¿Cuando es la velocidad del sonido?

La pregunta suele formularse pensando en el instante en que un avión «rompe la barrera del sonido». Ese instante llega cuando su velocidad respecto al aire iguala la velocidad local del sonido, y esa velocidad no es fija. En atmósfera estándar vale 340 m/s al nivel del mar (1225 km/h), 328 m/s a 3000 m, 316 m/s a 6000 m y 295 m/s desde los 11 000 m hasta los 20 000 m, donde la temperatura se mantiene en −56,5 °C. Un caza que acelera a gran altitud alcanza Mach 1 a unos 1060 km/h; el mismo avión al nivel del mar tendría que llegar a 1225 km/h. Por eso pilotos e ingenieros hablan de número de Mach en lugar de kilómetros por hora: es la cifra que describe lo que le ocurre al aire alrededor del avión.

Por debajo de Mach 1 las perturbaciones de presión que genera el avión viajan por delante de él y avisan al aire de que se aparte. Al alcanzar la velocidad del sonido ya no pueden adelantarlo, se acumulan y forman ondas de choque: primero sobre las zonas donde el flujo se acelera localmente (el extradós del ala puede ser supersónico a Mach 0,8 aunque el avión no lo sea), después en el morro y en el borde de ataque. La resistencia aerodinámica crece bruscamente, el centro de presión se desplaza hacia atrás y los mandos convencionales pierden efectividad, que es lo que hizo tan peligrosos los picados de los cazas de la Segunda Guerra Mundial. Para un observador en tierra, el paso de las ondas de choque se percibe como el estampido sónico, una doble detonación que acompaña al avión mientras siga siendo supersónico, no solo en el instante de cruzar Mach 1.

El primer vuelo supersónico nivelado y documentado fue el de Chuck Yeager el 14 de octubre de 1947, a los mandos del Bell X-1 lanzado desde un B-29 sobre el desierto de Mojave: alcanzó Mach 1,06, unos 1127 km/h, a 13 100 m (43 000 ft). El X-1 usaba una cola horizontal enteriza y móvil, la solución que devolvía el control de cabeceo en el régimen transónico y que adoptaron todos los aviones supersónicos posteriores. Concorde, el único avión de pasajeros que superó habitualmente esa cifra, dejó de volar en 2003; los cazas la cruzan de forma rutinaria y varios proyectos de aviones ejecutivos supersónicos intentan devolver la velocidad del sonido a la aviación civil.