Phénomènes de compressibilité

Phénomènes transsoniques sur avions :

Passage du mur du son par un F22 Raptor Visualisation de l'onde de choc sur un F22 raptor à l'approche du mur du son.
	F18 Visualisation de l'onde de choc sur un F18 à l'approche du mur du son. Une onde se forme également à l'emplacement de la verrière.
F18 Onde de choc sur un F18. (Courtoisie www.airliners.net)
	CONCORDE Ondes de chocs sur maquette de concorde (ONERA)
Passage du mur du son par un F14 : Vidéo très impressionnante d'un F14 volant à vitesse transsonique à basse altitude. On voit parfaitement la formation du cone d'onde de choc.

Choc transsonique Visualisations avec bouillies de différentes couleurs : ''filets'' à l'intrados en rouge prés du bord d'attaque "issus de points de peinture" et bouillie jaune sur une grande partie de l'intrados certainement. C'est une aile en écoulement transsonique (Mach voisin sans doute de 0.8) dans une soufflerie à paroi perforées (c'est peut être à ONERA S2 Modane). On peut voir la trace d'un choc qui se situe à l'endroit ou les filets rouges sont déviés transversalement (cisaillement de la couche limite), et la partie colorée en jaune est la trace d'un décollement d'extrados (démarrant en envergure à partir de la cassure de bord de fuite) qui est matérialisé par le passage de la bouillie jaune de l'intrados à l'extrados en contournant le bord de fuite de l'aile. (la dépression intense dans le décollement d'extrados aspirant la peinture disposée à l'intrados) C'est un décollement du à la recompression de l' écoulement qui n'est pas du au choc lui même (dans ce cas présent), mais au choix des profils dans une zone traditionnellement chargée en envergure pour ce type de voilure. Dans ce cas la voilure est le siège d'un buffeting établi qui génère des vibrations relativement intense contrariant l'équilibre des coupes de champagne de la jet set voyagent dans ce genre de trapanelles........ (Merci à Alain BUGEAU pour le commentaire)

Correctifs transsoniques En quoi l'addition de carénages fuselés sur le bord de fuite réduit il les problèmes de décollements en transsonique ? C'est une interaction favorable qui grâce au champ de survitesses induit par les carénages, tunnel de survitesse entre 2 carénages successifs, (donc dépression relative entre les carénages) combat l'installation du choc ou au moins le reporte plus en aval de la corde de l'aile. Ce n'est pas visible sur la visu, mais peut-être la recompression sur le profil d'aile est faite de manière isentropique (sans choc), et donc sans création de trainée d'entropie (trainée de choc), jusqu'au bord de fuite. Néanmoins, la présence de ces carénages ajoute de la trainée de frottement, il faut faire le bilan pour voir si c'est rentable ! Dans les "bonnes maisons" on essaye de résoudre le problème par travail des formes de profils (profils supercritiques) pour éviter les décollements au mach de croisière. De plus, souvent, réduire le Mach de croisière de quelque points (des centièmes) permet déjà de diminuer le phénomène, voire de le supprimer. Je pense que cette solution est ancienne, je pense au Convair Coronado qui avait de tels dispositifs à l'extrados, ça date de la fin des années 50, début sixties. (Merci à Alain BUGEAU pour le commentaire)

Aile volante Northop en vol transonnique (Courtoisie www.jp-petit.com)

Onde de choc sur un cone en amont d'une entrée d'air On visualise l'accrochage de l'onde de compression sur un cône en amont d'une entrée d'air. Les souris utilisées sur les chasseurs à réaction on le même objectif. (Courtoisie ONERA)

Passage du Mach sur lanceur spatiaux

SATURN V On commence avec le plus légendaire des lanceurs spatiaux : La fusée SATURN V du programme APOLLO. Dotée de 5 moteurs F1 de 650 à 700 tonnes de poussée nominale chacun, le premier étage de saturne V propulse la fusée pendant 150 secondes en consommant environ 2000 tonnes d'ergols (oxygène, kérosène. Au bout d'une minute de vol, la fusée passe le mur du son ce qui provoque une très jolie corrole de condensation. Un film en caméra à grande vitesse permet de voir la formation de cette corrole (environ à 3 minutes) mais également le décollage etc .. Il est téléchargeable ici (14 Mo). Petit calcul de prof : Juste avant l'extinction du premier étage, les cinq moteurs F1 propulsent Saturn V avec une poussée de 40 000 000 N (4000 tonnes-force) à la vitesse de 2750 m/s. - Calculer la puissance utile développée par le premier étage de la fusée. - Comparer cette puissance à la puissance d'une centrale nucléaire (900 MegaWatts)
	Mach 1 en navette spatiale La corolle matérialisant l'onde de choc lors du passage du mur du son est engendrée par la condensation en fine gouttelettes de la vapeur d'eau contenue dans l'air. Ce dernier subit dans l'onde de choc une compression puis une détente adiabatique (très rapide) ce qui fait chuter sa température en dessous du point de rosée et provoque une brume de condensation visible.
ARES Essai en soufflerie hypersonique du composite supérieur du lanceur ARES constitué de la tour d'extraction de sauvetage et de la capsule. Puis essai "en vrai" !

CAPSULES SPATIALES Essais en soufflerie des différents concepts de capsules spatiales

	Onde de choc sur une maquette de navette (Courtoisie ONERA)
Onde de choc sur une maquette de navette (Courtoisie ONERA)

ONDES DE CHOCS - divers -

	Visualisation de l'onde de choc d'une balle de revolver Vitesse légèrement supersonique de la balle de revolver qui laisse derrière elle une onde de choc bien visible.

Porsch 944 à Mach 3 ! Ondes des chocs engendrées par une maquette de Porsche 944 à Mach 3 (nombre de Reynolds 63x10^6/m) . Les couches limites sur le plancher et plafond du tunnel sont clairement visibles. Il se forme un choc en avant du véhicule, et une autre forme de choc, à la jonction du capot et du pare-brise. Ces chocs interagissent avec la couche limite sur le plafond, en produisant un choc de séparation qui se forme bien avant le point où les autres chocs se rejoignent, ce qui démontre l'influence en amont de cette interaction. La photographie a été prise par John Donovan et Michael Selig.