Hava gerçekte sıkıştırılabilir bir akışkandır.
Düşük hızlı uçuşla ilgili olarak ortaya konan tüm
prensipler ve fiziksel tanımlamalarda ise hava sıkıştırılmaz
özellikte kabul edilmektedir.

Havanın sıkıştırılamaz olma özelliği, akışın
hızına bağlı olarak basınçta meydana gelen değişimlerin
ihmal edilebilecek kadar küçük olduğu ve havanın
yoğunluğunda herhangi bir değişim olmadığı yani hava
yoğunluğunun sabit olarak kabul edildiğini ifade eder.

Yüksek hızlı uçuşta havanın basınç, sıcaklık ve
yoğunluk özelliklerindeki değişimler ihmal edilemez.
Yüksek hızlı uçuşta havanın sıkıştırılabilirlik özelliği
önemlidir.

Basınçta meydana gelen küçük bozulmaların
hava içerisindeki ilerleme hızı ses hızı olarak adlandırılır.

İlgili irtifada ses hızının altında uçuş yapan bir
uçak için basınç dalgaları birbirleri ile belirli bir mesafeyi
koruyarak ilerleme yaparlar.

İlgili irtifada ses hızında uçuş yapan bir uçak için
oluşan basınç dalgaları birbirine yetişerek yığılmaya
başlarlar. Bu durum şok dalgası olarak adlandırılacak bir
basınç duvarının oluşmasına sebep olur.

 İlgili irtifada ses hızının üstünde uçuş yapan bir
uçak için oluşan basınç dalgaları bir önceki dalgayı
yakalayarak onu geçmeye başlar. Şok dalgaları basınç
dalgalarının kenarlarında oluşmaya devam eder.

Uçulan irtifada, uçağın uçuş hızı ile ses hızı
arasındaki ilişkiyi tanımlamak üzere Mach sayısı kavramı
kullanılır.

Ses hızı sıcaklığın bir fonksiyonudur ve
sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişir. Sıcaklık artarsa ses
hızı artar, sıcaklık düşerse ses hızı düşer. Sıcaklık da
irtifaya bağlı olarak değişmektedir. Troposfer tabakasında
irtifa arttıkça sıcaklık düşmekte, irtifa azaldıkça sıcaklık
artmaktadır. Bu durumda sıcaklık yüksek irtifada, alçak
irtifaya göre daha düşüktür. Dolayısıyla ses hızı da yüksek
irtifada, alçak irtifaya göre daha düşüktür.

Akış için sübsonik, transonik ve süpersonik
olmak üzere üç farklı hız bölgesi tanımlanabilir. Sübsonik
bölgede (akışta, uçuş hızlarında) uçağın etrafındaki tüm
hız bileşenleri ses hızının altındadır. Genellikle 0 - 0,75
Mach arası hızlar sübsonik olarak tanımlanır. Transonik
bölgede (akışta, uçuş hızlarında) uçağın etrafındaki hız
bileşenlerinin bir kısmı ses hızının altındayken bir kısmı
da ses hızının üstündedir. Bu bölgede hızlar 0,75 – 1,2
Mach aralığındaki değerler olarak kabul edilir. Süpersonik
bölgede (akışta, uçuş hızlarında) ise uçağın etrafındaki
tüm hız bileşenleri ses hızının üstündedir. 1,2 – 5,0 Mach
arasındaki hızlar süpersonik olarak kabul edilmektedir.

Şok dalgası basınç dalgalarının sıkışması sonucu
meydana gelen oluşumlardır.

Kritik Mach sayısı, kanat üzerinde herhangi bir
noktadaki akış hızı 1,0 Mach değerine ulaştığı anda uçağın
sahip olduğu hızdır. Bu hıza ulaşıldığında şok dalgası
oluşumları başlar.

Şok dalgaları dik şok dalgası, eğik şok dalgası ve
burun şok dalgası olarak gruplanabilirler:
• Dik şok dalgası: Akış doğrultusuna dik olarak
oluşan şok dalgasıdır.
• Eğik şok dalgası: Akış doğrultusu ile belirli bir
açı yaparak oluşan şok dalgasıdır.
• Burun şok dalgası: Uçuş hızının 1,0 Mach
değerini aşması ile birlikte hücum kenarında
oluşan şok dalgasıdır.

Dalga sürüklemesi, uçak üzerinde oluşan
sürükleme kuvvetinin bileşenlerinden biridir.

Yüksek hızlı uçuş durumunda oluşan dalga
sürüklemesi şok dalgalarının etkileri sebebiyle ortaya
çıkmaktadır. Yüksek hızlı uçuşta şok dalgası oluşumu ile
birlikte şok dalgasına çarpan hava akımı kinetik enerjisini
aniden kaybeder. Kaybolan bu kinetik enerji ısı enerjisine
dönüşerek o bölgede ani ısı artışı yaratır. Kinetik enerjinin
düşmesi şok dalgasının arkasında dinamik basıncın
düşüşüne dolayısıyla da akış hızının ani düşüşüne sebep
olur. Hızdaki düşüş sebebiyle de hava akımı kanat
yüzeyini takip edemez ve yüzeyden koparak sınır tabaka
ayrılmasına sebep olur.

Sübsonik hızlarda yapılan uçuşlarda uçak
üzerinde dalga sürüklemesi oluşmaz.

Dalga sürüklemesini azaltmak için şok dalgasının
etkilerini azaltıcı önlemler almak gerekir. Dalga
sürüklemesini azaltmak üzere uygulanabilecek yöntemler
şunlardır:
• Şok dalgası arkasındaki bölgede ayrılmayı
azaltıcı girdap üreteçleri kullanmak
• İnce (kalınlığı az) profiller kullanmak
• Transonik profiller kullanmak
• Keskin kenarlı süpersonik profiller kullanmak
• Uçak tasarımında (transonik) alan kuralını
uygulamak
• Yüksek ok açılı kanatlar kullanmak

Bir uçağa üstten veya alttan bakıldığında kanatgövde
bağlantısında görülen ve kanadın açıklığı boyunca,
veterin belirli yüzdelerinin oluşturduğu hattın, uçağın
simetri düzlemine dik eksen ile yapmış olduğu açıdır.

(Transonik) Alan kuralı, transonik ve süpersonik
hızlar için dalga sürüklemesini azaltmak adına uygulanan
bir tasarım yöntemidir. Yüksek hızlı uçuş için yapılan
incelemeler simetrik özellikteki, iki ucu sivriltilmiş
biçimde olan ve “Sears-Haack şekli” olarak adlandırılan
formda tasarlanan cisimlerin daha az sürükleme bileşeni
yarattığını ortaya koymaktadır.

Ok açılı kanada sahip bir uçak üzerine V hızı ile
çarpan hava akımı, kanat üzerine dik bir şekilde gelecek
olan V1 ve kanat hücum kenarını takip edecek olan V2 hız
bileşenlerine ayrılabilir.

Ok açısı, Ω, V1 ve V2 hız bileşenleri denklemleri
V1 =V ⋅ cosΩ
V2 =V ⋅sinΩ

Kosinüs ve sinüs eğrilerinin davranışları
hatırlanacak olursa açı büyüdükçe kosinüs değeri
düşmekte, sinüs değeri ise artmaktadır. Buna göre yüksek
hız uçuşunda kanat ok açısı, Ω, ne kadar büyük olursa
cos(Ω) değeri de o kadar küçük olacaktır. cos(Ω)
değerinin küçülmesi, V1 hız bileşeni değerinin, V uçuş hızı
değerine göre daha küçük olacağı anlamına gelmektedir.
Bu durum da, yüksek ok açılı kanatlarda uçuş hızı ses
hızının üzerinde olsa da kanat üzerine gelecek V1 hız
bileşeni ses hızının altında olabilir. Böylelikle şok
dalgasının oluşumu geciktirilebilir.

Sivil havacılıkta günümüzde kullanılmakta olan
uçaklar maksimum hızları düşünüldüğünde transonik
hızlarda uçuşlarını yapabilmektedirler.

Geçmişte, süpersonik uçak olarak Tupolev Tu144
ve Concorde uçakları kullanılmıştır. Her iki uçağın da
tasarımsal özellikleri birbirine oldukça benzemektedir.

 Tupolev Tu-144 uçakları SSCB’de Alexi
Tupolev tarafından tasarlanmıştır.

İlk uçuşlarını 1968 yılında yapan bu uçaklar sivil
kullanımda 1975 yılında hizmete girmiştir.

Tupolev Tu-144 uçağın protipi 15 Temmuz 1969
Moskova yakınlarında yapılan bir uçuşta ses hızını ilk kez
aşarak Concorde uçağından önce bu hıza ulaşabilen ilk
ticari taşıma uçağı unvanını almıştır.

Bu uçaklar 1978 yılında tamamen hizmet dışı
kalmışlardır.

Concorde uçağı Fransa ve İngiltere tarafından
yürütülen ortak bir çalışma ile ortaya konan süpersonik bir
yolcu uçağıdır.

 İlk uçuş denemesini 1969 yılında yapan
Concorde uçağı 1976 yılında süpersonik ticari yolcu uçağı
olarak hizmete girmiştir.

Bu uçaklar Ekim 2003’te son ticari seferini
yaparak hizmetten kaldırılmışlardır.

Uçak için tanımlanan hız tipleri şunlardır:

• Kalibre edilmiş hava hızı
• Gösterge hava hızı
• Gerçek hava hızı
• Eşdeğer hava hızı
• Yer hızı
• Mach sayısı

Tupolev Tu-144 uçakları ses hızını aşabilen ilk ticari taşıma uçağıdır.

Tupolev Tu-144 uçaklarının popülerliğini yitirmesine neden olan olay, 1973 yılında Paris Hava Şovu’ndaki gösteri uçuşu sırasında yaşanan kazadır.