¿Que pasa si superas la velocidad del sonido?

Un avión que vuela a velocidad subsónica avisa al aire de su llegada: las perturbaciones de presión viajan por delante a la velocidad del sonido y las moléculas se apartan suavemente. A Mach 1 esa señal ya no puede adelantarse, porque el avión llega al mismo tiempo que ella. El aire se acumula, se comprime bruscamente y se forma una onda de choque: una superficie de unas milésimas de milímetro de espesor en la que la presión, la temperatura y la densidad saltan de golpe. Hay una en el morro, otras en los bordes de ataque y en la carlinga, y una final en la cola, y todas viajan con el avión formando un cono cuyo ángulo se cierra a medida que aumenta el Mach.

A bordo apenas hay sensación. El indicador de Mach pasa de 0,99 a 1,01 y, en aviones bien diseñados, poco más. Lo que sí cambia es la física del control: en la transición transónica el centro de presión del ala se desplaza hacia atrás, el avión tiende a picar (el llamado «Mach tuck») y las superficies de mando convencionales pierden eficacia porque el aire que las rodea ya es supersónico. Por eso el Bell X-1 llevaba un estabilizador entero móvil, solución que heredaron todos los cazas supersónicos.

Las ondas de choque llegan al suelo como un doble estampido, el estampido sónico, que corresponde a la onda del morro y a la de la cola. No se produce solo al «cruzar» Mach 1: un avión que vuele supersónico arrastra el cono de forma continua, y el estampido barre una franja de decenas de kilómetros de ancho a lo largo de toda la ruta. Por eso el Concorde solo podía volar a Mach 2 sobre el mar y por eso la aviación supersónica civil quedó restringida.

En los años 40 varios aviones de hélice y los primeros reactores se acercaron a Mach 0,9 en picado y sufrieron sacudidas violentas, pérdida de control y roturas estructurales; nació la idea de una barrera física. El 14 de octubre de 1947, Chuck Yeager alcanzó Mach 1,06 en el Bell X-1 lanzado desde un B-29 sobre el desierto de Mojave y demostró que, con la forma adecuada, el paso era suave. La resistencia aerodinámica se multiplica en la zona transónica y luego se estabiliza, de modo que un avión supersónico necesita mucho empuje, alas finas en flecha o delta, y fuselajes con la sección ajustada a la llamada regla del área. Hoy la NASA prueba con el X-59 si es posible reducir el estampido a un golpe sordo y reabrir el vuelo supersónico sobre tierra.