Когда входящий поток воздуха обтекает крыло самолета, создается подъемная сила. Благодаря уникальной (выпуклой) форме поперечного сечения крыла воздушный поток над крылом имеет большую скорость, чем под крылом.
Как летают самолёты
Летать по воздуху, как птица, — давняя мечта человечества. Чего только не перепробовали люди, чтобы сделать крылья. Они пробовали перья и кожу, тонкие веточки и бумагу. Но потребовались тысячи лет, чтобы понять: Само по себе наличие перьев не заставляет нас летать. У человека нет сил, чтобы подняться в воздух, не говоря уже о том, чтобы удержаться в воздухе. Только к концу XIX века научные открытия и технический прогресс приблизили нас к заветной цели. Не махать крыльями сильнее, а перемещать их относительно воздуха и тем самым создавать подъемную силу.
Даже взрослые, изучавшие физику в школе, поражаются тому, как эти гиганты, современные транспортные средства и самолеты, могут взлетать, перевозить грузы или летать на большие расстояния. Важен не вес и объем двигателя, а конструкция крыла.
В 1880-х годах английский физик Горацио Филлипс доказал, что аэродинамика изогнутой формы гораздо выше, чем у плоской. И крылья птиц также имеют изогнутую структуру. Воздух над выступающей частью каким-то образом теряет «давление» и давит на крыло меньше, чем внизу. Разница в давлении тянет птицу и самолет вверх, как будто их выталкивают наружу. Это явление называется подъемной силой. Когда она становится больше, чем вес самолета, он поднимается вверх.
Рассчитав подъемную силу, выдающийся русский физик Николай Жуковский в 1904 году открыл науку аэродинамику и осуществил свою мечту о покорении неба.
Во время полета на крыло самолета действуют четыре силы: тяга, создаваемая двигателями, сила тяжести, направленная к земле, сила сопротивления, препятствующая движению самолета, и, наконец, подъемная сила, обеспечивающая подъем. При полете с постоянной скоростью сумма этих сил должна быть равна 0: сила сопротивления компенсирует силу сопротивления воздуха, а подъемная сила компенсирует силу тяжести.
Структура крыла не только важна, но и позволяет самолету летать, независимо от его размера и веса. Вы можете задаться вопросом: а как же хвостовая часть? Это также важно для поддержания равновесия самолета.
Таким образом, подъемная сила — это то, что удерживает самолет в воздухе. Для ее создания необходимо движение, т.е. скорость. Помните, как летает воздушный змей? Чтобы поднять его в воздух, нужно хорошо разогнаться. Но если вы остановитесь, он тут же упадет. Двигатели помогают ему набирать скорость и поддерживать подъемную силу.
Скорость
История двигателя — это особая сторона авиации. Они совершенствовались и продолжают совершенствоваться, чтобы найти самый простой способ летать далеко и быстро. Первые авиационные двигатели состояли из поршней, таких же, как в автомобиле. Они приводили в движение огромные пропеллеры, которые двигались по воздуху, как гигантские лопасти. Самолеты разгонялись, но летали не очень быстро.
«Илья Муромец» Сикорского, первый российский пассажирский самолет, летел со скоростью 105 км/ч сквозь облака. Сегодня это вызвало бы пробку на любой автомагистрали!
Современные самолеты развивают скорость в среднем 800-1000 км/ч. А сверхзвуковой самолет «Конкорд» легко достигает 2000 км/ч и более. Эра высоких скоростей в небе началась с появлением реактивных двигателей. Они выпускают струю горячего газа и тянут самолет вперед с такой силой, что на земле может перевернуться большой грузовик. Представьте себе воздушный шар, круто поднимающийся вверх и выпускающий струю воздуха, и вы поймете, как работает реактивный двигатель.
Сегодня, когда весь мир озабочен переходом на электрические двигатели, авиация не отстает. Компания Rolls-Royce уже представила полностью электрический самолет под названием Spirit of Innovation, который совершил свой первый полет и пробыл в воздухе 15 минут. Ожидается, что пассажирский самолет, работающий от аккумуляторов, сможет развивать расчетную скорость не менее 500 км/ч.
Таким образом, самолеты летают по воздуху на разных скоростях и не разбиваются благодаря аэродинамическим крыльям, подъемной силе и тяге, обеспечиваемой двигателями. Интересно, что современный самолет может летать несколько часов на одном двигателе. Это увеличивает расход топлива и снижает высоту полета, но не влияет на безопасность полета.
Высота
Кстати, о высоте. Как известно, большинство самолетов в наше время летают на оптимальной высоте. Это от 5000 м до 10000 м над уровнем моря. Интересно, зачем они поднимаются так высоко? Неужели ради красивого вида из окна? Ну, нет. Это опять же связано с физикой.
Самолет, летящий на высоте 10 000 м, потребляет на 80 % меньше топлива, чем самолет, летящий с той же скоростью на высоте 1 км. Чем больше расстояние до земли, тем меньше плотность воздуха. Самолету легче преодолеть сопротивление воздушных потоков.
Должен ли он тогда лететь еще выше? К сожалению, для создания тяги двигателю необходим минимальный запас воздуха. Для человека дыхание становится затруднительным на высоте 5 км и совершенно невозможным на высоте 9 км. Для каждого самолета также существует предел высоты в атмосфере. Он называется «практическим верхним пределом». Для Ту-154 или Airbus, например, он составляет около 12 000 м.
Какой должна быть высота полета
В отличие от скорости самолета (быстрее — значит лучше), высота должна быть оптимальной. И у каждого типа самолета своя высота. Никому не придет в голову сравнивать высоты, на которых летают, например, спортивные, пассажирские или многоцелевые истребители. Но и здесь есть свои рекордсмены.
Первый рекорд высоты был … три метра. Именно на такой высоте 17 декабря 1903 года впервые взлетел самолет Wright Flyer братьев Уилбура и Орвилла Райтов. Спустя 74 года, 31 августа 1977 года, советский летчик-испытатель Александр Федотов на истребителе МиГ-25 установил мировой рекорд высоты — 37650 метров. И по сей день это самая большая высота, на которую может подняться истребитель.
На какой высоте летают пассажирские самолеты
Гражданские самолеты по праву являются самой многочисленной группой в современной авиации. В 2015 году в мире насчитывалось 21 600 многоместных самолетов, из которых треть — 7 400 — составляли большие широкофюзеляжные пассажирские самолеты.
При определении оптимальной высоты полета (эшелона) диспетчер или командир экипажа руководствуется следующими моментами. Как известно, чем больше высота, тем разреженнее воздух и тем легче управлять самолетом, поэтому имеет смысл лететь выше. Однако крыльям самолета нужна поддержка, а на очень больших высотах (например, в стратосфере) ее явно недостаточно, поэтому самолет начинает «крениться» и двигатели отключаются.
Вывод напрашивается сам собой: пилот (а сегодня и встроенный компьютер) выбирает «золотую середину» — идеальное соотношение силы трения и подъемной силы. В результате у каждого типа пассажирского самолета (с учетом погодных условий, технических характеристик, продолжительности и направления полета) есть своя оптимальная высота.
Почему самолеты летают на высоте 10000 метров?
Как правило, высота полета гражданских самолетов составляет от 10 000 до 12 000 метров при полете на запад и от 9 000 до 11 000 метров при полете на восток. 12 000 метров — это максимальная высота полета для пассажирских самолетов, выше которой двигатели начинают «задыхаться» из-за недостатка кислорода. Поэтому оптимальной считается высота 10 000 метров.
Правила расчета идеальной высоты лайнера
Высота полета — понятие относительное. Фактическая высота полета несколько отличается от того, что видит пилот на табло и от того, что видит перед глазами авиадиспетчер. Это связано с тем, что для расчета фактической высоты необходимо постоянно учитывать давление воздуха, а оно очень часто меняется во время полета, что может сбить с толку.
Чтобы упростить расчеты, было введено такое понятие, как переходный хелон. Это фиксированное значение давления, которое применяется ко всем самолетам, находящимся на высотомере в пределах воздушного пространства. Переходная высота сбрасывается только во время взлета и посадки, то есть в ситуациях, когда требуется знание фактической высоты. Переходная высота может быть разной в разных странах: Пилот изменяет ее по согласованию с авиадиспетчером.
Кроме того, высота пассажирского самолета зависит от направления его полета. Во всех аэропортах мира существует негласное правило «взлетно-посадочных полос» — высота, на которой должен лететь самолет, чтобы не пересекаться с другими воздушными судами. Для самолетов, летящих на восток (юго-восток и северо-восток), назначается ненужная высота (9 км, 11 км). Для самолетов, летящих на запад, назначается четная высота.
Разумеется, назначение взлетно-посадочной полосы зависит от модели воздушного судна, его вместимости, веса, характеристик и других характеристик. Например, при необходимости самолет может набрать максимальную высоту, если на пути его полета находится опасная зона турбулентности или грозовой фронт.
Кто определяет идеальную высоту?
Помимо того, что крейсерская высота для конкретной модели самолета во многом определяется его возможностями, она зависит от таких факторов, как занятость воздушного пространства и погодные условия. Эти условия заранее определяются авиадиспетчерами.
В среднем в небе в любой момент времени может находиться до пяти тысяч самолетов. В небе над крупными городами авиадиспетчеры должны планировать каждый полет таким образом, чтобы разница в высоте между одним самолетом и другим иногда составляла всего несколько десятков метров.
Однако по мере набора высоты и перехода к ровному полету ситуация может измениться. Если погода резко меняется или грозовой фронт выходит на траекторию полета самолета, пилот должен проинформировать авиадиспетчера об изменении условий. Кроме того, в случае технических проблем и других непредвиденных ситуаций пилот может изменить высоту движения для обеспечения безопасности пассажиров.
Таким образом, идеальная высота полета определяется конструкторами самолета, авиадиспетчером и пилотом.
Что такое эшелон в авиации?
Распределение воздушного пространства является задачей авиадиспетчеров, которые планируют распределение самолетов, чтобы избежать критических сближений и аварийных ситуаций. Различают вертикальные, продольные и боковые эшелоны, которые соответствуют положению самолетов относительно друг друга.
Эскадрильи — это специальные фигуры, которым следует пилот, чтобы обеспечить безопасность пассажиров и не отклоняться от установленного курса. Переходная эстафета, т.е. условное значение, при котором воздушное судно движется через определенное воздушное пространство (например, над территорией аэропорта), используется для начала этапа полета.
Таблица масштабов варьируется от страны к стране в зависимости от системы гражданской авиации, используемой в данном районе. Пилоты и авиадиспетчеры переходят от одной системы к другой при выполнении международных и особенно межконтинентальных полетов.
Другие причины, по которым самолеты летают на крейсерской высоте
Коммерческие авиакомпании должны работать как можно эффективнее, чтобы зарабатывать деньги, а не просто брать плату за Wi-Fi на борту (на тех немногих рейсах, где он есть). Поэтому расход топлива является одним из самых важных факторов для высоты полета самолета. Короткий ответ, по словам Кирасиса, заключается в том, что турбинные двигатели потребляют меньше топлива, когда плотность воздуха уменьшается. Скорость и угол, под которым самолет набирает высоту, во многом определяются погодными условиями и размером самолета.
Большие самолеты весят больше, отчасти потому, что они несут тонны, десятки тонн топлива, которое сжигается при наборе высоты.
По данным Кирасиса, за один час набора высоты может быть израсходовано 4,5 тонны топлива. Подсчитайте расходы в год, и не только для одного самолета, но и для целого флота. Это огромные деньги!
Скорость
Чем выше летит самолет, тем больших скоростей он может достичь. «Менее плотный (разреженный) воздух на больших высотах означает, что фактическая скорость, с которой самолет движется над землей, намного выше, чем та, которую показывает индикатор скорости самолета пилотам в кабине», — говорит Киразис.
Это означает, что самолет на самом деле показывает более высокую скорость, чем та, которую показывают приборы в самолете». Однако обратная сторона заключается в том, что чрезвычайно низкие температуры замедляют скорость самолета. Чтобы компенсировать эти эффекты, пилоты находят золотую середину между экономией топлива на большой высоте и замедляющим эффектом отрицательных температур.
Турбулентность
Никто не любит сталкиваться с турбулентностью во время полета, но ее следует ожидать во время набора высоты и снижения. «На высоте более 10 000 метров можно избежать многих турбулентностей, связанных с погодными условиями», — говорит Кирасис. Это одна из причин, почему коммерческие самолеты так стремятся подняться над бурями и оставаться на этой высоте». Исключение составляют грозы, которые могут достигать высоты до 15 километров в атмосфере, — объясняет он. В этом случае самолет должен либо пролететь сквозь грозу, либо обогнуть ее».
Почему пассажирские самолеты летают на высоте 10 км? Причины, фото и видео
Интересное
Автор Анималов В.С. Время чтения 5 минут Опубликовано 28.09.2018 Обновлено 30.04.2020
Начав путешествие на самолете и оставив позади неприятный момент взлета, пассажир уже через несколько минут оказывается на большой высоте. В ясный день через иллюминатор самолета можно увидеть кусочки земли далеко внизу, а в пасмурные дни самолет находится над облаками, которые также висят где-то внизу.
На какой высоте летают пассажирские самолеты? После взлета часто объявляют, что самолет находится на высоте 10 км. Любопытный человек должен задаться вопросом, почему летают на такой высоте и почему она лучше других.
На какую высоту поднимаются самолеты?
Высота 10 км — это среднее значение. Обычно это диапазон от 9 до 12 километров, то есть диапазон взлетно-посадочных полос самолетов, перевозящих пассажиров. И не пилот выбирает высоту. Именно диспетчер рассчитывает высоту для каждого отдельного рейса. Пилот должен следовать всем указаниям диспетчера и выполнять их неукоснительно. В противном случае существует риск столкновения с другими самолетами — это очень редко, но случается.
Интересный факт: самолеты могут подниматься на высоту более 37 километров. Но речь идет не о гражданских самолетах, а об истребителях. У них совсем другие технические показатели
Высота и показатели воздуха
Общеизвестно, что на больших высотах воздух разрежен. Это объясняется простым обстоятельством. Атмосфера планеты удерживается собственной гравитационной силой. Эта сила наиболее сильна у поверхности, удерживая воздушную оболочку планеты вместе и придавая ей наибольшую плотность в нижних слоях. Увеличение плотности атмосферы связано с давлением в вышележащих слоях. Чем выше, тем слабее атмосферное давление. Ближе к поверхности давление увеличивается за счет веса верхних слоев воздуха, так же как в океане давление увеличивается за счет верхних слоев воды. На самолет и его летные характеристики сильно влияет воздух, особенно его плотность.
Интересно: Почему у некоторых пассажирских самолетов загнуты кончики крыльев? Причины, фото и видео
На высоте, рекомендованной для гражданских самолетов, они могут свободно летать со своей обычной скоростью 800-950 км в час, не сжигая топлива, и при этом получать достаточное количество кислорода.
Оптимальные показатели высоты
Плотность воздуха в этих пределах достаточна для того, чтобы самолет мог лететь с такой скоростью. На больших высотах требуется более высокая скорость. Так на высоте 12-15 км гражданский самолет может лететь только со сверхзвуковой скоростью, иначе воздушные массы не смогут удержать его на поверхности.
Интересно: почему после взлета у самолета замолкают двигатели и кажется, что он падает?
Современные конструктивные особенности гражданских самолетов делают эту высоту оптимальной для них. Однако при необходимости они могут летать и на других высотах, немного выше или намного ниже. Но это нерационально и может быть опасно. Гражданские пилоты отвечают за жизнь сотен людей на борту, и было бы безответственно идти на такой риск. Вот почему они придерживаются установленных для них пределов, а диспетчер старается направлять каждый самолет как можно более безопасно и разумно.
Например, высота 10 км является оптимальной для гражданских самолетов из-за плотности воздуха и других факторов окружающей среды, характерных для таких высот. Это наиболее рациональная, экономичная, безопасная и комфортная высота, на которой можно пролететь весь основной маршрут самолета, за исключением моментов взлета и посадки или исключительных ситуаций, связанных с предстоящими полетами по взлетно-посадочной полосе, погодными условиями или другими обстоятельствами, которые вынуждают пилотов лететь выше или ниже.
Почему современные аэробусы летают на высоте 10 км?
В повседневной жизни люди почти никогда не задумываются о том, на какой высоте летают самолеты и, что еще важнее, какая высота является приоритетной для данного типа воздушного судна!
Оказывается, существует определенная высота, которая делится на предельную, безопасную и практическую! А еще есть взлетно-посадочная полоса и зона стоянки для самолетов!
Для самых современных гигантских автобусов экономичной является высота более десяти тысяч метров! А почему? Об этом я и хочу вам рассказать…
Новейшие конструкции самолетов, с их меньшими двигателями….~мощными двигателями, не могут позволить себе летать на высоте десять тысяч метров. Для каждого из них выбирается наиболее безопасная и экономичная высота полета (в зависимости от характеристик), которая в свою очередь делится на этапы!
Специалисты знают, что чем выше высота, тем холоднее и богаче кислородом воздух в атмосфере, что делает работу двигателей более экономичной, а значит, и более безопасной!
Поэтому современные самолеты с более мощными двигателями выбирают высоту полета от 10 до 11 тысяч метров!
Что такое практический поток?
Она определяется высотой, на которой самолет может лететь вертикально вверх, и это практическая высота полета для данного типа самолетов!
Высота, на которой самолет может лететь автоматически без остановки, называется безопасной!
При выборе высоты полета самолета необходимо также учитывать направление ветра и многие другие факторы!
Еще многое зависит от скорости полета самолета!
Для каждой воздушной скорости существует определенная высота полета!
Наш Ил~18, например, имел скорость полета 500-600 км/ч, т.е. высоту полета 5 тысяч метров!
Технологии развиваются, и поршневые двигатели превратились в реактивные, которые могут развивать скорость до 900 км/ч…..
Таким образом, высота полета определенно выше, до 10~11 тысяч метров!
На этом все, надеюсь вам интересно, спасибо за внимание!
Скорость самолёта
Чтобы получить подъемную силу, вам нужна очень высокая крейсерская скорость.
- Минимальная скорость — 180—280 км/ч. Она нужна для того, чтобы оторваться от земли и посадить его.
- Крейсерская скорость пассажирского лайнера — 850-950 км/ч. Именно на этой скорость самолёт летит почти весь маршрут.
- Максимальная скорость — 1050 км/ч.
Приведенные цифры являются ориентировочными. У каждого самолета свои цифры.
Существует также скорость траектории. Она зависит от двух параметров: скорости воздушных потоков и самого самолета. От этой скорости зависит продолжительность траектории.
Высота
Высота, на которой должен лететь самолет, зависит от нескольких факторов.
Над землей воздух плотнее, поэтому он сопротивляется движению, и расход топлива увеличивается. С увеличением высоты воздух становится более плотным, и сопротивление уменьшается.
Оптимальная высота — 10 000 метров. На этой высоте расход топлива минимален. А в полете столкновение с птицами невозможно.
Подъем гражданского самолета выше 12-13 тысяч невозможен.
Как управляют самолетом
Управление самолетом осуществляется путем увеличения или уменьшения тяги двигателя. Вы изменяете скорость, что также изменяет подъемную силу и высоту.
Для изменения высоты и поворота используются крыльевые двигатели и хвостовые рули.
