Cuando Chuck Yeager alcanzó Mach 1 el 14 de octubre de 1947, toda la estructura de su avión Bell X-1 de repente comenzó a temblar y los controles se activaron. Una tripulación que observaba el vuelo en una furgoneta en tierra informó haber oído algo parecido a un trueno distante. Probablemente fueron los primeros en la Tierra en escuchar el estallido de un avión supersónico.
Al principio, el boom pareció una curiosidad inocente, pero pronto se convirtió en una pesadilla. En poco tiempo, los aviones supersónicos (F-100 Super Sabres, F-101 Voodoos y B-58 Hustlers) llegaron a las bases de la Fuerza Aérea en todo Estados Unidos, y con ellos llegaron los booms. Correcto, los cristales salen volando de las ventanas, estallidos supersónicos. La gente presentó más de 40.000 quejas sobre molestias y daños a la propiedad causados por el auge de los aviones, que finalmente terminaron con la Administración Federal de Aviación imponiendo un límite de velocidad de Mach 1 para los vuelos sobre tierra en 1973.
Ahora, la NASA quiere que se elimine esta prohibición. Ha iniciado la misión Questt para sobrevolar rápidamente las ciudades americanas una vez más. Pero esta vez quiere hacerlo en silencio.
Rompiendo la barrera del sonido
La razón por la que el X-1 de Yeager era tan difícil de controlar a Mach 1 no fue una verdadera “barrera del sonido” que rompió el avión. El aspecto de “barrera” es puramente metafórico. Si bien el avión de Yeager experimentó turbulencias y temblores, se debió al aumento de la resistencia y al diseño del avión.
A velocidades subsónicas, el flujo de aire alrededor de las alas, la cola y el fuselaje es suave. Pero a velocidades supersónicas, el aire que pasa sobre formas irregulares (la nariz, la cubierta y las alas) acelera por encima de la velocidad del sonido. Luego, cuando la curvatura del ala o del dosel se vuelve menos pronunciada, comienza a acumular presión y a desacelerarse por debajo de Mach 1, un fenómeno conocido como «presión adversa». Esto crea ondas de choque, y esas son las que causan explosiones supersónicas y cambian la forma en que se comportan las alas, los flaps y otras superficies de control en un avión. El X-1 comenzó a actuar de manera tan salvaje a Mach 1 porque su aerodinámica no estaba diseñada para vuelos supersónicos.
Lockheed, Bell, McDonell Douglas y otras compañías que construyeron los primeros aviones supersónicos resolvieron los problemas de control rápidamente, lo que hizo que la aceleración a velocidades de Mach fuera bastante tranquila para el piloto. Pero eso dejó dos décadas de auge.
¿Qué tan fuerte es el boom?
El estallido de un avión supersónico suena como un trueno que golpea cerca, producto de las ondas de choque generadas principalmente por el morro y la cola del avión. El boom suele caer entre 100 y 110 en una escala de decibelios de nivel percibido (PLdB), que se utiliza para cuantificar cómo las personas experimentan el sonido. El portazo de un automóvil a 100 pies de distancia equivale a 60 PLdB; Un trueno distante, como el que escuchó el equipo de tierra durante el primer vuelo supersónico de Yeager, ronda los 70 PLdB. Un estallido supersónico está a la par de un trueno cercano, que cae entre 105 y 110 PLdB.
Es realmente ruidoso. Y puedes hacerlo fácilmente aún más fuerte.
Estos 110 PLdB se estiman para un avión en vuelo constante y nivelado a gran altitud. Estas condiciones crean lo que se conoce como un «boom de alfombra» que sigue al avión en tierra durante todo el tiempo que vuela supersónico.
Las transiciones de velocidades subsónicas a supersónicas y viceversa dan como resultado los llamados “estruendos focales”, que pueden ser hasta tres o cuatro veces más fuertes que el estallido de una alfombra. Esto probablemente dio lugar a la idea errónea de que el estallido sólo se escucha cuando un avión rompe la barrera del sonido.
Los booms de enfoque también son causados por maniobras como cabeceo y picado, donde un avión gana altitud, se nivela y vuelve a descender; Los giros realizados con ángulos de inclinación agresivos también funcionan. A diferencia de los auges alfombrados, los auges provocados por transiciones y maniobras son acontecimientos singulares. Los militares incluso probaron si esos booms amplificados podían proyectarse en lugares elegidos sobre el terreno para convertirlos en armas. Al final resultó que, se podían hacer explosiones dirigidas, pero resultaron más aterradoras que letales.
Pero a pesar de todos los problemas del boom, el atractivo de una velocidad superior era irresistible. Los aviones supersónicos podrían reducir a la mitad el tiempo de los vuelos transatlánticos. Entonces, a mediados de la década de 1950, cuando todavía faltaban muchos años para que la FAA alcanzara el límite de velocidad Mach 1, ingenieros británicos y franceses se pusieron a la mesa de dibujo y concibieron uno de los aviones de pasajeros más impresionantes que jamás haya surcado el cielo: el Concorde.