La Velocidad del Sonido y MACH

El primer hombre en pasar la barrera del sonido fue el Capitan Charles E. Yeager en 1947.  lo hizo en un avión Bell X1 sobre el desierto de Mojave en Estados Unidos. 

Esta “barrera”, se debe a que a medida que uno se acerca a Mach 1.0 hay un aumento repentino de la resistencia aerodinámico en los aviones y existen ciertas características aerodinámicos adversos, como el mach tuck(perdida de control en que la nariz descienda bruscamente) , flutter (aleteo) entre otros factores que pueden hacer perder de control del avión o incluso destruirlo.

Estos efectos también afectan a aviones subsonicos que se  acercan a la velocidad del sonido, y es por eso que tienen limites en cuanto a su velocidad máxima de operación Mach (Mmo).

Temperatura determina velocidad del sonido

Sorprendentemente la velocidad del sonido no depende de la altitud o más bien dicho de la presión atmosférica del aire, sino de la temperatura, pero claro, ya que la temperatura disminuye con la altitud hay una relación entre ellos.

Para calcular la velocidad del sonido en nudos, la formula:

Recuerda que para obtener la temperatura Kelvin hay que sumar 273C a la temperatura en Celsius.

Para conocer su velocidad en comparación con la velocidad del sonido:

MACH = La velocidad verdadera en nudos /  la velocidad del sonido en nudos

Si esto es superior a 1.0, felicitaciones has pasado la barrera del sonido, si es un avión de combate o el retirado concorde, no es un acontecimiento, la limitación para Chuck Yeager era que los aviones de su epoca no incorporaban los diseños que hoy se conocen para crear aviones capaces de superar con facilidad esta barrera. 

Por ejemplo La regla de área de Whitcomb, la que en algunos diseños de aviones significaba tener un fuselaje como avispa, la cual fue usado para reducir la resistencia de aviones transonicos y supersónicos.

Vmo versus Mmo

Porque los aviones a cierta altitud usan más bien el numero Mach en vez de velocidad en nudos? 

A bajas altitudes, el limite de velocidad es mas bien estructural y por lo tanto su velocidad máxima de operación a la cual puede llegar con seguridad es el Vmo, una velocidad calibrada en nudos

A mayores altitudes, el limite de velocidad es mas bien de aleteo, compresabilidad y perdida de control del avión en acercase al regimen transonico, esta velocidad máxima de operación es el Mmo, una velocidad en Mach.

A medida que uno sube, manteniendo una velocidad Mach constante, la velocidad calibrada disminuye y no te acercas a los limites estructurales, pero si, tendrias que tener cuidado de mantenerse alejado de la velocidad Mach Critico, velocidad a la cual ciertas áreas locales de su avión están llegando a la velocidad del sonido.

Este Conc** Tu Mad**. (ECTM)

Una forma fácil de recordar que es lo que sucede con las distintas velocidades a medida que el avión ascienda en la atmósfera. De izquierda a derecha son la Velocidad Equivalente, Velocidad Calibrada, Velocidad Verdadera y la Velocidad Mach.​

Mirando el imagen inferior se puede ver que es lo que sucede con cada uno de ellos.

Si mantienes, por ejemplo, una velocidad calibrada constante en el ascenso, la velocidad equivalente disminuirá pero la verdadera y el Mach aumentaran.

Otro ejemplo, si mantienes un numero Mach contante, las tres otras velocidades irán en disminución.