Nous évoquions récemment la manière dont la vitesse est déterminée à bord d’un avion. Je vous propose aujourd’hui d’aller un peu plus loin en abordant entre autres la notion de Mach.

Rafale-Bourget-2013

Mais tout d’abord pour ne pas perdre les bonnes habitudes, deux petits rappels :

→ Si on imagine l’air comme étant composé de plein de particules, l’indicateur de vitesse va compter le nombre de ces particules rencontrées en une seconde. Plus on va vite, plus on en rencontre. Et le nombre de particules rencontrées nous donne donc directement la valeur de la vitesse. On appelle ça la pression dynamique et le capteur est le tube Pitot. Toutes les explications ici : Comment connaître la vitesse à bord d’un avion ?

→ Rappelons aussi que la densité de l’air diminue avec l’altitude : Si on reprend l’analogie des particules d’air, plus on monte en altitude moins ces particules seront nombreuses.

explication-densite-air

Tout cela nous amène à notre vitesse : en altitude, l’air étant moins dense, l’avion va devoir parcourir une plus grande distance pour rencontrer autant de particules. C’est à dire que la valeur lue sur l’indicateur va être fausse !

Oui oui, vous avez bien lu. La vitesse lue sur l’anémomètre est en effet uniquement correcte dans des conditions bien spécifiques : une pression atmosphérique de 1013,25hPa et une température de 15°C. Autant dire qu’il dit rarement la vérité…

En fonction de l’altitude et de la température, des formules mathématiques permettent heureusement de déterminer la vraie vitesse à laquelle l’avion se déplace ! Plus l’avion monte en altitude ou plus il fait chaud (des conditions où l’air est moins dense), plus cette « vraie vitesse » sera élevée. Une raison de plus de monter en altitude, on va plus vite !

Le nombre de Mach

A partir d’une certaine altitude, il devient plus pratique d’exprimer sa vitesse d’une nouvelle manière : à l’aide du nombre de Mach (prononcer « mak »), du nom d’un éminent physicien autrichien, Ernst Mach. Rien à voir donc avec une marque d’informatique ou une chaîne de restauration rapide.

Ce terme un peu barbare devient tout de suite plus clair quand on sait que :
Mach 1 correspond à la vitesse du son
→ Mach 2 correspond à deux fois la vitesse du son
→ Mach 3 correspond, vous l’aurez deviné, à trois fois la vitesse du son
→ Mach 0.80 correspond à 0,80 fois la vitesse du son (soit 80%)
→ Mach 0.72 correspond donc à 72% de cette même vitesse du son

Pour déterminer le nombre de Mach à partir de sa vitesse, il faut donc connaître la vitesse du son.
Cette dernière ne dépend que d’un seul facteur, la température, comme le montre l’outil ci-dessous.

Entrez une valeur de température en °C et vous obtiendrez la vitesse du son correspondante en km/h :

Faites le test !

A la température de 20°C, le son parcourt 1236 kilomètres à l’heure.
S’il fait -10°C dehors, il ira à 1171 km/h !

1066km/h bien sûr, c’était pour voir si vous suiviez !

Cas pratique pour ceux qui aiment les chiffres :
Le Boeing 777 est fréquemment exploité à M 0.84. Cela signifie qu’il vole à 84% de la vitesse du son. S’il fait -50°C à l’extérieur, la vitesse du son est de 1078 km/h. On en déduit qu’il vole à 905 km/h (84% de 1078).

 

A titre d’exemple, voici les vitesses de quelques avions :
→ Concorde volait à Mach 2.02
→ L’A380 a une vitesse de croisière de Mach 0.85 ; son record est de Mach 0.96
→ Le Rafale a une vitesse maximale de Mach 1.8
→ La NASA a fait voler l’avion expérimental X43-A à Mach 9.8 pendant quelques secondes

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