Effets diffractifs et fonction de transfert de l'atmosphère à grande distance: Application au 'rumble' du bang sonique

Philippe Delorme (1)

1 ONERA - The French Aerospace Lab [Châtillon]

La propagation dans l'atmosphère du bang sonique est un phénomène complexe. Du point de vue des résultats expérimentaux fondés sur le bang sonique du Concorde, on peut distinguer quatre zones: champ proche (quelques longueurs du mobile), champ moyen (trace au sol dans la carpette primaire, fin des effets non-linéaires), champ lointain ( entre 50 et 500 kilomètres ), champ très lointain ( au delà de 500 kilomètres). La première zone se modélise avec les équations de la mécanique des fluides et même pour les corps élancés avec une théorie linéarisée. Pour la deuxième zone, on doit à Whiteham une approche de "rayon non-linéaire" qui a réconcilié l'expérience et la théorie en expliquant la formation de l'onde en N. Pour la troisième zone on observe un allongement anormal du signal avec des oscillations chaotiques où l'on n'arrive pas à reconnaître une onde en N même adoucie par les effets dissipatifs. On appelle ce phénomène le rumble par analogie au grondement du tonnerre lorsque l'éclair a eu lieu très loin de l'auditeur. La quatrième zone est encore plus incompréhensible. Dans cette communication on essaye de comprendre les phénomènes de la troisième zone. En fait la fonction de transfert de l'atmosphère qui en champ proche est un retard pur (le temps de propagation) avec un gain (correspondant à l'atténuation géométrique) est un modèle idéal. On sait bien qu'à haute fréquence et à grande distance elle doit être corrigée des effets d'atténuation. Ce modèle doit aussi être corrigé aux basses fréquences car l'atmosphère n'est pas un milieu homogène et donc diffracte. En s'appuyant sur les équations d'Euler linéarisées, on fait apparaître un nombre sans dimension g . d / a^2 (avec g la constante de gravitation, d la distance de propagation et a la vitesse du son). Ce nombre vaut 1 lorsque la distance est de 10 kilomètres. L'objectif de cette communication est donc de voir si cette modification de la fonction de transfert atmosphérique peut expliquer le "rumble" d'un avion supersonique.

Mots clés: Bang sonique; Diffraction de l'atmosphère; Rumble

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Acoustique [physics.class-ph]

Philippe Delorme. Effets diffractifs et fonction de transfert de l'atmosphère à grande distance: Application au 'rumble' du bang sonique. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00541404⟩