Скорость взлёта
Схема салона самолета Аэробус А330 300 Аэрофлот
Очень важным показателем для осуществления пассажирских авиарейсов является темп, с которым самолёт отрывается от земли, то есть взлетает. Чтобы тяжеленный лайнер смог оторваться от земной поверхности, нужно развить достаточно высокий темп. Тогда крылья получат нужную подъёмную силу. В связи с этим, более крупные суда развивают большую скорость при подъёме, чем их более лёгкие младшие братья. Для примера Boeing 747 для того, чтобы оторваться от поверхности земли должен разогнаться до 270 км/ч, а Як-40 для этого нужно разогнаться только до 180 км/ч. В среднем скорость пассажирского самолёта при взлёте составляет 200-270 тысяч метров в час.
Авиалайнер поднимается в воздух
На быстроту взлёта могут влиять следующие факторы:
- направление и стремительность ветра;
- длина взлётно-посадочной полосы;
- атмосферное давление;
- влажность воздуха;
- качество покрытия взлётной полосы.
Для примера можно привести порядок взлёта самолёта Boeing 737. Сначала пилот разгоняет двигатели до скорости 810 оборотов в минуту и только после этого снимает лайнер с тормоза, начиная разгон по взлётной полосе. Набор темпа происходит, когда авиалайнер находится на всех трёх колёсах. При достижении разгона в 185 тысяч метров в час пилот поднимает нос самолёта и он едет по взлетной полосе уже на двух колёсах. И только при темпе 225 км/час воздушное судно поднимается в воздух полностью и начинает набирать высоту.
Легендарное прошлое сверхзвуковой гражданской авиации Ту-144 и Конкорд
Раскрывая вопрос о том, с какой скоростью летают пассажирские самолеты сегодня, нельзя не упомянуть о сверхзвуковых пассажирских самолетах прошлого – “Ту-144” и «Конкорд». Эти две легенды мировой авиации увидели свет почти одновременно.
Над созданием сверхскоростного “Ту-144” работали лучшие умы Советского Союза. Он совершил свой первый испытательный полет в конце 1968 года.
«Конкорд» был детищем франко-британского союза авиаконструкторов. Он впервые поднялся в небо в начале 1969 года.
Оба самолета внешне были очень похожи друг на друга. Скорость “Ту-144” составляла 2 300 км/ч, скорость «Конкорда» 2 150 км/ч.
Существенным недостатком обоих монстров авиации был невыносимый шум во время полета, исходивший от двигателей и системы кондиционирования.
Первая катастрофа с “Ту-144” произошла в 1973 году на международном авиасалоне Ле-Бурже во Франции. Самолет рухнул на землю прямо во время испытательного полета. Точная причина этой катастрофы осталась неизвестна. В 1978 году случилась второе крушение – в Московской области во время контрольно-приемочного полета загорелся борт самолета. Летчикам удалось посадить машину и эвакуироваться, но остановить огонь не представилось возможным – самолет сгорел. После этого случая пассажирские полеты на “Ту-144” были прекращены навсегда.
Борта самолетов «Конкорд» продолжали успешно осуществлять пассажирские полеты вплоть до 25 июля 2000 года. В тот страшный день пассажирский лайнер «Конкорд», выполнявший полет из парижского аэропорта Шарль де Голль, совершил падение через 3 минуты после взлета. Погибло 113 человек. Эта трагедия послужила поводом для запрета на использование самолетов «Конкорд». Впоследствии этот запрет был снят, так как по результатам детального обследования технического состояния всех самолетов «Конкорд» не было выявлено ни одного дефекта. Однако в 2003 году крупнейшие авиакомпании Великобритании и Франции объявили об отказе от эксплуатации судов этой марки.
С тех пор мировая гражданская авиация отдает предпочтение более простым, тихим и экономичным дозвуковым судам, а использование сверхзвуковых аппаратов для пассажирских перевозок осталось в прошлом.
Понятие идеальной высоты
Многие считают, что самолеты летают на высоте в 10 тысяч метров. Но на самом деле это не так. Крупные пассажирские лайнеры ходят в коридоре от 9 до 12 тысяч. Все зависит от модели самолета — у каждой есть своя “идеальная” высота, на которой он расходует минимальное количество топлива и испытывает совсем небольшое сопротивление.
Большинство пассажирских самолетов-лайнеров летят на высоте 9-12 километров
Пилоты выбирают эффективную высоту именно исходя из технических особенностей своего воздушного судна, подбирая золотую середину между скоростью и расходом топлива. Кстати, больше всего керосина расходуется, когда самолет поднимается на высоту: именно поэтому подъем происходит максимально плавно, но быстро. После того как судно выходит на рекомендованные диспетчером значения, в салоне отключается лампочка ремня безопасности — теперь его можно расстегнуть.
Существует ли минимальный порог
С максимальной высотой полета пассажирского самолета все предельно ясно. Но существует ли минимальный допустимый порог?
Ограничения действительно были установлены международным законодательством. Наименьшая безопасная высота обозначается аббревиатурой LSALT. Чаще всего она применяется к частным самолетам, но правил должны придерживаться и авиакомпании.
Законы запрещают опускаться ниже, чем на 1000 футов (305 м) над жилыми постройками и на 50 футов (152,4 м) над человеком или транспортным средством. Ограничения связаны с рядом факторов, в числе которых шум и безопасность. Правила не распространяются на случаи, когда самолет идет на посадку или взлетает на международном воздушном коридоре.
Попытки обогнать звук в пассажирских авиаперевозках
В конце 60-х годов прошлого века весь мир узнал о сверхзвуковых пассажирских самолётах. Первый полёт был совершён на Советском Ту-144. Через год в воздух был поднят франко-английский «Конкорд». Первый мог лететь 2300 км/ч, а второй — 2150 км/ч. Эти показатели позволяли пассажирам возвращаться назад по времени. Самолёт, вылетевший в 9 утра из Англии, прилетал в Америку в 7 утра. Всего за историю было выпущено 16 Ту-144 и 20 «Конкордов».
В связи с тем, что это были очень неэкономичные самолёты и после ряда катастроф с их участием, они были сняты с дальнейшей эксплуатации на пассажирских авиаперевозках. В сегодняшние дни они являются музейными экспонатами истории авиаперевозок. В семидесятых годах прошлого века в СССР была начата разработка нового сверхзвукового пассажирского лайнера Ту-244. Но попытка создать сверхскоростной, экономичный, а главное безопасный авиалайнер до сих пор не закончена. Официальных данных о стадии проекта пока не известны. Кстати, в других странах пока тоже ничего не известно об успехах в создании такого вида авиалайнеров.
Главные факторы, влияющие на высоту полета
Показатель высоты полета бывает разных типов:
- истинным называют значение, фактически отделяющее воздушное судно от поверхности земли или воды;
- относительный показатель определяет, насколько самолет поднялся над точкой, принятой для условного отсчета (взлетно-посадочной полосой);
- абсолютная высота означает расстояние от лайнера до уровня моря.
Высота, на которую поднимается авиатранспорт, обусловлена законами физики: чем дальше от поверхности Земли, тем разреженнее становится воздух. В результате воздушное судно, поднявшееся на 10 000 м, быстро двигается и тратит мало топлива. С этой особенностью связан термин «идеальная высота» — он означает, что лайнер находится на уровне, где обеспечивается лучшее соотношение скорости и расхода горючего.
Но почему самолеты не поднимаются выше? Роль играют технические моменты. Ведь излишняя разреженность атмосферы не полезна: воздушные потоки поддерживают самолет, как вода в океане — корабль. Если подняться выше 12 000 м, лайнер утратит устойчивость, поскольку его крылья окажутся бесполезны.
Правда, правило распространяется только на пассажирский авиатранспорт. Военные самолеты способны подниматься выше, но все рекорды бьют модели, построенные по разработкам NASA. Судно-беспилотник, названное «Гелиос», совершает перелеты на высоте 30 км.
Дуг Моррис, пилот на линиях Air Canada, объясняет: «Чем выше, тем лучше, ведь разреженность воздуха означает меньшее трение».
Человеческий фактор при выборе оптимальной высоты полета
Оптимальный уровень полета зависит не только от технических характеристик. Ранее уже упоминалось, что такие величины, как эшелон перехода могут различаться в аэропортах разных стран. Высота полета может различаться в зависимости от направления движения судна (быть четной или нечетной).
Однако набор высоты также может быть продиктован самим пилотом при возникновении непредвиденных ситуаций (например, столкновении с зоной сильной турбулентности). Такие ситуации в идеале должны быть предусмотрены диспетчерской службой, однако случаются природные явления, развивающиеся слишком стремительно, чтобы спланировать столкновение с ними заблаговременно. И тогда все зависит от человеческого фактора: быстроты принятия решений пилотом и мастерства экипажа.
Высота Боингов 747 и 737?
Модели американской корпорации летают и на российских рейсах. Среди широкофюзеляжных пассажирских самолетов он наиболее часто состоит на вооружении авиакомпаний за счет рентабельности массовых перевозок. Пять Боингов-747 принадлежат авиакомпании «Россия». Максимальная скорость судна составляет 988 км в час для модификации 747-8, максимальная высота, на которую он может подняться, 13 700 метров.
Боинг 737 набирает меньшую высоту, потолок составляет 12 500 метров для модели 737-800 и 11300 метров для Боинг 737-500. Возможность набора такой высоты обеспечивает топливную эффективность полетов. Конструкторы предполагают выпуск Boeing 737 MAX 8, который должен еще улучшить эти характеристики.
В авиации рассчитаны оптимальные высоты воздушных коридоров для всех типов самолетов. Пилоты должны придерживаться указаний диспетчерских служб, оставляя за собой свободу маневра и право принять самостоятельное решение в критической ситуации. Безопасность воздушного пространства зависит от согласованных действий команды и наземных диспетчеров при выборе максимальной высоты.
Причины нормирования
Важно понимать, что нормы установлены не для галочки. Есть объективные причины, которые могут в итоге определять оптимальную высоту самолета
Таковых масса, и все требуется учесть, чтобы найти воздушный коридор, лучше подходящий для конкретной модели воздушного судна.
Boeing
Вот для чего соблюдается высота:
- Для безопасности судна, людей на борту, людей на земле и в других самолетах, всего вокруг. Ведь если машина упадет, может случиться и лесной пожар, и многие другие бедствия.
- Для экономии топлива. Ведь самолет летит в этом случае достаточно быстро, а потребляет меньше.
- Наконец, это нужно для того, чтобы просто не мешать тем, кто внизу, излишним шумом.
Это оправдывает ограничения. К тому же при нарушении рамок воздушное судно иногда просто не в силах нормально летать. Например, если верхний предел превышен.
Устройство
В стратосфере меньше кислорода, и потому сопротивления для полета практически нет. Однако нет и воздушных потоков, которые бы поддерживали крылья.
Потому, если воздушное судно выйдет на такое расстояние от земли (выше 12 километров), управлять им будет сложно, а местами – невозможно. Без крайней необходимости неприемлема и слишком низкая высота полета.
Ведь низко, у поверхности земли, больше сопротивление воздуха. Поскольку последний плотнее. К тому же не стоит забывать о более сильном радиационном воздействии солнечных лучей. Ведь защита от такого облучения меньше.
Как летает авиалайнер
Во-первых, это усиливает потребление топлива. Его запас жизненно важен, а не только в целях экономии. Во-вторых, машина менее маневренна из-за большей силы сопротивления воздушных масс.
Так что оптимальный вариант – следовать в воздушном коридоре, который подходит конкретной модели самолета при конкретных условиях. Это определяют и нормы, и пилот, ведь ситуации различаются.
Как определяется этот параметр в конкретном случае
Учитываются физические параметры воздушных судов. Также учитывают и условия, в которых летит транспортное средство, включая температуру в градусах. Основываясь на этих данных и сопоставляя таковые с уже имеющимся опытом, определяют оптимальную высоту полета в конкретном случае.
Около облаков
Под условиями окружающей среды подразумеваются не только погодные факторы, рельеф местности и другие естественные явления. Также учитывается и то, какие самолеты примерно в это же время пролетают в той же точке.
Важно, чтобы воздушные суда не приближались друг к другу на опасную дистанцию. Особенно если это крупные лайнеры, вроде Ил-596, который перестали разрабатывать
Эскиз Боинга
К тому же в некоторых местах требуется соблюдать определенное расстояние от земли в силу антропогенных факторов, каковых масса.
С какой скоростью летают пассажирские самолеты?
Теперь, когда вы понимаете, что влияет на скорость самолета, давайте выясним, как быстро летают пассажирские самолеты.
Во-первых, давайте посмотрим на крейсерские скорости и максимальные скорости некоторых наиболее распространенных типов реактивных авиалайнеров:
- Airbus A320: крейсерская скорость 935 км/ч. — максимальная скорость 980 км/ч
- Airbus A330: 980 км/ч. — 1030 км/ч
- Airbus A380: 1020 км/ч. – 1066 км/ч
- Боинг 737-800: 1020 км/ч. – 1066 км/ч
- Bombardier CRJ-700: 935 км/ч — 980 км/ч
- Embraer EMB-190: 935 км/ч / 990 км/ч
Как вы можете видеть, в целом узкие авиалайнеры, такие как A320 или EMB-190, летают медленнее и имеют немного меньшее максимальную скорость, чем более крупные широкофюзеляжные самолеты, такие как A330 или 777-800.
Однако все пассажирские самолеты, перечисленные выше, летают примерно с одинаковыми скоростями.
Для сравнения давайте взглянем на крейсерские скорости и максимальные рабочие скорости ATR 72-500 — обычного типа турбовинтового авиалайнера. Его максимальная скорость составляет 660 км/ч., а обычная скорость полета около 500 км/ч.
Другие турбовинтовые самолеты, такие как Bombardier Q400, имеют аналогичные характеристики.
Как видите, скорости на которых могут летать турбовинтовые самолеты, значительно ниже, чем те, на которых могут летать реактивные самолеты. Тем не менее, турбовинтовые самолеты остаются значительно быстрее чем другие виды транспорта.
Вариант компоновки салона самолета Boeing 737-500
Гораздо любопытнее другое: самолет был выпущен задолго до того, как была выявлена опасная неисправность гидравлики. Ну что же — в Ростове произошло то же самое. Опять нестабильная работа тяг рулей высоты и гидравлики.
Вопрос о том, какую скорость развивает самолет при взлёте, интересует многих пассажиров. Взлёт – это процесс, занимающий временную шкалу от начала движения самолёта до его полного отрыва от взлетно-посадочной полосы. Характерно для самолётов, несущих боевую службу на авианосцах. Вертикальный взлёт. Возможен при наличии у самолёта двигателей с вертикальной тягой (пример – отечественный Як-38). Практически каждый гражданский реактивный самолёт поднимается в воздух по классической схеме, т.е. двигатель набирает нужную тягу непосредственно в самом процессе взлёта.
Приведенной скорости не всегда достаточно для отрыва. В ситуациях, когда сильный ветер дует в направлении взлёта аппарата, требуется большая наземная скорость. Или, наоборот – при встречном ветре достаточно меньшей скорости. Облететь Землю за пару часов. Это не миф, это реальность, если быть пассажиром супербыстрого самолета. Быстрейший самолет на планете не отличается большими размерами. И главная его особенность в том, что нет трущихся деталей.
Это позволило уменьшить массу самолета. Стоит отметить, что самый быстрый самолет в мире разрабатывался специально для испытаний новейшей технологии, а именно гиперзвуковую альтернативу современным турбореактивным двигателям. А вот это самый быстрый на планете реактивный военный самолет. Максимальная взлетная масса самолета 41200 килограммов, а при посадке она равняется 18800 килограммов. Это двухместный сверхзвуковой истребитель-перехватчик, которые предназначен для полетов в любую погоду и является самолетом дальнего радиуса действия.
На вооружение «Игл» приняли в 1976 году. Всего существует 22 модификации самолета. F-15 применялись в Персидском заливе, Югославии и на Ближнем Востоке. Истребитель развивает максимальную скорость в 2650 километров в час. Дженерал Дайнемикс F-111 («Aardvark» или «Pig») F-111 – двухместный тактический бомбардировщик. Максимальная скорость МиГ-25 — наибольшая скорость, которую способны развивать самолёты семейства МиГ-25 в горизонтальном полёте, без условий, которые позволяют считать этот показатель рекордным.
Скорость полёта в некоторой мере зависит также от особенностей каждого конкретного экземпляра. 2. В качестве максимальной скорости полёта для истребителей всегда указывается максимальная боевая скорость — то есть скорость полёта вооруженного самолета. Скорость полёта истребителей без ракетного вооружения на внешней подвеске на 10-20 % выше, чем скорость полёта с ракетами.
В виду того, что самолёт перемещается на сверхбыстрых скоростях. Что касается максимальной скорости, то она равна 311 км/час. Самолеты летают быстрее скорости звука и на рекордных высотах. И это на СЕРИЙНОМ самолете. 7. Результаты, показанные самолётами МиГ-25 на 1000 и 500-км. В областях современных технологий и бизнеса выигрывает тот, кто успевает делать все быстро. F-15 способен летать на скоростях, превышающих 2,5 Маха (2655 км/ч), и считается одним из самых успешных самолетов из когда-либо созданных.
Воздушные коридоры
Воздушные коридоры можно сравнить с автомобильными скоростными трассами. При их создании учитывается оптимальный маршрут для полета и рекомендуемая высота для пассажирских лайнеров. Каждая страна выдает авиакомпаниям разрешение на использование своего воздушного пространства. Здесь следует отметить, что часть коридора может быть перекрыта из-за воздушных аномалий или в результате военных действий. Информация о свободных воздушных коридорах учитывается диспетчерами и пилотами при создании маршрута. Эти сведения имеют столь же высокую ценность, как и информация о метеорологических условиях.
Согласно статистике, каждую секунду в небе пребывает более пяти тысяч авиалайнеров, которые управляются диспетчерской службой. Каждому пилоту разрешается самостоятельно регулировать высоту для того, чтобы обойти грозовое облако или зону турбулентности. Однако пилот не может покинуть выделенное пространство без согласия руководства. Между каждым коридором должно быть свободное пространство, величиной не менее десяти тысяч метров. Такое пространство называется боковым эшелонированием.
Воздушный лайнер является аэродинамической конструкцией, движение которого осуществляется благодаря взаимодействию с воздухом. Скорость полета напрямую связана с набранной высотой. Низкая плотность воздуха способствует снижению силы воздушного потока, что позволяет уменьшить подъёмную силу. Все вышеперечисленные показатели используются при составлении расчетов, посвященных расходу топлива. Набор оптимальной высоты позволяет снизить топливные расходы, что отражается на общих затратах авиакомпании.
На какой высоте летают истребители?
Крейсерская высота конкретного истребителя зависит не столько от его характеристик, сколько от поставленной военной задачи. Набор высоты происходит аналогично гражданским самолетам: эшелон перехода определяется согласно отправной точке, а затем меняется при пересечении границ воздушного пространства, чтобы избежать столкновения с другими судами в одном эшелоне.
Уровень полета истребителя зависит от его поколения. Сверхзвуковые воздушные судна, к которым относятся практически все современные истребители, обычно следуют на высоте 18–20 км. Однако высота полета может меняться, в зависимости от возможностей самолета. Например, в 1977 году был установлен мировой рекорд высоты, покоренной истребителем: Александр Федотов на МиГ-25 достиг отметки в 37650 метров.
Самые быстрые вертолеты в мире
Вертолет NH90, который создан совместными усилиями конструкторов Германии и Франции в корпорации Eurocopter, широко используется во многих странах. Он имеет отличные летные показатели: скороподъемность аппарата равна 11 м/с, кроме того, он может развивать скорость в 291 км/час.
AW139M является машиной нового поколения. Силовая установка вертолета составлена двумя качественно новыми двигателями газотурбинного типа, за счет этого достигается максимальная скорость в 310 км/час.
AW101 Merlin вертолет создан совместными усилиями итальянцев и англичан, он предназначен для перевозки пассажиров, количество которых на борту может достигать 30 человек. При этом максимальная скорость аппарата равна 309 км/час.
CHF-47, изготовленный в США, может развить скорость в 282 км/час. Это военная и массивная машина, но в воздухе ведет себя довольно шустро.
AW109 являет собой многоцелевой вертолет, который производит крейсерский полет на скорости в 285 км/час. Что касается максимальной скорости, то она равна 311 км/час.
Вертолет американского производства AH-64D представляет собой многоцелевой аппарат, который может максимально разгоняться до скорости в 365 км/час. Что касается крейсерской скорости машины, она также высока и приближается к отметке 270 км/час.
Самым быстрым вертолетом в мире по праву считается аппарат Сикорский X2. Эта машина установила мировой рекорд скорости для вертолетов в 2010 году, который равен 415 км/ч.
В силу развития технологий конструкторы упорно трудятся над созданием новых скоростных вертолетов нового поколения, которые смогут производить скоростные транспортировки пассажиров и грузов на дальние дистанции.
Салон сверхзвукового самолета
Изначально предполагалось три варианты компоновки салона Конкорда — от 108 до 144 пассажиров. В итоге сертификацию он получил на перевозку 128 пассажиров, но такая компоновка никогда не использовалась. Все самолеты изначально вмещали 108 человек, но эксплуатировавшие их British Airways и Air France привели салон к тому, что в нем было ровно 100 человек.
Вот так скромно выглядел салон Конкорда.
Больше в него было не уместить, так как его ширина составляла всего 2,62 метра. Это даже меньше, чем у ТУ-134. В итоге слева и справа от прохода в каждом ряду было всего по два кресла. При этом гермокабина Конкорда занимала 85% его общего объема.
Почему пассажирские самолеты летают на высоте 10000 метров?
Выбор высоты полета обусловлен тем, что на разных уровнях воздух имеет различную плотность. Чем выше от поверхности земли, тем плотность воздуха ниже. Соответственно, воздушное судно тратит меньше мощности на преодоление сопротивления воздуха и может развивать скорость выше при меньших энергозатратах. Вот почему самолеты в основном летают на высоте 10000 метров: здесь воздух гораздо реже, чем на ближайших к земле.
Но возникает резонный вопрос: почему самолет летает на высоте 10 км, а не еще выше, если это позволяет экономить расход топлива и ускоряет движение? Пассажирским самолетам важна устойчивость в воздушных потоках. Крылья удерживают самолет в воздухе, как бы опираясь на потоки ветра. При подъеме на выше 10 000 м крылья становятся бесполезны, т. к. они неспособны удерживать тело воздушного судна в условиях разреженной атмосферы.
С военными судами дело обстоит иначе. Они способны перемещаться и в условиях разреженного пространства, правда, пилот испытывает при этом перегрузки, аналогичные тем, что испытывает космонавт. Самые большие высоты покоряют беспилотные аппараты: экспериментальные модели NASA способны летать и на удалении 30 км от земли.
Рекорды высоты, достигаемые пассажирскими самолетами
Несмотря на то что высотные самолеты теоретически могут достигать больше 13 000 метров над землей, крейсерская высота пассажирских лайнеров практически никогда не превышает 12 000 метров. Это наиболее комфортный вариант для экипажа, пилота, пассажиров и самой техники: так она расходует наименьшее количество топлива и не подвергается преждевременному износу.
Ту-144
Однако авиастроение пыталось однажды «прыгнуть выше головы», выпустив сверхзвуковые пассажирские судна, способные побить рекорд высоты самолета гражданского назначения. Это были российский Ту-144 и французский Concorde. Они способны были перемещаться на уровне около 18 000 метров, а предельный показатель достигал 20 000 метров. Такие самолеты позволяли вдвое сократить время привычных воздушных маршрутов.
Concorde
Однако эти машины были сняты с эксплуатации по ряду причин. Во-первых, они были сложны и дорого обходились в плане технического обслуживания. Во-вторых, в ходе использования этих машин случались инциденты, повлекшие за собой гибель многих людей. В связи с этим самолеты были признаны ненадежными и выведены из использования.
