Среди летательных аппаратов, применяемых в наше время, на 2 месте (а кое-кто ставит и на 1 место) по важности находятся вертолеты (геликоптеры). Если с пониманием меньшей грузоподъемности у простых людей вопросов не возникает (практически все вертолеты банально меньше средних самолетов), то с высотой полета возникают вопросы. Многим интересно, каков потолок высоты полета вертолетов, и с чем он связан.
Принцип полета самолетов связан с подъемной силой крыла, что становится понятно, если вспомнить о планерах. Винт или реактивный двигатель создают дополнительную подъемную силу, и дает возможность разгона до больших скоростей.
У вертолетов крыльев нет (в статье не идет речь об автожирах, у которых есть самолетный двигатель и винт, а лопасти вертолетного винта работают в режиме авторотации), так что ни о какой подъемной силе крыльев говорить не приходится.
Вертолет набирает высоту благодаря опоре на воздушную подушку, создаваемую быстро вращающимися лопастями основного винта. Однако с набором высоты плотность воздуха уменьшается. Следовательно, уменьшается и плотность поддерживающей винтокрылую машину воздушной подушки.
Преодолеть затруднение с подъемом можно, увеличивая скорость вращения лопастей винта. Но это увеличение не безгранично, может наступить момент, когда вращающиеся лопасти оторвутся от вертолета под действием центробежной силы.
А вот с современным самолетом и тем более с ракетой таких проблем нет. Хотя для самолета подъемная сила крыла чрезвычайно важна, но он может лететь и практически вертикально вверх, используя только принцип реактивного движения (точно так, как летит ракета).
Так что становится понятным полет самолета на больших высотах, чем вертолет.
Что же касается предельной высоты полета вертолета (потолка), то их у летательного аппарата целых 2. Различают статический потолок, то есть высоту, которую вертолет способен набрать только за счет своего винта поднимаясь строго вертикально вверх. У обычных геликоптеров она находится в пределах 2-4 км. У военных машин несколько выше.
Есть еще динамический потолок, то есть высота достигаемая после разгона в горизонтальной плоскости. Этот потолок колеблется для обычных вертолетов в пределах от 4 до 6 км. Такой подъем достигается за счет преобразования кинетической энергии в потенциальную. Кинетическая энергия зависит от квадрата скорости тела, а потенциальная — от его высоты над землей. Несложно установить, чем сильнее разгонится вертолет, тем выше он может подняться. Такой прием преобразования скорости разгона в высоту называется в авиации «горкой».
Военные вертолеты вполне способны при динамическом наборе высоты подняться на 7-8 км. Есть прецедент в посадке вертолета даже на Эверест. Правда спасать экспедиции альпинистов в Гималаях с помощью вертолетов мало кому в голову придет — но тут все дело в сильных ветрах, которые могут ударить летательное судно о скалы.
Максимальная высота, на которую смог подняться вертолет составляет 12 442 м. Эта высота была достигнута в 1972 году французским пилотом Жаном Буле. Повторить рекордную попытку никто не решается, потому что полет французского летчика едва не завершился трагедией. На рекордной высоте у геликоптера отказал двигатель. Вертолет конечно не камень, он не падает отвесно.
Лопасти винта вертолета Aérospatiale SA.315B Lama продолжали вращаться и Буле смог посадить машину в режиме авторотации. Если бы он летал на автожире, то подобное действие никого бы не удивило, но повторить подобный трюк, с учетом огромной высоты, желающих пока не находится из-за смертельной опасности.
P.S. Учитывая вышесказанное, трудно утверждать, что вертолеты всегда летают на низкой высоте, просто самолеты летают выше винтокрылых машин.