À quelle vitesse vole un avion supersonique ?

Un avion devient supersonique lorsqu'il dépasse la vitesse du son dans l'air où il évolue — Mach 1, qui dans la stratosphère équivaut à environ 1 062 km/h et près du sol à environ 1 225 km/h. La plupart des avions capables d'atteindre cette vitesse restent dans une bande relativement étroite, entre Mach 1,6 et Mach 2,5, pour une raison liée aux matériaux : jusqu'à environ Mach 2,2, l'aluminium conventionnel peut résister à l'échauffement aérodynamique, qui à cette vitesse atteint environ 100-130°C sur le revêtement de l'appareil ; au-delà, il faut du titane, des aciers spéciaux ou des composites haute température, tous bien plus coûteux. C'est pourquoi le Concorde, construit en alliage d'aluminium, plafonnait à Mach 2,04 — environ 2 180 km/h à 18 000 m, avec un nez atteignant 127°C ; le Tupolev Tu-144 atteignait Mach 2,15 ; et des chasseurs comme le F-15, le MiG-29 ou le Mirage 2000 se situent autour de Mach 2,2-2,5. Seuls les MiG-25 et MiG-31, construits avec des structures en acier, approchent Mach 2,8-3.

Lors d'une traversée Paris-New York, le Concorde accélérait en régime subsonique jusqu'à la côte, allumait sa postcombustion au-dessus de l'Atlantique et franchissait Mach 1 vers 8 500 m ; à 13 000 m il atteignait Mach 1,7, coupait la postcombustion et continuait à accélérer jusqu'à Mach 2 sur la seule poussée à sec de ses quatre moteurs Olympus 593. La croisière se déroulait entre 15 000 et 18 300 m, à environ 2 180 km/h par rapport à l'air, et le vol entier durait environ 3 heures 30, contre 7-8 heures sur un avion de ligne classique. À cette vitesse, le fuselage s'allongeait d'environ 20 cm sous l'effet de la dilatation thermique, l'appareil parcourait un kilomètre en un peu plus de 1,6 seconde et, en volant vers l'ouest, il atterrissait à New York à une heure locale antérieure à son heure de départ de Londres. Le bang supersonique, en revanche, fermait les routes au-dessus des terres et limitait son exploitation à guère plus d'une dizaine d'avions de ligne.

Le Lockheed SR-71 Blackbird croisait à Mach 3,2 (environ 3 400 km/h) au-dessus de 24 000 m et établit en 1976 le record de vitesse pour un avion à réaction habité, 3 529,6 km/h, toujours en vigueur. Au-delà se trouve le régime hypersonique, qui commence à Mach 5, où seuls des avions-fusées ont volé avec un équipage à bord : le X-15 atteignit Mach 6,7 (7 274 km/h) en 1967. Des engins sans pilote sont allés plus loin encore, le X-43A de la NASA atteignant Mach 9,6 en 2004 grâce à un statoréacteur à combustion supersonique. Pour le passager ordinaire, la vitesse supersonique reviendra, si elle revient, autour de Mach 1,7 — le chiffre sur lequel travaillent les projets actuels d'avions de ligne pour équilibrer consommation de carburant, bruit et matériaux.