Bhè, direi che il problema della velocità dell'aria sulle valvole non è essenziale, visto che può essere risolto con delle opportune sezioni di passaggio.... inoltre è opportuno stare su delle velocità che non superino i 200 m/s (parlo dell' aria)
Il motivo base per il quale non si possono eccedere i circa 20 m/s di velocità lineare del pistone (a centro corsa, dove la velocità è maggiore) è derivante dai limiti odierni suio materiali "umanamente" utilizzabili sulle fasce e sui cilindri.
Si potrebbe superare questo limite (ed anche largamente) utilizzando fasce ceramizzate od addirittura di ceramica sinterizzata..... magari con riporti di cromo sulle canna (ricordo il Nikasil, che è un tipo di cromatura porosa a spessore sviluppata negli anni 70 dalla Ferrari).
Il mantello del pistone non è un problema, visto che MAI viene in contatto diretto con le canne, ma galleggia sul velo d'olio che le riveste.
Nei motori di Formula 1 si oltrepassano i 20 m/s anche se i valori di corsa sono ridottissimi.
Facendo un calcolo puramente aritmetico, si vedrebbe che con corse intorno a 6 cm si resterebbe entro i 20 m/s........ ma la velocità del pistone è assolutamente NON costante.
Esempi:

Motore NASCAR, 83 mm di corsa e circa 9'000 RPM
24.9 m/s
4'000 g

Motore F1, 40 mm di corsa e circa 19'000 rpm
25.3 m/s
9'800 g

motore modellismo 3.5 cc, 16 mm di corsa e circa 48'000 rpm
25.6 m/s
26'000 g

Quindi, in realtà, il limite oggettivo sta sopratutto nella configurazione generale del motore.... e nei valori di accelerazione imposta ai pistoni (sopratutto funzione del rapporto bielle/corsa)
Si vede il motore da modellismo che ha caratteristiche "mirabolanti"
Potenze specifiche intorno 700 HP /litro (aspirato)
Regimi di rotazione fino a 50'000 RPM
Velocità pistone alte ma gestibili (simili ad una Formula 1)
Ma avete notato l' accelerazione del pistone???
26'000 g E' UNA COSA ENORME....ASSURDA!!! !
E perchè?
Perche con una corsa di 16 mm abbiamo una bielle di interasse simile!!!!...quindi con rapporto biella/corsa sfavorevolissimo.
Vabbè....ora basta!

Ciao

P.S.
Il motore della Honda S2000 raggiunge i 23.24 m/s a 8200 RPM !!!!
ed è un motore di serie...perchè?
Perchè ha delle bielle lunghissime... ben 1.8 volte la corsa!

Ri-ciao