Le phénomène de formation du mur du son

Le mur du son correspond à l’ensemble des phénomènes aérodynamiques qui se produisent quand un objet se déplace dans l’air avec une vitesse voisine de la célérité du son.

Les ondes de choc rencontrées à Mach 1 forment devant l’appareil une véritable barrière d’air compressé à laquelle on a donné le nom de « Mur du son ». Cette accumulation d’ondes produit au sol des effets sonores et dynamiques : les  » BANG « . Ces ondes de choc se forment lorsque l’écoulement de l’air autour de l’avion atteint la vitesse du son qui varie elle-même en fonction de l’altitude et de la température. Évaluée à 1227 km/h en atmosphère standard (15°C) et au niveau de la mer, elle n’est plus que de 1.065 km/h à 11.000 m et reste à peu près constante dans la stratosphère. A 1.100 km/h un avion volera en régime subsonique à faible altitude et en régime supersonique à haute altitude.

Pour l’appareil, d’autres phénomènes apparaissent :

• augmentation du coefficient de traînée,
• réduction du coefficient de portance,
• déplacement brutal du centre de poussée vers l’arrière,
• échauffement,
• dilatation de la structure.

Ce phénomène qui intervient lorsque l’avion approche de la vitesse du son obligeant sur les premiers appareils supersoniques à inverser les commandes. Tous ces phénomènes affectent tour à tour les différentes parties de l’avion, dont on dit dans ce cas qu’ils ont atteint leur « vitesse critique ».

Après le passage du mur du son, le vol redevient normal, à condition que les formes du fuselage et de la voilure soient convenablement adaptées à la formation du cône – avant du fuselage pointu, bords d’attaque en lame de couteau. Une fois franchi le domaine transsonique : Mach 0,9 à Mach 1,1 ces troubles disparaissent et les lois de l’aérodynamique retrouvent leur simplicité, surtout de Mach 2 à Mach 4.

Dans le domaine hypersonique qui commence aux alentours de Mach 5 de nouvelles difficultés surgissent. Elles proviennent essentiellement de l’élévation de la température de l’air au voisinage de la cellule de l’appareil.