A che velocità vola un aereo supersonico?

«Supersonico» descrive qualsiasi volo oltre Mach 1, e poiché la velocità del suono varia con la temperatura, la soglia in km/h dipende dalla quota: 1.225 km/h al livello del suolo e 1.062 km/h sopra gli 11.000 m, dove vola quasi tutta l'aviazione supersonica. Da lì in avanti, il margine è enorme. Gli ingegneri distinguono il regime supersonico propriamente detto, fino a Mach 5, dal regime ipersonico che lo sovrasta, dove il riscaldamento aerodinamico e la chimica dell'aria cambiano le regole. Nessun aereo pilotato con motore ad aria ha superato chiaramente Mach 3,3; l'X-15, a propulsione a razzo, raggiunse Mach 6,7 nel 1967, ma volava come un veicolo alato e atterrava in volo librato.

Il Concorde, l'unico aereo di linea supersonico con una lunga carriera commerciale (1976-2003), volava a Mach 2,02-2,04 a una quota di 15.000-18.000 m: circa 2.180 km/h, il che riduceva il tratto Londra-New York a meno di tre ore e mezza. Il suo limite era fissato dalla temperatura del muso, che a questa velocità superava i 120 °C e dilatava la fusoliera di diversi centimetri. Il sovietico Tupolev Tu-144, sulla carta un po' più rapido (Mach 2,15), non andò quasi oltre l'inizio del servizio passeggeri. I progetti attuali di jet executive supersonici puntano a valori più modesti, intorno a Mach 1,4-1,7, per ridurre il consumo di carburante e il boom sonico.

La maggior parte dei caccia moderni ha un limite strutturale o di presa d'aria tra Mach 1,8 e Mach 2,5: l'F-16 e l'Eurofighter si collocano intorno a Mach 2; l'F-15 e il MiG-31 raggiungono rispettivamente Mach 2,5 e 2,8. In pratica volano solo brevemente nel regime supersonico, poiché l'uso del postbruciatore fa aumentare molto il consumo di carburante; l'F-22 e l'Eurofighter possono mantenere un "supercruise" di circa Mach 1,5 senza postbruciatore. L'estremo fu raggiunto dal Lockheed SR-71 Blackbird, che nel 1976 ottenne 3.529,6 km/h su un percorso cronometrato, Mach 3,3, e incrociava di routine a Mach 3,2 sopra i 24.000 m, grazie a motori che a questa velocità funzionavano in gran parte come statoreattori, e a una struttura in titanio.

Ogni regime di velocità richiede soluzioni diverse. Fino a Mach 2 bastano una presa d'aria semplice e ali a freccia o a delta; oltre questo limite è necessaria una presa d'aria a geometria variabile per decelerare l'aria a velocità subsonica prima del compressore, e a Mach 3 l'alluminio perde resistenza per il calore, il che impone l'uso di titanio o acciaio. Per questo ogni Mach aggiuntivo costa molto più del precedente, e a parte la ricognizione e le missioni di intercettazione, i progettisti si accontentano di Mach 2.