A que velocidade voa um avião supersónico?

«Supersónico» descreve qualquer voo acima de Mach 1, e como a velocidade do som varia com a temperatura, o limiar em km/h depende da altitude: 1.225 km/h junto ao solo e 1.062 km/h acima dos 11.000 m, onde voa quase todos os aviões supersónicos. A partir daí, a gama é enorme. Os engenheiros distinguem o regime supersónico propriamente dito, até Mach 5, do regime hipersónico acima deste, onde o aquecimento aerodinâmico e a química do ar mudam as regras. Nenhum avião tripulado com motor a ar ultrapassou claramente Mach 3,3; o X-15, movido a foguete, atingiu Mach 6,7 em 1967, mas voou como um veículo alado e aterrou em voo planado.

O Concorde, o único avião de passageiros supersónico com uma longa carreira comercial (1976-2003), voava a Mach 2,02-2,04 a uma altitude de 15.000 a 18.000 m: cerca de 2.180 km/h, o que reduzia o trajeto Londres-Nova Iorque a menos de três horas e meia. O seu limite foi fixado pela temperatura do nariz, que a esta velocidade superava os 120 °C e dilatava a fuselagem vários centímetros. O soviético Tupolev Tu-144, em teoria um pouco mais rápido (Mach 2,15), pouco passou do início do serviço de passageiros. Os projetos atuais de jatos executivos supersónicos visam valores mais modestos, cerca de Mach 1,4-1,7, para reduzir o consumo de combustível e o estrondo sónico.

A maioria dos caças modernos tem um limite estrutural ou de admissão entre Mach 1,8 e Mach 2,5: o F-16 e o Eurofighter situam-se em torno de Mach 2; o F-15 e o MiG-31 atingem Mach 2,5 e 2,8, respetivamente. Na prática, voam apenas brevemente no regime supersónico, pois o uso da pós-combustão faz o consumo de combustível aumentar muito; o F-22 e o Eurofighter conseguem manter um «supercruise» de cerca de Mach 1,5 sem pós-combustão. O extremo foi atingido pelo Lockheed SR-71 Blackbird, que em 1976 alcançou 3.529,6 km/h num percurso cronometrado, Mach 3,3, e cruzava rotineiramente a Mach 3,2 acima dos 24.000 m, graças a motores que a esta velocidade funcionavam em grande parte como estatorreatores, e a uma estrutura de titânio.

Cada regime de velocidade exige soluções diferentes. Até Mach 2, bastam uma admissão de ar simples e asas em flecha ou em delta; acima disso é necessária uma admissão de ar de geometria variável para desacelerar o ar a velocidade subsónica antes do compressor, e a Mach 3 o alumínio perde resistência devido ao calor, o que obriga ao uso de titânio ou aço. Por isso, cada Mach adicional custa muito mais do que o anterior, e à exceção do reconhecimento e das missões de interceção, os projetistas contentam-se com Mach 2.