Combien coûte le mur du son ?

L'expression mur du son suggère quelque chose qui pourrait se mesurer en mètres ou se payer, mais elle désigne une vitesse. Le son se propage dans l'air sous forme d'une onde de pression transmise de molécule à molécule, et la vitesse de cette onde fixe la vitesse à partir de laquelle tout aéronef commence à rencontrer des ondes de choc et une forte augmentation de la traînée. Dans l'air à 20 °C au niveau de la mer, cette valeur est d'environ 343 m/s, soit 1 235 km/h ou 667 nœuds. Comme la vitesse du son dépend de la température et, en pratique, de rien d'autre, elle est plus faible dans l'air froid : au niveau de croisière type d'un avion de ligne, 11 000 m, où l'atmosphère standard affiche −56,5 °C, le son se déplace à environ 295 m/s, soit 1 062 km/h. Les pilotes ne parlent donc pas du mur du son en km/h mais en nombre de Mach, le rapport entre la vitesse vraie de l'appareil et la vitesse locale du son.

Si la question est ce que coûte le franchissement du Mach 1, la réponse est l'énergie. La traînée peut être multipliée plusieurs fois dans la plage transsonique à mesure que des ondes de choc se forment, puis reste bien au-dessus des niveaux subsoniques une fois le mur franchi. Un chasseur en post-combustion brûle du carburant plusieurs fois plus vite en vol supersonique qu'en croisière, ce qui explique pourquoi la plupart ne peuvent tenir cette allure que quelques minutes. Le Concorde, seul avion de ligne supersonique à avoir connu un long service, croisait à environ Mach 2 et consommait à peu près quatre fois plus de carburant par passager qu'un avion de ligne subsonique de son époque, l'une des raisons pour lesquelles ses billets étaient parmi les plus chers du secteur. Concevoir un appareil pour le vol supersonique implique aussi des ailes fines, des moteurs puissants et des structures résistantes à la chaleur, autant d'éléments qui alourdissent la facture avant même le premier vol.

Comme la vitesse locale du son varie avec la température, les avions disposent d'un machmètre qui combine la vitesse et la température extérieure en un seul rapport. Les avions de ligne croisent autour de Mach 0,78 à 0,85, assez proche du mur pour être efficaces mais en dessous du point où la traînée augmente fortement. Un chasseur qui accélère jusqu'à Mach 1,0 à 11 000 m vole à environ 1 062 km/h, alors que le même nombre de Mach près du sol correspondrait à 1 225 km/h ou plus. Le mur du son se déplace donc avec la météo et l'altitude, et son coût se compte en poussée et en carburant plutôt qu'en monnaie.