Quanto custa a barreira do som?

O termo barreira do som sugere que se trata de algo que pode ser medido em metros ou pago, mas descreve uma velocidade. O som propaga-se pelo ar como uma onda de pressão, transmitida de molécula para molécula, e a velocidade dessa onda determina a velocidade na qual qualquer avião começa a sofrer ondas de choque e um aumento abrupto da resistência. No ar a 20 °C ao nível do mar, o valor é de cerca de 343 m/s, ou seja, 1.235 km/h ou 667 nós. Como a velocidade do som depende, na prática, apenas da temperatura, é menor em ar frio: na altitude de cruzeiro típica dos aviões comerciais, a 11.000 m, onde a atmosfera padrão é de −56,5 °C, o som desloca-se a cerca de 295 m/s ou 1.062 km/h. Por isso, os pilotos nem falam da barreira em km/h, mas em números de Mach, a relação entre a velocidade real do avião e a velocidade local do som.

Se a pergunta é o que custa voar através de Mach 1, a resposta é: energia. A resistência pode multiplicar-se várias vezes no regime transónico, enquanto se formam ondas de choque, e permanece bem acima do nível subsónico depois disso. Um caça com pós-combustão consome, em voo supersónico, muitas vezes mais combustível do que em cruzeiro, razão pela qual a maioria só consegue aguentar isso durante minutos. O Concorde, o único avião comercial supersónico com longa utilização, voava em cruzeiro a cerca de Mach 2 e consumia por passageiro cerca de quatro vezes mais combustível do que um jato subsónico da sua época, um dos motivos pelos quais as suas tarifas estavam entre as mais altas do setor. Projetar um avião para voo supersónico também significa asas finas, motores potentes e estruturas resistentes ao calor, o que já gera custos antes do primeiro voo.

Como a velocidade local do som muda com a temperatura, os aviões levam um machímetro, que combina velocidade e temperatura externa do ar numa única relação. Os aviões comerciais voam em cruzeiro a cerca de Mach 0,78 a 0,85, suficientemente próximos da barreira para serem eficientes, mas abaixo do ponto em que a resistência aumenta abruptamente. Um caça que acelera para Mach 1,0 a 11.000 m voa a cerca de 1.062 km/h, enquanto o mesmo número de Mach ao nível do solo exigiria 1.225 km/h ou mais. A barreira do som move-se, portanto, com o clima e a altitude, e o seu custo mede-se em tração e combustível, não em dinheiro.