Le X-59 de la NASA, que l'on voit sur cette illustration, est conçu pour voler plus vite que le son, mais génère des « bruits sourds » plus silencieux plutôt que des boums. Pour tester la perception du public à l'égard de ce bruit, une partie du plan Quesst prévoit de survoler plusieurs communautés en avion X-59 pour sonder la réaction des gens. Crédit : Lockheed Martin
NASA s’attaque à l’interdiction de longue date des vols supersoniques civils au-dessus des terres en développant l’avion X-59, qui vise à minimiser les bangs soniques à de simples « bruits sourds ». Cette initiative pourrait conduire à des changements réglementaires donnant la priorité au niveau de bruit plutôt qu’à la vitesse, doublant potentiellement les vitesses de transport aérien sur terre tout en garantissant la sécurité, la durabilité et la réduction de la pollution sonore.
Il y a cinquante ans, le gouvernement fédéral américain a interdit tous les vols civils supersoniques au-dessus des terres.
La règle interdit aux avions non militaires de voler plus vite que le son afin que les bangs soniques qui en résultent ne surprennent pas le public ni ne l'inquiètent quant à d'éventuels dommages matériels.
Officiellement entrée en vigueur le 27 avril 1973, l'introduction de l'interdiction a été fortement influencée par des sondages d'opinion publique réalisés dans les villes où des avions militaires supersoniques survolaient. Beaucoup de gens ont dit qu'ils n'aimaient pas ce qu'ils entendaient ou la façon dont leurs fenêtres claquaient à cause des bangs supersoniques.
Bien que certaines recherches suggèrent des moyens d'atténuer l'impact des bangs soniques, la technologie aéronautique des années 1960 et du début des années 1970 n'était pas suffisamment sophistiquée pour résoudre complètement le problème à temps et empêcher l'adoption de la règle.
Mais aujourd’hui, la NASA travaille sur une solution.
« C'est une règle dont beaucoup de gens ne sont pas conscients aujourd'hui, mais elle est au cœur de notre mission Quesst avec son avion supersonique silencieux X-59 », a déclaré Peter Coen, responsable de l'intégration de la mission Quesst de la NASA.
Un bombardier supersonique B-58 Hustler de l'Air Force comme celui-ci était l'un des nombreux avions à réaction militaires utilisés dans les années 1960 pour générer des bangs soniques au-dessus des villes américaines afin de voir comment le public réagirait au son. La recherche a contribué à l’interdiction des vols civils plus rapides que le son au-dessus des terres à partir de 1973. Crédit : Air Force
Le X-59 de la NASA est conçu pour voler plus vite que le son, mais avec un bruit considérablement réduit : les personnes en dessous entendraient des « bruits sourds » plutôt que des boums, s'ils entendaient quoi que ce soit. Pour tester la perception du public à l'égard de ce bruit, une partie du plan Quesst prévoit de survoler plusieurs communautés en avion X-59 pour sonder la réaction des gens.
La NASA communiquera les résultats aux régulateurs américains et internationaux, qui envisageront de nouvelles règles qui lèveraient l'interdiction en vigueur depuis si longtemps. L’objectif est un changement de réglementation qui se concentre sur le bruit créé par un avion, plutôt que sur une limite de vitesse.
« Nous sommes définitivement prêts à écrire un nouveau chapitre dans l'histoire du vol supersonique, rendant le voyage aérien au-dessus de la terre deux fois plus rapide, mais d'une manière sûre, durable et bien plus silencieuse qu'auparavant. »
— Peter Coen, responsable de l'intégration de la mission Quesst de la NASA
Boom boom
Les origines de l’interdiction fédérale des vols supersoniques remontent à 1947, la première fois que l’avion propulsé par fusée XS-1 a franchi le mur du son et a lancé l’ère héroïque de la recherche plus rapide que le son.
Au début, il s’agissait d’apprendre à piloter des avions X plus vite et plus haut. Personne n’a réfléchi aux bangs soniques, principalement parce que peu de gens vivaient là où se déroulaient les recherches.
Malgré un intérêt précoce pour ce qui était alors un phénomène mystérieux créé par le fait qu'un avion volait plus vite que la vitesse du son et générait des ondes de choc atmosphériques que nous entendons sous forme de bangs soniques, il existait peu d'outils et peu de données disponibles pour aider à comprendre ce qui se passait.
Mais alors que l’armée de l’air et la marine ont commencé à déployer un grand nombre d’avions supersoniques dans des bases à travers le pays, l’intérêt pour les bangs soniques s’est rapidement accru à mesure qu’une plus grande partie du public était exposée à ce bruit souvent alarmant.
La NASA fournira des résultats aux régulateurs américains et internationaux, qui envisageront de nouvelles règles qui lèveraient l'interdiction des vols civils supersoniques en vigueur depuis si longtemps. Crédit : RAF Mildenhall, Royaume-Uni
À partir de 1956 et jusque dans les années 1960, l'Air Force, la Navy, la NASA et la Federal Aviation Administration (FAA) ont employé des ressources pour étudier comment les bangs soniques se formaient dans diverses conditions, quels pourraient être leurs effets sur les bâtiments et comment le public réagirait à différents endroits.
Au cours de ces années, utilisant de nombreux types d’avions supersoniques, les habitants d’Atlanta, Chicago, Dallas, Denver, Los Angeles et Minneapolis, entre autres, ont tous été exposés aux bangs soniques émis par des avions de combat et des bombardiers militaires survolant à haute altitude.
Deux études concentrées – l’une sur Saint-Louis en 1961 et l’autre sur Oklahoma City en 1964 (appelées respectivement Bongo et Bongo II) – n’ont laissé aucun doute sur le fait que le public n’était pas pleinement favorable aux bangs soniques de routine venant d’en haut.
Les tests ont fait l’actualité nationale et ont alimenté un sentiment fortement négatif à l’égard du vol supersonique.
Le graphique de la mission Quesst de la NASA montre des ondes de choc supersoniques stylisées encerclant l'avion de recherche, au-dessus d'une communauté d'habitations. Les images mettent en évidence les recherches révolutionnaires qui seront menées dans plusieurs villes américaines au cours de cette mission. Crédit : NASA / Maria Werries
Le transport supersonique
Alors que ces travaux visant à mieux comprendre et prédire la formation du bang sonique se poursuivaient et donnaient naissance aux premières idées sur la façon de minimiser un bang sonique en modifiant la forme d'un avion, le gouvernement américain a commencé à travailler avec l'industrie pour tenter de développer le transport supersonique, ou SST.
L'annonce du SST par le président John F. Kennedy en juin 1963 a suscité un intérêt pour l'étude et l'atténuation des bangs soniques d'un point de vue technique, faisant de la recherche une priorité absolue.
Le projet SST visait à produire le prototype d'un nouvel avion de ligne supersonique commercial, capable de transporter jusqu'à 300 passagers partout dans le monde à des vitesses aussi élevées que trois fois la vitesse du son.
(Notez que la vitesse du son varie en fonction de facteurs tels que la température et l'altitude. Au niveau de la mer et à 68 degrés Fahrenheit il est à 768 mph)
La communauté aéronautique s'efforçait de développer sa compréhension des ondes de choc supersoniques afin de réduire les niveaux sonores potentiels du bang sonique du SST. Mais ces chercheurs n'ont pas pu ralentir la vitesse à laquelle les préoccupations environnementales et les discussions politiques surgissaient, menaçant d'immobiliser l'avion avant même sa construction.
Trois événements survenus au cours de l’été 1968 l’ont démontré :
- Le 31 mai, lors d'une cérémonie à l'Air Force Academy du Colorado, un avion de combat F-105 Thunderchief a franchi le mur du son en survolant l'enceinte de l'école à 15 mètres. Le bang sonique a fait sauter 200 fenêtres du côté de l'emblématique chapelle de l'Air Force et a blessé une douzaine de personnes.
- Une semaine plus tard, le 8 juin, le New York Times publiait un éditorial utilisant l'incident du Colorado pour souligner le danger que les bangs soniques représentaient pour la paix et le bien-être de la nation, affirmant que beaucoup en étaient « morts de peur ».
- Cela a été suivi le 21 juillet lorsque le Congrès a ordonné à la FAA d'élaborer des normes pour le « contrôle et la réduction du bruit des avions et du boom sonore ».
Quelques années plus tard, la FAA a officiellement proposé une règle qui restreindrait l'exploitation des avions civils à des vitesses supérieures à Mach 1. Puis, en mai 1971, le Congrès a annulé le programme SST et la règle interdisant les vols supersoniques civils au-dessus des terres est entrée en vigueur deux ans plus tard. plus tard.
À la même époque, la Grande-Bretagne et la France développaient et testaient le Concorde, qui a continué à assurer le transport aérien supersonique commercial entre 1976 et 2003. Les raisons de sa disparition étaient nombreuses, notamment un accident mortel en 2000, mais des raisons économiques et environnementales les problèmes sont en tête de liste. Les restrictions imposées aux vols à une vitesse supérieure au son au-dessus des terres en raison de l'interdiction aux États-Unis et ailleurs ont considérablement limité ses options génératrices de revenus.
Vitesse contre son
À l’avenir, pour lever l’interdiction et permettre un marché viable pour le transport aérien supersonique par voie terrestre, l’idée est que les régulateurs fonderaient les nouvelles règles sur une norme différente de celle qu’auparavant.
La limite de vitesse créée en 1973 n'envisageait pas la possibilité qu'un avion puisse voler de manière supersonique, mais ne créait pas de bangs supersoniques pouvant affecter toute personne se trouvant en dessous. C’était une évaluation juste à l’époque car la technologie nécessaire pour y parvenir n’existait pas encore.
« Et maintenant c'est le cas », a déclaré Coen. « Ainsi, au lieu d’une règle basée uniquement sur la vitesse, nous proposons que la règle soit basée sur le son. Si le bruit d'un vol supersonique n'est pas assez fort pour déranger quiconque se trouve en dessous, il n'y a aucune raison pour que l'avion ne puisse pas voler en supersonique.
Au cours du dernier demi-siècle, les innovateurs aéronautiques de la NASA ont méthodiquement relevé le défi consistant à apaiser le boom. Le X-59 de Quesst est en passe de prouver cette technologie, avec des survols communautaires et des enquêtes publiques très importantes qui suivront peu après.
Pourtant, l’acceptation par le public des avions supersoniques qui survolent aujourd’hui va bien au-delà du bruit du bang sonique. Le bruit des aéroports, les émissions et l’impact climatique sont autant de facteurs qui doivent encore être pris en compte.
Avec ses partenaires gouvernementaux, industriels et universitaires, la NASA s’efforce également de résoudre ces défis. Mais rien de tout cela n’aura d’importance tant que la première étape – la levée de l’interdiction vieille d’un demi-siècle des vols supersoniques au-dessus des terres – ne sera pas accomplie.
« Nous sommes très heureux de faire ce grand pas en avant, mais nous reconnaissons qu'il reste encore beaucoup à faire », a déclaré Coen.
Une grande partie de cet article est basée sur le travail de Lawrence Benson, qui a écrit le livre d'histoire officiel de la NASA «Quieting the Boom: The Shaped Sonic Boom Demonstrator and the Quest for Quiet Supersonic Flight». Lisez-le ici.
