В наше время полеты на самолете стали привычным делом. Некоторые граждане в силу рабочих или других обстоятельствах регулярно пользуются авиарейсами.
Сидя в удобном кресле и рассматривая проплывающие далеко внизу пейзажи из-за облаков, пассажиры слушают отчеты командира экипажа о том, на какой высоте и с какой скоростью они летят.
Немногие задумываются, почему обычно пассажирские самолеты летают на высоте около 10 км, и почему они не совершают полеты, скажем, на высоте 5 или 20 км?
Разумеется, военные самолеты в наше время уже настолько технически модернизированы, что могут летать на высотах и до 30 км, но сейчас речь не о них.
Воздух – друг и враг самолета
С одной стороны, не будь воздуха – самолет не смог бы лететь, но с другой, воздух создает определенные препятствия для полета
Конечно, летит самолет, прежде всего, потому, что находится в воздухе. В результате использования сочетания воздуха и специальной конструкции крыла получается та подъемная сила, благодаря которой самолет может подняться на большую высоту и преодолеть огромное расстояние.
В то же время за счет воздуха самолет испытывает лобовое сопротивление, превышающее его скорость. Своей обтекаемой формой самолет обязан именно мерам по преодолению такого сопротивления. Но форма – это еще не все, за счет нее победить сопротивление на 100% невозможно. Поэтому крылатая машина затрачивает еще и мощность двигателей (т.е. топливо).
Почему нельзя летать низко или высоко
Разные воздушные слои имеют свои характеристики, делающие их пригодными или неудобными для полетов
Плотность воздуха на разной высоте, как известно, отличается. К поверхности Земли воздух притягивается из-за гравитации, а чем дальше от земной поверхности, тем более разреженным будет воздух. Соответственно, в слое воздуха с самой высокой плотностью, т.е. низко самолет летел бы, преодолевая слишком большое сопротивление, а это невыгодно.
На большой высоте слишком разреженного воздуха не хватает, чтобы двигатели могли работать нормально. Да и подъемная сила в этом воздушном слое слишком мала, чтобы удержать судно, которому пришлось бы развивать космическую скорость для полета.
А на это способны лишь сверхзвуковые самолеты. Конечно, воздушные суда, типа «Конкорда» и Ту-144 могут пользоваться различными высотами, вплоть до 20 км. Такую возможность им дает высокая скорость, вследствие которой плотность воздуха под крыльями становится достаточной, чтобы была создана подъемная сила.
И все-таки 10 километров…
Опытным путем была выявлена высота, на которой движение самолета происходит наиболее эффективно
Исходя из этого, высот в 10 тысяч метров является оптимальной, чтобы при имеющихся характеристиках современных пассажирских авиалайнеров совершать полеты. Конечно, высота в 10 км – довольно условное понятие. На самом деле реактивные пассажирские самолеты используют для полетов промежуток между 9 и 12 километрами. Этот воздушный слой разделен на специальные эшелоны, чтобы самолеты могли безопасно перемещаться и расходиться во встречных направлениях.