mai 262007
 

Papy, Mamie et Ptifils ont eu un accident sur le retour de l'aéroport. Papy a le bras dans le plâtre, Mamie est indemne, mais Ptifils a quelques côtes cassées. Il leur expliquait l'utilité des becs de bord d'attaque d'une aile d'avion, et aussi que malheureusement cette cavité émettait un sifflement pendant les phases d'approche, sifflement responsable d'une bonne partie du bruit désagréable émis par un avion quand il survole une ville avant l'atterrissage. Aujourd'hui, on va se focaliser sur l'écoulement dans le bec.Episode précédent : la cavité du bec. Récapitulatif : ici.

La chambre de l'hopital est plongée dans l'obscurité. On entend juste le ronflement de Papy qui semble profondément endormi et les activités routinières de l'hopital en bruit de fond. Ptifils regarde l'heure sur son téléphone portable, en veillant à ne pas solliciter ses muscles thoraciques pour éviter d'éveiller la douleur. 20h30. C'est étrange, il ne fait pas si noir d'habitude à cette période de l'année. En jetant un coup d'oeil rapide dans la chambre, il s'aperçoit que les volets sont fermés et que Mamie n'est plus dans son fauteuil. Alors qu'il se demande où elle peut bien être, la porte de la chambre s'ouvre sur une Grand-Mère essoufflée, appuyée sur sa canne par le bras droit, le visage tout rouge.

" Et ben, ça me réussit plus la marche à pied ! Je crois que je suis mieux dans mon fauteuil à écouter tes histoires mon Ptit ! Comment vont tes côtes ?
- J'ai dormi un peu, ça va mieux que tout à l'heure. Tu sais quand est-ce que je vais pouvoir sortir de l'hopital ?
- Les médecins ont dit qu'ils préféraient te garder encore une nuit en observation.
- Pfff, j'aime pas l'hôpital, je préfèrerai être à la maison.
- Et moi donc ! répond Papy. Mon fauteuil commence à ma manquer !
- Bon, et bien en attendant, si vous voulez bien, je peux continuer mon histoire...
- Oui, on t'écoute.
- La dernière fois je vous ai expliqué l'utilité du bec de bord d'attaque. Maintenant, je vais me focaliser sur certaines caractéristiques de l'air qui passe à l'intérieur du bec. Il est assez compliqué, alors on va le faire par étapes. On va distinguer deux principaux traits remarquables. Un premier qui naît au niveau du "bord de fuite" du bec (en haut à droite du bec), et un autre au niveau de la "corne" du bec (le coin en bas à gauche). Je vous fais un dessin, pour bien fixer les idées.

Vue schématique de l'écoulement dans le bec

Le premier phénomène qui est observé et qui a lieu au bord de fuite est un lâcher de tourbillon. Périodiquement, une petit tourbillon s'échappe du bord de fuite et s'en va derrière l'aile, emporté par l'air. C'est exactement ce qui se passe par exemple derrière la pile d'un pont qui baigne dans l'eau. On peut observer des tourbillons dans l'eau qui sont convectés (c'est à dire emportés) par le courant. On appelle ça des allées de Von Karman. On suppose que ces tourbillons se comportent comme une source sonore en interagissant avec le bout de l'aile proche du bord de fuite (flèche verte), générant ainsi du bruit.

Allées de Von Karman

Le second phénomène est vraiment plus complexe.
- Oh là là ! s'écrit Mamie, mais tu vas nous griller les neurones avec tes explications !
- Mais non, ne vous inquiétez pas, il suffit de s'appuyer sur le dessin et de "penser avec les mains". Mon prof de maths en prépa m'a souvent répété : "quand on y comprend plus rien, il faut faire un dessin !".
- Bon, on va essayer de s'aider du dessin alors...
- Donc, au niveau de la corne on a le même phénomène qu'au bord de fuite : un lâcher de tourbillon. Mais on a aussi un second phénomène très important. Comme l'air arrive très vite face au bec (lignes bleues sur le dessin) et que l'air à l'intérieur de la cavité est lui quasiment au repos, il se créé ce qu'on appelle une couche de cisaillement. La différence de vitesse de l'air entre l'intérieur et l'extérieur du bec est très importante. Il est cisaillé, comme pris entre deux feux. Ensuite, cette couche de cisaillement s'enroule dans la cavité du bec, pour dans un premier former un gros tourbillon à l'intérieur, et ensuite s'impacter sur la paroi à l'intérieur de la cavité (regardez le dessin !!). Mais en plus, en s'enroulant de la sorte, elle amène avec elle les petits tourbillons qui naissent près de la corne du bec. De la sorte ils viennent eux aussi s'écraser sur la paroi (le dessin, le dessin !!). On suppose que ce phénomène créé des ondes de pression (courbes en pointillés verts) qui sont amplifiées dans la cavité, un peu comme quand on crie dans un tunnel ou dans un grotte, le signal est amplifié et créé de l'écho. Ces ondes remontent l'écoulement et viennent interagir avec la couche de cisaillement au niveau de la corne, amplifiant une seconde fois le phénomène (le dess... ok, ok, vous avez compris...).
- Ouh, mais c'est qu'il s'en passe des choses dans ce bec ! s'exclame Papy.
- Et oui, c'est très compliqué ce qu'il s'y passe. Et dans ce que je viens d'expliquer il y a beaucoup de suppositions. Le but de ma thèse est d'apporter des confirmations ou des infirmations sur ces mécanismes.
- Mais comment tu peux faire ça ? se demande Mamie.
- Ah ça ! C'est encore une autre histoire. On le verra plus tard dans une autre partie. Pour l'instant, il faut que je vous parle du spectre sonore émis par le bec.
- C'est quoi ça déjà le spectre ? s'interroge Papy.
- Ah oui, c'est vrai, tu n'étais pas là quand je l'ai expliqué à Mamie. Alors je te conseille de lire ceci pour te mettre à jour : le spectre sonore. Ouh, je sens que ça va bien t'aider à t'endormir...
- ça va m'assommer oui !
- Bon allez, il se fait tard, si on allait se coucher ?
- Ah oui ! bonne idée, dit Papy. Mais avant, je vais lire ton truc sur le spectre sonore, comme ça je serai à jour pour la suite. Au fait Mamie, tu dors où ?
- Bah, t'en fais pas, je me débrouille... Bonne nuit vous deux."

Mamie prend sa canne, et s'en va clopin-clopant retrouver sa chambre d'hôtel non loin de l'hôpital. Ptifils s'installe le mieux possible pour ménager ses cotes, alors que Papy est déjà plongé dans ses lectures...

(La suite ici : expliquer ma thèse à Mamie #10 : le spectre émis par le bec)

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