El término vuelo supersónico se refiere a la capacidad de un aparato para superar la velocidad del sonido, lo que le permite entrar en una fase de vuelo caracterizada por una notable suavidad.
Al alcanzar estas velocidades, las ondas de sonido generadas quedan detrás del avión, eliminando las dificultades de manejo asociadas a la compresión.
Las alas supersónicas están diseñadas con bordes agudos y formas específicas que optimizan su rendimiento, permitiendo una mayor fuerza ascensional con superficies menores.
Después que un aparato supera la velocidad del sonido y comienza a volar a velocidades realmente supersónicas, entra en una región de increíble suavidad. Desaparecen las dificultades de manejo causadas por la compresión, ya que el aparato está volando más rápidamente que las ondas de sonido a que da origen. Éstas quedan más allá de la estela del aeroplano, y por tanto, no se puede presentar ninguna onda de choque que altere la distribución de presiones.
Las alas supersónicas tienen bordes de ataque agudos, y la forma de su sección transversal puede ser la de una doble cuña, biconvexa (de doble arco circular), más o menos modificada. Las superficies principales de sustentación de las futuras aeronaves supersónicas serán generalmente menores que las de los aviones de hoy en día, porque será mayor su fuerza ascensional. Así el X-3, prototipo norteamericano de avión supersónico, tiene la misma longitud y peso que un transporte C-47 de dos motores, pero su envergadura es menor que la de la cola del C-47.
Además de los problemas de manejo con que se tropieza cuando un aparato rebasa la velocidad del sonido, el vuelo supersónico presenta otras muchas dificultades. La aerodinámica interna ha llegado a ser muy importante, ya que los modernos cazas supersónicos a reacción requieren, para alimentar sus motores, enormes cantidades de aire, del orden de cien o más kilogramos por segundo. Este gran suministro de aire supone una considerable velocidad de admisión que luego ha de reducirse para lograr rendimientos aceptables en la combustión y en la refrigeración. Este retardo significa una serie de resistencias y presiones interiores, que se debe procurar sean mínimas para que el aparato pueda volar a grandes velocidades.
El recalentamiento aerodinámico es otro de los problemas principales. Al irse acelerando el aparato hasta 2 Mach, las temperaturas aumentan enormemente debido a la fricción con el aire. Por ejemplo, a la velocidad de 3 Mach, la temperatura de la capa límite sube a 315 C. Aunque se requiere cierto tiempo para que este calor se transmita a la superficie del aparato, se hace necesario refrigerar la cabina del piloto, y seleccionar cuidadosamente los materiales de construcción del aparato.
El fenómeno de la Fluencia viscosa (o movimiento lento de las partículas de un metal sometido a ciertas temperaturas y tensiones) se produce al estar sometidas las estructuras del aparato a esfuerzos constantes y a altas temperaturas. En el vuelo a reacción, al calor aerodinámico hay que añadir el producido por los motores; las temperaturas de los conductos de cola de un motor a reacción exceden casi de los 870 C. Las aleaciones de aluminio pierden mucha de su resistencia a solamente 120 °C. Otros tipos de aleaciones, especialmente las que contienen titanio, son más satisfactorias para las grandes velocidades, pero no hay duda de que el recalentamiento aerodinámico limitará las velocidades de vuelo en altitudes hasta de 120000 m. Por encima de esta altura el aire tiene ya tan poca densidad que los efectos de la fricción desaparecen para los vehículos intercontinentales o del espacio que tarden poco tiempo en salir de las capas densas de la atmósfera. Véase Aeronáutica; Dinámica; Proyectiles dirigidos; Propulsión a chorro.
