La barrera del sonido: qué es y cómo se rompió por primera vez

La barrera del sonido es el nombre que se dio, en los años cuarenta, a una serie de problemas que aparecían cuando un avión se acercaba a la velocidad del sonido: ondas de choque, sacudidas violentas, mandos que dejaban de responder. El nombre engaña: se trata de una zona de velocidades en la que el aire se comporta de otra manera.

La primera vez que un avión tripulado la cruzó en vuelo controlado y documentado fue el 14 de octubre de 1947. El piloto de pruebas Chuck Yeager, a los mandos del avión cohete Bell X-1, alcanzó Mach 1,06, unos 1.125 km/h (700 millas por hora), a unos 13.000 m de altitud sobre el desierto de Mojave, en California. Así lo recoge el Museo Nacional del Aire y del Espacio del Smithsonian, que conserva el avión.

Qué es la barrera del sonido

La velocidad del sonido no es una cifra fija

El sonido es una onda de presión que viaja por el aire. Su velocidad depende sobre todo de la temperatura: cuanto más frío está el aire, más despacio va. La NASA lo explica en sus páginas educativas del centro Glenn, donde da como referencia unos 1.115 pies por segundo a nivel del mar, es decir, unos 340 m/s o algo más de 1.200 km/h.

En altura, donde el aire es mucho más frío, el sonido viaja más despacio. Por eso los ingenieros prefieren usar el número de Mach: la velocidad del avión dividida entre la velocidad del sonido en el aire que lo rodea. Mach 1 es exactamente la velocidad del sonido en ese lugar y a esa temperatura.

Lo que le pasa al aire alrededor del avión

A baja velocidad, el aire «se entera» de que llega un avión antes de que llegue, porque las perturbaciones de presión viajan por delante a la velocidad del sonido. Las moléculas se apartan con suavidad.

Cuando el avión se acerca a Mach 1, esas perturbaciones ya no pueden adelantarse. El aire se comprime de golpe y se forman ondas de choque: zonas muy finas donde la presión, la temperatura y la densidad cambian bruscamente. Y aquí está lo traicionero: sobre el ala, el aire acelera, así que algunas zonas pueden ir a velocidad supersónica aunque el avión entero vaya por debajo de Mach 1.

La NASA clasifica los regímenes de vuelo según el número de Mach:

La «barrera» de la que hablaban los pilotos de los años cuarenta era, en realidad, la zona transónica.

Por qué asustaba tanto

Durante la Segunda Guerra Mundial, algunos cazas de hélice alcanzaban en picado velocidades cercanas a la zona transónica. Los pilotos notaban sacudidas fuertes (lo que en inglés se llama buffeting), un aumento brusco de la resistencia y, sobre todo, que los mandos de profundidad perdían eficacia o se endurecían. Las ondas de choque alteraban el flujo de aire sobre las superficies de cola.

Con ese panorama, se llegó a dudar de que un avión pudiera pasar al otro lado. Los túneles de viento de la época, además, daban datos poco fiables justo en esa franja de velocidades. Hacía falta un avión experimental que volara allí y lo midiera.

Cómo se rompió por primera vez: el Bell X-1

Un avión cohete con forma de bala

El X-1 fue un proyecto conjunto del NACA (el antecesor de la NASA) y de las Fuerzas Aéreas del Ejército de Estados Unidos, construido por Bell Aircraft en Buffalo (Nueva York), según el Smithsonian. Tenía forma de proyectil, alas rectas y finas y un motor cohete de propulsante líquido.

Ese motor daba mucho empuje, pero vaciaba los depósitos muy deprisa. Para no gastar combustible en despegar y subir, el X-1 viajaba enganchado bajo el vientre de un bombardero B-29 modificado. A la altura prevista, el B-29 lo soltaba, el piloto encendía el cohete y aceleraba. Al acabar el combustible, el X-1 volvía planeando a aterrizar sobre el lecho seco del lago de Muroc, en California.

El 14 de octubre de 1947

Yeager era capitán de las Fuerzas Aéreas y piloto de pruebas. Había bautizado el avión como Glamorous Glennis, en honor a su esposa. Aquel día, tras soltarse del B-29, encendió el cohete, subió y, a unos 13.100 m (43.000 pies), el indicador de Mach marcó 1,06. Es la cifra que publica el Smithsonian.

En tierra se oyó un estampido. El vuelo no se hizo público de inmediato: el programa era secreto y la noticia tardó meses en conocerse.

Qué cambió después

El X-1 demostró que se podía volar por encima de Mach 1 y controlar el avión. Los datos que recogió el programa sirvieron para diseñar la siguiente generación de aviones: alas en flecha o en delta más finas, colas con superficies que se mueven enteras y motores a reacción capaces de empujar más allá de esa zona.

En pocos años, los cazas de primera línea pasaron a ser supersónicos de serie. Hoy un avión como el Eurofighter Typhoon cruza Mach 1 como parte de su trabajo habitual, gracias a una aerodinámica y unos mandos electrónicos pensados para esa zona de vuelo.

Dónde ver hoy el Bell X-1

El Glamorous Glennis original se conserva en el Museo Nacional del Aire y del Espacio del Smithsonian, en Washington. Llegó a Washington en 1950, colgado bajo un B-29. En el mismo museo se expone el Flyer de los hermanos Wright: entre el vuelo de uno y el del otro pasaron apenas 44 años.

Si te gustan las maquetas, el X-1 es un buen modelo para empezar a escala: formas sencillas, pintura naranja de una sola pieza y una historia que da para contarla en cualquier vitrina.

La barrera, en perspectiva

Vista desde hoy, la barrera del sonido fue un problema de conocimiento más que de potencia. Los aviones de hélice no podían cruzarla porque las hélices y las alas gruesas de la época sufrían justo en esa zona. Hizo falta un avión cohete, un bombardero que lo subiera y un piloto que aceptara ir donde los túneles de viento no llegaban.

Si quieres seguir el hilo de cómo vuela un avión y por qué el aire se comporta así, tienes más en Cómo vuela un avión, y el resto de grandes hitos en la sección de Historia de la aviación.