Singularite de Prandtl-Glauert

Un McDonnell Douglas F/A-18 Hornet volant à vitesse supersonique. Le nuage est dû à la singularité de Prandtl-Glauert.

Nuage de condensation, Apollo 11.

La singularité de Prandtl-Glauert, par laquelle une baisse soudaine de la pression de l'air se produit, est généralement acceptée comme cause du nuage de condensation apparaissant lorsqu'un aéronef passe le mur du son, mais cela est encore débattu. C'est un exemple de singularité mathématique en aérodynamique.

Explication physique

Une façon d'interpréter ce phénomène, lié à la compressibilité de l'air, est de tracer une onde en N. L'onde en N est un tracé de la pression de l'air en fonction du temps, vue par un observateur au repos. Quand l'onde de compression se produit, la pression observée possède un tracé caractéristique :

• l'onde de compression a pour effet une augmentation rapide de la pression (la barre verticale du N) ;
• la détente (ou raréfaction de l'air) à proximité des ailes fait diminuer la pression (la barre diagonale) ;
• le retour à pression atmosphérique rétablit la pression d'origine (la dernière barre verticale).

On peut interpréter la raréfaction de l'air comme un « rebond » de l'onde de choc. Les nuages de condensation que l'on observe sont parfois observés lors des lancements de navettes, après 25 à 33 secondes, lorsque l'aéronef dépasse la zone de pression dynamique maximale.

Le phénomène de variation de pression étant trop rapide pour se propager efficacement, on peut considérer l'écoulement comme adiabatique, et il implique donc une variation de température. Dans l'air humide, la baisse de température dans la zone d'air raréfié — au niveau des ailes, lors de la descente — peut refroidir l'air au-dessous de son point de rosée : l'eau qu'il contient forme alors des goutelettes liquides, qui donnent cet aspect nuageux. À une distance raisonnable, la pression se rapproche de la pression atmosphérique, ce qui limite l'étendue du phénomène.

Voir aussi

Articles connexes

• Ludwig Prandtl ;
• Hermann Glauert ;

Liens externes

• (en) Wilk4: Passer le mur du son (et les cônes de vapeur autour des jets) : nuages de condensation de Prandtl-Glauert, galerie ;

• (en) F22: Passer le mur du son (et les cônes de vapeur autour des jets) : nuages de condensation de Prandtl-Glauert, galerie ;

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Prandtl-Glauert singularity ».

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