À quelle altitude vole un avion supersonique ?

Voler plus vite que le son coûte énormément d'énergie, et le prix dépend surtout de la densité de l'air. À 18 000 m, l'atmosphère présente environ 10 % de la densité du niveau de la mer, si bien que la traînée aérodynamique à une vitesse donnée est réduite dans la même proportion. De plus, au-dessus de la tropopause (environ 11 000 m aux latitudes moyennes), la température se stabilise autour de -56 °C et la vitesse du son chute à environ 295 m/s, ce qui fait que chaque Mach correspond à moins de kilomètres par heure et modère l'échauffement aérodynamique du fuselage. C'est pourquoi les avions conçus pour croiser en supersonique, et pas seulement atteindre Mach 1 pendant quelques secondes, montent aussi haut que leur moteur et leur pressurisation le permettent.

Le Concorde décollait de Paris ou de Londres, accélérait en subsonique au-dessus des terres puis, une fois au-dessus de la mer, allumait les postcombustion pour franchir Mach 1. Il atteignait Mach 2 vers 15 000 m, puis continuait à monter lentement à mesure qu'il brûlait son carburant, ce qu'on appelle une montée de croisière, jusqu'à environ 18 300 m (60 000 ft) au-dessus de l'Atlantique. À cette altitude, les passagers voyaient la courbure de la Terre et un ciel bien plus sombre que depuis un avion de ligne classique. Le plafond était aussi fixé pour des raisons de sécurité : en cas de dépressurisation, l'avion devait pouvoir descendre à une altitude respirable avant que l'air raréfié ne devienne dangereux, et l'exposition au rayonnement cosmique était surveillée par un dosimètre installé en cabine.

Un chasseur comme le F-16 ou l'Eurofighter Typhoon peut dépasser Mach 1 à basse altitude, mais seulement brièvement et à un coût énorme en carburant. Leurs pointes supersoniques typiques se situent entre 9 000 et 15 000 m, et leur plafond opérationnel tourne autour de 15 000-18 000 m. L'extrême a été atteint par le Lockheed SR-71 Blackbird, qui croisait à Mach 3,2 au-dessus de 24 000 m (80 000 ft) : si haut que son équipage portait des combinaisons pressurisées complètes, semblables à celles des astronautes, et que le fuselage en titane se dilatait de plusieurs centimètres sous l'effet de la chaleur. Les avions-fusées expérimentaux sont allés encore plus loin : le X-15 a dépassé les 100 km lors de deux vols, déjà hors de l'atmosphère utile. Les projets d'avions de ligne supersoniques étudiés aujourd'hui reviennent au schéma du Concorde et situent leur croisière autour de 18 000 m, là où le rapport entre traînée, consommation et bruit au sol est le plus favorable.