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Comment fonctionne réellement le phénomène stupéfiant du boom sonique?

Comment fonctionne réellement le phénomène stupéfiant du boom sonique?

Les humains sont obsédés par la vitesse depuis des lustres. Ils découvrent des moyens de voyager plus vite, ce qui a conduit à de nombreuses inventions que nous voyons aujourd'hui, y compris les avions à grande vitesse.

C'est cette fascination pour la vitesse pour l'homme qui a poussé un pilote militaire américain, Chuck Yeager à tester en vitesse un avion dans lequel il a réussi à parcourir 428 m / s, franchissant le mur du son pour la toute première fois et voyageant plus vite que la vitesse du son. .

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Lorsqu'un objet se déplace à une vitesse égale ou supérieure à la vitesse du son, il produit une onde de choc appelée Sonic Boom qui peut être entendue comme un tonnerre ou un grand coup de main par les personnes au sol.

Lorsqu'un avion se déplace dans les airs, il produit des ondes sonores. Les ondes sonores produites devant l'air sont comprimées au fur et à mesure que l'avion se déplace plus vite.

Plus l'avion se déplace rapidement, plus ces vagues se rapprochent. Tant que la vitesse de l'objet ne croise pas la vitesse du son qui est de 340,29 m / s, les ondes ne se heurteront pas.

Mais lorsque l'objet se déplace plus rapidement que la vitesse du son, les ondes sonores produites ne peuvent pas se déplacer les unes des autres car la vitesse est au-delà de celle du son - se heurtant ainsi les unes aux autres. C'est-à-dire que l'objet émettant l'onde se déplace plus vite que les ondes elles-mêmes.

Cela fait que les ondes se forcent ou se combinent en une seule onde de choc se déplaçant à une vitesse critique connue sous le nom de «Mach 1» et a une valeur approximative de 1 235 km / h. Un "boom" se fait donc entendre en raison de cette compression des ondes sonores. Celles-ci sont appelées booms soniques.

Cela génère une grande quantité d'énergie sonore, produisant ainsi un son similaire à celui du coup de tonnerre à nos oreilles. Selon la NASA, un boom sonique se produit lorsque l'air réagit comme un fluide aux objets supersoniques et à la force créée par les objets repoussant les molécules d'air alors qu'elles se déplacent dans l'air formant une onde de choc, qui est comme un bateau brisant l'eau.

Les flèches peuvent continuer aussi loin que l'objet se déplace à une vitesse supersonique. Les vagues ont une forme conique derrière l'objet.

Lorsque l'observateur se croise dans la position de cette région conique, il fait l'expérience du boom. Pour la personne à l'intérieur de l'avion, le son semble provenir de l'arrière de l'avion car le son entendu a été émis par l'avion plusieurs secondes plus tôt. L'avion vole en avance sur son bruit.

Il existe également une variation de pression dans le nez et la queue de l'avion. Le profil de surpression est connu à cause de cela, connu sous le nom d'onde N en raison de sa forme. Ainsi, un avion supersonique peut également avoir une «double flèche».

La flèche est générée en continu tant que l'avion est supersonique. Une trajectoire étroite au sol est générée le long de la trajectoire de vol de l'aéronef appelée «tapis de flèche».

La taille d'un boom sonique dépend de la taille et du poids de l'avion. L’intensité de la flèche sonique est basée sur la longueur de l’avion et sa section transversale, tandis que sa forme dépend de la turbulence locale de l’air près du sol.

La direction dans laquelle la flèche sonique se déplace et la force des ondes de choc générées par la compression des ondes sonores sont influencées par le vent, la vitesse, la direction, ainsi que la température et la pression de l'air.

L'intensité de la flèche peut être mesurée en livres par pied carré (psf) de pression d'air. C'est la quantité de pression qui augmente par rapport à la pression normale autour de nous (2116 psf / 14,7 psi).

Et à la mesure d'une surpression d'une livre, il n'y a aucun dommage prévu aux structures. Les aéronefs supersoniques volant à une altitude de fonctionnement normale ont des surpressions mesurées de 1 à 2 lb / pi2.

Les booms causés par les gros avions supersoniques peuvent être bruyants, ce qui attire l'attention des gens, et les animaux peuvent être ennuyés par son son. Les flèches fortes peuvent également causer des dommages mineurs aux structures du bâtiment.

Les bâtiments en bon état peuvent résister à des ondes de choc jusqu'à 11 lb / pi2 sans causer de dommages. Cependant, une onde de choc inférieure à 2 lb / pi2 aura une chance mineure d'affecter les structures historiques et les bâtiments en mauvais état.

Si la surpression augmente, les risques de dommages structurels et une réaction plus forte du public sont également augmentés. Des tests ont montré que les structures qui sont en bon état n'ont pas été endommagées par des surpressions allant jusqu'à 11 lb / pi2, ce qui signifie que cela dépend de l'état des structures du bâtiment, qu'il soit affecté ou non.

Un boom sonique est considéré comme un problème pour les vols supersoniques. Pour atténuer les problèmes associés à un boom sonique, des recherches importantes sont en cours. Récemment, la NASA a signé un contrat avec Lockheed Martin Aeronautics Company de Palmdale pour tester un avion capable de voyager avec un boom sonore silencieux.

Cela peut leur permettre d'avoir la permission de voler les vols supersoniques au-dessus de la terre sans causer de perturbations aux gens. Le premier vol est prévu pour 2021.

Selon le contrat, les travaux débuteront du 2 avril au 31 décembre 2021. L'avion expérimental est connu sous le nom de X-plane.

La NASA dit que l'avion se déplacera à des vitesses élevées d'environ 940 mph et au lieu du boom sonique, le son généré ne sera que celui d'une fermeture de porte de voiture qui est de 75 (PLdB), ce qui ne sera pas perceptible par les gens. .

La démonstration est appelée démonstration de vol à faible flèche (LBFD) et la conception est appelée conception d'avion QueSST (Quiet Supersonic Transport). Le vol LBFD utilisera le moteur General Electric F414 existant et il n'y aura pas de changements majeurs par rapport aux autres vols supersoniques.

Au milieu de 2020, la conception sera prête selon le contrat et la NASA pilotera l'avion X au-dessus des villes américaines. Ils visent à recueillir les réponses des personnes et utilisent ces données pour apporter les modifications nécessaires aux règles de vol supersonique au-dessus de la terre.


Voir la vidéo: Sony FS700 Slow Motion 240fps Test - Sonic Boom (Novembre 2021).