Quelle est la vitesse d'un avion supersonique ?

« Supersonique » qualifie tout vol au-delà de Mach 1, et comme la vitesse du son varie avec la température, le seuil en km/h dépend de l'altitude : 1 225 km/h près du sol et 1 062 km/h au-dessus de 11 000 m, où volent presque tous les avions supersoniques. À partir de là, l'éventail est immense. Les ingénieurs distinguent le régime supersonique proprement dit, jusqu'à Mach 5, du régime hypersonique au-delà, où l'échauffement aérodynamique et la chimie de l'air changent les règles. Aucun avion habité à réaction n'a clairement dépassé Mach 3,3 ; le X-15, propulsé par fusée, a atteint Mach 6,7 en 1967, mais il volait comme un missile à ailes et atterrissait en vol plané.

Le Concorde, seul avion de ligne supersonique à avoir connu une longue carrière commerciale (1976-2003), croisait à Mach 2,02-2,04 entre 15 000 et 18 000 m : environ 2 180 km/h, ce qui réduisait la traversée Londres-New York à moins de trois heures et demie. Sa limite était fixée par la température du nez, qui à cette vitesse dépassait 120°C et allongeait le fuselage de plusieurs centimètres. Le soviétique Tupolev Tu-144, un peu plus rapide sur le papier (Mach 2,15), n'a pratiquement jamais assuré de service passagers. Les projets actuels de jets d'affaires supersoniques visent des chiffres plus modestes, autour de Mach 1,4-1,7, pour réduire la consommation de carburant et le bang sonique.

La plupart des chasseurs modernes ont une limite structurelle ou d'entrée d'air comprise entre Mach 1,8 et Mach 2,5 : le F-16 et l'Eurofighter tournent autour de Mach 2 ; le F-15 et le MiG-31 atteignent respectivement Mach 2,5 et 2,8. En pratique, ils ne volent en supersonique que brièvement, car l'usage de la postcombustion fait grimper la consommation de carburant ; le F-22 et l'Eurofighter peuvent soutenir une « super-croisière » autour de Mach 1,5 sans y recourir. Le record absolu a été établi par le Lockheed SR-71 Blackbird, qui en 1976 a enregistré 3 529,6 km/h sur un parcours chronométré, soit Mach 3,3, et croisait régulièrement à Mach 3,2 au-dessus de 24 000 m grâce à des moteurs qui à cette vitesse fonctionnaient largement comme des statoréacteurs et à une structure en titane.

Chaque palier de vitesse exige des solutions différentes. Jusqu'à Mach 2, une entrée d'air simple et des ailes en flèche ou delta suffisent ; au-delà, une entrée d'air à géométrie variable est nécessaire pour ramener l'air à une vitesse subsonique avant le compresseur, et à Mach 3 l'aluminium perd sa résistance sous l'effet de la chaleur, ce qui impose le titane ou l'acier. C'est pourquoi chaque Mach supplémentaire coûte bien plus cher que le précédent, et à l'exception de la reconnaissance et de l'interception, les concepteurs se contentent de Mach 2.