Come si rompe il muro del suono?

Il 14 ottobre 1947, sopra il letto asciutto del lago di Muroc, in California, un piccolo aereo arancione fu sganciato dal vano bombe di un B-29 a circa 6.000 m di quota. Il suo pilota, il capitano dell'aeronautica Charles Yeager, accese in sequenza le quattro camere di combustione del motore a razzo e salì. A circa 13.000 m (43.000 ft), l'ago del machmetro superò il valore 1, e le stazioni al suolo sentirono un boato: il Bell X-1 fu il primo aereo a volare più veloce del suono in volo livellato, a circa Mach 1,06, senza le vibrazioni distruttive che molti ingegneri temevano. Il volo, sotto propulsione a razzo, durò solo pochi minuti, ma chiarì una questione che in guerra aveva costato vite durante le picchiate.

L'X-1 fu progettato per resistere alla fascia transonica, non per evitarla. La sua fusoliera fu modellata su un proiettile calibro .50, una forma nota per essere stabile sopra la velocità del suono. Le ali erano dritte ma insolitamente sottili, il che ritardava la formazione di onde d'urto. Un motore a razzo gli dava una spinta che non calava ad alta velocità, come accade con le eliche. Più importante era lo stabilizzatore orizzontale, che poteva muoversi interamente: negli aerei precedenti, l'elevatore incernierato perdeva efficacia quando si formava un'onda d'urto davanti a esso, e il team di Yeager aveva scoperto, in voli precedenti, che regolare l'intero stabilizzatore ripristinava il controllo. Questa caratteristica divenne poi standard su ogni aereo supersonico.

Gli aerei supersonici moderni usano la stessa ricetta con mezzi migliori. Turbogetti e turbofan con postcombustione forniscono una spinta che cresce con la velocità; ali a freccia o a delta e fusoliere sottili, sagomate secondo la regola dell'area, mantengono gestibile la resistenza transonica; i computer di controllo di volo gestiscono i cambi di assetto. Un caccia tipicamente accelera in una leggera picchiata o in volo livellato ad alta quota attraverso Mach 1, dove la velocità del suono è più bassa e l'aria più rarefatta, e la transizione si percepisce principalmente come un cambio di assetto e un fluire più regolare, non come uno scossone. Il Concorde portava i passeggeri attraverso questa fase di routine, accelerando sul mare per evitare che le persone a terra sentissero il boato sonico, l'onda d'urto che segue qualsiasi aereo in volo supersonico, e che resta il principale ostacolo ai voli supersonici sulla terraferma.