Franchir le mur du son : Chuck Yeager et le Bell X-1

Un avion orange, long de moins de dix mètres, tombe du ventre d’un bombardier quadrimoteur, allume l’une après l’autre quatre chambres de fusée et fonce dans le ciel du désert californien. Quelques minutes plus tard, ce que beaucoup d’ingénieurs jugeaient extrêmement risqué s’est produit : un homme a volé plus vite que le son. L’histoire du franchissement du mur du son avec le Bell X-1 raconte le courage et l’improvisation, la recherche méthodique – et pourquoi un nouveau chapitre de l’aviation s’est ouvert le 14 octobre 1947, dont tu retrouves aujourd’hui les traces sur chaque base aérienne militaire et dans de nombreux musées.

Le mur du son en bref

Le 14 octobre 1947, le capitaine Charles « Chuck » Yeager, de l’US Air Force, a fait voler le Bell X-1 à environ Mach 1,06 au-dessus du désert des Mojaves – d’après la Smithsonian Institution, le premier vol d’un avion plus vite que le son. Le X-1 était un pur avion de recherche à propulsion par fusée, construit par Bell Aircraft pour un programme commun de l’US Army Air Forces et du NACA, l’organisation qui a précédé la NASA. Il était emporté en altitude par un Boeing B-29, puis largué. Le vol est d’abord resté secret et n’a été confirmé officiellement qu’en juin 1948. L’appareil baptisé « Glamorous Glennis » est aujourd’hui suspendu au National Air and Space Museum de Washington.

Pourquoi le son est devenu un « mur »

Pendant la Seconde Guerre mondiale, les chasseurs les plus rapides se sont heurtés à une limite invisible. En piqué prononcé, ils approchaient de la vitesse du son, et il se passait alors des choses inquiétantes : l’avion se mettait à vibrer, le nez plongeait, les gouvernes ne répondaient presque plus. Les ingénieurs parlaient de compressibilité – à ces vitesses, l’air ne peut plus être simplement repoussé, il est comprimé. Des ondes de choc se forment, décollent l’écoulement de l’air sur les ailes et les gouvernes et font grimper la traînée d’un coup.

C’était mortellement dangereux pour les pilotes. Dès 1941, un pilote est mort lors d’un vol d’essai quand un Lockheed P-38 n’a pas pu être redressé après un piqué rapide. En Grande-Bretagne, le 27 septembre 1946, le de Havilland DH 108 s’est disloqué en vol à environ Mach 0,9 ; le pilote d’essai Geoffrey de Havilland Jr. est mort. Ces accidents ont nourri l’idée d’un « mur du son » au-delà duquel aucun avion ne resterait contrôlable. L’aérodynamicien britannique W. F. Hilton a affirmé plus tard avoir forgé le terme dès 1935 – qu’il ait vraiment été le premier est contesté.

La vitesse du son elle-même n’est pas un chiffre fixe. Elle dépend surtout de la température de l’air. À 20 degrés au sol, elle est d’environ 343 mètres par seconde, soit à peu près 1 234 km/h. En altitude, où il fait bien en dessous de zéro, elle baisse nettement. C’est pourquoi les pilotes expriment la vitesse dans cette plage en nombre de Mach : Mach 1 correspond exactement à la vitesse du son locale, quelle que soit ton altitude.

Une balle dotée d’ailes

Fin 1944, le NACA et l’US Army Air Forces ont lancé un programme de recherche commun pour un avion destiné à s’aventurer délibérément dans la plage autour de Mach 1. Le 16 mars 1945, Bell Aircraft, de Buffalo, dans l’État de New York, a reçu la commande de trois exemplaires. La désignation était d’abord XS-1, pour « Experimental, Supersonic », puis elle est devenue simplement X-1.

Bell a misé sur une propulsion par fusée. Les turboréacteurs de l’époque étaient trop faibles et peu performants en altitude. Le moteur venait de Reaction Motors et comptait quatre chambres de combustion alimentées en alcool et en oxygène liquide. Chaque chambre pouvait être allumée séparément, et ensemble elles délivraient environ 6 000 lbf de poussée, soit près de 27 kN. Le carburant ne durait toutefois que quelques minutes.

Pour le fuselage, les concepteurs se sont inspirés d’un objet dont on savait qu’il vole de façon stable à vitesse supersonique : une balle de calibre .50, comme celles des mitrailleuses lourdes. Il en est sorti le fuselage caractéristique, effilé, avec des ailes courtes, droites et minces. Le X-1 était construit en aluminium à haute résistance, et les réservoirs de carburant étaient en acier.

Un détail décisif était l’empennage horizontal réglable. Au lieu de ne bouger que la gouverne, on pouvait modifier l’incidence de tout le plan horizontal. C’est exactement ce qui a sauvé plus tard le vol record, car la gouverne de profondeur normale n’avait presque plus d’effet autour de Mach 0,9.

Caractéristique	Bell X-1 n° 1 (« Glamorous Glennis »)
Constructeur	Bell Aircraft Corporation, Buffalo (New York)
Numéro de série	46-062
Longueur	30 ft 9 in (environ 9,4 m)
Envergure	28 ft (environ 8,5 m)
Hauteur	10 ft 8,5 in (environ 3,3 m)
Masse selon le Smithsonian	6 130 lb (environ 2 780 kg)
Motorisation	moteur-fusée de Reaction Motors, quatre chambres, environ 6 000 lbf de poussée
Équipage	1 pilote
Départ	largage depuis un Boeing B-29

Du vol plané au vol propulsé

Les premiers vols ont encore eu lieu sans propulsion. Le 19 janvier 1946, le pilote d’essai de Bell Jack Woolams s’est largué pour le premier vol plané au-dessus de Pinecastle, en Floride. Woolams est mort en août 1946 lors d’un vol d’entraînement pour une course aérienne, puis Chalmers « Slick » Goodlin a pris en charge les essais. Le 9 décembre 1946 a suivi le premier vol propulsé par la fusée.

Les essais se sont ensuite déplacés dans le désert des Mojaves, en Californie, sur le site du lac salé asséché de Muroc Dry Lake – l’emplacement actuel de la base aérienne d’Edwards. L’immense fond de lac plat offrait de la place pour des atterrissages d’urgence dans toutes les directions. Pour la véritable percée vers la vitesse du son, l’Air Force a repris elle-même le programme et choisi un jeune pilote de chasse.

Chuck Yeager : le pilote

Charles Elwood Yeager est né le 13 février 1923 à Myra, en Virginie-Occidentale, et a grandi à Hamlin. Il n’avait pas fait d’études. En septembre 1941, il s’est engagé comme simple soldat dans l’US Army Air Forces, a d’abord travaillé comme mécanicien avions, puis a été formé comme pilote. Pendant la guerre, il a piloté le North American P-51 Mustang depuis l’Angleterre. Lors de sa huitième mission, en mars 1944, il a été abattu au-dessus de la France, a gagné l’Espagne avec l’aide de la Résistance française et est retourné au combat. On lui attribue 11,5 victoires aériennes, dont cinq en une seule journée d’octobre 1944 et une contre l’un des nouveaux chasseurs à réaction allemands, un Messerschmitt Me 262.

Après la guerre, Yeager est devenu pilote d’essai. Ce qui plaidait pour lui sur le X-1, c’est qu’il passait pour un pilote extraordinairement calme et précis – et qu’il était prêt à prendre le risque sans réclamer de prime spéciale.

Le 14 octobre 1947

Deux nuits avant le vol décisif, Yeager est tombé de cheval lors d’une balade et s’est cassé deux côtes. Il a caché sa blessure de peur d’être retiré du programme. Le problème : la trappe d’accès du X-1 devait être verrouillée de l’intérieur avec le bras droit, et la douleur l’en empêchait. Son collègue et ingénieur Jack Ridley a tout simplement scié un manche à balai, avec lequel Yeager pouvait fermer la trappe de la main gauche.

Le déroulement était le même que pour les vols précédents : le B-29 est monté en altitude avec le X-1 dans la soute à bombes, Yeager est descendu par une échelle dans l’étroite cabine, puis le X-1 a été largué. Il a allumé les chambres de la fusée, a continué à monter et à accélérer. Vers Mach 0,94, le problème bien connu est revenu – la gouverne de profondeur ne répondait presque plus. Yeager a piloté en réglant l’empennage horizontal et a ainsi gardé le contrôle. Puis le X-1 a dépassé la vitesse du son. La Smithsonian Institution indique Mach 1,06 à environ 43 000 pieds (près de 13 000 m), ce qui correspond à peu près à 1 130 km/h ; d’autres sources donnent des valeurs légèrement différentes.

Ce qui a frappé ensuite, c’est surtout ce qui ne s’est pas produit : au-delà de Mach 1, le X-1 volait plus calmement que juste en dessous. Le « mur » était avant tout une zone de fortes turbulences et de problèmes de pilotage, pas un obstacle infranchissable.

Le record reste secret

L’Air Force a classé l’exploit secret. Il a pourtant fuité : le magazine spécialisé Aviation Week en a parlé le 20 décembre 1947, le Los Angeles Times peu après. Le secrétaire à l’Air Force Stuart Symington n’a confirmé officiellement le vol supersonique que le 10 juin 1948. Yeager, le fondateur de Bell Lawrence D. Bell et le chercheur du NACA John Stack se sont partagé le Collier Trophy, l’une des distinctions les plus prestigieuses de l’aviation américaine.

Yeager a-t-il vraiment été le premier ?

Aujourd’hui encore, une affirmation contraire circule : le pilote d’essai de North American George Welch aurait déjà dépassé le mur du son le 1er octobre 1947 en piqué avec le prototype XP-86. Cette version est jugée plausible, mais elle n’est pas confirmée officiellement, car les vols n’ont pas été mesurés en bonne et due forme. Officiellement, le XP-86 – précurseur du F-86 Sabre – n’a dépassé Mach 1 que le 26 avril 1948. Et contrairement à un piqué, le vol de Yeager était une percée contrôlée et mesurée, en palier et en montée.

Fais le calcul : à quelle vitesse correspond Mach 1 ?

Le nombre de km/h que représente Mach 1 dépend de la température de l’air, donc de l’altitude. Le calculateur te montre quel nombre de Mach donne une vitesse précise à différentes altitudes.

Ce qui a suivi le X-1

Avec le 14 octobre 1947, la question de savoir si un avion peut voler de façon contrôlée à vitesse supersonique était tranchée. Les essais ont continué : le 26 mars 1948, Yeager a atteint Mach 1,45 avec « Glamorous Glennis », et le 5 janvier 1949, il a même réussi un décollage depuis le sol, directement depuis le fond de lac de Muroc. Au total, selon la Smithsonian, le X-1 n° 1 a volé 78 fois – 19 vols d’essai du constructeur et 59 vols d’essai de l’Air Force –, avant la fin des essais à la mi-1950.

Le programme a donné naissance à des versions plus évoluées :

Version	Ce qui la distinguait	Devenir
X-1A	plus grand, plus de carburant ; Yeager a atteint Mach 2,44 le 12 décembre 1953 et est ensuite entré dans une vrille dangereuse	perdu en 1955 lors d’une explosion
X-1B	recherche sur la chaleur et tuyères de pilotage, dont la technique a ensuite servi au X-15	National Museum of the US Air Force, Dayton
X-1D	perdu lors d’une explosion de carburant avant le premier vol propulsé en 1951	non conservé
X-1E	transformation du deuxième X-1 avec une aile très mince et une turbopompe	devant le NASA Armstrong Flight Research Center, Edwards AFB

Le vol du X-1A a montré que la prochaine limite n’était pas le son, mais la stabilité à de très hauts nombres de Mach. Après le record, Yeager a chuté de plus de 15 000 mètres avant de pouvoir redresser l’appareil. Ces expériences ont marqué la conception des avions supersoniques suivants.

Le X-1 a été le coup d’envoi de la longue série des avions X américains. Les données recueillies ont nourri des avions de combat comme le Lockheed F-104 Starfighter, qui a volé en Allemagne dans la Luftwaffe et l’aéronavale, et des avions de reconnaissance à très grande vitesse comme le Lockheed SR-71 Blackbird. Le civil a suivi aussi : le Concorde (pour en savoir plus sur le type, consulte la fiche de l’Aérospatiale/BAC Concorde) a emmené des passagers à deux fois la vitesse du son au-dessus de l’Atlantique à partir de 1976.

Où voir le X-1 aujourd’hui

Pour les spotteurs qui collectionnent l’histoire de l’aviation, le X-1 fait partie des très grandes cibles. Les appareils conservés se trouvent tous aux États-Unis :

• Bell X-1 n° 1 « Glamorous Glennis » (46-062) : le 26 août 1950, l’Air Force a remis l’appareil à la Smithsonian Institution. Il fait partie du National Air and Space Museum de Washington et y est exposé dans la galerie Boeing Milestones of Flight – dans la même galerie que d’autres jalons de l’aviation. Comme le musée a été entièrement rénové ces dernières années, mieux vaut consulter les horaires et les informations sur les galeries avant ta visite.
• X-1B : il se trouve au National Museum of the US Air Force à Dayton, dans l’Ohio, où l’histoire des avions X est aussi largement documentée.
• X-1E : il est exposé devant le bâtiment principal du NASA Armstrong Flight Research Center sur la base aérienne d’Edwards. Comme il se trouve sur un site militaire, l’accès n’a rien à voir avec une visite de musée ordinaire.

Si tu es de toute façon à Washington, prévois une deuxième journée pour le Steven F. Udvar-Hazy Center, la grande antenne du Air and Space Museum près de l’aéroport de Dulles. On y trouve notamment un SR-71 et un Concorde. Depuis le spot du Udvar-Hazy Center, tu vois en plus le trafic de l’aéroport de Washington-Dulles.

Le supersonique aujourd’hui : ce que les spotteurs en perçoivent

Au quotidien, au bord du grillage, le vol supersonique est devenu presque invisible. Depuis la fin du Concorde en 2003, les avions civils ne volent plus à vitesse supersonique en service régulier. Des avions de combat comme l’Eurofighter Typhoon sont certes capables de voler à vitesse supersonique, mais ils volent bien plus lentement à proximité des aérodromes. Les vols supersoniques ont lieu dans des zones d’entraînement définies et le plus souvent à haute altitude – ou lors de décollages d’alerte, dont le bang finit parfois dans les actualités.

Cela vaut pourtant la peine de s’intéresser à l’héritage du X-1, surtout pour les appareils militaires :

• Reconnaître les formes de fuselage : nez pointus, ailes minces, ailes en flèche ou en delta indiquent qu’un jet est conçu pour de hauts nombres de Mach. Pour distinguer les types dans le ciel, consulte le guide Reconnaître les avions de combat en Europe.
• Lire les immatriculations : le X-1 portait le numéro de série 46-062 de l’Army Air Forces – l’année d’acquisition se cache dans les premiers chiffres. Ce système existe toujours, comme l’explique l’article sur les marquages militaires américains.
• Photographier l’Eurofighter : où attraper au mieux les jets supersoniques de la Luftwaffe en Allemagne, tu le trouveras dans l’article Repérer l’Eurofighter en Allemagne.
• Comprendre la condensation : les cônes de vapeur qui apparaissent parfois autour d’un avion lors de passages rapides sont dus à des variations de pression et de température dans l’air humide – ce n’est pas un signe fiable de vol supersonique. Plus de détails dans l’article sur les traînées de condensation.

Chuck Yeager après le record

Yeager est resté longtemps fidèle aux essais en vol. En 1962, il est devenu le premier commandant de l’Aerospace Research Pilot School de l’Air Force, où ont aussi été formés de futurs astronautes. En décembre 1963, il a survécu avec de graves brûlures à une éjection d’un Starfighter à fusée de type NF-104 parti en vrille à plat. Plus tard, il a commandé des unités de combat, notamment en Allemagne, a été promu général de brigade en 1969 et a pris sa retraite en 1975.

Il est devenu célèbre auprès du grand public grâce au livre et au film « L’Étoffe des héros » (The Right Stuff, 1983), dans lequel Sam Shepard l’incarne. Pour le 50e anniversaire de son record, Yeager a de nouveau volé à vitesse supersonique en 1997 à bord d’un F-15D, et en 2012, à 89 ans, il s’est de nouveau installé dans un F-15 pour le 65e anniversaire. Il est mort le 7 décembre 2020, à 97 ans.

Conclusion

À peine plus de 44 ans après le premier vol motorisé des frères Wright, le Bell X-1 a prouvé que le mur du son n’est pas une limite, mais une zone de transition difficile. Ce succès, on le doit à un avion-fusée entièrement conçu pour la recherche, à un empennage horizontal réglable – et à un pilote qui a décollé malgré ses côtes cassées, un manche à balai à la main. Les enseignements de Muroc se retrouvent dans chaque jet supersonique que tu vois aujourd’hui sur une base aérienne militaire ou lors d’un meeting aérien.