¿Por qué los aviones vuelan a las altitudes que lo hacen?

Cada modelo de avión tiene una altitud de crucero particular donde es más económico operar en función de su peso.

A medida que el avión asciende, se vuelve más fácil detenerse. Esto se debe a que la elevación se da como L = q * S * CL, donde q es la “presión dinámica”, S es el área del ala y CL es el “coeficiente de elevación”. El aumento de la altitud disminuye la presión dinámica, y dado que el área del ala es constante, la aeronave debe volar a un coeficiente de elevación más alto (generalmente aumentando el ángulo de ataque) para producir suficiente elevación. Sin embargo, existe un valor máximo alcanzable del coeficiente de elevación (para un modelo de avión específico), y si el ángulo de ataque aumenta aún más, el avión se detendrá. A medida que el avión quema combustible, se vuelve más liviano y la elevación requerida disminuye, permitiendo que el avión ascienda (bajando q mientras S y CL permanecen en los mismos valores). Por esta razón, en vuelos más largos, el piloto subirá periódicamente durante el crucero (generalmente 1-3 pasos de 4,000 pies debido a los requisitos de la vía aérea), consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Ste…. Una escalada continua, aunque más eficiente, no es posible debido a las reglas de control de tráfico aéreo que requieren navegar a una altitud constante hasta que se solicite autorización para subir o bajar.

Sin embargo, el aumento de altitud disminuye la velocidad de la aeronave. La velocidad está limitada por el número máximo de Mach (la relación entre la velocidad del aire y la velocidad del sonido), y el sonido viaja más lento a mayor altitud. Con todo lo demás igual, es más económico volar aviones a velocidades más altas, por ejemplo, el avión podría volar más vuelos por día.

Volar más bajo también tiene las ventajas de requerir motores más pequeños y un fuselaje más liviano debido a cargas de presión más bajas, además de proporcionar márgenes de buffet más grandes. Por lo tanto, la velocidad de crucero teórica óptima es un compromiso entre todos estos factores, específicos del modelo de la aeronave y las condiciones de operación (como el peso).

Sin embargo, la distribución de los vientos en contra y los vientos de cola pueden afectar significativamente la economía del vuelo y es un factor importante en la elección de la altitud de crucero para un vuelo específico.

Además, por razones de tráfico aéreo, en los EE. UU. Se utilizan altitudes impares (por ejemplo, 37,000 pies) cuando se vuela un rumbo de 360 ​​en sentido horario a un rumbo de 179 e incluso se utilizan altitudes pares (por ejemplo, 38,000 pies) cuando se vuela un rumbo de 180 en sentido horario a un partida de 359. La mayoría de los países siguen reglas similares, aunque algunos (por ejemplo, China y Rusia) prescriben altitudes en metros en lugar de pies.

Por un lado: cuanto mayor sea la altitud, más delgado será el aire, por lo tanto, menor será la resistencia. Significa que los aviones pueden volar más rápido a mayor altitud, lo cual es bueno para reducir los tiempos de viaje.

Por otro lado, debido a que el aire es más delgado con el aumento de altitud, los motores también producen menos empuje. Por lo tanto, hay rangos óptimos de altitudes, para los aviones turbofan es de entre 10 y 13 km, mientras que los turbopropulsores suelen volar a 7 km sobre el nivel del mar.

“Volar por encima del clima” fue la motivación inicial.

Artículo de la revista LIFE en 1936. “A 35,000 pies, nunca llueve, nunca nieva, nunca hay tormentas. En este clima perpetuamente justo, los vientos soplan constantemente de oeste a este. El objetivo supremo, aunque semisecreto de la aviación comercial de EE. UU. En la actualidad, es conseguir aviones de transporte cerca de estas alturas plácidas, azotarlos en todo el continente en 8 o 10 horas … Para estos problemas, Transcontinental & Western Air ha asignado $ 1,000,000 y su mejor servicio técnico. sesos.”

Artículo de la revista LIFE en 1936 , que ilustra formaciones de nubes características y huellas de tormentas predominantes en el continente de América del Norte.

Y así comenzó la búsqueda de altitudes más altas, para la comodidad de los pasajeros. Además de la necesidad de desarrollar e instalar un sistema de presurización, los fabricantes de aviones descubrieron que tenían que buscar motores de pistón cada vez más potentes, ya que la potencia se redujo precipitadamente con la altitud.

“Tommy” Tomlinson realizó una gran cantidad de investigación sobre el clima “a la intemperie” a gran altitud para TWA en un Northrop Gamma.

Desde el comienzo del transporte aéreo en los Estados Unidos hubo una tendencia constante hacia niveles de vuelo más altos.

Especialmente, desde el desarrollo del vuelo por instrumentos que involucra operaciones extendidas a través de las áreas de tormenta y por encima de ellas, la demanda había aumentado para el desempeño del avión de transporte que permitiría el ascenso rápido a través de las capas de nubes y las operaciones de crucero además de las condiciones nubladas.

Las operaciones de transporte aéreo además de las condiciones de tormenta se duplicaron con la llegada del transporte moderno.

La experiencia así adquirida apuntaba a la conveniencia de operar a niveles más altos de lo que era posible incluso con los últimos equipos.

Cuando estos transportes se pusieron en servicio por primera vez, los niveles de crucero de 14,000 pies eran bastante comunes.

Sin embargo, en breve, la experiencia reveló que esta altitud estaba por encima del punto en el que el personal de vuelo podía retener la eficiencia normal sin la ayuda de oxígeno.

El efecto sobre los pasajeros fue adverso, aunque no peligroso.

Como resultado, las operaciones se limitaron a 12,000 pies de altitud, excepto en una emergencia.

Solo en las regiones montañosas los transportes volaban regularmente a 12,000 pies o más; El nivel de crucero promedio de todos los vuelos fue de aproximadamente 8,000 pies.

Transporte aéreo de pasajeros recogido con la entrada en servicio del DC-3. Desde 1936 hasta el comienzo de la guerra en 1939, el transporte aéreo de los EE. UU. Aumentó más del 500 por ciento y, notablemente, Douglas DC-2 y DC-3 transportaron casi el 90 por ciento de ese tráfico.

La expansión explosiva de los servicios aéreos fue ayudada no poco por la Segunda Guerra Mundial. Los registros de Douglas Aircraft muestran que 9.649 C-47 fueron entregados al Ejército, más 186 modelos comerciales DC-3 y 541 C-53.

Douglas había construido más de 10,000 de los gemelos militares robustos en poco más de cinco años.

Después de que terminó la guerra, miles de DC-3 entraron al mercado de excedentes.

Muchos fueron enviados a gobiernos extranjeros y muchos más fueron vendidos a las aerolíneas.

A medida que más y más pasajeros experimentaron viajes aéreos, también experimentaron el clima.

Aunque el techo de servicio del DC-3 fue certificado como 23,000 pies, nunca podría volar por encima de 10,000 pies, porque no estaba presurizado. A esa altitud, pasar por un clima feroz era inevitable.

Los pasajeros, acostumbrados hasta entonces a las comodidades de los viajes en tren y los autocares Pullman, habrían votado con los pies si esta situación incómoda continuara.

Los pasajeros iban a viajar en avión desde esto: un vagón de lujo Pullman. Seguro que no querían pagar más y se les caían los empastes durante el viaje.

La potencia disponible de los motores que respiran aire (incluidos los motores a reacción) disminuye con la altitud porque el aire menos denso contiene menos oxígeno y, por lo tanto, puede quemar menos combustible. Si la densidad es del 75 por ciento de la densidad del nivel del mar, entonces el motor producirá el 75 por ciento de la potencia del nivel del mar. En una atmósfera estándar, la densidad cae de .07636 lb / cu-ft al nivel del mar a un tenue .0057 lb / cu-ft a 35,332 pies y permanece en ese valor hasta 65,000 pies. ¡La densidad es 1/13 veces mayor que a nivel del mar!

Incluso eso no fue suficiente.

Los motores necesitaban sobrealimentadores o compuestos de potencia para desarrollar suficiente potencia en altitudes más altas.

Lockheed L-1049 Super Constellation – Wikipedia

Anuncio para el último de los potentes motores de pistón: Wright Cyclone de 18 cilindros, 2.200 HP

Con estos motores, el DC-6 y su competidor, la Superconstelación Lockheed, eran capaces de alcanzar altitudes de aproximadamente 23,000 pies. Eran aviones presurizados. También fueron el primer avión que los reguladores ordenaron volar con una tripulación mínima de 3 hombres, y nació el Ingeniero de vuelo como miembro de la tripulación.

Con DC-6 y Constellations extendidas, las aerolíneas ofrecieron horarios más rápidos y servicios de cabina mejorados, incluidos los alojamientos para dormir. Sin embargo, ninguno de los dos tipos podría garantizar el servicio por encima del clima anunciado con demasiada frecuencia. Sus altitudes de crucero de 20,000 a 25,000 pies evitaron el corte de verano familiar para los ciclistas DC-3, pero los dejaron a la altura de una tormenta de Kansas.

Se instaló un radar meteorológico y los redactores de anuncios sacaron todas las paradas, para molestia de los pilotos. “Si tienes radar, ¿por qué el viaje duro?” Fue una pregunta difícil de responder.

La respuesta, que no se dijo, era, por supuesto, más altitud.

Cuando el último pistón Douglas, el DC-7, llegó a la escena, la era del pistón estaba llegando a su fin. El cometa británico DeHavilland había comenzado los servicios de jet en 1952, operando a cerca de 40,000 pies, y Boeing, Douglas y Convair tenían transportes de jet en desarrollo.

La era del transporte en avión comenzó el 5 de mayo de 1952 cuando el De Havilland Comet 1 comenzó a programar vuelos desde Londres a Johannesburgo. El cometa tenía una velocidad de crucero de 490 mph a 35 000 pies. La cabina se presurizó para mantener una presión equivalente a 8,000 pies a una altitud de 40,000 pies, lo cual era necesario para la operación eficiente de los motores. Esto dio un diferencial de presión de 8.25 psi (56 kPa) a través del fuselaje, el doble del valor utilizado anteriormente.

Su cabina con aire acondicionado y totalmente presurizada proporcionó a los pasajeros un viaje silencioso y suave, nunca antes visto en la aviación comercial.

▲ Para 1952, el De Havilland Comet, el primer avión comercial del mundo, entró en servicio y, por lo que parece, Gran Bretaña estaba destinada a dominar el mundo cambiante de la aviación comercial.

Estos nuevos motores a reacción también perdieron potencia con la altitud, pero ganaron una eficiencia tremenda. De hecho, fueron diseñados para ser más eficientes en altitud.

¿Por qué los motores a reacción son más eficientes a mayor altitud?

¿Por qué los motores a reacción obtienen una mejor eficiencia de combustible a grandes altitudes?

La llegada del transporte a reacción consolidó el vuelo a gran altitud: ofreció a los pasajeros un vuelo tranquilo y tranquilo, evitando el clima de bajo nivel, y brindó a los operadores la mejor eficiencia de sus costosos motores a reacción.

Y ahí es donde se va a quedar el transporte aéreo. Alto, pero por debajo de 41,000 pies.

Los aviones ejecutivos incluso se certificaron a 51,000 pies en el pasado, porque puedes volar con una resistencia aún menor allí, pero últimamente la FAA ha dejado de certificar aviones más allá de 41,000 pies, citando preocupaciones de hipoxia. Si quieres saber más, busca “tiempo de conciencia útil”.

Para responder la pregunta con claridad, es una cuestión de rentabilidad. El propósito de un avión a reacción que opera en una aerolínea es transportar carga útil (pasajeros / carga) de un lugar a otro. Para un operador de línea aérea, el uso de la cantidad mínima de combustible requerida para transportar la carga útil desde el punto A al punto B se traduciría en rentabilidad.

El papel de la densidad del aire en el aumento de la eficiencia de vuelo

Cuando un avión vuela a gran altura, requiere menos combustible que la cantidad que se requiere en altitudes más bajas. ¿Cómo disminuye la cantidad de combustible requerida por los motores con la altitud?

El vuelo a gran altura también ayuda a evitar condiciones climáticas significativas.

Los motores a reacción funcionan cuando se suministran con una mezcla estequiométrica de combustible / aire. La mezcla de combustible / aire introducida en el motor central debe tener una relación especificada entre las moléculas de aire y las moléculas de combustible. La provisión de esta relación estequiométrica da como resultado una alta eficiencia del motor a reacción.

Con el aumento de la altitud, la densidad del aire disminuye. La densidad reducida significa un menor número de moléculas de aire que ingresan al motor central. Para que la mezcla de combustible / aire mantenga su relación estequiométrica, el número requerido de moléculas de combustible debe disminuir para satisfacer el número reducido de moléculas de aire. Esto da como resultado una menor cantidad de combustible requerida a mayores altitudes.

Además, una menor densidad del aire a grandes altitudes también aumenta la eficiencia del vuelo al disminuir la resistencia de fricción producida por la interacción de las moléculas de aire con la superficie de la aeronave.

Para hacerlo mas simple:

Los aviones TurboFan (boeings y autobuses aéreos) vuelan a 30–40 kft porque sus motores son óptimos a esa altura, pueden volar rápido ya que el aire es menos denso allí para que no dañe las alas. Mejor en combustible a menor altitud en comparación con Turbo-Jet

Los aviones TurboProp (Bombardier Q400, etc.) vuelan a 25k máx. porque las aeronaves de hélice son más óptimas a alturas más bajas (bueno para distancias cortas cuando no hay razón para subir alto)

Los aviones TurboJet (Concorde, otros aviones supersónicos) vuelan a 60k pies. Pero consumen tanto combustible a velocidades y alturas subsónicas que ya no es económico. En el suelo también usa una gran cantidad de combustible.

Hubo un tiempo (los años 50, para ser precisos) cuando los aviones comerciales volaron mucho más abajo de lo que lo hacen ahora. La constelación Super-G de motor de 4 pistones más potente tenía un techo de servicio de 24,000 pies, por lo que nunca podría volar por encima de la turbulencia o el clima pesado.
Cuando era niño, mis padres y yo viajábamos regularmente desde y hacia Camerún, y estaba enfermo todo el tiempo, de día o de noche, porque el avión no podía escapar de las turbulencias. Por lo tanto, esta es probablemente otra razón por la cual los aviones comerciales de hoy están diseñados para volar lo más alto posible. Para comodidad del pasajero.

Hoy despegas y esperas encontrar el sol / luna unos minutos después del despegue, y el viaje deja de estar lleno de baches y te deslizas hacia el destino. Por supuesto, todavía puede haber turbulencias de buen tiempo a gran altitud, debido a la resistencia al viento, pero es lo suficientemente inusual como para que se mencione en los medios.

En cuanto a los aviones militares, cuanto más alto vuelan, mejor.
Como combatientes, la altitud es su ventaja sobre los combatientes enemigos que vuelan debajo de ellos;
Como aviones de reconocimiento, cubren más territorio, y hay menos riesgo de que les disparen … hasta que el U2 de Gary Powers caiga en el espacio aéreo soviético.

Es por eso que el trabajo se ha transferido a satélites espías, que, por el momento, viajan mucho más allá del alcance de los misiles tierra-aire.

En general, cuanto más alto vuelas, mejor será la velocidad y el alcance, hasta el punto en que converjan las velocidades mínimas y máximas requeridas para volar (mucho más alto que la mayoría de las aeronaves). Otros factores generalmente limitan la altura máxima, en el caso de los aviones ligeros (lo dejaré en manos de un piloto de hierro grande para hablar sobre los aviones):

  • Los humanos requieren sistemas de presurización u oxígeno para mantener capacidades cognitivas completas por encima de los 10,000 pies (mucho menos si fumas). Pocos aviones ligeros tienen estos.
  • Las Reglas de vuelo visual (VFR, en oposición a IFR, Reglas de vuelo por instrumentos) requieren que navegue con referencia al suelo. El vuelo bajo el VFR está limitado a 18,000 pies, presumiblemente después de lo cual el suelo está demasiado lejos para poder verlo con claridad.
  • Los motores de pistón tienen una “altura de aceleración máxima” por encima de la cual comienzan a perder potencia, y la presión atmosférica más baja tiene exactamente el mismo efecto que cerrar el acelerador. Esto puede retrasarse con la turboalimentación, pero la mayoría de los aviones ligeros alcanzan su altura máxima de aceleración alrededor de 6,000 – 7,000 pies. Esto aparece en las tablas de rendimiento como la velocidad máxima para el menor uso de combustible.
  • Opciones en caso de falla del motor: cuanto más alto sea, más tiempo tendrá para planear y más opciones para aterrizajes forzados. Vuelo más bajo sobre campos abiertos o playas desiertas (digamos 2-3,000 pies), pero lo más alto que puedo sobre matorrales y cuerpos de agua.
  • Las aeronaves que vuelan bajo el VFR no pueden volar dentro o cerca de las nubes. Volar debajo de las nubes es bueno si hay espacio sobre el terreno (muchos accidentes ocurren cuando no lo hay) y volar sobre las nubes es bueno si no hay demasiados (de lo contrario, no puede bajar, o tiene que bajar a un ” agujero de succión “en la nube, también causa de muchos accidentes). Los aviones IFR pueden volar en la nube, pero deben evitar volar por encima del nivel de congelación si no tienen equipo de descongelación.
  • La turbulencia generalmente aumenta cerca del suelo, especialmente en las tardes. Si eres un piloto de planeador en busca de térmicas para viajar, es genial, pero de lo contrario es más cómodo volar a una altura donde las térmicas se agotan, o por encima de una capa de inversión de aire caliente que las térmicas no pueden atravesar.
  • Espacio aéreo: alrededor de los grandes aeropuertos hay un pastel de bodas invertido de espacio aéreo controlado que requiere autorización del control de tránsito aéreo para ingresar. La mayoría de las aeronaves ligeras (al menos en Australia) tienden a volar bajo un espacio aéreo controlado, a menos que lleguen o salgan de un aeródromo controlado.

No hay una altitud de crucero establecida.
La mayoría de los aviones de pasajeros navegarán entre 30000-40000 pies. Las razones para esto son:
Presión máxima del fuselaje: la altitud máxima a la que la cabina puede soportar la presión, normalmente bastante más alta que la altitud de crucero.
Techo de servicio absoluto y máximo: altitud máxima a la que el avión puede continuar generando elevación y empuje. De nuevo, generalmente mucho más alto que el crucero.
La eficiencia del motor también se tiene en cuenta ya que la densidad del aire afecta la resistencia del avión en su conjunto y reduce la eficiencia y los motores también requieren cierta cantidad de oxígeno, etc., por lo que también se calculan y se utilizan para afectar las rutas de vuelo.
Las rutas de otros aviones también cambian la altitud de crucero, ya que desea evitar volar a la misma altura que otros aviones que viajan en direcciones similares. También creo que intenta estar por encima de la mayoría de los patrones climáticos que afectarían el vuelo.

El resultado general es una altitud de crucero que fluctúa entre todos los vuelos, pero generalmente se mantiene dentro de un rango donde se puede extraer su mayor eficiencia.

La mayoría de las aerolíneas prefieren volar dentro de una banda delgada de atmósfera de mayor altitud (34000–40000 pies) ya que ofrece el crucero más óptimo con respecto a la eficiencia del combustible. El aire es de baja densidad, lo que implica moléculas de aire más bajas que resisten el movimiento de la aeronave (arrastre pasivo), lo que permite que los motores generen menor empuje para impulsar la aeronave hacia adelante en la misma distancia, utilizando menos combustible. El aire aquí es lo suficientemente denso como para sostener el vuelo (elevación adecuada). Además, los patrones climáticos más adversos están presentes en los rangos más bajos de la atmósfera, lo que permite un viaje suave sobre las nubes.

Debe tenerse en cuenta que cuanto más alto vueles por encima de este rango de altitud óptimo, esencialmente estás privando al avión del aire disponible para la generación de elevación. El aire a los motores también se quedaría sin energía para generar empuje (recuerde que los motores de los aviones son motores de respiración de aire, una razón por la que no servirán bien para el vuelo espacial). Sin el componente de empuje y elevación suficientemente compensado, esencialmente está colocando el avión en el misericordia de la naturaleza. Por supuesto, el avión podría volar más rápido cerca de velocidades supersónicas para generar más elevación, pero eso va en contra del ahorro de combustible y genera una resistencia adversa drástica que podría desestabilizar el vuelo.

Cada tipo de aeronave tiene una altitud ideal diferente para un alcance y velocidad óptimos en una distancia dada. El fabricante determina la altitud de crucero en función de las pruebas operativas y del túnel de viento (y, hoy, mediante cálculos de dinámica de fluidos computacional). Los factores a considerar son la resistencia del fuselaje, la velocidad de la aeronave y el consumo de combustible del motor, la densidad del aire.

En la práctica, sin embargo, los vuelos de aerolíneas utilizan altitudes arbitrarias establecidas por convenios, acuerdos o autoridades internacionales. A los vuelos que se dirigen en diferentes direcciones se les asignan diferentes altitudes para garantizar la “separación vertical”. Los controladores de tráfico aéreo a menudo seleccionan las altitudes asignadas en función de las altitudes de los vientos de la corriente en chorro, para aprovechar los vientos de cola o al menos reducir los vientos en contra. Las asignaciones de nivel de vuelo estarán razonablemente cerca de la altitud de crucero ideal teórica del tipo de aeronave, cuando las consideraciones del flujo de tráfico lo permitan.

Para dar una respuesta simple, la altitud de crucero es todo una cuestión de termodinámica: la eficiencia de cualquier motor térmico es puramente una función de sus temperaturas de entrada y salida, esto significa que las aerolíneas de aviones de pasajeros en rutas más largas vuelan mejor donde el aire es más frío para sus entradas. En la atmósfera, esto ocurre en la tropopausa: hay una caída bastante constante de la temperatura en la troposfera a este nivel, después de lo cual comienza a elevarse nuevamente en la estratosfera. Este nivel es de alrededor de 30,000 pies más o menos, dependiendo de las condiciones y dónde se encuentre. No olvide también que el Jetstream opera a niveles alrededor de la tropopausa: un buen lugar para un viento de cola, aunque es posible que desee esquivarlo en sentido contrario.
En el caso de las aeronaves de pistón, las altitudes suelen ser considerablemente más bajas debido a la capacidad del motor y la capacidad de las hélices de atravesar el aire más delgado. En el caso de los helicópteros que son alas giratorias, esto es particularmente cierto. Con los aviones ligeros, tampoco es seguro volar por encima de los 10,000 pies debido a la falta de oxígeno.
Más ligero que los aviones, especialmente los globos de gas pueden volar fatalmente a menos que se considere el oxígeno y la presión.

La respuesta de ingeniería aeronáutica es que cuanto mayor es la altitud, más delgado es el aire y más baja es la resistencia en el avión, lo que reduce la potencia requerida, aumenta la velocidad y reduce los requisitos de combustible.

Las fuerzas opuestas son que cuanto mayor es la altitud, más delgado es el aire, el ala produce menos elevación y menor potencia puede producir un motor.

Entonces, a cierta altitud, esas fuerzas opuestas se igualan y el avión no puede subir más alto.

Además, cuanto más alto vuela el avión, mayor será el ángulo de ataque del ala en relación con la corriente de aire, llegando finalmente al ángulo de pérdida. Por lo tanto, los ingenieros tienen que bajar la altitud de operación lo suficiente como para tener un margen de seguridad adecuado que evite que el avión se detenga.

Para compensar la menor potencia del motor en altitud, los motores para altos niveles de vuelo tienen carga turbo para motores de pistón y una mayor eficiencia del compresor para motores a reacción.

Además, los altos niveles de vuelo requieren presurización de cabina, de lo contrario, los pasajeros no podrían sobrevivir al vuelo. Presurizar la cabina y la cabina aumenta el peso de la aeronave debido a la necesidad de una estructura más fuerte.

Entonces, los ingenieros descubren todo esto y encuentran la altitud más eficiente para los motores disponibles.

Hay tres razones principales: evitar el clima, reducir la resistencia aerodinámica y mejorar la eficiencia de la central eléctrica.

Volar en o cerca de la parte superior de la tropopausa permite evitar problemas importantes relacionados con el clima (lluvia, nieve, hielo, turbulencia, algunos vientos adversos).

Volar a gran altura reduce la resistencia aerodinámica. La densidad atmosférica cae con el aumento de la altitud y la resistencia aerodinámica cae de manera correspondiente. Si bien la resistencia viscosa aumenta con la caída de la temperatura del aire, es más que mitigada por la reducción general de la densidad atmosférica. Para una entrada de potencia dada, la velocidad aérea real aumenta aproximadamente un 2% por cada aumento de altitud de 1,000 pies. Volas más lejos con la misma carga de combustible y llegas antes.

A medida que aumenta la altitud, la temperatura del aire cae y para los motores de turbina, la reducción resultante en la temperatura de entrada del motor aumenta efectivamente la relación de presión del motor y, por lo tanto, su eficiencia.

Porque en altitud el aire es más delgado y, por lo tanto, hay menos resistencia al aire. lo que significa que puedes ir más rápido con menos combustible. Más allá de eso, porque si algo sale mal, querrás tener algo de altitud (porque altitud = tiempo) entre tú y las cosas oscuras y difíciles para tratar de corregir el problema.

Además, si va en la dirección correcta, la corriente en chorro le dará un buen empujón.

Para responder a su pregunta, permítame darle la ecuación que le permite calcular la resistencia:

[matemáticas] D = 1/2 ρ V ^ 2 S Cd [/ matemáticas]

dónde ρ es la densidad del aire, V la velocidad del avión con respecto al viento relativo, S el área de referencia (generalmente el área del ala) y Cd el coeficiente de arrastre. Además, también se introdujo la relación elevación-arrastre del ala, en las fórmulas [matemática] L / D [/ matemática]. Pero en vuelo constante [matemática] L = W [/ matemática] (levantar es igual al peso) y [matemática] D = T [/ matemática] (arrastrar es igual a empujar), por lo que podemos expresar la elevación para arrastrar relación como [matemáticas] Q / D [/ matemáticas]. La relación de elevación a arrastre depende solo del ángulo de ataque (cuando el ala está fija), por lo que la eficiencia es constante con la altitud, así como el arrastre porque el peso es siempre el mismo. Por lo tanto, es incorrecto decir que la resistencia es menor a grandes altitudes.

La razón por la cual los aviones vuelan a gran altitud es que la presión dinámica es constante cuando el ángulo de ataque es fijo y su expresión es [matemática] P = 1/2 ρ V ^ 2. [/ matemática] Cuando vuela a grandes altitudes, la densidad del aire es más baja, por lo que la aeronave es más alta, para tener la misma presión dinámica.

Múltiples factores El aire delgado en altitud genera menos resistencia y el avión puede ir más rápido. Los motores a reacción también son más eficientes a gran altitud; para una explicación sobre eso, vea ¿Por qué los motores a reacción son más eficientes a mayor altitud?

Muy simple, cuanto más alto vueles, más rápido volarás.

Una aeronave debe crear un elevador para superar el peso y empujar para superar la resistencia. Cuanto menos arrastre, más rápido vuele o menos combustible para mantener la misma velocidad.

Un avión mide la velocidad por la presión del aire en un tubo llamado tubo pitot. Esto proporciona la IAS (velocidad indicada del aire). Pero cuanto más alto vuele, la TAS (True Air Speed) será mayor.

Sí, tiene usted razón. Hoy en día, los aviones comerciales vuelan a alturas muy altas. Sus altitudes generalmente varían de 25000 a 30000 pies para aviones turbopropulsores, a 36000 a 42000 pies para aviones propulsados ​​por turbofan.

Este es un fenómeno simple de nuestra atmósfera. Como sabemos, la temperatura del aire continúa disminuyendo con el aumento de las altitudes. Ahora, lado a lado, la presión del aire y la densidad también disminuyen. El avión mientras vuela se enfrenta a un arrastre de aire que se opone al avión para avanzar. La diferencia entre la resistencia del aire y el empuje total del motor a esa altitud le proporciona la fuerza de propulsión neta que actúa sobre el avión.

Ahora, dado que la resistencia es una fuerza y ​​la fuerza depende de la densidad del fluido y la densidad del fluido es directamente proporcional a la fuerza. Entonces, debido a la baja densidad del aire, hay menos resistencia y los aviones pueden volar más rápido; por lo tanto, usa menos combustible para superar la resistencia y, por lo tanto, proporciona una mejor eficiencia de combustible. La velocidad de crucero típica de los aviones comerciales es de 850–950 km / h.

Entonces, esta es la razón por la cual los aviones comerciales vuelan a altitudes tan altas.

Espero que esto ayude.

Todos los aviones tienen una altitud óptima a la que operan.

Los aviones de pasajeros modernos están diseñados para ser eficientes entre 30,000 ‘y aproximadamente 38,000’, lo que ofrece el mejor compromiso entre la velocidad de crucero, la eficiencia del combustible y el tiempo hasta la altitud de crucero. Algunos jets ejecutivos están mejor por encima de 40,000 ′ – turbopropulsores entre 20 y 30,000 ′.

Muchos muchos factores. Para vuelos de un sector corto, digamos, MAA- BLR a solo 250 kms, ningún avión a reacción sube más de 18000 pies. Igual es el caso de un vuelo de BOM a Pune, solo 6 a 8 minutos de vuelo en crucero sobre las montañas. La distancia es de 66 NM. Entonces, ¿cuál es el propósito de subir a 20000 pies, incluso antes de subir, el avión estará sobre el destino.

Vuelos de ESTE a OESTE- Singapur- Londres- la altitud NIVEL DE VUELO Los primeros dos dígitos serán números pares- 42000/40000 pies / 38000 pies. pero en la dirección de retorno, el nivel de vuelo será de 41000 pies / 39000/37000 pies.

A continuación, ¿por qué vuelan a altitudes que lo hacen? la tripulación debe obedecer las instrucciones del ATC. Si el ATC dice mantener FL270- 27000 pies, la tripulación debe obedecer y si el ATC lo instruye, subir a FL310, 31000 pies, la tripulación debe obedecer.

SIGUIENTE, la tripulación debe volar al menos 2000 pies por encima de la obstrucción más alta en el camino. Por lo tanto, el avión a reacción que vuela sobre las montañas ALPS debe volar al menos 2000 pies sobre el pico para evitar la colisión con la montaña.

A continuación, la tripulación debe obedecer las advertencias dadas por GPWS-Advertencia de alerta de proximidad terrestre / ACAS- si la computadora emite voz sintética- PULL UP PULLUP o CLIMB / DIVE, la tripulación debe alterar la altitud del vuelo.

Finalmente, la tripulación debe cumplir con los procedimientos SID / STAR prescritos para un aeropuerto.

entonces la altitud no está en manos del piloto, sino que se decide por muchos factores externos.