Разберёмся с потолками летательных аппаратов.
Обычно в характеристиках самолётов и вертолётов фигурирует понятие - «практический потолок». Для перехватчиков иногда используют и понятие - «динамический потолок», что логично, если надо уяснить на какую максимальную высоту перехватчик может поднять ракету для пуска по высотной цели. А высотные цели — воздушные разведчики, аэростаты, ракеты. То, что летает выше 20000 метров. Когда-то системы социализма и капитализма соревновались за максимальную высоту самолётов, но потом поостыли, когда пришло понимание, что дешевле сделать управляемую ракету, которая наберёт ещё десяток километров после пуска её с самолёта, чем сам высотный самолёт. А с развитием ракетостроения актуальность высотных разведчиков сильно упала, попытались было взять реванш сверхзвуковыми скоростями, но и тут быстро упёрлись в дороговизну производства. Поэтому массовые военные самолёты-истребители одного класса во всём мире имеют небольшой разброс практических потолков — плюс-минус 2-3 км в районе высоты 18000 м.
Что же такое — практический потолок самолёта? Сразу скажу, что потолок зависит от тяговооружённости самолёта. При прочих равных условиях, конечно, ведь конфигурация планера тоже влияет на потолок, особенно, если брать самолёты с изменяемой геометрией крыла. Не будем заморачиваться особенностями конструкций аппаратов тяжелей воздуха, а будем опираться на тяговооружённость самолёта. Поскольку в создании тяги турбореактивного двигателя участвует воздух, то с увеличением высоты полёта тяга двигателя уменьшается по причине падения давления воздуха на входе в двигательную установку. А именно мощь двигательной установки делает из железяки с крыльями самолёт, разгоняя летательный аппарат до скорости превышающую минимально допустимую. Вспомним, что крылатые машины появились давно, но полетели они только после того, как придумали достаточно мощные двигатели, способные поддерживать в полёте такие скорости, на которых можно стало на самолёте выполнять эволюции.
Садимся в самолёт, взлетаем и проверяем его потолок. Будем набирать высоту на максимальном режиме работы двигателя. Форсаж трогать не будем.
У земли двигатель имеет избыточную мощность и на максимальном режиме, конечно, начнёт разгонять самолёт, но мы переведём самолёт в набор высоты с таким углом, чтобы установить минимально допустимую скорость полёта и постоянно её выдерживать. Задача трудная, зевать нельзя, если уменьшишь скорость, то можешь свалиться. Нам это не нужно.
Сначала угол набора будет большой и вертикальная скорость подъема будет максимальной, но, как мы знаем, тяга двигателя с высотой падает, а мы стараемся держать скорость постоянной, значит надо постоянно уменьшать угол набора высоты. В конце концов наступит такой момент, когда угол набора высоты станет нулевым — самолёт окажется в горизонтальном полёте на минимально допустимой скорости. Засекаем высоту по прибору.
Это и будет потолок самолёта на максимальном режиме работы двигателя на дозвуковой скорости. И называется этот потолок самолёта — статическим. Очень ненадёжное место! Скорость у нас минимальная, а тяга двигателя как раз на той величине, которая эту скорость и обеспечивает. Если мы сделаем малейший крен, то удержать самолёт на этой высоте уже не получится — он начнёт сыпаться вниз. Потому что при крене для сохранения высоты надо увеличить угол атаки, что приводит к увеличению сопротивления воздуха, которое надо компенсировать дачей оборотов двигателю. А у нас обороты и так стоят на упоре «Максимал». Совершать эволюции самолёту на этой статической высоте невозможно. Поэтому надо снизиться, чтобы появился небольшой избыток тяги и можно было делать хоть небольшие крены, чтобы куда-то развернуться. На цель или на аэродром, топливные баки-то не бездонные. И, кстати, расход топлива тоже работал на высоту, масса самолёта в процессе полёта уменьшается, значит тяговооружённость растёт.
Итак, на статическом потолке лететь можно только по прямой без маневров. Это - не практично. Поэтому опустимся пониже, где у нас появится немного избыточной мощности двигателя, которая позволит делать развороты в горизонтальной плоскости. Опустимся туда, где у нас было 0,5 м/сек вертикальной скорости набора высоты. Это и будет практический потолок самолёта. Та самая высота, на которой практически можно лететь, т. е. иметь возможность менять направление полёта. Блинчиком уже можно разворачиваться. Кто эти 0,5 м/сек придумал для засечки практического потолка — история умалчивает.
Вот какой аналог потолка самолёта есть у автомобиля? Не берём тот случай, когда автомобиль взлетел выше самолёта. Ну, в космос вышел…
Может — максимальный преодолеваемый подъём? Он тоже связан с тяговооружённостью автомобиля. Чем выше тяговооружённость авто при прочих равных условиях, тем больше угол склона, на который поднимется автомобиль. А если угол склона встретится круче указанного в характеристиках? Кого-то это останавливало? Сомневаюсь. Надо разогнаться, насколько позволяет участок перед подъёмом и моща двигателя и — вперёд! Ну не выскочишь, что за беда, скатишься назад для новой попытки. Тут мы имеем иллюстрацию перевода кинетической энергии автомобиля в потенциальную — подъём в гору.
Это уже подхожу к динамическому потолку самолёта. Он больше практического и набор выполняется после разгона максимальной скорости. О необходимости набора динамического потолка уже упоминали: сделать подскок к цели, чтобы облегчить управляемой ракете достать высотную цель. Ну, может - и неуправляемой ракете, и пушечному снаряду. Или самому перехватчику.
Если разгон производится до максимальной сверхзвуковой скорости, то площадка для разгона выполняется на высоте больше 11000 м по Правилам полётов. На полном форсаже, конечно. А потом устанавливается угол набора 15-20 градусов и с этим углом идёт набор на полном форсаже. Тут нужен контроль за топливом, чтобы вовремя отключить форсаж, уж очень прожорлив двигатель. Отключили форсаж, а угол не уменьшаем и теперь следим за скоростью — она падает очень быстро, надо вовремя опустить нос, чтобы не допустить уменьшения скорости меньше минимальной по широкой стрелочке. Упала стрелка вариометра (показывает скорость подъёма/снижения в м/сек) на ноль, фиксируем высоту. Это и будет динамический потолок, который тебе удалось набрать. А теперь сидим ровно в кабине, в смысле — ручкой управления не дёргаем, и падаем вниз по кривой падения, и перегрузка при этом близка к нулю — невесомость. Небо - фиолетовое, солнечные лучи - колючие, звёзд не видно. Падаем на практический потолок, тут уже можно куда-то разворачиваться. Куда-куда, на ближайший аэродром, топлива-то мало!
Есть практический потолок дозвуковой, есть — сверхзвуковой. Последний - повыше и выполняется на форсажном режиме работы двигателя. Но не так уж и значительно выше, поскольку топливо быстро заканчивается на разгоне сверхзвука.
И режим набора практического потолка отличается от описанного, поскольку выполняется на скоростях, на которых у двигателя максимальная тяга. Да, тяга зависит не только от высоты, но и от текущего скоростного напора воздуха. Увы, зависимость эта не линейная, поэтому для каждого типа самолёта существуют свои программы набора потолка по скорости, по углам набора и по высотам разгона максимальной скорости.
На практический потолок летал не раз, когда облётывал двигатели после ремонта, а вот на динамический — нет. Нужды не случилось. Да и слава Богу!
