Высота полета – один из важнейших авиационных параметров. От нее зависят, в частности, скорость и расход топлива. Иногда от выбора высоты зависит и безопасность полета. Так, например, пилотам приходится менять высоту при резком изменении метеоусловий, из-за густого тумана, плотной облачности, обширного грозового фронта или турбулентной зоны.

Какой должна быть высота полета

В отличие от скорости самолета (когда чем быстрее, тем лучше), высота полета должна быть оптимальной. Причем у каждого типа самолетов она своя. Никому в голову не придет сравнивать высоты, на которых летают, к примеру, спортивные, пассажирские или многоцелевые боевые самолеты. И все же и здесь есть свои рекордсмены.

Первый рекорд высоты полета равнялся… трем метрам. Именно на такую высоту впервые поднялся самолет Wright Flyer братьев Уилбура и Орвилла Райт 17 декабря 1903 года. Спустя 74 года, 31 августа 1977 года советский летчик-испытатель Александр Федотов на истребителе МиГ-25 установил мировой рекорд высоты — 37650 метров. До настоящего времени она остается максимальной высотой полета истребителя.

На какой высоте летают пассажирские самолеты

Самолеты гражданских воздушных линий по праву составляют самую большую группу современной авиации. По данным на 2015 год в мире насчитывалось 21,6 тыс. многоместных летающих аппаратов, из которых треть – 7,4 тыс. – это крупные широкофюзеляжные пассажирские лайнеры.

При определении оптимальной высоты полета (эшелона) диспетчер или командир экипажа руководствуются следующим. Как известно, чем больше высота, тем более разряжен воздух и тем легче лететь самолету – поэтому есть смысл подняться выше. Однако крыльям самолета нужна опора, а на предельно большой высоте (например, в стратосфере) ее явно недостаточно, и машина начнет «заваливаться», а двигатели глохнуть.

Вывод напрашивается сам собой: командир (а сегодня и бортовой компьютер) выбирает «золотую середину» – идеальное соотношение силы трения и подъемной силы. В результате, у каждого типа пассажирских лайнеров (с учетом метеоусловий, технических характеристик, продолжительности и направления полета) своя оптимальная высота.

Почему самолеты летают на высоте 10000 метров?

В целом, высота полета гражданских самолетов варьируется в пределах от 10 до 12 тыс. метров при полете на запад и от 9 до 11 тыс. метров – на восток. 12 тыс. метров – это максимальная высота для пассажирских самолетов, выше которой двигатели начинают «задыхаться» от нехватки кислорода. Из-за этого высота 10000 метров считается наиболее оптимальной.

На какой высоте летают истребители

Высотные критерии истребителей несколько иные, что объясняется их предназначением: в зависимости от поставленной задачи вести боевые действия приходится на различных высотах. Техническая оснащенность современных истребителей позволяет им действовать в диапазоне от нескольких десятков метров до десятков километров.

Однако запредельные высоты у истребителей нынче «не в моде». И этому есть свое объяснение. Современные средства ПВО и ракеты истребителей класса «воздух-воздух» способны уничтожать цели на любых высотах. Поэтому главная проблема для истребителя – раньше обнаружить и уничтожить противника, а самому остаться незамеченным. Оптимальная высота полета истребителя 5-го поколения (практический потолок) – 20000 метров.

Одним из величайших достояний человечества является международная космическая станция, или МКС. Для ее создания и работы на орбите объединилось несколько государств: Россия, некоторые страны Европы, Канада, Япония и США. Этот аппарат свидетельствует о том, что можно добиться многого, если постоянно сотрудничать странам. Об этой станции знают все люди планеты и многие задаются вопросами о том, на какой высоте летает МКС и по какой орбите. Сколько космонавтов там побывало? А правда ли, что туда пускают туристов? И это далеко не все, что интересно человечеству.

Строение станции

МКС состоит из четырнадцати модулей, в которых располагаются лаборатории, склады, комнаты отдыха, спальни, хозпомещения. На станции даже имеется спортзал с тренажерами. Весь этот комплекс работает на солнечных батареях. Они огромны, величиной со стадион.

Факты об МКС

За время своей работы станция вызывала немало восхищений. Этот аппарат является величайшим достижением человеческих умов. По своей конструкции, назначению и особенностям его можно назвать совершенством. Конечно, может быть, лет через 100 на Земле начнут строить космические корабли другого плана, но пока что, на сегодняшний день, этот аппарат - достояние человечества. Об этом свидетельствуют следующие факты об МКС:

1. За время своего ее существования на МКС космонавтов побывало около двухсот. Также здесь были туристы, которые просто прилетели посмотреть на Вселенную с орбитальной высоты.
2. Станцию видно с Земли невооруженным глазом. Эта конструкция является самой большой среди искусственных спутников, и ее легко можно увидеть с поверхности планеты без какого-то увеличивающего устройства. Есть карты, на которых можно посмотреть, в какое время и когда аппарат пролетает над городами. По ним легко отыскать сведения о своем населенном пункте: увидеть расписание полета над регионом.
3. Для сборки станции и поддержания ее в рабочем состоянии космонавты вышли более 150 раз в открытый космос, проведя там около тысячи часов.
4. Управляется аппарат шестью астронавтами. Система жизнеобеспечения обеспечивает непрерывное присутствие на станции людей с момента ее первого запуска.
5. Международная космическая станция - это уникальное место, где проводятся самые разные лабораторные эксперименты. Ученые делают уникальные открытия в области медицины, биологии, химии и физики, физиологии и метеонаблюдений, а также в других областях науки.
6. На аппарате используются гигантские солнечные батареи, размер которых достигает площади территории футбольного поля с его конечными зонами. Их вес - почти триста тысяч килограмм.
7. Батареи способны полностью обеспечивать работу станции. За их работой тщательно следят.
8. На станции есть мини-дом, оснащенный двумя ванными и спортзалом.
9. За полетом следят с Земли. Для контроля разработаны программы, состоящие из миллионов строк кода.

Космонавты

С декабря 2017 года экипаж МКС состоит из следующих астрономов и космонавтов:

• Антон Шкаплеров - командир МКС-55. Он дважды был на станции - в 2011-2012 и в 2014-2015 гг. За 2 полета он прожил на станции 364 дня.
• Скит Тингл - бортинженер, астронавт НАСА. Этот космонавт не имеет опыта космических полетов.
• Норишиге Канаи - бортинженер, астронавт Японии.
• Александр Мисуркин. Первый его полет был совершен в 2013 году длительностью 166 суток.
• Макр Ванде Хай не имеет опыта полетов.
• Джозеф Акаба. Первый полет совершил в 2009 году в составе «Дискавери», а второй полет был осуществлен в 2012 году.

Земля из космоса

Из космоса на Землю открываются уникальные виды. Об этом свидетельствуют фотографии, видеосъемки астронавтов и космонавтов. Увидеть работу станции, космические пейзажи можно, если посмотреть онлайн-трансляции со станции МКС. Однако некоторые камеры бывают выключенными, что связано с техработами.

Само по себе тело вверх, как известно, не движется. Его нужно «бросить», т. е. сообщить ему некоторую начальную скорость направленную по вертикали вверх.

Брошенное вверх тело движется, как показывает опыт, с таким же ускорением, как и свободно падающее тело. Это ускорение равно и направлено вертикально вниз. Движение тела, брошенного вверх, - это тоже прямолинейное равноускоренное движение, и формулы, которые были написаны для свободного падения тела, годны и для описания движения тела, брошенного вверх. Но при написании формул надо учесть, что вектор ускорения направлен против вектора начальной скорости: скорость тела по абсолютному значению не увеличивается, а уменьшается. Поэтому, если ось координат направить вверх, проекция начальной скорости будет положительна, а проекция ускорения - отрицательна, и формулы примут вид:

Так как тело, брошенное вверх, движется с уменьшающейся скоростью, то наступит такой момент, когда скорость станет равной нулю. В этот момент тело будет находиться на максимальной высоте. Подставив в формулу (1) значение получим:

Отсюда можно найти время, которое требуется для того, чтобы тело поднялось до максимальной высоты:

Максимальную высоту определяем из формулы (2).

Подставив в формулу получим

После того как тело достигнет высоты оно начнет падать вниз; проекция его скорости станет отрицательной, а по абсолютной величине будет возрастать (см. формулу 1), высота же будет уменьшаться со временем согласно формуле (2) при

Пользуясь формулами (1) и (2), легко убедиться в том, что скорость тела в момент его падения на землю или вообще туда, откуда оно было брошено (при h = 0), равна по абсолютной величине начальной скорости а время падения тела равно времени его подъема.

Падение тела можно рассматривать и отдельно как свободное падение тела с высоты Тогда мы можем воспользоваться формулами, приведенными в предыдущем параграфе.

Задача. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 25 м/сек. Какова скорость тела через 4 сек? Какое перемещение совершит тело и какова длина пути, пройденного телом за это время? Решение. Скорость тела вычисляется по формуле

К исходу четвертой секунды

Знак означает, что скорость направлена против координатной оси, направленной вверх, т. е. в конце четвертой секунды тело уже двигалось вниз, пройдя через высшую точку своего подъема.

Величину перемещения тела найдем по формуле

Это перемещение отсчитывается от того места, откуда тело было брошено. Но в этот момент тело уже двигалось вниз. Поэтому длина пройденного телом пути равна максимальной высоте подъема плюс расстояние, на которое оно успело опуститься вниз:

Значение вычислим по формуле

Подставив значения получаем: сек

Упражнение 13

1. Стрела выпущена из лука вертикально вверх со скоростью 30 м/сек. На какую высоту она поднимется?

2. Тело, брошенное с земли вертикально вверх, упало через 8 сек. Найдите, на какую высоту оно поднялось и какова была его начальная скорость?

3. Из пружинного пистолета, находящегося на высоте 2 м над землей, вылетает вертикально вверх шарик со скоростью 5 м/сек. Определите, на какую максимальную высоту он поднимется и какую скорость шарик будет иметь в момент падения на землю. Сколько времени шарик находился в полете? Каково его перемещение за первые 0,2 сек полета?

4. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 40 м/сек. На какой высоте оно окажется через 3 и 5 сек и какие при этом у него будут скорости? Принять

5 Два тела брошены вертикально вверх с различными начальными скоростями. Одно из них достигло вчетверо большей высоты, чем другое. Во сколько раз его начальная скорость была больше начальной скорости другого тела?

6. Брошенное вверх тело пролетает мимо окна со скоростью 12 м/сек. С какой скоростью оно будет пролетать мимо того же окна вниз?

Путешествия

На какой высоте летает пассажирский самолет? Скорость полета лайнера

9 апреля 2016

Глядя из иллюминатора небесного лайнера на далекую землю внизу, на рябые участки полей, на россыпь огней, которые являются городами, невольно задаешься вопросом: а на какой высоте летает пассажирский самолет? Мы попробуем ответить на этот, казалось бы, простой вопрос. Все дело в том, что на фактор высоты, которую набирает лайнер при полете, влияют несколько факторов. И первый из них - модель машины. Мы часто наблюдаем самолеты в небе. Одни из них выглядят, как сверкающая звездочка, оставляющая за собой газовый след. Это реактивные самолеты. Они двигаются по небосклону бесшумно. А есть и такие лайнеры, которые, громко и утробно рыча, проносятся так низко, что можно разглядеть эмблему компании на фюзеляже. Почему такая разница в набирании высоты при полете? Об этом читайте ниже.

Идеальная высота. Что это такое

Из школьной науки мы помним, что чем выше поднимаешься вверх, тем разреженнее становится атмосфера. От этого снижается и трение бортов самолета о воздух. А значит - и уменьшается расход топлива, необходимого, чтобы преодолеть сопротивление атмосферы. Казалось бы, что все лайнеры должны, исходя из этого принципа, летать на максимальной высоте. Где-то в стратосфере, где почти совсем нет воздуха, нет и трения. Но ведь крылья у лайнеров рассчитаны на то, что машину в какой-то мере поддерживают воздушные потоки. А если их нет, самолет начинает «заваливаться». Вот поэтому пилоты и говорят об идеальном коридоре. Это пространство между девятью и двенадцатью тысячами метров над землей. На какой высоте летает пассажирский самолет данной конструкции - рассчитывает пилот, исходя из его технических характеристик. Это должна быть «золотая середина» между трением и поддержанием машины воздушными массами.

Направление маршрута

Может показаться странным, что фактором, влияющим на то, на какой высоте летает пассажирский самолет, является его маршрут. Диспетчеры, чтобы предотвратить сталкивание в небе воздушных лайнеров (ведь при такой аварии не выживет никто) установили следующее правило. Все самолеты, следующие в восточном направлении, с различными отклонениями на юг или север, занимают нечетные воздушные коридоры. Это, как правило, девять и одиннадцать километров от поверхности земли. А лайнеры, летящие на запад, следуют в четных «диапазонах» высот (десять и двенадцать тысяч метров). Исходя из технических параметров машины, пилоты рассчитывают, какой коридор им избрать, и сообщают об этом наземным диспетчерам. А они уже предупреждают экипаж судна о метеорологических условиях на пути следования. Иногда, чтобы избежать зоны турбулентности, лайнеру приходится снижать или набирать высоту. Диспетчеры контролируют весь ход борта и держат непрерывную связь с пилотом.

Видео по теме

Некоторые страны закрывают воздушное пространство над своей территорией (или ее частью) из-за вооруженных конфликтов. Высокие горы служат причиной турбулентности на высоте. Все эти причины пилот должен учитывать при прокладывании маршрута. Согласованный с диспетчерами путь борта, а также средняя высота, на которой будет совершаться полет, называется «эшелоном». А вот природные катаклизмы в виде высоких грозовых туч нельзя предвидеть заранее. Обширная облачность приводит к большой турбулентности. И пилоту следует обогнуть тучи, чтобы избежать опасности. И лучше это сделать поверху, где никакие капризы погоды не страшны. Максимальная высота полета пассажирских самолетов зависит только от типа машины. Например, ТУ-204 может подняться лишь на 7200 м. Новый ИЛ-62 - на одиннадцать километров. Такая же максимальная высота и у «Аэробуса А310». А какой самолет способен подняться в небо на двенадцать километров? Это машины с реактивными двигателями. Из пассажирских бортов на наибольшую высоту способен забраться «Боинг 737-400».

Наибольшее количество топлива расходуется при старте лайнера. Ведь тяжелой машине следует хорошенько разогнаться, чтобы оторваться от земли и набрать высоту, преодолевая сильное трение воздуха. Поэтому несмотря на то, на какой высоте летает пассажирский самолет, подъем происходит максимально быстро. Тогда пассажирам говорят пристегнуть ремни безопасности, поскольку лайнер развивает крейсерскую скорость. У «Боинга 737-400» эта техническая характеристика составляет почти восемьсот километров в час. Когда самолет выходит на свою среднюю высоту, в салоне объявляют, что ремни безопасности можно снять.