¿Cuando se rompe la velocidad del sonido?

La velocidad del sonido en el aire depende únicamente de la temperatura, no de la presión ni de la altitud por sí mismas. La relación es sencilla: crece con la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. En atmósfera estándar a nivel del mar, con 15 °C, el sonido viaja a 340,3 m/s, es decir, 1 225 km/h (661 kn). En la tropopausa, a 11 000 metros y −56,5 °C, cae a 295 m/s, unos 1 062 km/h (573 kn), y se mantiene constante por encima mientras la temperatura no varía.

De ahí que la referencia operativa no sea la velocidad en km/h sino el número de Mach: el cociente entre la velocidad del avión y la del sonido en ese aire concreto. Un reactor comercial que vuela a Mach 0,85 en crucero se mueve a unos 900 km/h; la misma cifra a baja cota sería claramente más rápida en términos absolutos.

No hay una barrera física en Mach 1, pero sí una transición incómoda. Ya en régimen transónico, a partir de Mach 0,7 u 0,8, aparecen zonas de flujo supersónico local sobre las partes más curvadas del ala, y con ellas ondas de choque que provocan un aumento brusco de la resistencia y desprendimiento del flujo. Ese fenómeno, llamado divergencia de la resistencia, es el que hizo que en los años cuarenta varios prototipos sufrieran vibraciones violentas, pérdida de eficacia de los mandos e incluso inversión del efecto del timón de profundidad, y alimentó la idea de una «barrera del sonido».

La solución fue de diseño: alas en flecha, que retrasan la aparición de las ondas de choque; perfiles delgados; la regla del área de Whitcomb, que estrecha el fuselaje a la altura del ala para suavizar la distribución de secciones; y el estabilizador horizontal totalmente móvil, precisamente la modificación que hizo controlable al Bell X-1.

Por encima de Mach 1 el avión vuela por delante de sus propias perturbaciones, que se acumulan en un cono de choque cuyo paso por el suelo se percibe como un estampido sónico. El estampido es continuo mientras dura el vuelo supersónico: se arrastra como una estela, no ocurre solo en el instante de cruzar Mach 1.

El primer vuelo supersónico registrado fue el del Bell X-1 pilotado por Charles «Chuck» Yeager el 14 de octubre de 1947 sobre el desierto de Mojave, a Mach 1,06 y unos 13 000 metros de altitud, tras ser soltado desde un B-29. En 1976, el Lockheed SR-71 Blackbird estableció el récord de velocidad para avión tripulado con motor aerobio: 3 529,6 km/h. El récord absoluto en superficie lo tiene el ThrustSSC, que en 1997 superó Mach 1 sobre tierra.

En aviación civil el vuelo supersónico fue una excepción breve. El Concorde operó entre 1976 y 2003 a Mach 2,02, y el Tupolev Tu-144 tuvo una carrera comercial aún más corta. El estampido sónico llevó a prohibir los vuelos supersónicos civiles sobre territorio de numerosos países, lo que limitó estas aeronaves a rutas oceánicas y arruinó su economía. La investigación actual se centra precisamente en atenuar ese estampido mediante formas que dispersen las ondas de choque.