Особенности полета непассажирских самолетов
По вполне разным причинам пассажирские летательные аппараты имеют очень разную высоту полета. Если гражданский борт оснащен реактивным двигателем, то он будет лететь на расстоянии около 12000 метров от земли. Из числа подобных самолетов достижение подобной высоты принадлежит Boeing 737-400. Характеристики самолета Аэробус А310 позволяют набрать высоту в 11 тысяч метров.
Самолеты, перевозящие грузы, они же грузовые лайнеры, мало чем отличаются от обычных пассажирских самолетов, и обладают тем же принципом экономичности. Самолеты, скорость которых составляет около 300 км/ч, летают на высоте в 2000 метров. Этот параметр так же зависит от модели самолета и его технических параметров.
Что касается негражданских самолетов, то они обладают специально спроектированной конструкцией, которая помогает им брать сверхзвуковые скорости и не быть обнаруженными. Боевые летательные аппараты преимущественно летают на высотах превышающих 15 тысяч метров. Некоторые из них, благодаря своей специфической конструкции и вовсе способны брать высоту в 25 километров.
В свое время МиГ-21 являлся наиболее распространенным боевым летательным аппаратом в мире, в СССР его выпускали в разных модификациях в период с 1959 по 1985 год. Летательный аппарат отлично себя показал в период военных действий во Вьетнаме; благодаря своей поразительной маневренности он умел уклоняться от летящих в него ракет и более чем благополучно сражаться с американским F-4 Phantom. В свое время он поставил несколько рекордов по высоте полета.
МиГ-25 – король неба
Однако рекорд высоты на самолете сейчас уже принадлежит легендарному МиГ-25, который набрал высоту на тестовых испытаниях в 37650 метров. Несмотря на свое не очень привлекательное название, вселяющий страх вид и хорошие технические показатели, он действительно обладает одной из наиболее высоких возможных высот среди самолетов своего класса. Этот аппарат был разработан СССР специально для борьбы с американскими сверхзвуковыми бомбардировщиками, которые так и не были созданы.
Несмотря на свои превосходные технические данные, он все же имел недостатки в собственной конструкции, к тому же, исчез главный аспект, с целью которого он создавался. Все эти факторы означали, что его конкурентоспособность значительно ослабла сравнительно с лучшими истребителями того времени, к тому же содержание МиГ-21 обходилось дешевле. Поэтому самолет вскоре перестал присутствовать в мировых военных арсеналах, за исключением некоторых возможных отдельных единиц.
МиГ-25 обладает поистине поражающими воображение способностями. Его скорость в обычном режиме составляет Мах 2,5, однако это не предел — самолет способен развить Мах 3, но этого никто не делает, так как появляется вероятность разрушения двигателя. Воздушный аппарат предназначался для ведения воздушной разведки, оснащался мощными ракетами Р-40 типа воздух-воздух с радиусом действия 80 километров, обладал продвинутым фотографическим и электронным спецоборудованием.
Одним из главных недостатков МиГ-25 стал большой вес, значительно больший, нежели у его западных конкурентов. Его маневренность и управление сильно страдали на высоких скоростях и небольших высотах; в обстоятельствах обычного воздушного боя его радар обладал довольно ограниченными способностями по сравнению с другими вражескими истребителями, а трудности пилотирования на небольших высотах означали, что быть эффективным в подобных операциях он попросту не сможет. Подобные несовершенства самолета могли быть прощены, если бы его использовали хотя бы один раз в операции перехвата на большой высоте, однако намного чаще его использовали для других целей.
Почти все эти самолеты были сняты с вооружения стран после развала СССР. Он послужил базой для создания одного из лучших истребителей – МиГ-31. Тем не менее рекорд максимальной высоты полета самолета по сей день принадлежит ему.
Насколько высоко способен подняться авиалайнер?
Принципы полетов
Конечно, пассажирский самолет летит на разных высотах. После взлета из аэропорта машина начинает резко подниматься. Набор высоты прекращается при достижении оптимума. В конце рейса идет относительно быстрое снижение и посадка, при соблюдении минимальной высоты полета относительно объектов окружающей среды.
Боинг 777
Но большую часть пути самолет летит на почти предельно высоком уровне. Но ключевое слово здесь – «почти». И как раз этот промежуток и должен в идеале соответствовать оптимальному воздушному коридору (термин обозначает лучшую высоту и вообще пространство для полета).
Идеальная высота: суть понятия
Большинство людей считают, что пассажирские воздушные лайнеры летают на высоте в десять тысяч метров. Данное утверждение является верным лишь отчасти. Большинство крупных пассажирских лайнеров летают на высоте от девяти до двенадцати тысяч метров от уровня земли. Этот показатель является «идеальной» высотой для многих пассажирских лайнеров. Выбор данного параметра объясняется особенностью конструкции воздушного транспорта. Достижение нужного уровня высоты позволяет снизить расход топлива и минимизировать сопротивление воздуху
Следует обратить внимание, что плотность воздуха изменяется с каждым набранным километром. Перед полетом пилоты заранее составляют маршрут, рассчитывая соотношения количества воздуха и силы трения. Для того чтобы выбрать оптимальную высоту для полета, пилотам нужно учитывать множество различных факторов
В первую очередь учитываются технические характеристики транспортного средства. На основе этого параметра определяется оптимальное соотношение скорости полета и количества потребляемого топлива
Для того чтобы выбрать оптимальную высоту для полета, пилотам нужно учитывать множество различных факторов. В первую очередь учитываются технические характеристики транспортного средства. На основе этого параметра определяется оптимальное соотношение скорости полета и количества потребляемого топлива.
Основываясь на вышесказанном можно сделать вывод, что большая часть топлива, хранящегося в специальных баках, расходуется в процессе взлета. Главной задачей пилота является быстрый и плавный набор нужной высоты. Как правило, выбор высоты осуществляется с учетом метеорологического прогноза, поступившего от диспетчера. Многие люди, часто интересуются вопросом о том, как узнать, что самолет поднялся на нужную высоту. После того как воздушный лайнер выполнит все рекомендации диспетчера, пилоты отключают специальное табло, запрещающее расстегивание ремней безопасности.
Правила безопасности
Основываясь на вышесказанном можно сделать вывод, что параметр «идеальной высоты» зависит от множества различных факторов. Как правило, величина этого показателя варьируется от девяти до двенадцати тысяч метров над уровнем земли. Данный параметр выбран далеко не случайно, а продиктован правилами техники безопасности. Из данных правил необходимо выделить следующее:
- Достижение «идеального» значения рассматриваемого параметра позволяет запустить процесс естественного охлаждения двигателя. Температура воздуха на данной точке достигает отметки в минус пятьдесят градусов по Цельсию. Полет в данной точке воздушного пространства позволяет минимизировать риск перегрева двигателей, что препятствует возгоранию топлива. Такой подход позволяет исключить воздушную катастрофу.
- После того как лайнер достигнет отметки в восемь тысяч метров над уровнем земли, земная поверхность перестает оказывать на него воздействие. Это означает, что воздушный корабль поднимается над облаками, тучами, туманом и грозовым фронтом. Достижение нужной точки позволяет снизить силу зависимости от погодных явлений и сделать перелет безопасным, несмотря даже на ухудшающиеся погодные условия.
- Еще одной причиной выбора этого параметра является отсутствие насекомых и птиц на данной точке. Идеальный состав воздуха сводит до нуля риск попадания различных объектов в работающий двигатель воздушного судна.
Пассажирские самолеты летают на высоте 9–12 тысяч метров Все вышеперечисленные факторы способствуют минимизации рисков, которые могут спровоцировать возгорание топлива и воздушную аварию. Помимо этого, необходимо учитывать человеческий фактор. «Идеальная» высота полета пассажирского самолета позволяет командиру воздушного лайнера получить драгоценные минуты на раздумья при возникновении нештатных ситуаций. Члены экипажа судна смогут выполнить все действия, необходимые для ликвидации чрезвычайной ситуации, которая может окончиться катастрофой. По мнению специалистов в области авиации, самым опасным этапом полета является посадка воздушного транспорта. Любая неточность в действиях пилотов может привести к фатальным последствиям.
Достигнув нужной точки в воздушном пространстве, пилоты получают полный контроль над всей ситуацией. По словам экспертов, даже такую проблему, как поломка двигателя можно решить во время полета. Основываясь на вышесказанном можно сделать вывод, что понятие идеальной высоты тесно взаимосвязано с правилами безопасности полетов пассажирских лайнеров. Следует отметить, что каждый перевозчик несет ответственность за здоровье и жизнь людей, которые воспользовались его услугами.
Рекорды высоты, достигаемые пассажирскими самолётами
Воздушные коридоры
Воздушные коридоры можно сравнить с автомобильными скоростными трассами. При их создании учитывается оптимальный маршрут для полета и рекомендуемая высота для пассажирских лайнеров. Каждая страна выдает авиакомпаниям разрешение на использование своего воздушного пространства. Здесь следует отметить, что часть коридора может быть перекрыта из-за воздушных аномалий или в результате военных действий. Информация о свободных воздушных коридорах учитывается диспетчерами и пилотами при создании маршрута. Эти сведения имеют столь же высокую ценность, как и информация о метеорологических условиях.
Согласно статистике, каждую секунду в небе пребывает более пяти тысяч авиалайнеров, которые управляются диспетчерской службой. Каждому пилоту разрешается самостоятельно регулировать высоту для того, чтобы обойти грозовое облако или зону турбулентности. Однако пилот не может покинуть выделенное пространство без согласия руководства. Между каждым коридором должно быть свободное пространство, величиной не менее десяти тысяч метров. Такое пространство называется боковым эшелонированием.
Воздушный лайнер является аэродинамической конструкцией, движение которого осуществляется благодаря взаимодействию с воздухом. Скорость полета напрямую связана с набранной высотой. Низкая плотность воздуха способствует снижению силы воздушного потока, что позволяет уменьшить подъёмную силу. Все вышеперечисленные показатели используются при составлении расчетов, посвященных расходу топлива. Набор оптимальной высоты позволяет снизить топливные расходы, что отражается на общих затратах авиакомпании.
Компании-эксплуатанты
Boeing 737 эксплуатируют мировые авиакомпании в 115 странах. Наибольшее число лайнеров подобного типа принадлежит авиаперевозчикам:
| Компания | Число самолетов, шт. |
| Southwest Airlines (США) | 684 |
| Ryanair (Ирландия) | 297 |
| United Airlines (США) | 265 |
| American Airlines (США) | 244 |
| Delta Air Lines (США) | 101 |
Самолет используют и для трансконтинентальных перелетов, и для сверхкоротких рейсов. Это основной лайнер для полетов на Аляску, в северные регионы Канады, на острова Тихого океана.
Интересно! Маршрут самой маленькой протяженности, выполняемый Боингом 737 — 14 км. Перевозки осуществляет японская Japan TransOcean Air между двумя островами в Тихом океане (Минами Дайто — Кита Дайто). Air Tanzania обслуживает рейсы Дар-эс-Салам — о.Занзибар (65 км).
Почему пассажирские самолеты летают на высоте 10000 метров?
Выбор высоты полета обусловлен тем, что на разных уровнях воздух имеет различную плотность. Чем выше от поверхности земли, тем плотность воздуха ниже. Соответственно, воздушное судно тратит меньше мощности на преодоление сопротивления воздуха и может развивать скорость выше при меньших энергозатратах. Вот почему самолеты в основном летают на высоте 10000 метров: здесь воздух гораздо реже, чем на ближайших к земле.
Но возникает резонный вопрос: почему самолет летает на высоте 10 км, а не еще выше, если это позволяет экономить расход топлива и ускоряет движение? Пассажирским самолетам важна устойчивость в воздушных потоках. Крылья удерживают самолет в воздухе, как бы опираясь на потоки ветра. При подъеме на выше 10 000 м крылья становятся бесполезны, т. к. они неспособны удерживать тело воздушного судна в условиях разреженной атмосферы.
С военными судами дело обстоит иначе. Они способны перемещаться и в условиях разреженного пространства, правда, пилот испытывает при этом перегрузки, аналогичные тем, что испытывает космонавт. Самые большие высоты покоряют беспилотные аппараты: экспериментальные модели NASA способны летать и на удалении 30 км от земли.
Причины нормирования
Важно понимать, что нормы установлены не для галочки. Есть объективные причины, которые могут в итоге определять оптимальную высоту самолета
Таковых масса, и все требуется учесть, чтобы найти воздушный коридор, лучше подходящий для конкретной модели воздушного судна.
Boeing
Вот для чего соблюдается высота:
- Для безопасности судна, людей на борту, людей на земле и в других самолетах, всего вокруг. Ведь если машина упадет, может случиться и лесной пожар, и многие другие бедствия.
- Для экономии топлива. Ведь самолет летит в этом случае достаточно быстро, а потребляет меньше.
- Наконец, это нужно для того, чтобы просто не мешать тем, кто внизу, излишним шумом.
Это оправдывает ограничения. К тому же при нарушении рамок воздушное судно иногда просто не в силах нормально летать. Например, если верхний предел превышен.
Устройство
В стратосфере меньше кислорода, и потому сопротивления для полета практически нет. Однако нет и воздушных потоков, которые бы поддерживали крылья.
Потому, если воздушное судно выйдет на такое расстояние от земли (выше 12 километров), управлять им будет сложно, а местами – невозможно. Без крайней необходимости неприемлема и слишком низкая высота полета.
Ведь низко, у поверхности земли, больше сопротивление воздуха. Поскольку последний плотнее. К тому же не стоит забывать о более сильном радиационном воздействии солнечных лучей. Ведь защита от такого облучения меньше.
Как летает авиалайнер
Во-первых, это усиливает потребление топлива. Его запас жизненно важен, а не только в целях экономии. Во-вторых, машина менее маневренна из-за большей силы сопротивления воздушных масс.
Так что оптимальный вариант – следовать в воздушном коридоре, который подходит конкретной модели самолета при конкретных условиях. Это определяют и нормы, и пилот, ведь ситуации различаются.
Как определяется этот параметр в конкретном случае
Учитываются физические параметры воздушных судов. Также учитывают и условия, в которых летит транспортное средство, включая температуру в градусах. Основываясь на этих данных и сопоставляя таковые с уже имеющимся опытом, определяют оптимальную высоту полета в конкретном случае.
Около облаков
Под условиями окружающей среды подразумеваются не только погодные факторы, рельеф местности и другие естественные явления. Также учитывается и то, какие самолеты примерно в это же время пролетают в той же точке.
Важно, чтобы воздушные суда не приближались друг к другу на опасную дистанцию. Особенно если это крупные лайнеры, вроде Ил-596, который перестали разрабатывать
Эскиз Боинга
К тому же в некоторых местах требуется соблюдать определенное расстояние от земли в силу антропогенных факторов, каковых масса.
Насколько высоко способен подняться авиалайнер?
На какой высоте летают пассажирские самолеты
Самолеты гражданских воздушных линий по праву составляют самую большую группу современной авиации. По данным на 2015 год в мире насчитывалось 21,6 тыс. многоместных летающих аппаратов, из которых треть – 7,4 тыс. – это крупные широкофюзеляжные пассажирские лайнеры. При определении оптимальной высоты полета (эшелона) диспетчер или командир экипажа руководствуются следующим. Как известно, чем больше высота, тем более разряжен воздух и тем легче лететь самолету – поэтому есть смысл подняться выше. Однако крыльям самолета нужна опора, а на предельно большой высоте (например, в стратосфере) ее явно недостаточно, и машина начнет «заваливаться», а двигатели глохнуть.
Вывод напрашивается сам собой: командир (а сегодня и бортовой компьютер) выбирает «золотую середину» – идеальное соотношение силы трения и подъемной силы. В результате, у каждого типа пассажирских лайнеров (с учетом метеоусловий, технических характеристик, продолжительности и направления полета) своя оптимальная высота.
На какой высоте летают пассажирские самолеты
Набор необходимой высоты является одним из важнейших этапов успешной посадки самолета. Нередко в современных самолетах даже установлено табло с демонстрацией расстояния самолета до земли, ведь все самолеты обладают списком технических свойств, который зависит от назначения самолета, модификации и модели.
Соотношение параметров определяет коридор движения самолета, то есть уровень удаленности в воздушное пространство от земной поверхности, который оптимально подходит для передвижения.
Граница коридора определяется следующими величинами: максимальной и минимальной высотой. В этих условиях самолет может совершать перемещение без риска потери контроля и повреждения систем летательного аппарата.
В современных пассажирских самолетах доступный уровень для полета определяется высотой от 9000 до 11000 метров над земной поверхностью. Здесь, как и со скоростью, на какой высоте летают пассажирские самолеты, определяют технические характеристики воздушного судна. На этой высоте лайнер встречает меньше сопротивления от воздушных масс. Как результат, снижается расход топлива и сам самолет испытывает меньшее трение и его корпус и системы длительнее сохраняются в эксплуатации.
Высота полета обусловлена различной плотностью воздуха на разном уровне. Выше от земли плотность воздуха меньше, а значит, самолет расходует меньшее количество мощности для сопротивления воздуху и развивает скорости больше при минимальном энергопотреблении. Это основной фактор обусловленный выбором высоты для полета пассажирских самолетов: на высоте 9000 — 11000 метров воздушные массы в разы реже, чем ближе к земной поверхности.
Если возникнет разумный вопрос, почему самолеты, перевозящие пассажиров не летают еще выше, ведь это позволит им экономить расходы горючего и повышает скорость полета? При полете пассажирским самолетам необходима устойчивость в воздухе, ведь крылья опираются на поток ветра.
А на высоте более 11000 метров крылья перестают выполнять свои функции и удерживать лайнер в разряженном воздухе.
Исходя из всего вышесказанного, можно и сделать вывод, на какой высоте оптимально летать пассажирским самолетам.
Существует ли минимальный порог
С максимальной высотой полета пассажирского самолета все предельно ясно. Но существует ли минимальный допустимый порог?
Ограничения действительно были установлены международным законодательством. Наименьшая безопасная высота обозначается аббревиатурой LSALT. Чаще всего она применяется к частным самолетам, но правил должны придерживаться и авиакомпании.
Законы запрещают опускаться ниже, чем на 1000 футов (305 м) над жилыми постройками и на 50 футов (152,4 м) над человеком или транспортным средством. Ограничения связаны с рядом факторов, в числе которых шум и безопасность. Правила не распространяются на случаи, когда самолет идет на посадку или взлетает на международном воздушном коридоре.
SR-71 Blackbird
Американский стратегический разведчик SR-71 — один из главных символов холодной войны. Даже сейчас этот самолет, впервые поднявшийся в воздух в 1964 году, выглядит гостем из будущего: футуристический дизайн, редкая по тем временам компоновочная схема «бесхвостка», стелс-технологии и выдающиеся летно-технические характеристики. В 1976 году «Дрозд» установил абсолютный рекорд скорости среди пилотируемых самолетов с турбореактивными двигателями — 3529,56 километра в час. Максимальная высота, покорившаяся SR-71, — 25 929 метров.
В годы холодной войны эти самолеты стали рабочим инструментом ЦРУ. Они выполняли разведывательные полеты над территорией СССР и Кубы, фотографировали военные объекты Египта, Иордании и Сирии в 1973-м, летали над Индокитаем. SR-71 — единственный тип американских самолетов, который не могли сбить северовьетнамские зенитчики. Он уходил от ракет с помощью резкого набора высоты и увеличения скорости — разведчику даже не нужно было маневрировать, чтобы оторваться от преследования. Однако к концу 70-х годов в СССР появились истребители МиГ-31: им перехват SR-71 был вполне по силам. В конечном счете это и привело к закрытию программы стратегических реактивных разведчиков.
Airbus A340-600
Эксплуатировать один из самых больших пассажирских самолётов в мире начали в 2002 году. Модификация отличается от предшественника более крупными топливными баками и моторами, с увеличенной мощностью. Серийное производство модели было остановлено в 2011 году, всего компания выпустила 97 таких лайнеров. Размах крыльев составляет 63.5 м, а максимальная вместительность достигает 440 мест. Авиалайнер способен без дозаправки преодолеть 14 800 км, перемещая багаж и пассажиров общей массой 373 тонны. Площадь крыльев гиганта составляет 437 метров. Несмотря на снятие с производства, машины по прежнему успешно перевозят пассажиров по всему миру.
Гиперскоростные беспилотники
Из таблицы видно, какой самый быстрый самолет, управляемый подготовленными военными пилотами. Но конструкторы смогли создать и более стремительную технику – модели мощнейших гиперскоростных беспилотников. Они действительно развивают такие высокие скорости, что ни один человеческий организм не в состоянии их выдержать.
Развиваемая скорость самого быстрого самолета составляет 11230 км/час (или 9,2 Мах). Став гиперзвуковой альтернативой турбореактивным самолетам, данные модели созданы исключительно для проведения исследовательских работ по испытаниям двигателей, создаваемым по новым технологиям.
Представители:
- Самолет Boeing X-43 способен за 3,5 часа облететь весь Земной шар. В создании данной модели участвовало несколько конструкторских ассоциаций, было затрачено не менее 1/4 миллиарда американских долларов. Гиперзвуковая скорость самолета достигается благодаря некоторым особенностям, примененным в конструкции:
- в качестве топлива для сверхзвукового двигателя выбрали водородно-кислородную смесь. Причем к самолету крепятся только баки с водородом, кислород же забирается непосредственно из атмосферы. Это позволило сделать машину более легкой. Она не загрязняет атмосферу отходами;
- продуктом переработки является водяной пар;
- быстродействие обеспечивается и небольшими размерами самолета: длина составляет 3,6 м, а размах крыльев – 1,5 м (это достаточно лёгкий самолет);
- отличительной особенностью является отсутствие в конструкции трущихся частей, так что сила, способная гасить скорость самолета, сведена к нулю.
Гиперскоростной Boeing X-43
- Еще 1 гипербыстрый самолет – Orbital Sciences Corporation Х-34. В данной модели запланирована максимальная скорость в 12144 км\ч (или 9,9 Мах), но самолет смог при испытаниях развить только 11230 км\час. Ускорение машине дает прикрепленная к корпусу ракета «Пегас», работающая на твердом топливе. На создание данной модели также ушло порядка 250 млн. долларов, а вот весь процесс (от проекта и до испытания) занял 7 лет. Размеры данного гиперсамолета более внушительные, чем у предыдущей модели: длина – 17,78 м, высота – 3,5 м, размах крыльев – 8,85 м. Масса машины в 1,27 тыс. кг позволяет подняться не выше 75 км, но это никак не мешает набирать достаточно большие гиперзвуковые скорости.
- В 2010 г. была создана еще 1 экспериментальная модель – Falcon HTV-2, которая (предположительно) способна доставить пассажиров из Австралии в Великобританию за 1 час. В реальности осуществить такой полет с людьми на борту невозможно – ни один человек не сможет выдержать огромное давление. Машиной развивается самая большая в мире скорость в 20291,5 км\час (или 16,5 Мах), какую только может дать мощный беспилотник.
Создатели планируют привлекать самые быстрые самолеты в мире в ситуациях, когда необходимо оперативное реагирование на террористические угрозы.
