На какой высоте летают самолеты

На какую высоту поднимаются самолеты?

Вид из окна самолета

10 км высоты – это средний показатель. Как правило, речь идет о диапазоне в рамках 9-12 километров, где прокладываются курсы самолетов, которые перевозят пассажиров. Причем выбирает высоту не пилот. Вопрос решается диспетчером, именно он производит расчет высоты для каждого отдельно взятого рейса. Пилот же обязан слушать все руководства диспетчера и в точности выполнять их. В противном случае возникает риск столкновения с другими бортами – такое крайне редко, но случается.

Интересный факт: самолеты могут подниматься на высоту более 37 километров. Но речь идет не о гражданских бортах, а об истребителях-перехватчиках. У них совершенно другие технические показатели.

Высота

Воздушный коридор для авиатранспорта выбирает не капитан, а диспетчерская служба еще до появления авиалайнера на посадочной полосе. Эти расчеты зависят от:

  • длины маршрута и длительности полета;
  • характеристик и веса судна;
  • скорости ветра около земли и погодных условий в целом;
  • направления самолета.

3>Максимальная

Гражданские самолеты не имеют права превышать максимальную высоту и летать выше 12 километров. Суть в том, что при превышении допустимого расстояния воздушное судно резко устремится ввысь из-за слишком разреженной среды.

Двигателям будет очень тяжело поддерживать требуемый уровень. Это повлечет за собой дополнительные расходы на топливо, что не подходит как пассажирам, так и перевозчикам, поскольку придется повышать цены на авиабилеты. Текущая высота вычисляется альтиметром с борта лайнера.

Средняя

Пассажирские самолеты не выбираются за пределы 9-12 километров от земли — это их рабочий кор

идор. На расстоянии 9 километров давление составит 240 миллиметров ртутного столба, а на 12 километрах — 140 мм.

В обоих случаях давление намного ниже, чем на поверхности — там оно составляет 760 мм. Поэтому конструкторы авиатранспорта разрабатывают схемы устройств с запасом прочности, чтобы обеспечить нормальный режим работы реактивных двигателей.

Минимальная

За пределы нижнего порога самолеты не выходят, поскольку большая вероятность натолкнуться на встречный поток воздуха. Из-за этого увеличится расход топлива, что поднимет цены на авиаперевозки. Кроме того, из-за встречного потока лайнер не сможет развить максимальную скорость, что повлияет на длительность полета.

Оптимальная

Ее еще называют идеальной высотой. Она составляет 10000 метров над землей. Все испытания конструкторов нацелены на давление именно при таком расстоянии, которое находится на уровне 200 мм рт. ст. После долгих исследований и практических опытов эти характеристики стали оптимальными для авиационных перевозок.

Эта высота критична для человека, поэтому перед вылетом салон лайнера проходит тщательную проверку и герметизируется. Сам уровень герметизации отображается на датчиках в кабине пилотов. При аварийной ситуации пассажирам подаются кислородные маски, уровень кислорода в которых поддерживают компрессорные установки.

Самолеты для ближних дистанций поднимаются в небо не выше 3 км, для средних расстояний — не выше 7 км. По запасу прочности Boeing для дальних перевозок может взлететь и выше 12 км над землей, но из соображений безопасности этого избегают.

Гражданская авиация неоднократно тестировала самолеты в условиях набора разной высоты. Только после этого были выбраны оптимальные показатели. Именно их и придерживаются современные авиаперевозчики.

Высота и показатели воздуха

Высота и давление воздуха

Известно, что на большой высоте воздух разреженный. Это объясняется простым обстоятельством. Атмосфера планеты удерживается ее же силой притяжения. Сила эта мощнее всего проявляет себя у поверхности, удерживая воздушную оболочку планеты, обеспечивая ей максимальную плотность именно в нижних слоях. Повышение плотности атмосферы связано с давлением вышележащих слоев. Чем выше, тем слабее давление воздуха. Давление возрастает ближе к поверхности от веса верхних слоёв воздуха, как в океане давление растет из-за верхних слоев воды. Самолет и показатели его полета сильно зависят от показателей воздуха, от его плотности в первую очередь.

Воздух нужен для обеспечения подъемной силы, для нормальной работы двигателей. Стоит помнить, что без кислорода процесс горения не происходит, двигатель глохнет. Если плотность небольшая – это плохо, но слишком большая тоже не нужна. Оптимальные для гражданских самолетов условия наблюдаются на высоте в 10 км, в воздушном коридоре от 9 до 12 км в зависимости от погодных и других условий.

Слишком большая плотность не нужна по той причине, что она не дает развивать необходимую скорость. Плотные воздушные массы тормозят движение самолета точно так же, как вода тормозит движения пловца. Каждый человек замечал, что в воде не удается быть таким быстрым и ловким, как на суше. Это происходит по причине более высокой плотности водной среды по сравнению с воздушной.

Подобная же разница, не столь выраженная для человека, но весьма ощутимая для самолета, который движется со скоростью в несколько сотен километров в час, наблюдается и между воздушными массами на разной высоте. Помимо проблем с развитием скорости, полет на малой высоте приносит большие топливные расходы, в то время как при движении в более разреженных воздушных массах топлива тратится меньше. Это взаимосвязанные явления – чтоб продвигаться в более плотном пространстве, требуется больше энергии, а следовательно, больше топлива.

На высоте, рекомендованной для гражданских самолетов, они могут свободно летать с нормальной для них скоростью в 800-950 км в час, не испытывая топливных затрат, получая достаточно кислорода.

Кто определяет идеальную высоту?

Параметр наиболее подходящего маршрута может меняться в зависимости от атмосферных условий, технических факторов и дальности полета. Обычно лайнеры поднимаются на 9-12 тысяч метров. Идеальную высоту полета пассажирского самолета определяет диспетчер на основе метеорологических показаний. Общепринятым считается следующее правило: авиалайнеры, летящие на восток, юго-восток и северо-восток движутся на нечетных высотах (9 и 11 тысяч метров); борта, летящие на запад, северо-запад и юго-запад движутся на четных (10-12 тысяч метров). Согласно этого правила диспетчеры компании-перевозчика рассчитывают, по какому коридору самолету выгоднее двигаться и сообщают авиадиспетчерам по пути следования. Диспетчеры перевозчика работают в оборудованных штаб-квартирах и именно они контролируют весь ход полетов. Они ежесекундно видят где находится борт, в каком состоянии его системы, на каком эшелоне он идет, какая атмосфера впереди. Диспетчеры держат постоянную связь с пилотами и оперативно решают возникающие проблемы. Максимальная высота полета самолета редко превышает 12 километров — поднимаясь выше, самолет начинает “сваливаться” из-за чересчур разреженного воздуха, мощность двигателей падает, а расход топлива сильно увеличивается.

Диспетчер следит за полетом и выбирает оптимальную высоту для самолета

Факторы, влияющие на высоту

Высота полета самолета на гражданских рейсах рассчитывается диспетчерами, с которыми связываются пилоты. Выбирается такое расстояние, где атмосфера воздушного пространства достаточно разрежен

ая, чтобы обеспечить лайнеру оптимальную подъемную силу.

При таком воздухе полет выгоден и с экономической точки зрения — авиатранспорт может разогнаться до максимальной скорости при минимальных затратах топлива.

Температура на стандартной высоте полета составляет в среднем -50 °C. В таком холоде двигатели не перегреваются и исправно работают. А отсутствие птиц исключит возможные помехи.

По правилам мировой авиации самолеты, которые направляются на восток летят на нечетной высоте — 9 и 11 километров. При полете на запад воздушное судно набирает 10 или 12 километров над землей. Эти стандарты ввели для безопасности и сведения столкновений к минимуму, потому что лайнеры очень большие и ими тяжело маневрировать.

Факторы безопасности, влияющие на оптимальную высоту полёта

Оптимальный высотный коридор полёта пассажирского воздушного судна выбирается по разным критериям, но средняя высота равна 10 000 м. Данное расстояние от земли определено также из соображений безопасности полётов, а именно:

  • На идеальной высоте полёта происходит естественное охлаждение двигателей – на эшелоне свыше 10 000 м температура воздуха за бортом опускается ниже – 50 градусов Цельсия, что защищает движущие механизмы самолёта, работающего на высокооктановом авиационном топливе от перегрева, что исключает опасность возгорания и предотвращает катастрофу
  • На высоте свыше 8 000 м, как правило, заканчиваются все влияния земной поверхности на атмосферу, следовательно, и зоны формирования облачности, туманов, туч и грозовых фронтов, что делает полёт безопасным в любую непогоду, откуда следует, что уже при наборе высоты до 9 000 м, судно поднимается выше облаков и не зависит от погодных явлений.
  • Полное отсутствие птиц, насекомых и других представителей земной фауны гарантирует абсолютную чистоту и идеальный химический состав воздушных масс и исключает попадание посторонних предметов в двигатели, работающие на реактивном действии воздуха, что может привести к их возгоранию и аварии в воздухе.
  • Самый главный фактор – чем выше высота полёта, тем больше времени у пилотов судна для принятия спасительных решений в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, что нередко спасает жизни сотен пассажиров и членов экипажа. Поэтому, среди сотрудников авиации бытует мнение, что самые опасные этапы полёта – это взлёт или посадка, когда при малейшей неточности в совокупности с опасными воздействиями атмосферы у пилотов нет ни единого права на ошибку. А в горизонтальном полёте, после наборы крейсерской высоты, практически любая ситуация, вплоть до выхода из строя всех двигателей, решаема.

Таким образом, выбор минимального высотного коридора для совершения горизонтального перелёта воздушным судном абсолютно обоснован требованиями по безопасности коммерческих авиаперевозок, когда авиакомпания несёт полную ответственность за жизнь и состояние здоровья своих клиентов, а также, материальные издержки перед балансодержателем воздушного судна.

Дороги в небе

Действительно, в небе есть свои “дороги”. Они проложены не только по высоте эшелона, но и по наиболее оптимальным местам для полетов. Эти дороги называются “реактивные маршруты”. Каждая страна дает свое соглашение на использование воздушного пространства и перекрывает часть территории в случае возникновения природных катаклизмов или вооруженных столкновений. Данная информация наравне с метеорологической используется при прокладке маршрутов, регулировании их перемещения и для оптимального контроля трафика. Каждую секунду в небе находится более 5 тысяч самолетов — всем этим многообразием управляют диспетчеры. Самолет может “гулять” по эшелону при необходимости, если необходимо обойти грозу или турбулентные зоны, но самовольно изменять его без разрешения диспетчера пилот не имеет права.

На какой высоте летают самолеты

Как и любой другой тип транспорта, самолеты бывают разного назначения:

  • для пассажирских перевозок;
  • для военных целей;
  • для перевозки груза.

Скажу сразу, для каждого типа самолета имеется своя оптимальная высота. Количество метров до земли зависит от скорости воздушного судна. Например, высота, на которой совершаются пассажирские рейсы, равна 9-12 тыс. метров. Это значение выбрано не просто так. При его расчете учитывались многие факторы, в том числе скорость, подъемная сила. Кстати, воздушные суда пассажирского типа летают со скоростью 900 км/ч. Представили? Выходит, что самолет летит в 15 раз быстрее, чем автомобиль передвигается по городу (60 км/ч).

Пилоты выбирают самую подходящую высоту полета в зависимости от модели самолета и его технических характеристик. Конечно же, еще учитывается и количество расходуемого топлива. Все должно быть рассчитано таким образом, чтобы израсходовать как можно меньше топлива.

Воздушные суда военного назначения обычно не поднимаются выше 11-12 тыс. метров. В этом случае все зависит от цели полета. Небольшие легкие самолеты летают не очень быстро –всего 300 км/ч, а поэтому и высота их не больше 2 тыс. метров. Самолеты, предназначенные для перевозки грузов, передвигаются на высоте около 9-10 тыс. метров.

Рекорды высоты, достигаемые пассажирскими самолётами

Мало какое из воздушных судов способно занять высший гражданский эшелон в 12 000 м. Так, например, Аэробус А310 способен набрать максимальную высоту всего в 11 000 м, а что касается Боинга 737-400, то его технические характеристики позволяют достичь 12 000 м. Выше этой отметки, как правило, пассажирские самолёты не поднимаются.

Однако, истории известны случаи, когда практически одновременно в СССР и Франции были выпущены и сданы в эксплуатацию знамениты пассажирские сверхзвуковые авиалайнеры Ту144 различных модификаций и Concorde, развивавшие максимальную скорость на сверхзвуке до 2500 км/ч, и занимавшие воздушный эшелон полётов до 18 000 м, но способны были подняться до 20 000 м с длиной преодолеваемой дистанции свыше 7000 км. Перевозки пассажиров начали осуществляться с 70-х годов прошлого столетия и позволили почти вдвое сократить время в пути до точки прибытия по сравнению с обычными воздушными судами.

Но, ввиду многочисленных инцидентов, повлекших смерти многих людей, а также, повышенные расходы на топливо и сложность в техническом обслуживании быстро выгорающих воздушно-реактивных двигателей, снижающих ресурс эксплуатации воздушного судна, техника была признана ненадёжной, в результате чего, была снята с эксплуатации в начале 2000-х гг. Таким образом, Ту 144 прекратил осуществлять коммерческие перелёты по России и за рубеж ещё во времена перестройки, а Concorde совершил свой последний полёт в 2004 году.

Сверхзвуковой авиалайнер Concorde

На основании приведённых данных можно сделать вывод, что гражданская авиация нашла для себя оптимальный эшелон высоты для коммерческих перевозок, и, несмотря на то, что полёты возможны и на гораздо больших вертикальных пределах, стремление к ним не имеет никакого смысла. Именно рабочий диапазон высот с 9 до 12 км обеспечивает минимальное сопротивление воздуха, максимальную скорость и оптимальный расход горючего, что влияет как на время в пути до пункта назначения, так и на себестоимость полётов, что отражается на цене билетов для пассажиров.

Скорость

 

На каждой стадии полета самолет летит с разной скоростью. Так, во время взлета самолет летит со скоростью набора высоты. На высоте 10 км самолет набирает максимальную крейсерскую скорость. Далее после начала снижения скорость постепенно снижается. При посадке также выставляется скорость посадки. 

Обычно скорости взлета и посадки не сильно отличаются. Они неодинаковы, но близки друг к другу. 

Скорость самолета измеряется в узлах, где 1 узел = 1 морской миле/час = 1,852 км/ч. 

Для взлета в зависимости от технических характеристик самолета минимальная взлетная скорость может составлять от 250 до 380 км/час. 

Крейсерская скорость самолета после набора высоты связана с моделью самолета, его двигателями и техническими характеристиками. 

Вот некоторые крейсерские скорости распространенных моделей самолетов:

Крейсерская скорость самолетов Боинг

737NG – 828 км/час

737-900 – 823 км/час

747-400 – 912 км/час

747-800 – 917 км/час

777-200/300 – 905 км/час

787 – 913 км/час

Крейсерская скорость самолетов Airbus

A320 – 828 км/час

A330 – 871 км/час

A340-200 – 896 км/час

A340-300 – 875 км/час

A340-500 – 885 км/час

A340-600 – 881 км/час

A380-800 – 902 км/час

Человеческий фактор при выборе оптимальной высоты полёта

В пределах установленного воздушного коридора от 9 000 м до 12 000 м пилоты и диспетчеры самостоятельно устанавливают идеальную высоту полёта воздушного судна по следующим критериям:

  • Правила направления полёта. На протяжении многих лет развития гражданской авиации в мире среди участников процесса авиаперевозок сложились внегласные правила по выбору оптимальный высоты полёта. Так, принято, что любой авиаперелёт, осуществляющийся в сторону востока, северо-востока и западо-востока, проходит на нечётной высоте 9000 м и 11000 м, а в сторону запада, северо-запада и юго-запада – на чётной 10 000 м и 12 000 м. Это позволяет диспетчерам комфортно расставлять траектории движения самолётов, выполнять поиск нужных судов и наблюдать за радарами при нахождении лайнеров зоне действия юрисдикции той или иной диспетчерской вышки, а в случае необходимости, обеспечить подъём или снижение самолёта на незначительные величины.
  • В случае высокого расположения грозового фронта или приближения смешанных потоков восходящего и нисходящего воздуха (зоны турбулентности), самолёт может перемещаться в пределах воздушного коридора для облёта препятствия только с подтверждения диспетчера во избежание возможного пересечения траектории движения с другими воздушными судами. Командир воздушного судна, видя показатели изменения состава воздуха на приборах, расположенных в кабине, делает запрос на ближайшую диспетчерскую вышку, и, дождавшись разрешения, совершает необходимый маневр. Как правило, опытные лётчики анализируют погодные условия на всей траектории полётов ещё до вылета и заранее оповещают диспетчеров о возможном изменении высоты своего судна.

Авиалайнер в грозовом фронте

При опасности пересечения траекторий движения двух воздушных судов, летящих в разном направлении, диспетчер самостоятельно отдаёт команду пилоту как можно скорее изменить крейсерскую высоту. Данная работа требует большой ответственности и внимательности от сотрудников, так как даже малое отклонение от высотного курса может привести к непредсказуемым последствиям.

Диспетчер также всегда видит на радаре малейшие колебания погодных условий на пути следования каждого рейса, и, если экипаж не догадывается о грядущей непогоде, может всегда предупредить о необходимости смены высоты полёта заранее, что позволит пилотам сделать это без резких манёвров.

Также, в небе часты случаи, когда один самолёт во время полёта попадает в зону турбулентности и экипажу приходится принимать решение о смене эшелона на месте, диспетчер, будучи осведомлённым о проблеме в данной зоне, имеет возможность скорректировать траектории движения других воздушных судов, летящих в том же направлении.

Внешний вид диспетчерской вышки

Что такое «идеальная высота»?

Существует такое понятие, как идеальная высота полета, то есть соотношение скорости и расхода топлива во время движения воздушного судна. Именно на высоте 10 000 метров достигаются оптимальные показатели. Однако не стоит думать, что это фиксированная величина. За все время полета высота может изменяться в зависимости от некоторых факторов, например, воздушных ям, обхода грозовых облаков (над или под ними) и прочее.

Во время взлета авиалайнером расходуется огромное количество авиакеросина, так как машина тяжела и велика по своим габаритам. Но при достижении необходимого уровня высоты, где воздух разряжен, работа всех систем оптимизируется, и авиатопливо начинает расходоваться экономно.

Ссылка на основную публикацию