Le X-59 de la NASA, l’avion supersonique silencieux, s’apprête à effectuer son tout premier vol d’essai supersonique

Un premier vol supersonique inédit pour l’agence spatiale

L’agence spatiale américaine se prépare à débuter les essais de son tout nouvel avion supersonique au cours des prochaines semaines. Cet appareil se distingue radicalement par sa capacité à franchir le mur du son sans provoquer la détonation caractéristique habituellement associée à ces vitesses extrêmes.

Le jet, baptisé X-59, a déjà pris son envol à quatorze reprises depuis son vol inaugural qui a eu lieu en octobre dernier. Les tests menés jusqu’à présent servaient à attester de l’ingénierie générale de l’avion. Désormais, les équipes vont évaluer l’appareil sur sa fonction principale : le vol supersonique silencieux.

Ces démonstrations commenceront au début du mois de juin. Le X-59 volera à plus de 1 014 kilomètres par heure, soit 630 miles par heure, à une altitude d’environ 13 106 mètres, l’équivalent de 43 000 pieds. Il s’agit d’une étape majeure et d’un test crucial pour ce véhicule. « Ce qui vient ensuite est la première fois que cet aéronef unique en son genre volera à vitesse supersonique, » a déclaré Cathy Bahm, chef de projet pour le démonstrateur de vol à faible bruit de la NASA, dans une déclaration. « Nous nous dirigeons vers le point de test des conditions de mission pour lequel le X-59 a été conçu. »

Comprendre la formation du bang supersonique

Un bang supersonique se manifeste par un bruit semblable à un coup de tonnerre. Il est libéré par un objet qui se déplace dans l’air, dans ce cas précis, à une vitesse supérieure à celle du son. Ce phénomène correspond à une importante libération d’énergie sonore, ce qui explique sa forte intensité auditive.

Les avions capables d’atteindre de telles vitesses restent rares et ne survolent généralement pas les zones habitées. Il est toutefois possible d’entendre des bangs supersoniques à une échelle réduite dans la vie quotidienne. Le claquement typique d’un fouet en est un exemple direct.

L’extrémité du fouet peut se déplacer plus vite que le son, provoquant un minuscule bang supersonique. La différence d’intensité sonore s’explique par la masse impliquée ; la pointe du fouet n’a tout simplement pas la même quantité de mouvement qu’un avion à réaction lancé à pleine vitesse.

La physique complexe des ondes de pression

À un niveau physique plus détaillé, ce phénomène atmosphérique s’explique par le comportement des ondes de pression. Lorsqu’un objet se déplace à travers un fluide, il crée des ondes de pression devant et derrière lui. Ces ondes voyagent à travers le fluide à la vitesse du son propre à ce milieu spécifique.

Quand un aéronef, ou l’extrémité d’un fouet, s’approche de plus en plus de la vitesse du son, les ondes situées à l’avant commencent à s’écraser les unes contre les autres. La distance qui les sépare fond au fur et à mesure que l’accélération se poursuit.

Au moment précis où l’objet passe la vitesse du son, ces ondes de pression compressées fusionnent pour former une seule et unique onde de choc. Cette fusion brutale génère alors le fameux boum sonore perçu par les observateurs au sol.

La conception technique pour annuler le bruit

Un véhicule se déplaçant à une vitesse supérieure à celle du son créera constamment des bangs supersoniques sur son trajet. Pour les passagers à bord, il s’agit d’un moyen de transport exceptionnellement rapide, mais les personnes se trouvant sous la trajectoire de l’avion peuvent percevoir ce coup de tonnerre constant comme très agaçant. Une vidéo permet de visualiser l’impact de ce phénomène.

C’est pour cette raison que le X-59 représente un test important. Ces essais pourraient conduire au développement de véhicules commerciaux supersoniques capables de voler n’importe où. Pour éviter le bang supersonique, l’appareil doit être capable de briser ces ondes de pression avant qu’elles ne s’accumulent.

Le secret pour y parvenir réside dans son nez effilé et particulièrement fin. Cette pièce maîtresse occupe à elle seule un tiers de la longueur totale du véhicule, qui mesure 30,3 mètres, soit 99,7 pieds. Cette géométrie repousse l’air de manière à empêcher la fusion des ondes.

L’avenir du vol commercial à haute vitesse

Le X-59 demeure un avion expérimental, dont l’objectif est de démontrer sa capacité à voler silencieusement sous peu. Il ne constitue pas, cependant, le plan de base d’un futur véhicule commercial. Les ingénieurs ne pourraient pas simplement y ajouter des sièges pour le transformer en avion de ligne classique.

Le test actuel peut tout de même être considéré comme fondamental si l’on observe la façon dont le vol supersonique s’est développé historiquement. À titre d’exemple, l’avion Bell X-1, propulsé par un moteur-fusée, avait autrefois orienté le développement du Concorde. Les leçons tirées d’aujourd’hui façonneront les flottes de demain.

« Alors que nous regardons vers les vols à venir, nous sommes prêts à ouvrir l’enveloppe encore plus loin – avançant audacieusement vers le point de test de mission que cet aéronef a été construit pour atteindre, » a ajouté Cathy Bahm. « Voler en supersonique et atteindre ces étapes importantes n’est pas seulement un progrès ; c’est la réalisation d’années de persévérance, d’innovation et de travail d’équipe. Chaque étape nous rapproche de la Phase 2, et de l’avenir du vol supersonique commercial. »

Selon la source : iflscience.com