Le 20 avril 1982, un prototype du Lockheed F-117 Nighthawk s’est écrasé près de la base aérienne américaine de Groom Lake, au Nevada, après être devenu incontrôlable. Cet incident a mis en lumière un phénomène critique pouvant mener à la destruction de l’appareil. Ce crash a été causé par une défaillance structurelle ayant conduit à un phénomène appelé « résonance ». Cet avion n’était qu’un prototype, cependant, un avion commercialisé peut-il être endommagé par ce même phénomène ?
La résonance est un phénomène où un système physique est sensible à une certaine fréquence et une certaine force de l’interaction d’un autre système qui lui donne de l’énergie qui dépendent des propriétés physiques des deux systèmes.
Lorsque les fréquences des deux systèmes sont coordonnées, et que l’énergie reçue est plus importante que celle perdue dans les déperditions énergétiques, il y a une accumulation d’énergie. Cette accumulation d’énergie peut mener au seuil de rupture du premier système.
La meilleure façon d’illustrer ce phénomène est une balançoire. Si un homme pousse une balançoire lorsqu’elle est proche, l’énergie que donne l’homme à la balançoire s’accumulerait avec celle de la gravité, la balançoire.
En aéronautique, les avions de lignes peuvent être soumis à des vents de plusieurs centaines de kilomètres heure. Ces vents, selon leur direction, peuvent exercer une force sur les ailes des avions. Les ailes étant élastiques, elles peuvent se courber, et les conditions peuvent être réunies pour un phénomène de résonance. Les ingénieurs doivent donc prendre en compte des facteurs pour éviter cet effet, ils choisissent donc certains matériaux et certaines géométries pour plus de résistance. De plus, des systèmes d’amortissement sont installés pour réduire les vibrations et les ailes sont conçues pour être flexibles afin de se déformer sans atteindre une résonance dangereuse.
Toutefois, les phénomène de résonance n’est pas que négatif. Dans quelques cas, il est recherché, comme dans les pots d’échappement de moteurs à deux temps qui ont une forme calculée pour produire une résonance dans le but de réduire la quantité de gaz imbrulés pour améliorer les performances du moteur. Les instruments à cordes frottées et à vent, la résonance est aussi utilisée.
Nous avons donc vu que la résonance est une forme d’accumulation d’énergie. Les ingénieurs aéronautiques cherchent à l’éviter, mais ce phénomène est utilisé dans d’autres domaines.