Quelle est la vitesse du son ?

On pose généralement cette question en pensant au moment où un avion « franchit le mur du son ». Ce moment survient quand sa vitesse air égale la vitesse du son locale, et cette vitesse n'est pas fixe. Dans l'atmosphère standard, elle est de 340 m/s au niveau de la mer (1 225 km/h), 328 m/s à 3 000 m, 316 m/s à 6 000 m, et 295 m/s de 11 000 m jusqu'à 20 000 m, où la température reste stable à −56,5 °C. Un avion de chasse qui accélère en haute altitude atteint Mach 1 vers 1 060 km/h ; le même appareil au niveau de la mer devrait atteindre 1 225 km/h. C'est pourquoi pilotes et ingénieurs raisonnent en nombre de Mach plutôt qu'en kilomètres par heure : c'est la valeur qui décrit ce qui se passe dans l'air autour de l'avion.

En deçà de Mach 1, les perturbations de pression générées par un avion se propagent devant lui et préviennent l'air de s'écarter. Une fois la vitesse du son atteinte, ces perturbations ne peuvent plus le devancer ; elles s'accumulent et forment des ondes de choc — d'abord au-dessus des zones où l'écoulement accélère localement (l'extrados d'une aile peut être supersonique à Mach 0,8 même si l'avion ne l'est pas), puis au niveau du nez et des bords d'attaque. La traînée augmente brutalement, le centre de pression se déplace vers l'arrière, et les commandes classiques perdent leur efficacité — ce qui rendait les piqués des chasseurs de la Seconde Guerre mondiale si dangereux. Pour un observateur au sol, le passage des ondes de choc est perçu comme un bang supersonique, un double claquement qui suit l'avion pendant tout le temps où il reste supersonique, pas seulement à l'instant où il franchit Mach 1.

Le premier vol supersonique en palier documenté est celui de Chuck Yeager, le 14 octobre 1947, aux commandes du Bell X-1 après son largage depuis un B-29 au-dessus du désert des Mojave : il atteint Mach 1,06, environ 1 127 km/h, à 13 100 m (43 000 ft). Le X-1 utilisait un plan horizontal entièrement mobile, la solution qui a rendu le contrôle en tangage possible en régime transsonique et qu'ont adoptée tous les avions supersoniques suivants. Le Concorde, seul avion de ligne à dépasser régulièrement cette vitesse, a cessé de voler en 2003 ; les avions de chasse la franchissent couramment, et plusieurs projets de jets d'affaires supersoniques tentent de ramener la vitesse du son dans l'aviation civile.