Prieš pasinerdami į techninius paaiškinimus, skirkite kelias sekundes pasižvalgyti į dangų. Kai keleivinis lėktuvas praskrenda virš jūsų galvos, jis atrodo mažytis. Iš tokio atstumo kartais matyti tik jo baltas siluetas ir ilgos pėdsakų linijos. Vis dėlto, šio orlaivio viduje šimtai keleivių skaito, bendrauja, žiūri filmą ar valgo taip, tarsi būtų svetainėje… daugiau nei 10 kilometrų virš Žemės.
Tai klausimas, kurį užduoda daugelis: kodėl lėktuvai skrenda taip aukštai? Juk nebūtų paprasčiau likti kelių tūkstančių metrų aukštyje? Ar kelionė nebūtų greitesnė skrendant dar aukščiau? Ir jei kiltų problemų, ar nebūtų ramiau būti arčiau žemės?
Šie klausimai yra visiškai logiški. Beje, susipažįstant su aviacija, dažnai įsivaizduojama, kad pilotai tiesiog pasirenka jiems tinkamą aukštį. Iš tikrųjų viskas daug sudėtingiau. Už šių skaičių slypi dešimtmečiai tyrimų, bandomųjų skrydžių ir optimizavimo. Lėktuvo kreiserinis aukštis yra itin tikslus pusiausvyros rezultatas tarp degalų sąnaudų, aerodinaminio našumo, saugumo, keleivių komforto ir oro eismo apribojimų.
Būdamas privatus pilotas, tai buvo viena iš temų, kuri mane labiausiai sužavėjo, kai pradėjau skraidyti. Iš pradžių daugiausia galvojama apie kilimą ar tūpimą, tačiau greitai supranti, kad didžioji skrydžio dalis vyksta… pasiekus aukštį. Būtent tada lėktuvas tampa efektyviausias.
Šiame straipsnyje suprasime, kodėl keleiviniai lėktuvai dažniausiai skrenda 10 000–12 000 metrų aukštyje, kodėl jie nelieka žemiau, kodėl nepakyla aukščiau ir kaip šis aukštis leidžia kiekvieną skrydį padaryti ekonomiškesnį, patogesnį ir saugesnį.
Kokiame aukštyje skrenda keleivinis lėktuvas?
Dauguma šiuolaikinių keleivinių lėktuvų kreiserinį skrydį atlieka 30 000–40 000 pėdų, t. y. maždaug 9 000–12 000 metrų aukštyje. Palyginimui, tai yra beveik dvylika kartų aukščiau už Eifelio bokštą.
Šiame aukštyje kraštovaizdis visiškai pasikeičia. Reljefas išnyksta, debesys dažnai būna po orlaiviu, o esant išskirtinėms sąlygoms kartais tampa šiek tiek matomas Žemės išlinkimas.
Priešingai nei galima pamanyti, nėra vieno aukščio, kurio laikytųsi visi lėktuvai. Kiekvienas skrydis turi savo kreiserinį lygį, nustatomą pagal daugybę parametrų.
Pirmasis – tiesiog lėktuvo tipas.
Airbus A320, naudojamas vidutinio nuotolio skrydžiams Europoje, dažnai skris apie 35 000 pėdų, t. y. apie 10 700 metrų aukštyje. Airbus A350, sukurtas labai tolimiems atstumams, esant palankioms sąlygoms, gali reguliariai pasiekti 39 000 ar net 41 000 pėdų. Boeing 737, 787 ar 777 taip pat skrenda šiame aukščių diapazone.
- Lėktuvas | Įprastas kreiserinis aukštis
- Airbus A320 | 33 000–37 000 pėdų
- Airbus A330 | 35 000–39 000 pėdų
- Airbus A350 | 37 000–41 000 pėdų
- Boeing 737 | 33 000–39 000 pėdų
- Boeing 777 | 35 000–43 000 pėdų
- Boeing 787 | 35 000–43 000 pėdų
Tačiau orlaivio tipas yra tik vienas iš elementų.
Lėktuvo svoris taip pat vaidina svarbų vaidmenį.
Įsivaizduokite skrydį tarp Paryžiaus ir Tokijo. Pakilimo metu lėktuvas gabena kelias dešimtis tonų degalų. Todėl jis yra ypač sunkus. Tokiomis sąlygomis būtų sunku, o gal net neįmanoma iškart pasiekti optimalų aukštį.
Todėl pilotai dažnai pradeda skristi kiek žemiau, apie 31 000 ar 33 000 pėdų. Vėliau, bėgant valandoms, degalams degant ir lėktuvui lengvėjant, jie prašo oro eismo kontrolės leidimo palaipsniui kilti. Tai vadinama step climb arba kilimu pakopomis.
Ši technika leidžia išlaikyti lėktuvą aukštyje, kuriame jis yra efektyviausias visos kelionės metu.
Priešingai, trumpo skrydžio tarp Marselio ir Nicos ar Paryžiaus ir Liono metu orlaivis kartais net nespėja pasiekti savo idealaus aukščio. Didelė kelionės dalis skiriama kilimui, o tada jau reikia ruoštis nusileidimui. Todėl kreiserinis lygis dažnai būna žemesnis.
Orai taip pat turi įtakos aukščio pasirinkimui.
Pilotai ir oro linijų bendrovės nuolat ieško geriausio kompromiso tarp degalų sąnaudų ir atmosferos sąlygų. Jei tam tikrame lygyje numatoma stipri turbulencija, gali būti naudingiau skristi keliais tūkstančiais pėdų aukščiau ar žemiau, kad keleiviams būtų užtikrinta patogesnė kelionė.
Vėjas yra dar vienas lemiamas veiksnys. Garsiosios reaktyvinės srovės (angl. jet streams) kartais pučia didesniu nei 300 km/h greičiu. Kai jos palankios, jos leidžia gerokai sutrumpinti skrydžio trukmę ir sumažinti degalų sąnaudas. Priešingai, kai jos pučia į priekį, įgulos gali pasirinkti kitą aukštį, kad apribotų jų poveikį.
Galiausiai, nereikia pamiršti, kad lėktuvai danguje niekada nebūna vieni.
Kiekvieną dieną dešimtys tūkstančių orlaivių vienu metu skraido visame pasaulyje. Siekiant išvengti bet kokios susidūrimo rizikos, oro eismo kontrolė kiekvienam lėktuvui priskiria tikslius skrydžio lygius. Du orlaiviai, skrendantys panašiu maršrutu, paprastai neskris lygiai tame pačiame aukštyje, o tai garantuoja nuolatinį vertikalų atskyrimą.
Iš tikrųjų, kai pilotas praneša, kad jo lėktuvas skris 36 000 pėdų aukštyje, ši vertė niekada nėra atsitiktinė. Tai techninių, meteorologinių, operacinių ir ekonominių kriterijų, kruopščiai išstudijuotų dar prieš pakilimą, derinys.
Ir jei visi šie apribojimai egzistuoja, tai todėl, kad maždaug 11 kilometrų aukštis suteikia didelį pranašumą: būtent čia keleiviniai lėktuvai tampa efektyviausi. Jie sunaudoja mažiau degalų, įveikia didesnius atstumus ir geriausiai išnaudoja savo našumą.
Būtent tai ir sužinosime tolesnėje šio straipsnio dalyje.
Kodėl skrydis taip aukštai leidžia sutaupyti tiek daug degalų?
Jei reikėtų vienu sakiniu apibendrinti pagrindinę priežastį, kodėl keleiviniai lėktuvai skrenda maždaug 11 kilometrų aukštyje, ji būtų tokia:
Kuo aukščiau lėktuvas skrenda retame ore, tuo mažiau jis turi kovoti su oro pasipriešinimu.
Tai atrodo beveik paradoksalu. Daugelis žmonių įsivaizduoja, kad lėktuvui reikia „tiršto“ oro, kad jis galėtų tinkamai skristi. Iš tikrųjų, kai jis pakyla ir įgauna greitį, beveik atvirkščiai tampa naudingiau.
Norėdami suprasti, įsivaizduokite, kad važiuojate dviračiu.
Dieną be vėjo judate lengvai. Dabar įsivaizduokite, kad kažkas jus nuolat stumia atgal rankomis. Turite įdėti daugiau pastangų, kad išlaikytumėte tą patį greitį.
Ši jėga, kuri jus lėtina, egzistuoja ir lėktuvams. Ji vadinama aerodinaminiu pasipriešinimu arba paprasčiau – oro pasipriešinimu.
Kiekvieną sekundę keleivinis lėktuvas atsitrenkia į milijonus oro molekulių. Kuo jų daugiau, tuo labiau jos stabdo orlaivį. Tada varikliai turi sukurti daugiau traukos, kad išlaikytų kreiserinį greitį.
Tačiau kylant į aukštį, oras tampa vis retesnis.
Maždaug 11 000 metrų aukštyje jame yra daug mažiau molekulių nei jūros lygyje. Todėl lėktuvas patiria daug mažesnį pasipriešinimą.
Tai tarsi bėgikas, pereinantis nuo purvino kelio prie visiškai lygaus takelio. Jis toliau juda tuo pačiu greičiu, bet su daug mažesnėmis pastangomis.
Keleiviniam lėktuvui šis laimėjimas yra milžiniškas.
Degalų taupymas, skaičiuojamas tonomis
Oro linijų bendrovės stebi savo degalų sąnaudas su įspūdingu tikslumu.
Kodėl? Nes degalai yra viena didžiausių skrydžio išlaidų.
Tolimųjų reisų skrydyje kelių procentų sutaupymas gali reikšti kelias tonas žibalo.
O kai oro linijų bendrovė kasdien atlieka kelis šimtus skrydžių, šie sutaupymai tampa milžiniški.
Pateikime paprastą pavyzdį.
Įsivaizduokite du identiškus lėktuvus, skrendančius tarp tų pačių miestų.
-
Pirmasis skrenda 5 000 metrų aukštyje.
-
Antrasis skrenda 11 000 metrų aukštyje.
Pirmasis turės kovoti su daug tirštesniu oru. Jo varikliai valandų valandas turės tiekti daugiau traukos, kad išlaikytų tą patį greitį.
Rezultatas: jis sunaudos gerokai daugiau degalų.
Viso laivyno mastu tai kasmet reikštų milijonus eurų papildomų išlaidų.
Būtent dėl šios priežasties inžinieriai nuolat siekia, kad lėktuvai skristų savo idealiame aukščio diapazone.
Varikliai taip pat tampa efektyvesni
Galima pamanyti, kad reaktyviniai varikliai veikia prasčiau, kai ore yra mažiau deguonies.
Iš tikrųjų jie yra specialiai sukurti veikti dideliame aukštyje.
Šiuolaikiniai turboreaktyviniai varikliai suspaudžia orą prieš degimą naudodami kelias itin galingų kompresorių pakopas.
Net jei 11 kilometrų aukštyje oras retesnis, varikliams pavyksta jį efektyviai suspausti prieš sumaišant su degalais.
Rezultatas ypač įdomus: jie sukuria reikiamą trauką sunaudodami mažiau žibalo, nei tai darytų žemiau.
Beje, būtent dėl šios priežasties keleiviniai lėktuvai po pakilimo niekada ilgai neužsibūna žemame aukštyje.
Pilotai stengiasi greitai pasiekti savo kreiserinį lygį, kur varikliai dirba geriausiomis sąlygomis.
Sparnai taip pat išnaudoja šį aukštį
Varikliai nėra vieninteliai, kurie gauna naudos iš šios aplinkos.
Sparnai taip pat.
Sparnas sukuria keliamąją jėgą dėl oro srauto aplink savo profilį.
Kai lėktuvas pasiekia kreiserinį greitį, ši keliamoji jėga tampa labai efektyvi.
Dideliame aukštyje, net jei oras retesnis, didelis greitis leidžia sparnams toliau generuoti pakankamą keliamąją jėgą, kartu stipriai ribojant pasipriešinimą.
Kitaip tariant, lėktuvas randa beveik idealią pusiausvyrą tarp dviejų jėgų:
-
pakankamai keliamosios jėgos skrydžiui išlaikyti;
-
kuo mažesnio pasipriešinimo judėjimui į priekį.
Tai būtent tai, ko aviacijos inžinieriai ieško nuo pat aviacijos pradžios.
Įspūdingas greitis… be tokio pojūčio
Kai sėdite prie iliuminatoriaus, skrydis dažnai atrodo labai ramus.
Debesys slenka lėtai.
Kraštovaizdis atrodo beveik nejudantis.
Vis dėlto „Airbus A350“ ar „Boeing 787“ paprastai skrenda apie 900 km/h greičiu.
Kodėl toks lėtumo pojūtis?
Tiesiog todėl, kad lėktuvas yra labai toli nuo žemės.
Reljefas, keliai ar pastatai yra taip toli, kad atrodo, jog jie juda lėtai.
Tai tas pats reiškinys, kaip žiūrint į laivą tolumoje: atrodo, kad jis juda lėtai, nors kartais plaukia keliasdešimties kilometrų per valandą greičiu.
Šis didelis greitis, derinamas su retesniu oru, leidžia lėktuvams įveikti tūkstančius kilometrų su nepaprastu efektyvumu.
Kiekvienas degalų kilogramas svarbus
Kai skrendame lėktuvu kaip keleiviai, mes to nebūtinai suvokiame.
Tačiau kiekvienas kilogramas yra kruopščiai apskaičiuotas prieš išvykimą.
Oro linijos nepaima „daug daugiau degalų atsargai“.
Pilotai, žinoma, turi privalomas atsargas, numatytas reglamentuose, tačiau be jų, kiekvienas papildomas kilogramas padidina orlaivio svorį… ir kartu sąnaudas.
Tai gana paprastas ratas.
Kuo daugiau degalų lėktuvas gabena, tuo jis sunkesnis.
Kuo jis sunkesnis, tuo daugiau keliamosios jėgos turi sukurti.
Kuo daugiau keliamosios jėgos jis sukuria, tuo daugiau pasipriešinimo sukuria.
Ir kuo daugiau pasipriešinimo sukuria, tuo daugiau sunaudoja.
Todėl oro linijos nuolat ieško geriausio kompromiso tarp saugumo, autonomijos ir ekonominio efektyvumo.
Kreiserinis aukštis yra vienas svarbiausių parametrų šiai pusiausvyrai pasiekti.
Pilotai nuolat ieško pelningiausio aukščio
Priešingai nei manoma, kai lėktuvas pasiekia kreiserinį lygį, viskas nėra sustingę.
Skrydžio metu įgula reguliariai bendrauja su oro eismo kontrole.
Jei lėktuvas pakankamai palengvėjo arba oro sąlygos keičiasi, pilotai gali prašyti pakilti į aukštesnį lygį.
Kodėl?
Nes keli papildomi tūkstančiai pėdų gali leisti sutaupyti dar daugiau degalų.
Priešingai, jei pranešama apie turbulenciją arba eismas intensyvus, jie gali nuspręsti laikinai likti esamame aukštyje.
Kiekvienas sprendimas siekia to paties tikslo: atlikti skrydį kuo saugiau, patogiau ir efektyviau.
Galiausiai, skrydis maždaug 11 kilometrų aukštyje nėra atsitiktinumas. Tai dešimtmečių aerodinamikos, variklių ir oro operacijų tyrimų rezultatas. Šiame aukštyje lėktuvai patiria daug mažesnį pasipriešinimą, jų varikliai veikia ypač našiai, o oro linijos sutaupo didžiulius degalų kiekius.
Tačiau jei šis aukštis toks naudingas, natūraliai kyla klausimas: kodėl nepakilti dar aukščiau? Juk jei 15 ar 18 kilometrų aukštyje oras dar retesnis, ar sutaupymai nebūtų dar didesni? Atsakymas sudėtingesnis, nei atrodo… ir mes tai sužinosime kitoje dalyje.
Kodėl lėktuvai neskrenda dar aukščiau?
Šiame etape klausimas atrodo akivaizdus.
Jei skrydis 11 000 metrų aukštyje leidžia sutaupyti tiek daug degalų, kodėl keleiviniai lėktuvai nepakyla į 15 000, 18 000 ar net 20 000 metrų aukštį?
Intuityviai tai atrodytų logiška. Kuo aukščiau kyli, tuo oras lengvesnis. Todėl galima pamanyti, kad pasipriešinimas dar labiau mažėja, o degalų sutaupymai tampa dar didesni.
Iš tikrųjų taip nėra.
Viršijus tam tikrą aukštį, pranašumai pradeda nykti… o vėliau palaipsniui virsta trūkumais.
Keleivinio lėktuvo kreiserinis aukštis iš tikrųjų yra pusiausvyros taškas. Per žemai – jis sunaudoja daugiau. Per aukštai – jis nebeskrenda geromis sąlygomis.
Dideliame aukštyje oras tampa per retas
Kopiant į kalnus, kai kurie žygeiviai jau jaučia aukščio poveikį.
Kvėpuoti tampa šiek tiek sunkiau.
Greičiau pavargstama.
Šį reiškinį paaiškina oro tankio sumažėjimas.
Lėktuvui principas lygiai toks pat.
Kylant aukštyn, oro molekulių yra vis mažiau.
Iš pradžių tai puiki žinia, nes sumažėja pasipriešinimas.
Tačiau peržengus tam tikrą ribą, problema apsiverčia.
Sparnai turi mažiau oro keliamajai jėgai sukurti.
Varikliai turi mažiau oro optimaliam degimui užtikrinti.
Todėl lėktuvas galiausiai pasiekia ribą, kai tampa sunku toliau kilti.
Sparnams reikia oro lėktuvui išlaikyti
Kartais tenka girdėti, kad lėktuvai „skrenda dėka vakuumo“. Tai, žinoma, netiesa.
Sparnams reikia oro.
Būtent oro srautas aplink jų profilį sukuria keliamąją jėgą, galinčią išlaikyti keliasdešimt ar net kelis šimtus tonų danguje.
Dabar įsivaizduokite, kad šis oras tampa vis retesnis.
Sparnai toliau veikia, bet juos turi kompensuoti didesnis greitis.
Kitaip tariant, kuo oras lengvesnis, tuo lėktuvas turi skristi greičiau, kad sukurtų tą pačią keliamąją jėgą.
Ir čia atsiranda ribos.
Nes lėktuvas negali greitėti neribotai.
Varikliai taip pat pasiekia savo ribas
Šiuolaikiniai reaktyviniai varikliai yra tikri technologiniai stebuklai.
Jie puikiai veikia įprastame kreiseriniame aukštyje.
Tačiau jie taip pat priklauso nuo oro.
Turboreaktyvinis variklis įsiurbia didžiulį kiekį oro iš priekio.
Šis oras suspaudžiamas, sumaišomas su degalais ir uždegamas, kad būtų sukurta trauka.
Jei oras tampa per retas, varikliai turi dirbti daugiau, kad gautų tą patį rezultatą.
Nuo tam tikro aukščio jie tiesiog nebegali sukurti pakankamai traukos, kad išlaikytų skrydį geromis sąlygomis.
Ir čia inžinieriai ieško kompromiso.
Tikslas nėra skristi kuo aukščiau.
Tikslas – skristi ten, kur bendras našumas yra geriausias.
Egzistuoja zona, kurioje ribos tampa labai mažos
Pilotai gerai žino reiškinį, kurį aviacijos entuziastai kartais vadina coffin corner (liet. „karsto kampas“), ką galima išversti kaip „kritinė zona“.
Pavadinimas gali atrodyti įspūdingai, bet principas gana paprastas.
Kad lėktuvas išliktų skrydyje, jis turi laikytis tam tikro greičio.
Jei skrenda per lėtai, sparnai nebesukuria pakankamai keliamosios jėgos ir lėktuvas gali smukti.
Priešingai, jei skrenda per greitai, kyla pavojus viršyti tam tikras aerodinamines ribas.
Labai dideliame aukštyje šie du greičiai palaipsniui suartėja.
Kitaip tariant, riba tarp „per lėtai“ ir „per greitai“ tampa daug mažesnė.
Tada pilotai turi mažiau lankstumo.
Būtent siekiant išvengti šios situacijos, keleiviniai lėktuvai lieka aukštyje, kuriame jų našumas išlieka patogus.
Normalios eksploatacijos metu ši zona yra puikiai žinoma ir įtraukta į našumo skaičiavimus. Įgulos prie jos nesiartina atsitiktinai.
Kiekvienas lėktuvas turi maksimalų aukštį
Kaip automobilis turi maksimalų greitį, taip lėktuvas turi maksimalų aukštį.
Ši riba priklauso nuo daugybės parametrų:
-
jo svorio;
-
išorės temperatūros;
-
variklio tipo;
-
atmosferos slėgio;
-
orlaivio našumo.
Labai pakrautas lėktuvas negalės pakilti taip aukštai, kaip beveik tuščias.
Štai kodėl tolimųjų reisų lėktuvas kelionės metu dažnai atlieka kelis nuoseklius kilimus.
Pakilimo metu jis sunkus dėl degalų.
Po kelių valandų, sudeginus kelias dešimtis tonų žibalo, jis tampa lengvesnis.
Tada jis gali prašyti pakilti keliais tūkstančiais pėdų, kad vėl pasiektų savo optimalų aukštį.
Ši technika kasdien naudojama tolimųjų reisų skrydžiuose.
Kodėl kariniai lėktuvai kartais pakyla daug aukščiau?
Tai palyginimas, kuris dažnai kartojasi.
Kai kurie kariniai lėktuvai gali skraidyti gerokai aukščiau už keleivinius.
Kodėl?
Nes jie turi kitas užduotis.
Naikintuvas siekia maksimalaus našumo palyginti trumpą laiką.
Keleivinis lėktuvas turi gabenti kelis šimtus keleivių kartais dvylika ar penkiolika valandų, su kontroliuojamomis sąnaudomis, aukštu komfortu ir išskirtiniu patikimumu.
Apribojimai visiškai skirtingi.
Kai kurie specializuoti orlaiviai, pavyzdžiui, seni šnipinėjimo lėktuvai, galėjo pasiekti daugiau nei 20 kilometrų aukštį.
Tačiau jie buvo sukurti išskirtinai šiai misijai.
Jų architektūra, varikliai ir naudojimas neturi nieko bendro su komerciniais transporto lėktuvais.
Kodėl lėktuvai nelieka žemiau?
Supratus, kodėl lėktuvai nepakyla aukščiau, galima užduoti atvirkštinį klausimą.
Kodėl neskristi tik 3 000 ar 4 000 metrų aukštyje?
Juk tai priartintų lėktuvą prie žemės.
Daug keleivių galbūt jaustųsi saugiau.
Vis dėlto praktiškai tai būtų labai bloga idėja.
Sąnaudos smarkiai išaugtų
Tai svarbiausia pasekmė.
Žemame aukštyje oras daug tirštesnis.
Tai reiškia, kad lėktuvas patiria daug didesnį pasipriešinimą.
Norint išlaikyti kreiserinį greitį, reikėtų padidinti variklių trauką.
Daugiau traukos reiškia daugiau sunaudotų degalų.
Kelių valandų skrydyje skirtumas būtų milžiniškas.
Bilietai kainuotų brangiau, o CO₂ emisijos gerokai padidėtų.
Skrydis dažnai būtų mažiau patogus
Kita pasekmė: turbulencija.
Nors ji gali egzistuoti visuose aukščiuose, žemieji atmosferos sluoksniai paprastai yra daug neramesni.
Reljefas, pastatai, temperatūros svyravimai ar net audros sukuria dažnesnius oro judėjimus.
Skrisdami virš daugumos šių reiškinių, keleiviniai lėktuvai naudojasi paprastai stabilesniu oru.
Tai viena iš priežasčių, kodėl po pakilimo purtymas dažnai išnyksta pasiekus kreiserinį aukštį.
Žinoma, egzistuoja tam tikra didelio aukščio turbulencija, ypač susijusi su reaktyvinėmis srovėmis, tačiau šiandien ji plačiai numatoma naudojant orų prognozes ir informaciją, kuria keičiasi įgulos.
Oro eismas taptų daug sudėtingesnis
Žemą aukštį jau naudoja daugybė orlaivių:
-
bendroji aviacija;
-
sraigtasparniai;
-
mokomieji lėktuvai;
-
žemės ūkio aviacija;
-
pagalbos tarnybos.
Jei visi keleiviniai lėktuvai taip pat liktų šiame sluoksnyje, eismo valdymas taptų itin sudėtingas.
Skrisdami aukščiau, dideli lėktuvai turi jiems geriau pritaikytą erdvę, o kitų kategorijų orlaiviai naudoja skirtingus lygius.
Ši organizacija padeda padaryti oro eismą sklandesnį ir saugesnį.
Galiausiai suprantame, kad 10–12 kilometrų aukštis nėra nei atsitiktinumas, nei tradicija. Tai tiesiog zona, kurioje keleivinis lėktuvas siūlo geriausią kompromisą tarp degalų sąnaudų, našumo, keleivių komforto ir saugumo. Aukščiau pradeda ryškėti aerodinaminės ir mechaninės ribos. Žemiau sąnaudos smarkiai išauga, o skrydžio sąlygos paprastai tampa mažiau palankios.
Kitoje dalyje atsakysime į kitus klausimus, kuriuos užduoda daugelis keleivių: ar turbulencija tikrai stipresnė aukštyje? Ar pilotai gali pakeisti skrydžio lygį kelionės metu? Ir kodėl du lėktuvai, skrendantys tuo pačiu maršrutu, beveik niekada neskrenda lygiai tame pačiame aukštyje?
Ar turbulencija stipresnė dideliame aukštyje?
Jei yra viena klaidinga nuomonė, kuri nuolat kartojasi tarp keleivių, tai ši:
„Kuo aukščiau lėktuvas skrenda, tuo daugiau turbulencijos.“
Iš tikrųjų viskas daug niuansuotiau.
Dažniausiai būna net atvirkščiai.
Jei oro linijos pasirenka skraidinti savo orlaivius apie 11 000 metrų aukštyje, tai taip pat todėl, kad šis aukštis paprastai siūlo stabilesnes skrydžio sąlygas.
Norint suprasti kodėl, pirmiausia reikia žinoti, kas iš tikrųjų yra turbulencija.
Turbulencija – tai tiesiog oro judėjimas
Priešingai nei kartais įsivaizduojame, turbulencija nėra „oro duobė“.
Šis posakis labai paplitęs, bet klaidinantis.
Lėktuvas niekada neįkrenta į staigų vakuumą.
Jis tiesiog kerta oro masę, kuri kyla, leidžiasi arba staiga keičia kryptį.
Įsivaizduokite upę.
Kai ji rami, laivas juda be sunkumų.
Bet jei srovė tampa neramesnė, laivas pradeda judėti į visas puses.
Vanduo vis dar yra, bet jis mažiau stabilus.
Oras elgiasi lygiai taip pat.
Ir kadangi lėktuvas skrenda šios milžiniškos „oro upės“ viduje, jis iškart pajunta šiuos judesius.
Kodėl oras aukštyje dažnai ramesnis?
Netoli žemės atmosfera nuolat trikdoma.
Saulė skirtingai šildo miestus, miškus, laukus ar jūrą.
Kalnai nukreipia vėjus.
Pastatai sukuria sūkurius.
Audros generuoja galingas kylančias sroves.
Visi šie reiškiniai daro žemuosius atmosferos sluoksnius daug neramesnius.
Pakildami į 10 ar 11 kilometrų aukštį, lėktuvai praskrenda virš didelės dalies šių trikdžių.
Oras ten dažnai homogeniškesnis.
Tai tarsi išvažiavimas iš kelio, pilno greičio ribojimo kalnelių, į visiškai lygų greitkelį.
Štai kodėl po pakilimo jaučiamas purtymas dažniausiai išnyksta pasiekus kreiserinį aukštį.
Tai kodėl kartais jaučiame stiprią turbulenciją?
Todėl, kad ne visa turbulencija kyla dėl reljefo ar debesų.
Kai kuri atsiranda tiesiogiai aukštyje.
Geriausiai žinoma yra skaidraus oro turbulencija.
Ji ypač įspūdinga, nes kartais kyla visiškai giedrame danguje.
Jokių debesų.
Jokių audrų.
Jokių matomų ženklų.
Vis dėlto lėktuvas gali pradėti vibruoti.
Šią turbulenciją dažnai sukelia greičio skirtumai tarp dviejų oro masių, ypač šalia garsiųjų reaktyvinių srovių (jet streams).
Gera žinia ta, kad pilotai šiandien turi daugybę įrankių jai numatyti.
Lėktuvai, kurie ją kerta, perduoda savo stebėjimus.
Orų prognozės yra itin tikslios.
Oro eismo kontrolė gali pasiūlyti pakeisti aukštį.
Daugeliu atvejų kelių tūkstančių pėdų pakanka, kad vėl būtų rastas daug ramesnis oras.
Ar turbulencija pavojinga?
Tai tikriausiai klausimas, kuris labiausiai neramina keliautojus.
Atsakymas labai raminantis.
Turbulencija įspūdinga, bet retai pavojinga lėktuvui.
Šiuolaikiniai orlaiviai sukurti atlaikyti daug didesnius krūvius nei tie, kurie patiriami normalios eksploatacijos metu.
Sertifikavimo bandymų metu sparnai savanoriškai veikiami ekstremalių jėgų.
Jie gali įspūdingai išsilenkti nelūždami.
Tai, kas turbulencijos metu kelia didžiausią riziką, dažniausiai nėra pats lėktuvas.
Tai žmonės, kurie nesegi diržų.
Štai kodėl įgulos dažnai prašo juos laikyti užsegtus, net kai indikatorius išjungtas.
Nenumatyta turbulencija gali kilti bet kurią akimirką.
Užtenka kelių sekundžių, kad neprisisegęs keleivis būtų nublokštas į salono lubas.
Ar pilotai gali pakeisti aukštį skrydžio metu?
Atsakymas – taip.
Ir tai nutinka daug dažniau, nei įsivaizduojame.
Priešingai nei įvaizdis, kurį kartais susidarome, lėktuvas visos kelionės metu nelieka sustingęs viename aukštyje.
Pilotai reguliariai pritaiko savo skrydžio lygį pagal kelis parametrus.
Kilimas pakopomis
Paimkime skrydžio tarp Paryžiaus ir Monrealio pavyzdį.
Pakilimo metu lėktuvas gabena kelias dešimtis tonų degalų.
Todėl jis gana sunkus.
Po kelių valandų didelė dalis šių degalų jau sunaudota.
Orlaivis tapo lengvesnis.
Dabar jis gali skristi aukščiau, išlikdamas savo optimalaus našumo zonoje.
Tada pilotai prašo oro eismo kontrolės leidimo kilti.
Tai vadinama kilimu pakopomis arba step climb.
Kai kuriuose labai ilguose skrydžiuose ši operacija gali būti kartojama kelis kartus.
Kiekvienas kilimas leidžia šiek tiek sumažinti degalų sąnaudas.
Viso laivyno mastu šie maži sutaupymai sudaro dideles sumas.
Aukščio keitimas siekiant išvengti turbulencijos
Turbulencija yra dar viena dažna priežastis.
Kai lėktuvas praneša apie neramią zoną, informacija nedelsiant perduodama kitoms įguloms.
Tada oro eismo kontrolė gali leisti orlaiviui kilti arba leistis, kad būtų išvengta šio neramaus oro sluoksnio.
Kartais užtenka vos 2 000 pėdų, t. y. apie 600 metrų, kad vėl būtų rastas visiškai ramus skrydis.
Tai viena iš daugelio priežasčių, kodėl pilotai nuolat bendrauja su kontrolieriais.
Oro eismas taip pat daro įtaką aukščiui
Kiekvieną dieną visame pasaulyje pakyla ir nusileidžia daugiau nei 100 000 skrydžių.
Dangus daug labiau užimtas, nei įsivaizduojame.
Siekiant išvengti bet kokios susidūrimo rizikos, lėktuvai atskiriami pagal kelis kriterijus.
Aukštis yra vienas iš jų.
Net jei du orlaiviai skrenda praktiškai tuo pačiu maršrutu, jie paprastai neskris tame pačiame lygyje.
Šį vertikalų atskyrimą užtikrina oro eismo kontrolė.
Jį papildo borto stebėjimo sistemos, tokios kaip TCAS, galinčios įspėti pilotus, jei du lėktuvai neįprastai priartėja.
Praktiškai viena ant kitos uždedami keli saugumo lygiai.
Tai paaiškina, kodėl susidūrimai tarp keleivinių lėktuvų tapo itin reti.
Kodėl ne visi lėktuvai skrenda tame pačiame aukštyje?
Jei žiūrėsite į skrydžių stebėjimo svetainę realiuoju laiku, greitai pastebėsite, kad aukščiai skiriasi.
Vienas lėktuvas yra 33 000 pėdų aukštyje.
Kitas – 37 000.
Trečias – 39 000.
Kodėl?
Nes nėra vieno idealaus aukščio visiems.
Kiekvienas lėktuvas turi savo našumą
„Airbus A320“, atliekantis valandos trukmės skrydį, neturi tokių pačių poreikių kaip „Airbus A350“, skrendantis iš Paryžiaus į Singapūrą.
Jų svoris skiriasi.
Autonomija taip pat.
Jų varikliai sukurti skirtingoms misijoms.
Todėl visiškai normalu, kad jie neskrenda lygiai tame pačiame aukštyje.
Skrydžio kryptis taip pat atsižvelgiama
Daugelyje pasaulio regionų skrydžių lygiai organizuojami pagal eismo kryptį.
Pavyzdžiui, lėktuvas, skrendantis į rytus, paprastai nenaudos tų pačių aukščių kaip lėktuvas, skrendantis į vakarus.
Ši organizacija nepaprastai palengvina oro eismo kontrolės darbą.
Ji taip pat prisideda prie saugumo stiprinimo, išlaikydama natūralų atskyrimą tarp eismo srautų.
Meteorologinės sąlygos nuolat keičiasi
Galiausiai, vėjai nuolat keičiasi.
Aukštis, kuris ryte labai palankus, po kelių valandų gali tapti mažiau įdomus.
Todėl įgulos reguliariai analizuoja prognozes, kad pasirinktų lygį, siūlantį geriausią kompromisą tarp greičio, sąnaudų ir komforto.
Tada suprantame, kad kreiserinis aukštis niekada nėra atsitiktinai pasirinkta vertė.
Tai daugybės skaičiavimų, atliktų prieš išvykimą… ir vėliau koreguojamų viso skrydžio metu pagal patirtas sąlygas, rezultatas.
Paskutinėje šio straipsnio dalyje atsakysime į kelis įdomius klausimus: kas nutinka, jei lėktuvas praranda hermetiškumą 11 000 metrų aukštyje? Ar ateities lėktuvai skris dar aukščiau? Taip pat baigsime išsamiu DUK, atsakydami į dažniausiai užduodamus keleivių klausimus.
Kas nutinka, jei lėktuvas praranda hermetiškumą šiame aukštyje?
Tai scena, kurią daugelis keliautojų jau matė filmuose.
Lėktuvas ramiai skrenda daugiau nei 11 000 metrų aukštyje, kai staiga iš lubų iškrenta deguonies kaukės.
Šis vaizdas įspūdingas ir dažnai sukelia nerimą: ar tikrai įmanoma kvėpuoti šiame aukštyje?
Atsakymas paprastas: ne.
Maždaug 11 kilometrų aukštyje oras toks retas, kad jame nebėra pakankamai deguonies, kad mūsų organizmas galėtų normaliai funkcionuoti.
Be hermetiško salono žmogus greitai prarastų mąstymo gebėjimus, o vėliau prarastų sąmonę.
Laimei, keleiviniai lėktuvai sukurti būtent tam, kad išvengtų šios situacijos.
Salonas, atkuriantis žemės sąlygas
Priešingai nei galima pamanyti, keleiviai nekvėpuoja išoriniu oru.
Varikliai paima dalį oro, kuris vėliau atšaldomas, filtruojamas ir siunčiamas į saloną.
Slėgis palaikomas patogiame lygyje, paprastai atitinkančiame 1 800–2 400 metrų aukštį.
Kitaip tariant, net kai lėktuvas skrenda daugiau nei 11 000 metrų aukštyje, jūsų kūnas jaučiasi tarsi kalnuose, o ne Everesto viršūnėje.
Būtent dėl šios priežasties kai kurie žmonės kartais jaučia lengvą nuovargį ar užgultas ausis: slėgis nėra lygiai toks pat kaip jūros lygyje.
Kodėl kaukės iškrenta automatiškai?
Lėktuvo sistemos nuolat stebi slėgį salone.
Jei aptinkamas neįprastas kritimas, deguonies kaukės automatiškai atlaisvinamos.
Daugelis keleivių mano, kad šiose kaukėse yra milžiniška deguonies atsarga.
Iš tikrųjų jos sukurtos labai konkrečiai misijai.
Jos leidžia keleiviams kvėpuoti tol, kol pilotai atlieka skubų nusileidimą į aukštį, kuriame oras vėl tampa natūraliai tinkamas kvėpuoti.
Todėl tikslas nėra tęsti skrydį 11 000 metrų aukštyje, o greitai pasiekti žemesnį aukštį.
Puikiai įvaldyta procedūra
Aviacijoje niekas nepaliekama atsitiktinumui.
Įgulos reguliariai treniruojasi treniruokliuose valdyti tokio tipo situacijas.
Jei įvyksta hermetiškumo praradimas, atliekami veiksmai yra aiškiai apibrėžti.
Pilotai nedelsdami užsideda deguonies kaukę, stabilizuoja lėktuvą, įspėja oro eismo kontrolę ir pradeda greitą nusileidimą į saugų aukštį.
Keleiviams šis manevras gali būti įspūdingas.
Pilotams tai žinoma ir daug kartų per mokymus kartota procedūra.
Laimei, tokio tipo įvykiai išlieka itin reti.
Ar ateityje lėktuvai skris dar aukščiau?
Aviacija nuolat tobulėja.
Lėktuvai yra tylesni, ekonomiškesni ir našesni nei prieš dvidešimt metų.
Bet ar tai reiškia, kad rytoj jie skris daug aukščiau?
Tikriausiai ne.
Bet kuriuo atveju, ne keleiviniai lėktuvai, kuriais naudojamės šiandien.
Kaip matėme anksčiau, dabartiniai orlaiviai jau skraido beveik idealioje zonoje.
Kilimas aukščiau suteiktų mažai pranašumų, kartu sukuriant daugiau techninių apribojimų.
Kita vertus, inžinieriai dirba su kitais būdais našumui gerinti.
Vis ekonomiškesni lėktuvai
Pažanga daugiausia susijusi su:
-
naujais varikliais;
-
lengvesnėmis kompozitinėmis medžiagomis;
-
aerodinamikos gerinimu;
-
tvariais degalais;
-
vandeniliu;
-
trajektorijų optimizavimu naudojant dirbtinį intelektą.
Tikslas visada išlieka tas pats: gabenti daugiau keleivių sunaudojant mažiau energijos.
O kaip viršgarsiniai lėktuvai?
Galbūt girdėjote apie projektus lėktuvų, galinčių sujungti Paryžių su Niujorku vos per kelias valandas.
Šie orlaiviai iš tikrųjų galėtų skraidyti daug aukščiau už dabartinius keleivinius lėktuvus.
Tačiau jie naudotų visiškai kitokias technologijas.
Jų greitis, varikliai ir misija būtų nepalyginami su „Airbus A350“ ar „Boeing 787“.
Įprastiems komerciniams skrydžiams dabartinis aukštis tikriausiai išliks norma dar daugelį metų.
Klaidingos nuomonės apie lėktuvų aukštį
Aviacija yra sritis, kuri kelia daug smalsumo… bet ir keletą klaidingų idėjų.
Štai tos, kurias girdime dažniausiai.
„Lėktuvai skrenda aukštai, kad išvengtų paukščių.“
Tai netiesa.
Nors susidūrimai su paukščiais kelia realią riziką, jie dažniausiai įvyksta pakilimo ir tūpimo metu, kai lėktuvai skrenda žemame aukštyje.
11 kilometrų nuo žemės paukščių tiesiog nebėra.
„Pilotai laisvai pasirenka savo aukštį.“
Ne visai.
Jie siūlo optimalų aukštį pagal savo lėktuvo našumą, tačiau jį turi patvirtinti oro eismo kontrolė.
„Kuo aukščiau lėktuvas skrenda, tuo greičiau jis juda.“
Nebūtinai.
Greitis daugiausia priklauso nuo orlaivio našumo ir vėjo sąlygų.
Kilimas aukščiau automatiškai nereiškia skrydžio greičiau.
„Turbulencija visada stipresnė aukštyje.“
Tai viena labiausiai paplitusių klaidingų nuomonių.
Iš tikrųjų dauguma kreiserinių skrydžių vyksta labai ramiame ore.
„Visi lėktuvai skrenda tame pačiame aukštyje.“
Ir čia netiesa.
Kreiserinis lygis priklauso nuo:
-
orlaivio tipo;
-
jo svorio;
-
orų;
-
įveikiamo atstumo;
-
oro eismo.
Ką reikia atsiminti
Kai žiūrime į lėktuvą, skrodžiantį dangų, lengva pamiršti viską, kas slypi už šio tariamo paprastumo.
Vis dėlto aukštis, kuriame jis skrenda, yra dešimtmečių tyrimų, bandymų ir optimizavimo rezultatas.
Jei keleiviniai lėktuvai dažniausiai skrenda 10 000–12 000 metrų aukštyje, tai nėra atsitiktinumas.
Šiame aukštyje jie patiria mažesnį oro pasipriešinimą, sunaudoja mažiau degalų, siūlo geresnį komfortą keleiviams ir pasižymi ypač efektyviu našumu.
Skrydis žemiau smarkiai padidintų sąnaudas ir labiau paveiktų orlaivį atmosferos trikdžiais.
Skrydis daug aukščiau, priešingai, sumažintų sparnų keliamąją jėgą ir variklių našumą.
Kitaip tariant, lėktuvai neskrenda nei per aukštai, nei per žemai.
Jie tiesiog skrenda ten, kur fizika jiems leidžia būti našiausiems.
Kitą kartą, kai pakelsite akis į lėktuvą, paliekantį ploną baltą pėdsaką danguje, žinosite, kad jis tikriausiai yra už dešimties kilometrų virš jūsų galvos… lygiai tame aukštyje, kuriame jis yra efektyviausias.
✈️ Straipsniai, kurie gali jus sudominti
Jei mėgstate suprasti aviacijos užkulisius ir sužinoti, kas slypi už veiksmų ar reiškinių, kuriuos stebime skrydžio metu, šie straipsniai turėtų jums patikti:
-
Kodėl pakilimo metu reikia atidaryti langines? Sužinokite, kodėl įgulos prašo pakelti iliuminatorių užuolaidėles prieš kiekvieną pakilimą ir tūpimą, ir kaip ši taisyklė vaidina svarbų vaidmenį keleivių saugumui.
-
Kas iš tikrųjų vyksta tolimųjų reisų skrydžio metu: Nuo pasiruošimo kabinoje iki įgulos pasikeitimo, degalų valdymo, pilotų miego ir maitinimo – pasinerkite į kelių valandų skrydžio užkulisius.
-
Kodėl lėktuvai danguje palieka baltus pėdsakus? Ar šios ilgos linijos yra tarša, dūmai ar meteorologinis reiškinys? Sužinokite jų tikrąją kilmę ir sąlygas, būtinas jų susidarymui.
Išvada
Iš pirmo žvilgsnio galima pamanyti, kad lėktuvai skrenda daugiau nei 10 kilometrų aukštyje tiesiog todėl, kad jie tai gali. Iš tikrųjų šis pasirinkimas yra itin tikslios fizikos, inžinerijos ir oro operacijų pusiausvyros rezultatas.
Šiame aukštyje varikliai našesni, oro pasipriešinimas mažėja, degalų sąnaudos optimizuotos, o keleiviai paprastai mėgaujasi patogesniu skrydžiu. Kilimas aukščiau apsunkintų lėktuvo veikimą, o skrydis žemiau sukeltų daug didesnes sąnaudas ir dažnai mažiau palankias skrydžio sąlygas.
Aviacija yra žavi būtent todėl, kad už kiekvienos detalės slypi mokslinis paaiškinimas. Nesvarbu, ar tai būtų kreiserinis aukštis, turbulencija, skrydžio metu deformuojami sparnai ar varikliai, niekas nepaliekama atsitiktinumui. Kiekvienas sprendimas atitinka dešimtmečius tyrimų, inovacijų ir patirties, sukauptos inžinierių, pilotų ir gamintojų.
Kitą kartą, kai pamatysite lėktuvą, skrodžiantį dangų, tikriausiai į jį pažvelgsite kitomis akimis. Už šio mažo balto taškelio, kuris atrodo tyliai slystantis virš debesų, slypi tikras technologinis stebuklas, sukurtas gabenti šimtus žmonių kuo saugiau, patogiau ir efektyviau.
🎥 Daugiau informacijos vaizdo įraše
Pirmenybę teikiate paaiškinimams vaizdais? Šis vaizdo įrašas labai pedagogiškai iliustruoja, kodėl keleiviniai lėktuvai dažniausiai skrenda 30 000–40 000 pėdų aukštyje ir kodėl būtų neproduktyvu skristi daug aukščiau. Puikus būdas papildyti tai, ką ką tik sužinojote šiame straipsnyje.
🛩️ Rekomenduojami produktai
Esate aviacijos entuziastas ar ieškote originalios dovanos idėjos? Atraskite produktų kolekciją, įkvėptą gražiausių orlaivių, palikusių pėdsaką aviacijos istorijoje.
-
Atraskite mūsų kolekciją
Keleivinių lėktuvų modeliai : Airbus A320, A350, Boeing 737, 747, 777, Concorde… Tikslios reprodukcijos kolekcininkams ir civilinės aviacijos mylėtojams. -
Naršykite mūsų kolekciją Naikintuvų modeliai : Raskite ikoniškiausius karinius lėktuvus, nuo Rafale iki F-16, Mirage 2000 ir daugelį kitų modelių, skirtų kovinės aviacijos entuziastams.
-
Papuoškite savo sienas mūsų kolekcija Lėktuvų plakatai : Elegantiškos iliustracijos ir vaizdai, įkvėpti gražiausių civilinių ir karinių lėktuvų, suteiks aviacijos dvelksmo jūsų darbo stalui, svetainei ar darbo erdvei.
DUK: Kodėl lėktuvai skrenda taip aukštai?
Kodėl lėktuvai skrenda maždaug 11 000 metrų aukštyje?
Nes šis aukštis siūlo geriausią pusiausvyrą tarp degalų sąnaudų, variklių našumo, sparnų keliamosios jėgos ir keleivių komforto.
Kodėl lėktuvai neskrenda 20 000 metrų aukštyje?
Šiame aukštyje oras per retas, kad dabartiniai keleiviniai lėktuvai galėtų efektyviai skristi. Varikliai ir sparnai pasiekia savo ribas.
Ar lėktuvai aukštyje tikrai sunaudoja mažiau?
Taip. Kadangi oras retesnis, pasipriešinimas smarkiai sumažėja. Todėl varikliams reikia mažiau traukos kreiseriniam greičiui išlaikyti.
Ar turbulencija pavojinga?
Didžiojoje daugumoje atvejų – ne. Lėktuvai sukurti atlaikyti daug didesnius krūvius nei turbulencija, patiriama normalios eksploatacijos metu. Pagrindinė rizika kyla keleiviams, kurie nesegi diržų.
Ar pilotai gali pakeisti aukštį skrydžio metu?
Taip. Jie gali kilti arba leistis, kad išvengtų turbulencijos, pasinaudotų palankesniais vėjais arba pagerintų degalų sąnaudas, visada gavę oro eismo kontrolės leidimą.
Ar kariniai lėktuvai skrenda aukščiau už keleivinius?
Kai kurie taip, bet jie sukurti labai skirtingoms misijoms. Komercinis transportas pirmiausia teikia pirmenybę efektyvumui, saugumui ir degalų taupymui tolimais atstumais.
