À des vitesses supersoniques, l'air circulant au-dessus de la surface de l'avion peut atteindre des températures de plusieurs centaines de degrés Celsius, provoquant une vibration intense des molécules à la surface. Cette vibration intense affaiblit les liaisons chimiques qui maintiennent les molécules ensemble, conduisant finalement à leur rupture.
Lorsque ces molécules se désagrègent, elles entrent dans un état hautement réactif et peuvent subir diverses réactions chimiques avec d’autres molécules présentes dans l’air ambiant. Ce processus, appelé recombinaison de surface, peut conduire à la formation de nouvelles espèces chimiques qui pourraient ne pas être stables dans des conditions normales.
Certains des défis spécifiques qui découlent de ce phénomène comprennent :
1. Dégradation matérielle : Les réactions chimiques qui se produisent à la surface de l'avion peuvent dégrader les matériaux utilisés dans sa construction, compromettant ainsi leur résistance et leur intégrité. Cette dégradation peut affaiblir les composants structurels de l'avion, conduisant potentiellement à des pannes catastrophiques.
2. Perte de performances aérodynamiques : Les réactions de surface peuvent modifier les propriétés aérodynamiques de la surface de l'avion, affectant ainsi ses caractéristiques de portance et de traînée. Cela peut entraîner une stabilité et une maniabilité réduites, ce qui rend plus difficile pour le pilote de contrôler l'avion.
3. Formation de gaz nocifs : Certaines des réactions chimiques qui se produisent lors des vols supersoniques peuvent libérer des gaz nocifs, tels que l'oxyde nitrique (NO) et le dioxyde d'azote (NO2). Ces gaz peuvent présenter des risques pour la santé de l'équipage et des passagers et contribuer à la pollution de l'air.
4. Génération de plasma : À des températures et des pressions extrêmement élevées, les gaz en réaction peuvent atteindre un état d’ionisation, formant ainsi un plasma. Ce plasma peut interférer avec les systèmes électroniques de l'avion, provoquant potentiellement des dysfonctionnements et des pertes de contrôle.
Pour relever ces défis, les ingénieurs aérospatiaux emploient diverses stratégies, telles que l'utilisation de matériaux avancés résistants aux températures élevées et aux réactions chimiques, le développement de systèmes de protection thermique pour gérer la chaleur et l'optimisation de la conception des avions pour minimiser les effets de chauffage aérodynamique.
