¿Qué pasaría si un avión volara demasiado alto?

Answer 1

A medida que un avión sube más alto, la reducción de la densidad del aire causa problemas humanos , de motor y aerodinámicos .

• Por encima de 10,000 ‘a 14,000’, la densidad del aire es demasiado baja para soportar la respiración humana . Por lo tanto, los pilotos necesitarán máscaras de oxígeno o una cabina presurizada, o ambos.
• La mayoría de los aviones están limitados por la potencia del motor . El aire es menos denso en altitud, por lo que el motor puede aspirar cada vez menos aire por segundo a medida que aumenta. En algún momento, el motor ya no puede desarrollar suficiente potencia para subir.
• Aquellos aviones con motores lo suficientemente potentes como para continuar subiendo a grandes altitudes (por ejemplo, aviones de bajo peso) sufren problemas aerodinámicos relacionados con el diseño de las alas y otras partes del avión.
• En términos muy simplificados, se produce una pérdida convencional cuando el flujo de aire se separa del ala debido a la baja velocidad del aire calibrada . El CAS varía con la densidad del aire, por lo que tiende a bajar más y más a medida que el avión sube, y todo lo demás es igual. Ahora suponga que el piloto responde usando el potente motor para ir más rápido …
• Un bloqueo de Mach ocurre cuando el flujo de aire se separa del ala debido a la alta velocidad verdadera . TAS es la velocidad real a través del aire, que por supuesto está aumentando porque el piloto aumenta el CAS al aumentar la potencia.
• En algún momento, el avión es tan alto que la velocidad mínima (CAS, pérdida convencional) es también la velocidad máxima (TAS, pérdida Mach). El avión ahora es completamente inmanejable y ciertamente se detendrá en algún momento muy pronto. Esta altitud es algo dramáticamente llamada esquina de ataúd. Es quizás 45,000 ′ para aviones grandes, quizás 50,000 ′ para algunos aviones de negocios y 60,000 ′ + para aviones militares diseñados para vuelos supersónicos.
• Todos los aviones con motores lo suficientemente potentes como para subir a su altitud de “ataúd” son piloteados por hombres y mujeres muy conscientes de estos problemas aerodinámicos y del probable efecto de experimentar paradas simultáneas convencionales y de Mach. No van allí excepto por necesidad militar o pruebas.

---

Editar, para abordar el interés en lo que sucede durante una cosa extraña llamada “puesto”.

Para recuperarse de un puesto de Mach, simplemente reduzca la velocidad. Fácil: a menos que las ondas de choque de pérdida de Mach le hayan quitado el control de la actitud del avión. ¿Cómo se reduce la velocidad si estás en una inmersión y tirar de los controles no tiene ningún efecto? Por lo tanto, los puestos de Mach a veces pueden ser un gran problema en aviones no diseñados para vuelos supersónicos.

Incluso si el control está asegurado y puede reducir la velocidad, en la esquina del ataúd ya está en CAS mínimo. ¿Y ahora que?

Para recuperarme de un puesto convencional, bueno, necesito un poco más de explicación de lo que di en mi respuesta anterior.

• Un puesto convencional es causado por un piloto que exige más elevación de la que el ala puede entregar.
• El piloto retrocede para aumentar el ángulo de ataque y aumentar la sustentación. Más allá de un ángulo crítico de ataque particular, el flujo de aire dice “¡no más! ¡suficiente!” y se separa del ala. Esta es una parada, y en vuelo estable ocurrirá en un CAS predecible.
• ¿La cura? El piloto debe avanzar para reducir el ángulo de ataque, para reducir las demandas que está haciendo sobre el ala.
• ¿Qué le sucede a la velocidad (CAS y TAS) cuando el piloto empuja hacia adelante y la nariz baja? Incremento, por supuesto.

Por lo tanto, es fácil recuperarse de un puesto convencional, pero lo más probable es que aumente la velocidad como consecuencia. No hay problema, ¡a menos que ya esté al máximo TAS!

Un puesto en la esquina del ataúd es completamente impredecible. A diferencia de un puesto convencional que generalmente es fácil y suave, un puesto Mach incluso puede dañar el avión. Por eso es impredecible.

Lo más probable es que el avión se recupere bien a una altitud más baja, pero esto no está garantizado.

Answer 2

Si puede llegar allí, sus resultados pueden variar.

En primer lugar, los aviones están limitados por un techo de servicio, donde el empuje máximo solo puede producir una subida de 100 fpm. Esto se debe principalmente al aire más delgado a gran altura. El aire más delgado significa menos empuje para los motores, mientras que las alas necesitan tener más aire sobre ellos para la misma cantidad de elevación.

Los aviones de pasajeros y las aeronaves ligeras encuentran que esta restricción es bastante sólida e incluso llegar al techo del servicio es difícil y forjado con restricciones, como lo demuestra el vuelo 3701. de Pinnacle Airlines. Por supuesto, estas risas hicieron varias cosas mal. Si hubieran seguido los procedimientos adecuados y no hubieran estado monos, habrían podido llevar el CRJ a su límite de servicio permitido de FL410. Para ellos, era demasiado alto.

Mientras tanto, los luchadores supersónicos no siguen esas reglas. Gracias a Ed Rutowski, tenemos la escalada Rutowski, que cambia el exceso de potencia y velocidad por la altitud. Por ejemplo, el techo de servicio del F-15 es de 65,000 ‘. El Streak Eagle, una versión reducida, batió el récord a 100,000 ‘al llegar allí en poco más de 2oo segundos. Es un perfil complicado.
¿Podemos definir esto como demasiado alto? Tal vez no. El Streak Eagle y el MiG 25 lo hicieron mucho más alto que sus límites máximos de servicio utilizando este método y volvieron a bajar muy bien. Por supuesto, Chuck Yeager tuvo que pagar su NF-104 giratorio a 8,500 ‘después de alcanzar 108,700’, en llamas y perder el control. Resulta que la fuerza de rotación del motor fue suficiente para causar un giro irrecuperable en el famoso luchador temperamental flaco. Para él, esto era demasiado alto.

Entonces podemos ver que la mayoría de los aviones no pueden llegar demasiado alto. Pero si no sigue los procedimientos o si es un piloto de prueba, cualquier altitud puede ser demasiado alta.

Answer 3

Estaba hablando con uno de nuestros antiguos pilotos Vulcan (soy parte del equipo que mantiene el antiguo bombardero nuclear Avro Vulcan B2 Cold War XL426) y, mientras que el avión fue calificado oficialmente para volar a un máximo de 65,000 pies, una vez él en realidad lo llevó un poco más alto sobre el Atlántico. El avión se ve así (sobrevolando las Agujas en la Isla de Wight en agosto de 2015):

Como puede ver, tiene un ala delta enorme (111 pies de ancho), y cuando no hay carga de bomba, tiene una carga de ala muy baja y 4 motores turborreactores puros (aunque las células de producción posteriores en realidad usaron una turbina de derivación baja, la Olympus 301 ), cada motor empuja alrededor de 21,000 libras de empuje.

Aparentemente, por encima del techo del servicio, los pilotos no tenían autoridad sobre los controles, y muy pocos de los instrumentos funcionaban. Esto fue causado por el aire delgado (por lo que la masa del flujo de aire sobre las superficies de control no fue suficiente para permitir cambios de dirección) y la baja presión a esa altura (muchos de los instrumentos en este avión de los años 50 funcionan usando presión barométrica y simplemente no estaban diseñado para operar a esa altura).

Debido a la falta de instrumentación, no sé qué tan alto realmente tomó el Vulcan, o qué tan rápido iba en ese momento … Y no importó porque no iba a chocar contra nada a esa altura ( quizás un desafortunado SR71 Blackbird o U2).

Answer 4

Digamos que quería tomar un avión lo más alto posible.
Primero, te encontrarás con problemas fisiológicos. Si está en un avión sin presión (C172), comenzará a sentir los efectos de la hipoxia. Incluso en aviones presurizados (737) esto eventualmente se convertiría en un problema. A continuación, encontrará que los motores se estancan debido a la falta de oxígeno. Los aviones suben debido a un exceso de empuje. Sin empuje, sin ascenso (tampoco presurización). Ahora supongamos que inyectó oxígeno embotellado en los motores (que ahora técnicamente los convierte en motores de cohetes) y que llevaba puesto un traje a presión. Eventualmente encontrará que el aire se volvió demasiado delgado para que las alas produzcan elevación. La ecuación de elevación es, IIRC, Coeficiente de elevación veces ala del ala veces velocidad al cuadrado multiplicado por la densidad del aire. Pero, como puede ver en la publicación de Tim, también hay efectos de máquina para tratar. Ahora, sujetemos el avión (con los motores de cohete de su pobre hombre) a un cohete de refuerzo sólido (¿sigue siendo un avión en este punto?). Eventualmente, (suponiendo que tenga suficiente combustible y eficiencia de combustible) se elevará lo suficiente como para alcanzar la órbita (suponiendo que quemó el programa en lugar de hacerlo directamente). Felicitaciones, ahora eres una de las élites volando en el espacio. Sin embargo, tienes un problema. El control direccional de un avión es proporcionado por la superficie de control aerodinámico. Estos son algo inútiles en el vacío del espacio. Además, para bajar, necesitaría quemar retrógrado (180 grados fuera del programa) para ponerse en una trayectoria de reentrada. Entonces te darás cuenta de que el avión promedio no tiene un escudo térmico o un sistema de protección térmica (ni está diseñado para soportar los esfuerzos aerodinámicos de reentrada). Permanecer en órbita plantearía sus propios problemas. ¿Cómo comerías con un traje a presión? (Si se lo quita, incluso por un segundo, su sangre se evaporará).

Answer 5

Los cazas modernos, en virtud de ser capaces de velocidades aéreas supersónicas junto con los postquemadores, obviamente pueden volar mucho más alto que los aviones subsónicos, como los aviones de pasajeros o los aviones privados. Esos están muy limitados por su techo absoluto subsónico más bajo * que se encuentra en el rango bajo de 40,000 pies (12192 metros).

Los aviones de combate modernos, aunque sus límites máximos absolutos están clasificados y varían de un caza a otro, sus límites máximos de servicio ** son bastante altos, en el rango de 65,000 pies (18,288 metros). Pero todos luchan en ese aire enrarecido.

Como nota al margen, aunque los aviones de combate podían volar fácilmente por encima de 50,000 pies, normalmente no se les permitía hacerlo en caso de descompresión repentina de la cabina. Sin usar un traje de presión total, supuestamente la sangre hierve a esa altitud y más, y obviamente es fatal.

Finalmente, para responder a su pregunta … Si un avión de combate moderno vuela inadvertidamente “demasiado alto”, sucederá una de dos cosas: 1.) El ala se parará por falta de aire, o 2.) El motor se detendrá por compresión debido al poco aire. O, ambos sucederán, y luego, ¡vienes abajo!

Durante muchos años, las escuelas piloto de prueba y la NASA han impulsado a los combatientes a grandes altitudes, y muy por encima de sus altitudes máximas normales. Hacen esto ganando velocidades supersónicas, luego subiendo en un arco parabólico. Tuvieron que apagar sus motores en la subida ya que el aire se vuelve demasiado delgado. También dejan de volar, porque el aire es demasiado delgado. Luego se convierten en un proyectil balístico en el espacio cercano, sin poder ni control, a medida que alcanzan el vértice de su ascenso. Si su trayectoria inicial era correcta, eventualmente volverán a ingresar al aire más denso en un ángulo correcto, permitiendo que sus controles de vuelo vuelvan a ser efectivos y, después de un largo deslizamiento, reiniciarán sus motores.

* El techo de servicio es cuando la tasa de ascenso cae por debajo de 100FPM.
El techo de combate es cuando la tasa de ascenso cae por debajo de 500FPM.
** El techo absoluto es cuando el avión ya no puede volar. El “rincón del ataúd”.

Answer 6

El diseño de cada avión tiene un límite práctico a su altitud llamado “techo de servicio”. Esto refleja la altitud del diseño donde escalar más alto es más difícil de lo que vale la pena hacerlo. Está relacionado con las limitaciones de la célula y la planta de energía con respecto a la presión del aire y el contenido de oxígeno.

En un nivel práctico, la altitud máxima para volar está limitada más por los pasajeros y la tripulación que por el equipo. Las personas no pueden respirar el aire por encima de los 10,000 pies sobre el nivel del mar por largos períodos de tiempo sin desmayarse. Los motores normalmente aspirados tampoco pueden obtener suficiente oxígeno del aire para quemar combustible muy por encima de esa altitud. Eso significa que para la mayoría de los aviones ligeros que no tienen cabinas presurizadas o sistemas de oxígeno para los ocupantes, el límite práctico de altitud es de 10,000 pies.

Hay varios cambios que puede hacer en los aviones para aumentar sus límites operativos de altitud. Puede agregar sobrealimentadores para ayudar a los motores a operar a mayores altitudes presurizando el aire que reciben. Puede cambiar a motores de turbina en lugar de motores de pistón. Puede agregar cabinas presurizadas y / o sistemas de oxígeno para personas. Todas estas opciones causan aumentos importantes en el costo de operación y compra de la aeronave. Es cuestionable si estos aumentos se justifican por el aumento de la velocidad que se puede lograr mediante la operación a mayores altitudes. Funciona muy bien para grandes aviones de reacción que compensan los enormes costos al transportar grandes cantidades de pasajeros y mucha carga. Para aviones pequeños, estos aumentan el costo de transportar pasajeros mucho más de lo que parece justificado por un mayor rendimiento. De hecho, para aviones pequeños, solo aquellos a quienes no les importan los costos pueden volar aviones a altitudes operativas típicas por encima de 30,000 pies.

Answer 7

No puedo hablar por los Jets, es mucho más complejo para ellos, pero he volado mi avión monomotor de aspiración privada muy cerca de su techo de servicio. No solo afecta las alas. A medida que el aire se adelgaza, la mezcla de aire y combustible debe ajustarse continuamente. Finalmente, el motor simplemente tiene menos densidad de aire y, por lo tanto, oxígeno para quemar que al nivel del mar. Me aceleraban el acelerador, y el motor simplemente no funciona en ningún lugar cerca de la potencia máxima. Realmente puedes escuchar la diferencia en el sonido de tu motor y verlo en tus indicadores.
Por lo tanto, combine la salida baja del motor con la disminución de la elevación de las alas, y finalmente encontrará una altitud donde el avión no puede subir más. Control de vuelo sabio, todo se siente lento.
En mi humilde opinión para un avión pequeño como el mío que realmente no puede subir lo suficientemente alto como para superar el clima, realmente no tiene sentido llegar a esa altitud. El avión funciona muy mal allí.

Answer 8

• Cada avión tiene una altitud máxima certificada. Durante los vuelos de prueba, este máximo se excede ligeramente para verificar que el avión permanezca seguro en caso de que tenga que ascender desde ese límite. La altitud más alta certificada de un avión fue de 60,000 pies de Concorde. Hoy en día, algunos de los aviones corporativos pueden volar a 51,000 pies.
• La mayoría de los aviones están limitados a 45,000 pies o menos.
• Más allá del techo certificado, los motores eventualmente perderían la capacidad de producir suficiente empuje para continuar el ascenso. No habría una descompresión.

• La altitud más alta obtenida por un avión de papel es actualmente para el proyecto Paper Aircraft Released Into Space (PARIS), que se lanzó a una altitud de 27.307 metros (89.590 pies), desde un globo de helio que se lanzó aproximadamente 80 kilómetros (50 millas) al oeste de Madrid, España, el 28 de octubre de 2010, y registrado por la “oficina de proyectos especiales” de The Register. El proyecto logró un reconocimiento de récord mundial Guinness. [Fuente: wikipedia]

Answer 9

El techo absoluto de un avión es la altura por encima de la cual el avión ya no puede subir. A medida que un avión sube a altitudes más altas, la densidad del aire disminuye. Con menos moléculas de aire viajando sobre las alas, se genera menos elevación para la misma velocidad aérea a menor altitud. En algún momento, incluso a la máxima potencia, la densidad del aire es tan baja que las alas ya no pueden generar suficiente elevación para una escalada. Este es el techo absoluto.

Answer 10

El techo máximo para una aeronave se debe a la reducción del aire a mayores altitudes. Esto causa algunos problemas que obligan a los aviones a volar a niveles más bajos. Para tener una idea de qué tan delgado se vuelve el aire a altitudes más altas, consulte este sitio web: Calculadora de presión de aire de altitud

El primer problema que puede surgir de la densidad reducida del aire es que el aire que fluye sobre las alas se reduce considerablemente. Para que un ala genere elevación, una cierta cantidad de aire debe pasar sobre ella. A medida que se reduce el aire que lo atraviesa, el aire debe ir más rápido. Entonces, esencialmente, para mantener la misma cantidad de elevación a medida que aumenta la altitud, el avión debe ir más rápido. Esto se convierte en un problema cuando el aire en ciertas superficies alcanza velocidades supersónicas (más rápidas que la velocidad del sonido). Las ondas de choque creadas por el aire supersónico pueden causar mucho daño a los aviones que no están diseñados para manejarlo. En casos extremos, partes de la aeronave pueden romperse o las superficies de control pueden dejar de funcionar.

Por lo general, sin embargo, antes de que el problema mencionado anteriormente entre en vigencia, los motores de la aeronave se apagarán. Los motores queman combustible para producir su energía, y para quemar combustibles normales, se necesita oxígeno. Este oxígeno proviene del aire circundante. Entonces, a altitudes normales, el motor podrá aspirar suficiente aire para funcionar normalmente. Una vez que la altitud aumenta, recuerde que el aire se vuelve menos denso, lo que significa obtener la misma cantidad de oxígeno que el motor necesitará para atraer más aire. Para hacer eso, el avión tendrá que ir más rápido. Si no puede, el motor se apagará. La mayoría de las veces, incluso si el avión pudiera aumentar su velocidad, no puede porque el aire aspirado en el motor alcanzaría velocidades supersónicas. ¿Recuerdas las ondas de choque que dañan las superficies externas de la aeronave? Los mismos efectos devastadores ocurrirán dentro del motor.

Sin embargo, hay soluciones a estos problemas, claramente evidentes en aviones como el SR-71 o el U-2. Para el SR-71, el avión alcanzaría velocidades muy altas para superar el flujo de aire reducido sobre el ala. Todo el avión fue diseñado para manejar más de 3 veces la velocidad del sonido, por lo que las ondas de choque no dañaron el avión. Sin embargo, los motores todavía necesitan aire subsónico, y ahí es donde entran en juego los famosos conos en las tomas del motor. Esos conos en la entrada entran y salen del motor la cantidad correcta para redirigir el aire y reducir la velocidad a velocidades subsónicas en el momento en que ingresa al motor. Para aviones que no van extremadamente rápido, se necesita mucha área de ala para generar mucha elevación. Aquí es donde el U-2 obtiene su capacidad de volar alto. Los motores también fueron diseñados especialmente para que puedan operar con una pequeña cantidad de oxígeno.

SR-71 Blackbird. Observe los grandes conos en las tomas de ambos motores para reducir la velocidad del aire que entra. Altitud máxima 85,000 pies (a una velocidad récord de más de 2,100 mph)

El U-2 con su enorme envergadura. Altitud máxima: más de 70,000 pies.

Sin embargo, hay aviones o cohetes que no necesitan aire. Después de todo, no hay aire en el espacio, pero el transbordador espacial utiliza sus motores. ¿Cómo? Bueno, los motores queman combustible de cohete que lleva su propio oxidante. En términos simples, la reacción de esta quema de combustible no requiere oxígeno de los alrededores. Ha habido algunos “aviones cohete”, pero de ninguna manera son prácticos y su función principal era la prueba. El proceso de quemar combustible para cohetes es mucho menos eficiente que quemar gasolina, por lo que la cantidad de combustible que necesita transportar es mucho mayor (consulte los tanques de combustible de los transbordadores).

El cohete accionado X-15. Tuvo que ser lanzado desde una plataforma ya voladora, la B-52. También tuvo un tiempo de vuelo bastante corto.

Hay otros problemas que surgen como resultado del vuelo a gran altitud. En la altitud extrema se hace difícil presurizar la cabina, por lo que la mayoría de los aviones tienen tripulaciones que básicamente usan trajes espaciales. Tal fue el caso tanto con el U-2 como con el SR-71.

Cuando tomas en cuenta todas estas cosas, realmente queda claro que volar tan alto simplemente no es económico. Si bien el SR-71 fue uno de nuestros aviones más exitosos de la historia, su funcionamiento costó bastante, y esa es la verdadera caída de cualquier avión de gran altitud. Sin embargo, el U-2 todavía vuela hoy, dándole una vida útil de más de 40 años, lo que es realmente bastante impresionante. Los aviones comerciales probablemente se mantendrán (relativamente) bajos por el momento, a menos que podamos encontrar una manera de mejorar la tecnología de motores a gran altitud. La pérdida de elevación sobre el ala es un problema, pero es mucho más fácil de resolver que hacer que los motores funcionen a una altitud extrema. Todo esto depende si los aviones comerciales incluso quieren llegar tan alto, lo cual dudo que lo hagan. Claro que hay menos resistencia allí, pero llegarían a un punto en el que el costo de las actualizaciones para alcanzar una altitud superaría sus ahorros de combustible, y es por eso que creo que en el futuro previsible veremos que la mayoría de los aviones civiles permanecerán a 40,000 pies o menos .

Answer 11

Los aviones solo pueden volar hasta cierta altura. A medida que suben más y más alto, también suben más y más lentamente. A cierta altitud, que varía para cada avión, el avión simplemente se niega a ir más alto. Esto se llama el techo del servicio. Está muy por encima de la altitud de vuelo normal de los aviones comerciales típicos. Por ejemplo, un 747 puede volar típicamente a 38,000 pies sobre el suelo, pero su techo de servicio está a más de una milla por encima de esa altitud. Todos los aviones de reacción tienen techos de servicio que están muy por encima de las altitudes a las que vuelan en servicio normal. La razón por la cual los aviones tienen un techo de servicio es que siempre hay un punto en el que los motores no pueden producir suficiente potencia y las alas no pueden producir suficiente elevación para ir más alto, debido a la forma en que el aire se adelgaza a medida que avanzas y mayor. La progresión es muy suave, por lo que no hay un cambio drástico en el vuelo, ni hay ningún tipo de pérdida. El avión simplemente no quiere subir más alto. Por lo general, en la parte superior de su altitud máxima, un avión también se tambaleará un poco, mientras que si vuela un poco más bajo, las cosas se suavizarán.

Answer 12

Los motores a reacción dejan de funcionar y el avión comienza a caer a tierra. En la mayoría de los casos (cuando hay equipo apropiado a bordo), hay tiempo más que suficiente para reiniciar los motores antes de volver a caer al nivel del suelo.

Los motores dejan de funcionar porque en altitudes más altas no hay suficiente oxígeno para mantener el fuego (combustible de jet ardiente) en el motor.

Sin embargo, es posible diseñar un avión específicamente para solucionar este problema.

El SR-71 tiene una boquilla en forma de cono frente a las tomas de su motor. Estas boquillas están especialmente diseñadas para reflejar ondas de choque de aire (causadas por un vuelo supersónico) directamente en las tomas del motor a reacción. Es el equivalente aeroespacial de sostener el pulgar sobre el extremo de una manguera para aumentar la presión del agua y la distancia de pulverización.

Se parece a esto:

La otra alternativa es simplemente usar cohetes en lugar de o además de los motores a reacción tradicionales. A diferencia de los motores a reacción, los cohetes tienen su propio suministro de oxígeno; Por eso trabajan en el espacio. Desafortunadamente, eso los hace muy pesados ​​en comparación con los motores a reacción, y una elección poco común para las naves no espaciales …

Answer 13

Varias razones diferentes:

Aviones no presurizados: no puede volar por encima de una altitud que prohíbe a los pasajeros obtener una cantidad adecuada de oxígeno. La privación de oxígeno se llama hipoxia y puede hacer que los pasajeros (y el piloto) se desmayen. Esto ha llevado a muchas muertes a lo largo de los años en la aviación. Mira esta historia:

Accidente de Learjet en Dakota del Sur de 1999

Aviones presurizados: varía, pero hay un umbral en el que un avión ya no puede propulsar activamente a través del cielo abierto. Esto se conoce como la esquina del ataúd. La esquina del ataúd es la altitud en o cerca de la cual la velocidad de pérdida de un avión de ala fija rápida es igual al número crítico de Mach, con un peso bruto dado y una carga de fuerza G. A esta altitud es muy difícil mantener el avión en vuelo estable. Desde el nombre, es peligroso. La suya es una gráfica que representa la “esquina del ataúd”.

Answer 14

¿Qué sucede cuando un avión vuela demasiado alto?

Hay dos respuestas distintas a esta pregunta, una que tiene que ver con el avión en sí y la otra con los humanos a bordo.

Avión : a medida que un avión sube, la presión atmosférica disminuye con la altitud. Tanto es así que a 18,000 pies un avión está por encima de la mitad de la atmósfera terrestre. Lo que significa que cuando un avión sube, en lo que respecta al avión, el oxígeno necesario para que el motor continúe apagando la potencia continúa disminuyendo. En algún momento, la potencia del motor disminuye hasta el punto en que el avión ya no puede subir. Esta altitud crítica, llamada techo, varía según el tipo de avión.

Humanos – ¿Adivina qué? La disminución en la concentración de oxígeno en el aire tiene el mismo tipo de efecto en los humanos que en los motores. Una disminución lenta e insidiosa en la capacidad cognitiva del ser humano. Se llama hipoxia y, a medida que aumenta la altitud, eventualmente dejará inconscientes a todos los humanos en aviones no presurizados y finalmente causará la muerte si el avión sube lo suficientemente alto. Para las aeronaves que vuelan a más de 12,500 pies durante más de 30 minutos, el piloto debe usar oxígeno suplementario y usarlo constantemente en cualquier momento en que la aeronave tenga más de 14,000 pies. Los aviones presurizados no tienen problemas con la hipoxia.

Answer 15

Uno no puede simplemente seguir volando.

La presión en la atmósfera sigue disminuyendo a medida que vuela y se hace difícil mantener la presión de la cabina.

Para cada avión hay un cierto límite de altitud hasta el cual puede subir. Se llama techo absoluto. Después de esta altitud, incluso si aplicas toda la potencia, no puedes subir. Además, hay ciertas consideraciones estructurales y aerodinámicas que limitan la altitud de un avión en particular.

Para el piloto también, no es seguro escalar a tales altitudes, aunque es muy imposible que él / ella realice tal hazaña.

Enlaces que pueden ayudar:

Techo (aeronáutica) – Wikipedia

Presurización de cabina – Wikipedia

Sobre de vuelo – Wikipedia – Este artículo le dice qué puede suceder si volamos más allá de cierta velocidad o si volamos más allá de cierto límite de factor de carga.

Answer 16

Te quedas sin aire, oxígeno en particular.

Los motores a reacción queman combustible (y producen empuje) combinando (básicamente) queroseno y oxígeno. Los motores a reacción comprimen el aire de manera que la combustión es extremadamente eficiente, incluso violenta, para producir el máximo aire calentado que se expande rápidamente y, por lo tanto, produce empuje. En resumen, es una reacción química: combustión.

A medida que te vuelves realmente alto, cualquier cosa por encima de 40-50K pies, el oxígeno (aire) se vuelve cada vez menos denso … tal vez solo 1/10 de la densidad al nivel del mar. De modo que la reacción química simplemente no puede tener lugar al mismo nivel de intensidad y, por lo tanto, el empuje simplemente no es adecuado para ascender más o acelerar.

Answer 17

La gente ha hecho esto y han muerto haciéndolo. Por ejemplo, la tripulación de Pinnacle Airlines 3701, octubre de 2004 (página en ntsb.gov), estaba llevando sus aviones de un aeropuerto a otro sin pasajeros, un llamado vuelo de “reposicionamiento”. Se suponía que debían volar a 33,000 pies, pero en su lugar solicitaron y subieron a 41,000 pies, que era la altitud máxima a la que se suponía que el avión podía volar. Ambos motores fallaron, la tripulación no pudo reiniciarlos, y el avión se estrelló y fue destruido.

La Junta Nacional de Seguridad del Transporte determinó que las causas probables de este accidente fueron:

(1) el comportamiento poco profesional de los pilotos, la desviación de los procedimientos operativos estándar y la mala conducción, lo que resultó en una emergencia en vuelo de la que no pudieron recuperarse, en parte debido a la capacitación inadecuada de los pilotos;
(2) la falla de los pilotos en prepararse para un aterrizaje de emergencia de manera oportuna, incluida la comunicación con los controladores de tránsito aéreo inmediatamente después de la emergencia sobre la pérdida de ambos motores y la disponibilidad de sitios de aterrizaje; y
(3) la gestión inadecuada por parte de los pilotos de la lista de verificación de fallas del motor doble, que permitió que los núcleos del motor dejaran de girar y resultó en la condición del motor de bloqueo del núcleo.

Los que contribuyeron a este accidente fueron:

(1) la condición del motor de bloqueo central, que evitó que se reiniciara al menos un motor, y (2) los manuales de vuelo del avión que no comunicaban a los pilotos la importancia de mantener una velocidad mínima para mantener los núcleos del motor girando.

Los accidentes también ocurren cuando la “altitud de densidad”, una combinación de la temperatura y la presión atmosférica en un lugar determinado, es demasiado alta. A gran altitud en un día caluroso, algunos tipos de aviones simplemente no pueden escalar. Pueden despegar después de intentar un despegue, pero luego no pueden ganar altitud y se estrellan porque se quedan sin espacio frente a ellos o porque intentan regresar al aeropuerto y detener el avión al hacerlo. Un ejemplo de este escenario se describe en WPR12LA283.

También hay una versión en helicóptero de este problema. Los equipos de helicópteros calculan la “potencia disponible” a una altitud y temperatura de presión dada, y luego la comparan con la “potencia requerida” en esas mismas condiciones. Estos últimos son diferentes para flotar “en efecto de tierra” (IGE, con el beneficio de una superficie nivelada contra la cual su sistema de rotor puede empujar) y “fuera de efecto de tierra” (OGE, donde el sistema de rotor soporta todo el peso del avión )

Es un poco desconcertante despegar, por ejemplo, de un helipuerto en la parte superior de un edificio y pasar de flotar en el efecto suelo y avanzar para encontrarse repentinamente en una situación OGE, sin tener suficiente poder para seguir flotando mientras te deslizas sobre el borde del techo. Esta es la razón por la cual los pilotos de helicópteros siempre establecerán una velocidad positiva de ascenso desde dichos entornos lo más rápido posible: cuando avanza a alrededor de 15 a 20 nudos, el movimiento del aire a través del sistema del rotor proporciona una elevación adicional (“traslacional”) .

También se siente feo caer por debajo de esa velocidad aérea de traslación demasiado alta por encima de la superficie y estar abruptamente en una situación de déficit de energía; tal vez tenga poder IGE, pero no tiene poder OGE. En tales casos, es posible que no tenga suficiente potencia para amortiguar su aterrizaje, ya que no vuela tanto como cae en picado. (¿Algún fanático de Monty Python?)

Finalmente, para tener una idea de la aerodinámica pura en juego cuando los aviones vuelan demasiado alto, recomiendo leer las respuestas a ¿Qué sucede con los aviones que salen de vuelo controlado en la esquina del ataúd?

Answer 18

Un avión vuela por sus alas lanzando aire hacia abajo con respecto a la aeronave, un fenómeno físico hecho posible por lo que se llama el ángulo de ataque entre la línea de cuerda del ala y el viento relativo. Según la ley de Newton, hay una reacción igual y opuesta llamada elevación que mantiene la aeronave en alto y estable en equilibrio. El ángulo de ataque es un máximo cerca del ángulo de ataque de pérdida donde el levantamiento es mayor, y el levantamiento máximo resultante depende de la densidad (o masa) del aire que lanza el ala. Dado que la densidad del aire disminuye con la altitud, por encima de cierta altura (llamado techo absoluto del avión), el ángulo máximo de ataque ya no puede arrojar suficiente aire para equilibrar el peso del avión. Incluso si el motor tiene suficiente empuje excesivo para acelerar, aumentar el ángulo de ataque más allá de su máximo en el techo absoluto hará que el avión se detenga. (NOTA: esto también exige que la aeronave en el techo absoluto evite girar en vuelo nivelado, ya que cualquier giro exige un aumento en el ángulo de ataque. A altitudes muy altas cerca del techo absoluto, el ángulo de ataque que se quema cerca del puesto a menudo puede ser sentido por los pasajeros cuando un avión gira)

Answer 19

La respuesta de John Chesire es buena. Agregaré un poco de mi propia experiencia, que se limita al F-15.

En una situación de combate, me preocuparía principalmente poder maniobrar. Las razones para estar en lo alto son darles a tus misiles piernas más largas o evitar los misiles de los demás. Sin embargo, si necesita hacer un giro difícil, puede detener o encender los motores.

En una situación que no es de combate, me preocupa la presión de la cabina.

Answer 20

3 razones clave:

Alas, motores, personas.

– Todos necesitan aire.
– Vuela demasiado alto, no hay suficiente aire.
– Las alas fallan; los motores fallan; la gente falla

(A) ‘Aviones’, por definición, requieren aire para volar *. (mira la palabra ‘avión’) .

1. Sin aire -> alas no avión -> avión no vuela .
2. En tierra: mucho aire. Espacio, sin aire. En el medio, un poco de aire.
3. Baja: más aire. Ir alto: menos aire. (cf. ‘linealidad’).
4. Ir lo suficientemente alto – ver # 1.

(B) ‘Aviones’, en la práctica, usan motores que requieren aire.

• (Haciendo caso omiso de casos excepcionales, por ejemplo, planeadores / planeadores, energía solar / humana, etc., las naves oxidantes transportadas están muy por encima de la línea en territorio de cohetes / misiles; y no tratemos con / (ram) ramjets, etc., a menos que sea dispuesto a ser un pasajero en uno y aún así …> ;-).

(C) Los humanos, particularmente los pilotos pero también los pasajeros, necesitan aire. La presurización de una cabina se vuelve cada vez más problemática y costosa en altitudes más altas. (Entre otras cosas, esta es la razón por la cual (a) se cansa en los vuelos, (b) por qué algunos aviones privados cuestan más que otros, y (c) por qué las secciones transversales de los aviones grandes son generalmente redondeadas.

* Hay un mantra común de que las alas funcionan debido al efecto Bernoulli del flujo de aire más rápido sobre la parte superior, por lo tanto, una presión más baja, etc., etc. Según se dice, según parece, Sorta, como Wolfgang Pauli, no está bien; Ni siquiera está mal. Para una prueba de gedanken, pruebe un avión de juguete de hélice con banda de goma de madera de balsa de 79 centavos, o arroje un avión de papel de ala plana e imagine algún tipo de propulsión perpetua, o saque la mano por la ventana de un automóvil. Necesitas presión en la parte inferior del ala (y un gradiente contra la superficie superior); pero el suave flujo de Bernoulli por encima no es vital. Se elevará una superficie en ángulo que se mueve a través de un fluido . 🙂