Quanto costa la barriera del suono?

Il termine barriera del suono suggerisce che si tratti di qualcosa che può essere misurato in metri o pagato, ma descrive una velocità. Il suono si propaga nell'aria come un'onda di pressione, trasmessa da molecola a molecola, e la velocità di quest'onda determina la velocità alla quale ogni aereo inizia a subire onde d'urto e un brusco aumento della resistenza. Nell'aria a 20 °C al livello del mare, il valore è di circa 343 m/s, cioè 1.235 km/h o 667 nodi. Poiché la velocità del suono dipende in pratica solo dalla temperatura, è più bassa nell'aria fredda: alla tipica altitudine di crociera degli aerei di linea, a 11.000 m, dove l'atmosfera standard è di −56,5 °C, il suono si muove a circa 295 m/s o 1.062 km/h. Per questo i piloti non parlano nemmeno della barriera in km/h, ma in numeri di Mach, il rapporto tra la velocità reale dell'aereo e la velocità locale del suono.

Se la domanda è cosa costi volare attraverso Mach 1, la risposta è: energia. La resistenza può moltiplicarsi diverse volte nel regime transonico, mentre si formano onde d'urto, e resta ben al di sopra del livello subsonico anche dopo. Un caccia in postcombustione consuma, in volo supersonico, molte volte più carburante rispetto alla crociera, motivo per cui la maggior parte può sostenerlo solo per pochi minuti. Il Concorde, l'unico aereo di linea supersonico con lungo impiego operativo, volava in crociera a circa Mach 2 e consumava per passeggero circa quattro volte più carburante di un jet subsonico della sua epoca, uno dei motivi per cui le sue tariffe erano tra le più alte del settore. Progettare un aereo per il volo supersonico significa anche ali sottili, motori potenti e strutture resistenti al calore, il che genera costi già prima del primo volo.

Poiché la velocità locale del suono cambia con la temperatura, gli aerei portano a bordo un machmetro, che combina velocità e temperatura esterna dell'aria in un unico rapporto. Gli aerei di linea volano in crociera a circa Mach 0,78-0,85, abbastanza vicino alla barriera da essere efficienti, ma sotto il punto in cui la resistenza aumenta bruscamente. Un caccia che accelera a Mach 1,0 a 11.000 m vola a circa 1.062 km/h, mentre lo stesso numero di Mach a livello del suolo richiederebbe 1.225 km/h o più. La barriera del suono si muove quindi con il meteo e l'altitudine, e il suo costo si misura in spinta e carburante, non in denaro.