Зачем самолёты летают так высоко?

[@АлексейКибирев-с9ц]

При полёте на больших высотах, придется выходить на сверхзвук, для получения достаточной подъёмной силы, а это чревато разрушением конструкций самолета, т.к. они спроектированы для дозвуковых скоростей. Практический потолок для гражданских дозвуковых лайнеров около 13км.

[@aivarassaulys5039]

Не обязательно сверхзвук - был проэкт "атмосферных спутников", когда далеко до звука на высотах 25 - 28 км. с оч.лёгким планером и толстым сечением крыла большой площади и размаха, покрывая верхнюю площадь крыла солнечными батареями, автоматический БПЛ аппарат на электродвижках мог бы висеть месяцами на такой высоте. Только вот чтоб создать приемлемые для нашей жизнедеятельности условия, для противодействия малому давлению окружающей среды, фюзеляж то не будет таким уж лёгким - его оболочка должна будет выдержать разность давлений с запасом. Соответственно и грузоподъёмность уменьшается, да и время в пути не радует.

[@Alexey_Tokarev]

Некоторые пассажирские самолеты (особенно "бизнес-джеты") летают и несколько выше 11 км. Но бесконечно подниматься самолет не может по четырем причинам. 1. Двигатели нуждаются в достаточном количестве кислорода, которого становится тем меньше, чем более разрежен воздух 2. Подъемная сила крыла тоже заметно снижается с высотой. 3. Поскольку внутри самолета (особенно пассажирского) требуется поддерживать давление близкое к нормальному атмосферному, то распирающая нагрузка на герметичный фюзеляж на высотах больше 12-15 км требует утяжеления конструкции, что снижает экономические показатели. 4. В случае аварийной разгерметизации на очень большой высоте, применение кислородных масок (которые выпадают из полок над каждым креслом) уже не гарантирует выживания большинства пассажиров и даже экипажа.

[@FrankFQC]

Поправочка: давление в самолётах не поддерживается близким к атмосферному, оно держится на уровне примерно 80% от нормального, так как выше нагнетать нет смысла - нагрузка на фюзеляж будет сокращать срок его службы, а ниже нельзя, так как человеку нужно достаточное парциальное давление кислорода чтобы дышать. Заодно разность давлений надёжно "запечатывает" двери без применения замков.

[@Sabonius1]

upd. Перечитал написанное - я, оказывается, написал не почему летают высоко, а почему нельзя летать ещё выше. Самое главное ИМХО забыли. Крыло пассажирского или грузового самлёта дозвуковое - есть максимальный мах, на котором оно может эффективно работать. А с высотой темпенратура воздуха, а значит и скорость звука падает. Падает и скорость соответствующая максимальному Маху крыла. А с уменьшением плотности воздуха падает и подъёмнтая сила крыла, требуя увеличения скорости. Таким образом снизу скорость ограничена требованием подъёмной силы, а сверху - максимально допустимым Махом. Такую ситуацию называют Coffin corner (можете ознакомиться на википедии).

[@juniconst]

Высокий эшелон безопаснее в смысле облачности, а значит опасности грозы, обледенения и всякой пыли, а ещё там гуси не летают.

[@rasimbot]

Не только в смысле облачности. ПЗРК тоже не достанут

[@kiryutinaleksey]

И это самый важный аргумент

[@juniconst]

@@kiryutinaleksey ну да, и ПЗРК и гуси.. Гуси очень массивные и летают исключительно высоко. Если самолет на автопилоте, экипаж расслаблен, то эти птицы очень опасны.

[@dibos8483]

Гуси одни из самых высоко летающих птиц, на 10к добираются

[@juniconst]

@@dibos8483 зафиксированы случаи: серые гуси - 8800м горные гуси - 10175м африканский сип - 12150м

[@unclepasha2718]

Есть и другие причины, почему самолёты летают на высоте ≈ 10 км: • чтобы не врезаться в гору • это выше большинства видов облаков, кроме мощных грозовых (ну и ещё серебристых, перламутровых и в некоторых редких случаях перистых, но эти три вида не страшны) • там не летают птицы, дроны, воздушные шары, метеозонды, вертолёты... • самолёты производят большой шум • количество водяного пара на такой высоте настолько мало, что лёд на поверхности почти не образуется • в случае возникновения нештатной ситуации больше времени на её исправление (читайте про планер Гимли)

[@MrRomanvideo]

Вот мне кажется эти аргументы в 10ки раз сильнее того, что сказано в видео. Потому что к тому же подозреваю, что допущение об одинаковой силе тяги на разных высотах неправильно.

[@radionetuhf3397]

Это все ерунда, а основная причина - ЭКОНОМИКА. Скорость выше - люди быстрее добираются из А в Б, Сопротивление воздуха ниже - меньше топлива нужно для преодоления одного и того же по дальности маршрута. И в Авиации сейчас основная конкурентная борьба между самолетами сосредоточена на понятии топливная эффективность....т.е. сколько топлива уходит на одного пассажира. ---------------------------- Между прочим, высота 10к не самая лучная, т.к. при всей экономике, там очень высокий уровень РАДИАЦИИ (космического фона), но ВСЕМ рулит экономика! На самом деле "ВОЗДУШНЫЙ КОРРИДОР" гораздо шире 10к и простирается от 9000 до 14000м, а у малой авиации есть другие корридоры ( 300м и 5000...и др) Все это регулируется "Чикагской конвенцией 1944г"

[@kostya1306]

Я думаю, что выше 10 км сложно летать из-за разреженного воздуха. Подъемная сила крыла уменьшается, двигателям тоже воздуха нехватает. Ну и похоже, что 10 км это какая-то оптимальная высота для конструкции пассажирских самолетов.

[@juniconst]

Подъемная сила возрастает со скоростью как и сопротивление, давление воздуха перед компрессором турбины - тоже, на подходе к Маху диффузор воздухозаборника даже становится излишне большим.

[@mrgoodpeople]

ну некоторые маленькие реактивные самолеты не летают высоко. Тот же советский як-40, который выполнял короткие перелёты, не поднимался выше 6 км. И это кстати был большой плюс для пассажиров, потому что и уши страдали меньше, да и вид из окна поинтереснее, потому что лучше видно землю.

[@alexanderburov3253]

@@mrgoodpeople Для коротких полётов большая высота и не нужна, потому что иначе половину времени будет занимать выход на полётную высоту и снижение. Что наоборот только увеличит общее время полёта. Большая высота становится выгодна для средне- и дальнемагистральников.

[@mrgoodpeople]

@@alexanderburov3253 ну у того же як-40 по ТТХ крейсерский потолок 6 км, уж не знаю почему, может из-за системы жизнеобеспечения, то есть выше он просто не обеспечит пассажиров достаточным давлением на борту и пр. А что касается профиля полёта, ну не знаю, вполне возможно что полёт где 50% мы набираем высоту, а 50% опускаемся, будет вполне себе выгодным и в плане времени и в плане экономии топлива. Чем выше мы летим, тем быстрее, поэтому по времени это вполне выгодно. Длина траектории то от этого если и увеличится, то лишь на 2-3 десятых процента.

[@Aleksio1222]

Вы прекрасно объяснили уменьшение сопротивления на большой высоте. Стоит добавить, что холодный воздух, -40 и холоднее улучшает работу двигателя.

[@Леонид-й2ы5м]

Здравствуйте. Всему есть золотая середина. Двигатели невозможно сделать одинаково эффективными для работы при нормальном атмосферном давлении и в очень разряженной среде. Крылья должны на что-то опираться и они тоже не могут увеличивать площадь :) Но по мне самое главное это безопасность. Помню историю про усталость металла в лайнере Комета. Слишком большая разница в давлении будет очень сильно "раздувать" планер в размерах, что значительно уменьшит срок его службы без разрушения. Аварийная ситуация с разгерметизацией приведет к гибели всех пассажиров и экипажа. Судно не сможет войти в зону жизни достаточно быстро.

[@andreyti64]

Рабочим телом турбореактивного двигателя является воздух. А так как с высотой плотность воздуха уменьшается, то и КПД двигателя падает.

[@KonstantinUdakov]

Если бы это было внезапность И неожиданностью то это было бы так.. а если самолёты рассчитаны на это то всё в порядке😂😂😂😂😂

[@1ksiman]

Турбореактивные двигатели не используют в гражданской авиации

[@KonstantinUdakov]

@1ksiman а какие ?!

[@1ksiman]

@@KonstantinUdakov Обычно турбовентиляторные либо турбовинтовые (транспортная авиация) либо газотурбинные (вертолёты)

[@science_engineering]

​@@1ksimanна большинстве гражданских воздушных судов ставят двухконтурные турбореактивные двигатели. На тех же боингах. Вы чего-то путаете...

[@yuriyy640]

Двигатель самолета ВОЗДУШНО-реактивным, следовательно при уменьшении давления его эффективность падает. Вот поэтому у каждого самолета есть своя оптимальная высота, где расход топлива минимален

[@vmarunin]

Подъёмная сила тоже зависит от плотности воздуха и скорости (и от формы и размера крыльев, конечно). Выше надо летать быстрее, а это уже сверхзвук, что гораздо сложнее чем дозвук. Конкорд летал на 18 км, военные летают выше. Бизнес-джеты летают быстрее магистралов и на высоте 12 км. А современные магистралы уже и 900 км/ч не летают, они летают 800. Немного медленнее, немного ниже, но так удобнее для двигателей с высоким коэффициентом двухконтурности. А они сильно экономичнее.

[@mrgoodpeople]

так про сверхзвуковые речь и не идёт. Вы вероятно не сможете лететь на высоте 18 км на дозвуковой скорости. Плотность на высоте 18 км в 3 с лишним раза ниже, чем на 10 км. То есть вам нужна будет в 1.7 раза большая скорость для тех же аэродинамических характеристик. А это очевидно превысит звук. А уменьшить в 1.7 раза приборную скорость будет проблематично для стабильного полёта. Ну либо нужно будет делать огромные крылья.

[@ЗЁма]

Привет из Калининграда! Спасибо за видео!!! Класс!!! 👍👍👍

[@ArtemKAD1]

Еще выше нужно лететь еще быстрее что-бы хватило кислорода, но там упираются в скорость звука при приближении к которой сильно увеличивается сопротивление.

[@alxandr56]

Мощность двигателей, несмотря на наличие турбокомпрессора, падает с высотой

[@MrRomanvideo]

Вот-вот

[@dmitridmitriev6997]

Там разница температур за и перед турбиной играет важную роль,массовые расходы газов через первый и второй контур и так далее. F(Vo)=F1(Vo)+F2(Vo)=m'1*(V1-Vo)+m'2*(V2-Vo),где m - массовые расходы,Vo - истинная воздушная скорость,V1,2 -относительные скорости струй в контурах к самому двигателю.

[@alxandr56]

@dmitridmitriev6997 Вспомним проф. Уварова...

[@dmitridmitriev6997]

@@alxandr56 Скубачевского😉

[@alxandr56]

@@dmitridmitriev6997 У нас на Э3 свирепствовал Уваров.

[@dendom8700]

не забываем, что двигатели используют два компонента топлива: горючее и окислитель. с горючим понятно - на земле заливают авиакеросин, а окислитель - атмосферный кислород. на высоте 10км при текущих скоростях плотность воздуха обеспечивает сжигание керосина, если поднимать высоту - нужно увеличивать скорость, делать воздухозаборники, как на боевых самолетах, или вообще брать с собой запас окислителя, как на ракетах

[@POV77523]

Ну лень читать прочие комменты, извините. Потому, возможно. повторюсь с недоуменными вопросами: 1) а что с подъемной силой в разреженном воздухе? 2) а что с эффективностью (тягой) двигателя в разреженном воздухе?

[@nicksiberian6212]

А можно как-то прикинуть на какое минимальное расстояние выгодно летать поднимаясь на 10 км? Если перелет 200-300 км, может выгоднее лететь ниже на тратя топливо на подъем?

[@mrgoodpeople]

Всё равно выгодно подниматься настолько высоко, насколько успевает самолёт. Нужно примерно 200 км чтобы подняться и 200 км чтобы опуститься. Так что нужно лететь где-то 400-500 км, тогда будет подъём на все 10 км.

[@BerSeTar]

На меньшие расстояния просто и самолёты меньше, а то и вовсе используются вертолёты

[@mrgoodpeople]

@@BerSeTar только не в Японии =). там почему-то любят использовать Боинг-747, хотя полёты на очень короткие расстояния. А причина в большом количестве пассажиров.

[@Aleksio1222]

Сверхзвуковые пассажирские самолёты Ту-144 и Конкорд летали на бОльших высотах, 15-18 км. Но всё равно это не спасало от звуковой волны от преодоления звукового барьера. Самый скоростной боевой самолёт SR-71 Blackbird летал ещё выше. Мой ответ - потолок 10-11 км для гражданской авиации обусловлен дозвуковой скоростью. Что бы лететь выше надо ускоряться быстрее скорости звука. Самолёт U-2 на дозвуке летал на 20 км, но там конструкция очень специализированная и для перевозки пассажиров не подходит.

[@crazy_scientist0]

Потому что выше уже придется лететь на сверхзвуковой скорости (и это при том что скорость звука с высотой падает из-за понижения температуры) и наступает волновой кризис - сжимаемость воздуха и ударная волна. Это нарушает работу крыла и двигателей.

[@KonstantinGrigorishin-t4f]

А как же тогда, например, АН2: максимально допустимая скорость: 258 км/ч, практический потолок: 4200 м, то есть там до сверхзвука ещё очень далеко.

[@abururu]

Иванычу респектос! привет Новосибу передавайте

[@tomankt]

В ролике рассмотрено только простое лобовое сопротивление - как будто это не самолёт, а поезд по рельсам едет. Но у реального самолёта ещё нужно создавать подъёмную силу, а при её создании неизбежно добавляется индуктивное сопротивление, которое обратно пропорционально скорости. Поэтому общее сопротивление - это сумма квадратичного члена и обратно пропорционального, и только на какой-то одной скорости (на которой, кстати, эти два члена оказываются равными друг другу) получается минимум сопротивления. С точки зрения планера, если абстрагироваться от изменения мощности двигателей по высоте и от КПД движителя на разных истинных скоростях, именно эту приборную скорость и выгоднее всего "ловить" на разных высотах или, что то же самое, стремиться держать наивыгоднейший угол атаки. После того, с ростом высоты и соотв. снижением плотности воздуха истинная скорость, соответствующая наивыгоднейшей приборной, поджимается к ограничению по числу М, лезть дальше становится энергетически невыгодно - даже при наличии запаса мощности и тяги двигателей, и даже если самолёт по конструкции сверхзвуковой. Даже у сверхзвукового самолёта на сверхзвуке аэродинамическое качество меньше, чем на дозвуке, причём в разы меньше. Залезть высоко на дозвуке можно только если у самолёта низкие приборные скорости полёта - но это уже требует очень низких удельных нагрузок на крыло, а значит, резко растёт масса конструкции планера, уменьшается отношение полезной нагрузки к общей массе - так что практическая транспортная экономичность на единицу перевозочной работы опять же падает.

[@eds59]

Совсем уж высоко у самолетов возникают другие проблемы. Компрессору двигателя будет сложнее собрать достаточное количество воздуха для сжигания того же объема топлива. Ну и как верно заметили, подъемная сила зависит от плотности воздуха, чем он более разряжен, тем меньше будет подъемная сила при той же скорости самолета.

[@akaSapient]

Разность давления внутри и снаружи будет требовать слишком большого увеличения прочности и веса конструкции, что "съест" выгоду. Текущая высота видимо как раз находится в точке пересечения графиков стоимости полета в зависимости от высоты из расчета сопротивления и из расчета прочности самолета.

[@mrgoodpeople]

ну кстати с дальнейшим ростом высоты разница в давлении будет расти уже не так сильно. Там что-то вроде экспоненциальной зависимости. То есть основная разница накапливается именно за первые 10 км, которые самые-самые плотные.

[@akaSapient]

@@mrgoodpeople Возможно там каждый следующий процент все дороже.

[@MrRomanvideo]

Так , а сила тяги разве не меняется от плотности воздуха? Количество кислорода для сгорания не влияет?

[@YuriiKostychov]

Доброго здоровья! В космонавты не записывались же пассажиры:) в разряженном воздухе необходимо поддерживать внутренне нормальное давление - это же тоже морока. Скорее всего это оптимум для возможного поддержания давления внутри и сопротивления воздуха для скорости движения. Я так думаю.

[@carbazol1]

Затем, что плотность и сопротивление воздуха там меньше, соответственно и расход топлива тоже уменьшается. Для коммерческой авиации оптимальная высота около 10000 метров.

[@jornand123]

Высота и разряженность воздуха напрямую влияют на: лобовое сопротивление, подъемная сила на крыле, работа реактивных двигателей, разница давления снаружи и внутри самолета. Последние два фактора, думаю, наиболее критичные для полетов выше 11 км.

[@vitasshor]

Ещё нужно учитывать космическое излучение. Примерно на 12км "защитные" свойства атмосферы иссякают, и пассажиры будут получать неслабую дозу обучения.

[@RaDoooh]

Как-то так выгодно описали полёт на 10к, как будто поднять такой вес на эту высоту бесплатно и потерями можно пренебречь.

[@Леонид-й2ы5м]

Но ведь судно и опускаться будет, а при этом не нужна мощность двигателя. И топливо не будет тратиться, а расстояние будет проходить лайнер очень даже значительное.

[@KonstantinUdakov]

При спуске самолёт расходует в разы меньше топлива поэтому на общем полёте экономических целей сообразно и подниматься и лететь высоту а потом планировать вниз

[@KonstantinUdakov]

Аэродинамические свойства современных планеров то есть физиолежа и самолётов такое что минимум один к десяти то есть 10 км при отключившихся двигателях самолёт может планировать больше 100 км

[@tech_eng]

Всё красиво, только с одним маленьким нюанусом - тяга, которая та же самая в расчетах, образуется такими же поверхностями, что и крыло, по тем же законам, что и подъемная сила и в том же самом воздухе, в котором летит крыло, а отсюда следует, что при меньшей плотности воздуха тяга двигателя тоже будет меньше, при чем на ту же величину, на которую меньше лобовое сопротивление. Так что пояснение это подходит только для ракетных двигателей, у которых тяга не зависит от плотности наружного воздуха. Беда)

[@adnninadnnin7967]

Потому что могут!! Всего 110 лет назад могли только мечтать о полетах на такой высоте..

[@Плоскоземельщики]

Чтобы было лучше распылять химтрейлы!

[@mrgoodpeople]

о, теории заговора пошли =).

[@KonstantinGrigorishin-t4f]

Сила сопротивления воздуха kρv^2 (тут k - коефициент, зависящий от геометрии самолёта). Тогда скорость равномерного полёта определяется равенством силы тяги и силы сопротивления воздуха F=kρv^2. Однако мощность, требуемая для преодоления данной силы лобового сопротивления, пропорциональна уже кубу скорости P=Fv=kρv^3. Мощность двигателя ограничена неким предельным значением Pmax, а значит полёт самолёта ограничен предельной скоростью v^3~Pmax/ρ при данной плотности. С другой стороны, подъёмная сила крыла равна Fп=CSρv^2, где C - коэффициент зависящий от геометрии крыла и угла атаки, S - площадь крыла. Для горизонтального полёта необходимо уравновешивание подъёмной силы и силы тяжести Fп=mg, где m - масса самолёта. Отсюда минимальная плотность воздуха необходимая для поддержания горизонтального полёта: ρmin=(mg)^3(k/Pmax)^2/(CS)^3. Плотность ρ падает с высотой полёта h. То есть существует максимальная высота, на которую могут поднять двигатели данной мощности Pmax при данной геометрии крыла (коефициент C) , геометрии всего самолёта (коефициент k) массы m. Кроме того, из-за падения плотности воздуха на больших высотах двигателю не хватает кислорода для развития необходимой мощности (двигатели “задыхаются”), что тоже резко ограничивает высоту полёта. Пассажирские и транспортные самолёты тяжёлые, не могут изменять геометрию крыла (только изменяют площадь крыла S закрылками, но это на малых скоростях), а форма флюзеляжа, такова, что сила сопротивления воздуху сильно возрастает на звуковом барьере и выше (~v^3, однако более выгодно на дозвуковых скоростях). Истребители и сверхзвуковые бомбардировщики (например ту-150 “белый лебедь”) способны изменять геометрию крыла (угол стреловидности), имеют много большую удельную мощность двигателей (меньшая общая масса, иной коефициент двухконтурности, форсажная камера и т.д.), а также имеют форму флюзеляжа (острый нос) которая даёт меньшее лобовое сопротивление на сверхзвуковых скоростях чем тупой нос (он лучше на дозвуковых скоростях). Посему максимальная высота полёта тяжёлых относительно медленных самолётов до 12 км. А высота относительно лёгких сверхзвуковых (Миг21) до 20 км, то есть уже стратосфера.

[@unclepasha2718]

Из полученной Вами формулы, следует, что при прочих равных условиях Р~1/√ρ, т.е. чем больше плотность, тем меньшая нужна мощность, и тогда непонятно, в чём же преимущество большой высоты. А если коэффициенты k и С не зависят от высоты, то и лобовое сопротивление, и подъёмная сила с высотой уменьшатся в одно и то же число раз, в итоге то на то и выйдет. Экономия топлива при большей высоте будет только если подъёмная сила с высотой уменьшится не так сильно, как лобовое сопротивление.

[@KonstantinGrigorishin-t4f]

@@unclepasha2718 У нас потребляемая мощность растёт со скоростью как P~v^3, а подъёмная сила как F~v^2. Плотность воздуха до высоты 12 км падает почти линейно. Мощность двигателей ограничена некой максимальной величиной Pmax. То есть на данной высоте у нас есть максимальная скорость которую мы можем выжать v^3~Pmax/ρ (тое обратно пропорционально корню кубическому из плотности, или пропорциональна корню кубическому из высоты). Однако скорость необходимая для обеспечения нужной подъёмной силы Fп=mg растёт как v^2~1/ρ (тое обратно пропорционально корню квадратному из плотности, или пропорциональна корню квадратному из высоты). Это значит, что рано или поздно мы достигнем такой высоты, на которой вкладываемая мощность не будет развивать скорость требуемою для создания достаточной подъёмной силы.

[@unclepasha2718]

@@KonstantinGrigorishin-t4f меня смущает, что Вы сравниваете силу с мощностью. Если уж сравнивать, то либо силу с силой, либо мощность с мощностью, и тогда показатели степени у v будут одинаковы. Подъёмной силе тоже ведь соответствует некая мощность, и она тоже ~v³. Давайте сравним силы: Fсопр/Fпод=kρv²/CSρv²=k/CS=const, то есть их отношение постоянно и преимущества большой высоты полёта по сравнению с малой я не вижу. Впрочем, другого результата и не приходится ожидать: подъёмная сила по своей сути тоже сила сопротивления. В простейшем случае она возникает потому, что крыло имеет некий угол атаки α, в итоге на крыло действует набегающий поток воздуха с силой F, которую мы можем разложить на две составляющие: Fх=F•sinα (сила сопротивления) и Fy=F•cosα (подъёмная сила). То есть уменьшая сопротивление, мы в той же степени уменьшаем и подъёмную силу. Экономия при полёте на большой высоте будет только тогда, когда Fсопр/Fпод≠const, а это будет в том случае, если k и С по-разному будут изменяться с высотой.

[@KonstantinGrigorishin-t4f]

@@unclepasha2718 Я не сравниваю силу с мощностью. Я сравниваю скорость, которую мы можем достичь на максимальной мощности двигателей и скорость, которая необходима для горизонтального полёта (как вы правильно заметели она даёт как подъёмную силу так и силу сопротивления). Сила тяги здесь не задана: она зависит от мощности и скорости F=P/v. В двигателе всегда задана мощность (потому как двигатель жрёт топливо - больше топлива в единицу времени съело, тогда больше мощность выдало), а уж какая там сила тяги достигается, то это от многих факторов зависит. Например, у Жигулей и у трактора Беларусь одинаковая мощность двигателя, однако сила тяги у трактора много больше чем у автомобиля, но при этом трактор много медленнее едет. Или ещё пример: коробка передач - на низких передачах большая сила тяги но малая скорость, а на высоких малая сила, но большая скорость, и всё это на одних и тех же оборотах двигателя (мощности). Когда двигатели самолёта работают на максимальной мощности обеспечивая горизонтальный полёт на максимально допустимом угле атаки (потолок), то у вас нету запаса мощности для того чтобы подняться выше.

[@Shtaket3000]

Экономический мотив. Баланс между расходом топлива, полёт на дозвуковой скорости, а также шумовое и экологическое загрязнение

[@Almaka-o5t]

По той же самой причине. Чем выше, тем меньше плотность воздуха, а следовательно, меньше подъемная сила крыльев. То есть, существует некая компромиссная высота для полетов 10-12 км.

[@annaboeva]

Присоединяюсь к соображениям о мощности двигателей, количестве кислорода и около звуковой скорости. Добавлю, что 10-11 км - это уже достаточно выше линии облаков (за исключением грозового фронта), резких скачков давления там уже нет. А вот выше забираться - плотность воздуха меньше, а опираться на него надо.

[@Walker7745]

А у меня другой вопрос еще есть. Скорость скоростью, но ведь подъемная сила тоже должна зависеть от плотности воздуха. И чем выше мы летим, тем она меньше. Если уж вы разбираете все силы, действующие на самолет, то наверное стоило и про эту сказать.

[@rusgon]

Всем привет! Я так и знал что будет задан такой вопрос в конце ролика) Если подниматься всё выше и выше, то кислорода в атмосфере будет всё меньше и меньше. А кислород это окислитель нашего топлива. Вот и приходится соблюдать баланс плотность атмосферы \ наличие достаточного количества окислителя

[@mrgoodpeople]

вы про процентное соотношение? Если про абсолютное снижение, то это не проблема. Вы просто можете увеличить скорость и поток кислорода станет выше. Другой вопрос, что вы быстро упрётесь в звуковой барьер. И если самолёт не спроектирован специально для полёта на сверхзвуковых скоростях, то это вероятно приведёт к разрушению его конструкции.

[@rusgon]

@@mrgoodpeople Основной фактор наличия потолка - это дефицит кислорода и как следствие падение тяги

[@mrgoodpeople]

@@rusgon я не понимаю, что такое "дефицит кислорода". Если у вас скорость большая, то у вас и напор выше. Другой вопрос, что КПД двигателей зависит от разницы скоростей потока и выхлопной струи. И формально с ростом скорости КПД падает. Но воздух штука сжимаемая и при больших скоростях растёт давление в воздухозаборнике, что может не только сохранять уровень тяги (пусть и увеличивая сопротивление), но даже увеличивать его. А уж для сверхзвуковых самолётов это может быть очень заметным эффектом. Не знаю, как это называется на русском языке, в англоязычной литературе обычно используется термин ram effect.

[@cat66]

Чтобы больней было падать!

[@АлександрСильвербоун]

Меньше плотность воздуха влечёт меньшее содержание кислорода для эффективного сжигания топлива?

[@rymlianynkyivskyi]

На таких высотах выгодно летать не только благодаря меньшему сопротивлению воздуха, в этом деле немаловажное значение играет фактор погоды. Здесь нет бурь, гроз, осадков, обледенения и т.д. Кроме того, если удается "оседлать" попутное струйное течение - это еще ощутимая прибавка к экономии топлива. Ну а выше летать нельзя в силу различных факторов, но главным является то, что фюзелярж самолета по сути своей негерметичен, и в него постоянно приходится нагнетать воздух извне. Если подняться еще выше, этого нагнетаемого воздуха уже будет не хватать, и свободно дышать в салоне будет невозможно.

[@gregorgrosu4288]

Все просто. Самолету не выгодно летать на сверхзвуке так как лобовое сопротивление среды при этом пропорционально V^3 тогда как на дозвуке V^2. Отсюда имеем ограничение по скорости 0,8-0,9М. Чем выше скорость набегающего потока воздуха тем больше подъемная сила. Исходя из этого подъемная сила крыла на единицу площади крыла это некая константа при некоторых оптимальных условиях.. А значит есть оптимальная высота и скорость. А чем выше хочется летать при одной и той же скорости тем большая площадь крыла нужна. Значит по любому есть некий инженерный компромисс между площадью крыла и высотой полета при скорости 0,8-0,9М. И в шутку ещё можно добавить что максимальная высота гор на Земле округленно 9 км вот и не надо выше 10 км летать.

[@ВикторРусин-е8э]

А как быть с тем, что тяга двигателей на высоте, в разы меньше, чем у земли??? Достаточно посмотреть на высотно-скоростные характеристики.

[@kazdag7787]

На 10 Махах какая будет перегрузка при маневрировании, движении по радиусу 10 км ? Больше 100 g ?

[@unclepasha2718]

@@kazdag7787 могли бы и сами посчитать по формуле v²/r. Над уровнем моря чуть больше 100g, на высоте больше 10 км чуть меньше 100g.

[@waaaghtech9959]

Не знаю, какой ответ предполагаете вы, но конструкторы высколетающих самолётов скажут однозначно - скорость сваливания. Это минимальная скорость, с которой самолёт может лететь горизонтально. По мере набора высоты из-за того же снижения плотности среды эта скорость растёт. И есть предельная высота, где максимальная скорость равняется скорости сваливания. Реальные самолёты летают ниже, разумеется. Второй фактор - двигатель. От массы прокачиваемого воздуха зависит его эффективность. Для каждого из них есть довольно узкий диапазон высот, в котором двигатель максимально эффективн. Соответственно, поднимаясь выше падает топливная экономичность. В реальности, понятное дело, учитавается и температура воздуха (от неё зависит не тольгплотность, но яэи вязкость), и даже содержание кислорода в разных слоях.

[@tomankt]

На практике задирать до скорости сваливания не выгодно (хотя некоторые так делали при попытках перескочить грозу сверху, и в некоторых случаях кончалось плоским штопором). У планера самолёта (т.е. если мы для начала абстрагируемся от двигателей или считаем, что у нас есть заведомо избыточный запас мощности/тяги) есть две характерные наивыгоднейшие скорости (точнее, углы атаки, из которых для конкретной загрузки получается приборная скорость) - наивысшего аэродинамического качества (это если задача экономить энергию на перемещение по маршруту - обычная задача экономии топлива на транспорте) и наименьшей скорости снижения (это, соответственно, если дальность полёта нас в данный момент не волнует, а интересует подольше продержаться в воздухе с имеющимся запасом энергии). Первая несколько повыше, вторая пониже, ну а скорость сваливания, конечно, ещё ниже. При подъёме на высоту приборные наивыгоднейшие скорости сближаются с ограничением по числу М, так что даже раньше, чем доходит собственно до сваливания, самолёту приходится выходить на аэродинамически, а значит, и энергетически невыгодные слишком большие углы атаки.

[@АлексейВиноградов-н8з]

Видимо плотность воздуха важна для чего-то ещё, подъемной силы там, или турбонаддува двигателям... да и достаточно просто выше облаков забраться.

[@KeFear4ek]

а вопрос так и остался открытым: дешевле пролететь с низкой скоростью вдоль поверхности? или с высокой скоростью на большой высоте учитывая пережог топлива на подъем

[@mrgoodpeople]

ну так вы потом при снижении часть затраченной энергии вернёте назад. Можно вообще с выключенными двигателями пролететь порядка 100 км, если вы были изначально на высоте 10 км. Так что пережёг если и есть, то не такой уж и критичный. Закон сохранения энергии как никак.

[@mrgoodpeople]

Ага, чем выше, тем меньше манёвра по скорости. Лететь медленно нельзя из-за маленькой подъёмной силы, а лететь быстро нельзя из-за ограничения на скорость звука. Ну если мы конечно говорим про дозвуковые пассажирские самолёты.

[@antongoncharsky2827]

мне кажется сила сопротивления воздуха пропорциональна не квадрату скорости а кубу... ну или там более точная формула но показатель степени очевидно больше 2...

[@tackesi]

С меньшей плотностью воздуха уменьшается и содержание кислорода, необходимого для горения ( работы двиготеля) Подозреваю, что поднимаясь еще выше его на столько мало, что эффективность работы двиготеля снижается и мы тратим больше. Так же есть вопрос, сложнее ли подниматься па первую и на 10уюу тысячу метров над уровнем моря. Ведь рыба может плавать в плотной воде, но не может летать в менее плотном воздухе

[@Физикадилетанта]

Причин не летать выше несколько. Но вот на ум приходит еще одна причина. Самолет как известно не герметичный. Необходимое атмосферное давление внутри салона поддерживается компрессорами двигателей самолета. Если набирать высоту выше расчетной, то из за дополнительного падения атмосферного давления за бортом самолета, может произойти падение давления и внутри самолета, а это уже опасно для пассажиров.

[@Overmark024]

Всему виною деньги. Не хватает подъемной силы выше, вот и не летают

[@andreiivanov5704]

Пасажирам будут не различимы достопримечательности с большой высоты. И они будут постоянно просить опуститься пониже.

[@КИПарёнушкаЭЛЕКТРОник]

С 20 километров уже начинается ближний космос.

[@unclepasha2718]

Принято считать, что космос начинается с линии Кармана, это 100 км, никак не 20.

[@findmetwice]

а уменьшение тяги с высотой?

[@boris9189]

скорость звука с увеличением высоты так же уменьшается, гражданский самолёт не может лететь на околозвуковых скоростях, и если постепенно подниматься и набирать скорость, то можно приблизиться к скорости звука на этой высоте, а это не безопасно. так же есть нижний придел скорости в зависимости от высоты, меньше которой произойдёт "срыв потока", из-за этого пилоту приходится вести самолёт в очень узком диапазоне скоростей, и чем больше высота - тем уже этот допустимый диапазон скоростей. я это не сам придумал, авиа пилот в одном из роликов на ютубе это рассказывал...

[@YuriiKostychov]

Здравствуйте! Сговорились что ли все...У меня до сих пор остался вопрос - с чего бы скорости звука падать то с уменьшением плотности среды?

[@tomankt]

@@YuriiKostychov Она не от плотности падает, а от температуры - примерно пропорционально средней скорости молекул (которая для идеального газа пропорциональна корню квадратному из температуры). Вот в стратосфере температура с высотой падать перестаёт, на отдельных интервалах даже чуть возрастает - и вместе с ней и скорость звука. Хотя плотность, конечно, с высотой падает постоянно и монотонно. В нижних приземных слоях тропосферы тоже бывают т.н. температурные инверсии (ночами при ясной погоде, зимой в полярном климате/полярных воздушных массах), в них тоже скорость звука растёт с высотой (и это, в частности, объясняет некоторые особенности распространения звука на местности холодными ясными ночами по сравнению с тёплыми пасмурными).

[@ww7570080]

Не летают значительно выше 10 км. потому что не достаточно кислорода для нормальной работы двигателей. Там процесс сгорания топлива прекращается, двигатель глохнет.

[@ПЁТРРОМАНОВ-н5о]

Военные летают до 16 000 м.

[@throgvar4727]

@@ПЁТРРОМАНОВ-н5о МиГ-31 до 30 000 может подниматься, а 20 000 - его родная стихия.

[@ww7570080]

Раньше на больших высотах применялся жидкий окислитель. Назывался он в просторечии -оранж.

[@ПЁТРРОМАНОВ-н5о]

@@throgvar4727 Я писал про стратегов, а не о мелочи.

[@SorokinAU]

Спасибо, подписан на телегу!

[@altaybaba55]

@@SorokinAU киньте ссылку пожалуйста

[@ДаМожно-ш8я]

Заправляются по дешевке, забираются на верх, и потом в стране где топливо дороже, просто планируют вниз используя гравитацию земли

[@aleksandr9412]

на Урале так было, местный аэропорт взвинтил цены на топливо и самолетам было выгоднее прилететь с полными баками из Москвы чем заправляться там.

[@Denis_K.]

Но с высотой и расход топлива должен увеличиться, количество плотность воздуха в 3 раза меньше, значит в 3 раза меньше количества этого воздуха... Значит его нужно как то в 3 раза больше прогонять через двигатели. А скорость растет только в корень из 3

[@tomankt]

Расход топлива в единицу времени уменьшается, т.к. его подаётся пропорционально тому количеству воздуха, которое может всосать двигатель - больше всё равно не сгорит. Соотв. уменьшается и мощность, а в ещё большей степени и тяга двигателей.

[@michaelpovolotskyi3295]

Замечание такое. Во-первых, у самолета, о котором шла речь, не крылья, а одно крыло. Одна деталь, на которую корпус крепится. Во-вторых, раз уж говорим о зависимости сил сопротивления от плотности, то и зависимость подъемной силы от плотности тоже должна быть рассмотрена. Там тоже линейная зависимость, которая отвечает на вопрос, заданный в конце.

[@MrGogaren]

Ваше замечание "Во-первых" не имеет отношения к сути задачи от слова "совсем":)

[@michaelpovolotskyi3295]

@@MrGogaren Можно, конечно, ответить Вам в стиле "сам дурак", но здесь так не принято. Мое замечание все-таки имеет смысл, так как цель канала - передавать знания. Значит, формулировки должны быть точными.

[@mrgoodpeople]

@@michaelpovolotskyi3295 крыло, крылья, какая разница? На больших пассажирских самолётах конструктивно это вполне себе две разные детали, которые крепятся к центроплану. Может на каком-нибудь кукурузнике это и было физически одно сплошное крыло. А какой термин использовать - это уже болтология, сути не меняющая.

[@michaelpovolotskyi3295]

@@mrgoodpeople Но центроплан же один, поэтому крыло - одно, а не два. Я не знаю, что такое "болтология".

[@mrgoodpeople]

@@michaelpovolotskyi3295 так вот это она и есть, обсуждать названия =). а у птицы два крыла или одно? махать крыльями при этом не обязательно, пусть птица парит. Что писать в учебнике по аэродинамике и формулах, что это крыло с таким-то профилем, или что это два крыла. Блин. Вот я начал заниматься болтологией как раз =). Короче не важно крыло или крылья, вообще один из самых бессмысленных споров. Мне нравится группа Wings, поэтому пусть будут крылья =).

[@Вячеслав-й4г7т]

На более высоких отметка плотность не достаточная для создания оптимальной подъёмной силы (предположение).

[@MrYrodz]

Наверно потому что тяжело сделать самолет который одинаково хорошо будет летать на уровне моря и большой высоте.

[@СемёнВикторович-о6о]

Для функционирования двигателя самолёта необходимо много кислорода. А выше 10-11 км кислорода становится недостаточно. Вот и выходит что высота 10-11 км для самолёта является оптимальной.

[@Rayvenor]

Процент кислорода в воздухе примерно одинаковый что у земли, что на высоте 10км

[@СемёнВикторович-о6о]

@@Rayvenor Почему же тогда на Эверест восходят только с кислородными баллонами?

[@Rayvenor]

@@СемёнВикторович-о6о т.е. ты сейчас сравнил дыхательную систему человека и реактивный двигатель летящего самолёта? Я тебе ещё вопрос придумал: дельфины и киты дышат воздухом. Они ныряют на десятки минут на несколько километров. Почему дизельные подводные лодки не могут без электричества в батареях?

[@СемёнВикторович-о6о]

@@Rayvenor Сам то понял что спросил?

[@СемёнВикторович-о6о]

@@Rayvenor Гуглится в 3 клика: "На высоте Эвереста концентрация кислорода значительно снижается. На вершине Эвереста концентрация кислорода на 40% меньше "

[@unclepasha2718]

Почему-то в ролике ни слова про то, как изменяется подъёмная сила с высотой, а она, по идее, точно так же зависит от плотности воздуха. Надо полагать, перед ρv² стоит ещё некий поправочный коэффициент k=k(h), который по-разному меняется для лобового сопротивления и для подъёмной силы. Иными словами, если сила сопротивления упадёт в три раза, а подъёмная сила в пять раз, летать высоко будет невыгодно.

[@mrgoodpeople]

Коэффициенты есть, но они не меняются с высотой. Они зависит от угла атаки и положения механизации.

[@ЛеонидПахомин]

Силу Архимеда забыли указать😊

[@Delynanol]

Не летают выше как минимум из-за ограничения скорости вращения вентилятора, думаю это основная причина, а что касается сверхзвука, врятли в столь разряженной среде имеются те же последствия, как при плотности над уровнем моря.

[@tomankt]

Последствия принципиально те же самые. Ещё не доходя до собственно сверхзвука, только приблизившись к скорости звука, дозвуковой самолёт перестаёт нормально управляться из-за постепенного, но очень сильного перераспределения аэродинамических сил (и может, например, неуправляемо затянуться в пикирование, отчего набрать ещё больше скорости, и всё, или потерять управление по кренам, завалиться в глубокий крен и из него опять же в пикирование, и набирать скорость до разрушения конструкции или тупо до падения на землю). Также и по прочности некоторые элементы конструкции могут не выдержать такого перераспределения сил.

[@Mickhail_Kasyanov]

Кто хоть раз летал на Ан-2, тот знает, почему нормальные самолеты летают высоко)))

[@Evgenij_Pavenko]

Воздушные ямы на низкой высоте?

[@Mickhail_Kasyanov]

@@Evgenij_Pavenko Они самые. Это как поездка на формуле-1 по бездорожью))))

[@Agent_Schmied]

Выше воздуха меньше

[@kostya1306]

Можно я не хочу в тг? Дайте просто прямые ссылки на ваши другие каналы на Youtobe.

[@ДмитрийШилов-ъ6г]

Выше не летают потому что не получится лететь сильно быстрее 950 км/ч из-за приближения к скорости звука. Даже 950 км/ч это 263 м/с что близко к скорости звука на высоте 10км.

[@kazdag7787]

Мощность и экономичность двигателя разве не пропорциональны кубу скорости ? Выгодно лететь с небольшой скоростью, а значит низко

[@ПавелВасин-э1т]

дофига вопросов. про какую скорость. какая тяга и чем она достигается. и так далее.

[@vladimirfedorov5282]

Мало самолетов возило окислитель с собой. Про пассажирских не слышал.

[@суровый_Сибиряк]

Потому, что нужен уже реактивный самолет, а ту-144 был в прошлой цивилизации 🙂

[@КИПарёнушкаЭЛЕКТРОник]

Химтрейлы 😂

[@Agent_Schmied]

Читай кислорода.

[@domnk7]

Помимо озвученной уже причины, есть ещё одна проблема - на бОльшей высоте увеличится угол атаки (угол от плоскости крыла к плоскости потока). А вместе с этим изменится ориентация турбины относительно набегающего потока воздуха и в какой-то момент случится помпаж двигателя. Это можно решить только изменяемым углом наклона двигателя к потоку, но это сильно усложняет конструкцию.

[@ara7878]

я знаю потому что если они будут летать назко их конкуренты таксисты и газелисты с автобусниками их посбивают камнями и рогатками))

[@kazdag7787]

Гиперзвук сейчас лучше не обсуждать

[@evgeniysilutin60]

Чёрный дрозд, и есть ответ.

[@ПЁТРРОМАНОВ-н5о]

Неправда. Максимальный гражданский эшелон 12 600 м.

[@ewgenijbacharew5737]

Заглавие не совсем корректное. Не зачем, а почему. Но физикам это простительно, они ведь - не лирики.

[@коляпохыльчук]

С висотой сопротивления воздуха уменьшаеца ето понятно, но и подемная сила под крыльями должна уменшаца в розряжоном воздухе,и тяга на винте у вентових самалётов должна уменшаца ведь штобы литеть в перед нужно отбрасивать воздух назад а с висотой воздуха стаёт меньше, как вы ето обясните?

[@СтепанКотов-р6т]

всё неправильно, самолёты не летают выше из-за возрастающей с высотой космической радиацией

[@КонстантинБ-о5с]

И ещё с высоты 10 км можно спланировать до ближайшего аэродрома, в случае чего!

[@alexey.sibirtsev]

Всё дело в порционном давлении кислорода. На высоте 10-11к мы имеем минимально безопасный уровень для дыхания людей. Именно из-за такой вот разрежённости воздуха упаковки вздуваются, а еда имеет менее выраженный вкус.

[@АлексейПолодецкий]

Зачем они химический след оставляют? Вот хороший вопрос.

[@unclepasha2718]

Не химический. Сконденсировавшиеся капельки воды.

[@КИПарёнушкаЭЛЕКТРОник]

Инверсия

[@skyalex4224]

1.Подъемной силы крыла не хватает 2. Меньше кислорода=меньше тяги

[@YuriiKostychov]

Доброго здоровья! Подъемная сила крыла - прямо пропорциональна квадрату скорости и плотности атмосферы. Если положить через силу сопротивления (равную силе тяги - постоянной), то скорость, как отмечено авторами, пропорциональна корню из плотности. В таких условиях подъемная сила не меняется существенно от смены плотности, при соответствующем росте скорости. Fп~pho*V^2~ Fт=Fсопр. В общем разряжается воздух, но мы компенсируем для подъемной силы это разряжение скоростью. Это мой аргумент против.

[@skyalex4224]

@YuriiKostychov да, только расти скорости некуда, дальше сверхзвук.

[@YuriiKostychov]

@@skyalex4224 я, может, глупость подумаю, но разве скорость звука также не растет в менее плотной среде? Если сверхзвуковой барьер для чего то важен - с ростом нашей скорости, взбиранию выше, снижению плотности, скорость звука так же растет и её мы не превышаем.

[@skyalex4224]

@@YuriiKostychov с ростом высоты падает температура и падает скорость звука. По-моему так. А от давления, если мы говорим о нормальных значениях давления, скорость звука не зависит сильно.

[@reznikvolodymyr8145]

@@YuriiKostychov совсем не "прямо пропорционально")) Дозвуковой полёт и сверхзвуковой очень сильно отличаются в физике подъемной силы и силы сопротивления, потому как на дозвуке это не сжимаемая среда, а на сверхвуке сжимаемая. Там природа обтекания другая. Для сверхзвука идеальная форма планера - ракета, без крыльев вообще и с большим удлинением корпуса. Подъемная сила создается вектором её тяги, направлением полёта. Если добавить ей крылья маленькие, они только понизят её аэродинамическое качество, так как будут создавать сильное сопротивление, соответственно она она меньше/медленее пролетит. Так же, для траектории полета быстрых аппаратов уже влияет кривизна земной поверхности