Досліджуючи польот літака: ефективність та оптимальна висота на якій вони можуть працювати найкраще.
На якій висоті літають літаки. Хто її визначає
Як літаки не врізаються один в одного і на якій висоті краща ситуація з турбулентністю
У кожного літака є висота, на яку він може піднятися, і у всіх вона різна. Як правило, повітряні лайнери досягають висоти польоту, що забезпечує найбільшу дальність або енергоефективність. Висота також обумовлена технічними можливостями і вимогами безпеки літака.
З технічної точки зору висота польоту залежить від балансу тяги двигуна, опору, маси та підйомної сили літака. Чим більша висота, тим запас тяги, опору і підйомної сили зменшується. Двигуни в розрідженій атмосфері працюють не на повну силу, а повітря, що втратило частину щільності, не забезпечує достатньою підйомною силою.
На якій висоті літають пасажирські літаки
- Пасажирські літаки на регіональних рейсах літають на висоті 6000 – 10000 м. Далекомагістральні лайнери піднімаються на висоту від 10000 до 13000 м.
- Бізнес-джетти здатні літати значно вище, ніж пасажирські лайнери. На більших висотах повітря більш розряджене, що знижує турбулентність і робить політ більш плавним, і відповідно більш комфортнішим для пасажирів. Як бонус, літак може летіти на більшій швидкості, скорочуючи час польоту.
- Легкомоторні літаки зазвичай літають на висоті від декількох сотень метрів до 2-3 тисячі метрів. Така низька висота польоту дозволяє їм маневрувати, а також уникати турбулентності. Є ще спортивні літаки, які можуть підійматися на висоту до 5000-7000 метрів. Це дає їм можливість розвивати велику швидкість і виконувати складні фігури вищого пілотажу.
На якій висоті літають вантажні літаки
Діапазон висоти польоту у вантажних літаків приблизно такий же, як у пасажирських. Однак, висота польоту транспортного літака може бути дещо нижче через велику вагу вантажу. Оптимальна висота для них зазвичай в діапазоні 6000-7000 метрів.
На якій висоті літають військові літаки
- Винищувачі можуть підніматися на висоту до 20000 м і більше. Деякі експериментальні одиниці здатні досягати більших висот. В свою чергу, діапазон висоти польоту у бомбардувальника варіюється в залежності від їх типу і призначення.
- Зазвичай винищувачі літають на висоті від 15000 до 20000 метрів. На великих висотах повітря більш розряджене, що знижує опір і дозволяє розвити велику швидкість.
- Стратегічні бомбардувальники, як правило, літають на висоті від 10000 до 15000 метрів. Це дозволяє їм бути поза зоною дії більшості зенітних ракет і забезпечує більшу дальність польоту.
- Тактичні бомбардувальники можуть літати як на великих, так і на малих висотах. Як приклад, для нанесення точних ударів по наземним цілям вони можуть знижуватися на невелику висоту.
- Розвідувальний літак може літати як на великих, так і на малих висотах, в залежності від поставленої задачі. Військово-транспортні літаки зазвичай літають на відносно невеликій висоті, щоб забезпечити комфортні умови для транспортування людей та вантажу – від декількох сотень метрів до 10000-12000 метрів.
Що впливає на висоту польоту
Допустимі висоти польоту визначаються авіаційною владою, виробниками повітряних суден, а також диспетчерами та екіпажом літака. Державні органи, що відповідають за регулювання громадської авіації, встановлюють загальні правила і обмеження для всіх повітряних суден. Компанія-виробник визначає технічні характеристики літака, включаючи його максимальну висоту польоту.
В процесі польоту диспетчери координують рух літаків в повітряному просторі і задають конкретні висоти польоту для кожного літака, враховуючи безліч різних факторів. Пілоти та бортінженери несуть відповідальність за виконання вказівок диспетчерів і контролюють висоту польоту, враховуючи поточні умови та стан літака.
Які ж є фактори, що впливають на висоту польоту?
- Ешелонування
Небо в наші дні дуже завантажене, і щоб виключити можливість зіткнення літаків, їх розділяють по висоті. Як визначається комфортна висота? Для цього в авіації є ешелонування польоту, де висота літака визначається висотометром і виражається в сотнях футів чи метрів. Наприклад, FL300 – це 30000 футів. При цьому FL300 – парний, а ешелон FL110 – непарний, так як для визначення парності й непарності прийнято відкидати останню цифру.
Літака, що рухаються на схід, займають непарні ешелони, а ті, що рухаються на захід – парні. Деякі ешелони можуть бути повністю зайняті, тому, щоб уникнути катастрофи, диспетчери можуть заборонити зліт літака протягом деякого часу.
- Паливна ефективність
В авіації паливна ефективність досягається вибором оптимальної висоти і швидкості польоту. Це висота, на якій двигуни працюють найбільш ефективно, тобто виробляють потужність, необхідну для підтримання необхідних параметрів польоту при мінімальному витрачанні палива.
За логікою, чим вище підіймається літак, тим менше опір повітря він мусить подолати, що полегшує політ, але на практиці це не так. Літаку потрібна підйомна сила, яка не збільшується при занадто низькій щільності повітря. Двигун краще працює на холодному повітрі, але його потрібно багато, щоб підтримувати згорання керосину.
- Погода і турбулентність
Сучасні літаки можуть літами в важкі погодні умови, але є й обмеження.
Зіткнення з небезпечними погодними явищами в небі не передбачає нічого хорошого. Тому пілоти намагаються обходити грозові хмари і орієнтуватися на висоти, де менша турбулентність, немає зледеніння або сильних зустрічних повітряних потоків.
Як правило, всі ці неприємності не виходять за межі тропосфери. Тому безпечніше і комфортніше літати на висоті 11000 метрів. Якщо літаку не дозволяє це зробити запас тяги, обирається більш низький вільний ешелон.
Екстрені ситуації
Пілоти люблять запас висоти, тому що він дає їм час на виправлення помилок і прийняття рішень в екстремальних ситуаціях.
Якщо двигуни відмовлять, літак може продовжити сковзання, щоб зробити аварійну посадку в найближчому аеропорту. У випадку пожежі в кабіні або швидкої розгерметизації пілотам доведеться дуже швидко знижуватися. Це щоб досягти висоти, на якій людина може дихати без кисневих масок нижче 3000 метрів.
Параметри й тип літака
Різні моделі літаків мають відмінні технічні характеристики, включаючи максимальну висоту польоту. Винищувачі здатні підніматися значно вище, ніж пасажирські лайнери. Ті в свою чергу, літають вище, ніж легкомоторні літаки. Крім того, чим важчий літак, чи більш завантажений, тим менше у нього запас по висоті.
Потужність та економічність двигуна впливають на здатність літака підніматися на висоту і підтримувати там політ. Важлива і аеродинаміка. Форма крила і фюзеляжу визначають підйомну силу літака і його здатність долати опір повітря.
- Атмосферний тиск і температура
Чим більша висота, тим нижче атмосферний тиск, що впливає на підйомну силу крила. Температура повітря також впливає на щільність повітря і, відповідно, на підйомну силу.
- Радіація
Відомо, що з набором висоти збільшується сонячна радіація. Однак, вчені запевнюють, що великі дози радіації можна отримати тільки в період дуже сильної сонячної активності. А сонячні бурі такої сили бувають один раз на 17 років.