en-dessous. Selon le principe de Bernouilli, la pression sous l'aile est donc plus grande que la pression au-dessus de l'aile. Les ailes sont alors soulevées et, bien sûr, l'avion décolle.
1 - La notion d'aérodynamisme :
Pour comprendre les divers problèmes liés au mur du son, il faut bien saisir l'importance de la notion d'aérodynamisme : en volant à vitesse supersonique, l'avion va être soumis à des forces dues à l'air, et que nous-même subissons tous les jours, mais qui seront amplifiées démesurément par l'importance de la vitesse.
Le facteur aérodynamique joue donc un rôle très important dans le monde de l'aviation, mais au fait, de quoi s'agit-t-il ? L'aérodynamisme est en fait la capacité de pénétration d'un corps dans l'air. Une carlingue très aérodynamique (comme celle du Concorde par exemple), subira peu les frottements de l'air, et sera donc moins ralentie par ceux-ci ; tandis qu'un avion à l'aérodynamisme moins développé sera freiné et subira encore plus les effet des forces dues à l'air.
Plusieurs forces agissent sur l'avion au cours de son vol :
• Le poids : cette force est due à la pesanteur de la Terre .
• La traction : il s'agit de la force locomotrice de l'avion (moteurs à réaction)
• La portance : c'est la principale force du domaine de l'aérodynamisme car c'est elle qui fait voler l'avion.
• La traînée : c'est la force exercée par l'air opposant une résistance à l'aile (viscosité de l'air)
Ces quatres forces sont les lois régissant le monde de l'aérodynamisme, d'autant plus pour un avion volant au delà de la vitesse de son. En effet, à de telles vitesses, la traction se fait si forte que, en quelque sorte, elle perturbe « l'harmonie » de ces forces. Un avion volant à la vitesse du son présente un aérodynamisme tout à fait particulier. Ces avions ont l'allure d'une flèche ou d'un obus, ce qui leur attribuent d'une part une meilleure pénétration dans l'air et leur permet d'autre part de limiter les inconvénients des ondes de choc générées par le bang supersonique.
2 - Le mur de la chaleur :
Le mur de la chaleur n'est pas réellement une barrière physique comme le mur du son, cependant il a posé et pose encore des problèmes quasiment insolubles.
Lorsque qu'un avion vole a grande vitesse, le frottement des molécules composant l'air engendre un échauffement important, la température du revêtement externe de l'avion peut atteindre des valeurs extrêmement élevées. Cet état est à l'origine de la formation d'étoile filantes ( des micro-météorites qui brûlent suite à cet échauffement ) et permet d'éviter que des satellites en fin de vie ( ainsi que la station MIR ) ne provoquent des dégâts lors de leur chute, ils sont désintégrés bien avant de toucher le sol. De nombreuses recherches ont été faites à ce sujet ( un avion fusée américain X-15 est ainsi revenu à sa base à "demi-carbonisé" ).
La solution la plus évidente est de voler à très haute altitude où l'air raréfié provoque un échauffement moindre, l'avion X-15 américain a ainsi réalisé des vols jusqu'à une altitude de 107 km en 1967. Cependant à très haute altitude, il n'est plus possible d'utiliser des systèmes de propulsion aérobies à cause du manque de dioxygène.
Le mur de la chaleur est une des raisons qui font que les avions des années 2000 ne volent pas plus vite que leurs prédécesseurs des années 70. En 30 ans, très peu de progrès ont été faits sur ce point alors qu'entre 1940 et 1960, la vitesse opérationnelle des avions les plus perfomants était passée de 500 km/h à 2500 km/h. En 1965, le Mig-25 et le SR-71 volent à 4000 km/h, aucun autre avion piloté n'a fait mieux depuis.
Aujourd'hui, au niveau technique, on pourrait presque dire que le mur du son est maîtrisé, on sait aisément le franchir. Mais le passage on n'est qu'une étape franchie, le futur consistera à faite voler des avions toujours plus haut et toujours plus vite ! Les techniques devront se perfectionner afin de rendre certains objectifs réalisables, ce perfectionnement passera par l'élaboration de nouveaux matériaux plus résistants ou par une meilleure approche de l'aérodynamisme de ces avions supersoniques afin d'éliminer le bang sonique. En effet ce bang si célèbre est un réel inconvénient pour certaines missions militaires, il est même le principal problème qui empêche les avions supersoniques d'être commercialisables.
