Durante voos supersônicos, as aeronaves enfrentam desafios significativos devido às temperaturas e pressões extremas encontradas em tais velocidades. Um dos principais desafios é o fenômeno conhecido como aquecimento aerodinâmico, que ocorre quando a superfície da aeronave interage com o fluxo de ar em alta velocidade.

Em velocidades supersônicas, o ar que flui sobre a superfície da aeronave pode atingir temperaturas de várias centenas de graus Celsius, fazendo com que as moléculas da superfície vibrem intensamente. Esta vibração intensa enfraquece as ligações químicas que mantêm as moléculas unidas, levando à sua eventual ruptura.

À medida que essas moléculas se quebram, elas entram em um estado altamente reativo e podem sofrer diversas reações químicas com outras moléculas do ar circundante. Este processo, conhecido como recombinação de superfície, pode levar à formação de novas espécies químicas que podem não ser estáveis ​​em condições normais.

Alguns dos desafios específicos que surgem deste fenómeno incluem:
1. Degradação de materiais: As reações químicas que ocorrem na superfície da aeronave podem degradar os materiais utilizados em sua construção, comprometendo sua resistência e integridade. Esta degradação pode enfraquecer os componentes estruturais da aeronave, levando potencialmente a falhas catastróficas.

2. Perda de desempenho aerodinâmico: As reações superficiais podem alterar as propriedades aerodinâmicas da superfície da aeronave, afetando suas características de sustentação e arrasto. Isto pode levar à redução da estabilidade e manobrabilidade, tornando mais difícil para o piloto controlar a aeronave.

3. Formação de gases nocivos: Algumas das reações químicas que ocorrem durante os voos supersônicos podem liberar gases nocivos, como o óxido nítrico (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2). Estes gases podem representar riscos para a saúde da tripulação e dos passageiros e contribuir para a poluição atmosférica.

4. Geração de plasma: Em temperaturas e pressões extremamente altas, os gases reagentes podem atingir um estado de ionização, formando um plasma. Este plasma pode interferir nos sistemas eletrônicos da aeronave, podendo causar mau funcionamento e perda de controle.

Para enfrentar estes desafios, os engenheiros aeroespaciais empregam diversas estratégias, tais como a utilização de materiais avançados resistentes a altas temperaturas e reações químicas, o desenvolvimento de sistemas de proteção térmica para gerir o calor e a otimização do projeto das aeronaves para minimizar os efeitos do aquecimento aerodinâmico.