題:
那麼為什麼飛機不以更高的效率飛行更高呢?
Fattie
2018-10-29 20:03:37 UTC
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在這裡閱讀了各種出色的質量檢查之後,我現在發現(基本上)飛機在更高的海拔高度上每乘客英里效率更高。

我們為什麼不去甚至比目前的典型客機巡航高度還要高?

這有什麼關係?

如果進行效率轉換,我們達到了嗎?

真的,我不會說這是重複的情況。網站上有“許多”關於飛行高度問題的有趣的質量檢查(不僅是欺騙建議中的鏈接)。這個(特別)一個(有很多其他)討論了為什麼“一定的身高是好的”。優秀的答案解釋了“為什麼不更高”。 (請注意,例如,在鏈接的質量檢查中甚至沒有提到“天花板”。)我真的不認為該站點應該關閉有關高度,效率等(許多方面)的許多問題。
你問來幹什麼?
我還沒有提到這一點,但我記得大約20或30年前,大約一年左右的時間裡,民航客機通常在40,000s以下的低空飛行。然後他們又回到了3萬到中低檔。
沒有人發布真正的答案,飛行員不喜歡戴口罩(要求高於41000')。在一項調查中,只有20%的飛行員遵守了“ fl350以上”規則。
我同意TomMy。鏈接的問題有一個很好的彼得·坎普夫(PeterKämpf)的答案(除其他外),它解釋了飛機為什麼不飛得更高。
嗨,@PeteBecker,這很有趣-有關它的更多信息?
@Fattie-不,對不起。我只記得宣布的高度為42,000或44,000英尺,並且認為這是新的。然後它消失了。
也許有人會帶來更多信息,@PeteBecker
六 答案:
Dave
2018-10-29 20:14:36 UTC
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確實有(或過去有),但是很高的海拔會帶來自己的問題。從歷史上看,協和飛機從FL550到FL600航行在任何地方,實際上,由於他們無路可走,所以可以自行決定爬升並下降到那裡。然而,機身壓力差的增加以及超音速飛行意味著機身在每個週期的磨損要比低空飛行的朋友大得多。

在某個時候,您會接近棺材拐角,即使您有足夠的推力,失速速度也會超過臨界馬赫數(實際上,機翼無法工作)對)。 U2間諜飛機能夠在該邊緣上正確飛行

一個重要的實際限制因素也是機身認證的快速下降要求。美國聯邦航空局(FAA)要求,如此處所述,在降壓的情況下,飛機可以在 10分鐘內降至10,000英尺(無氧氣高度)。您走得越快,緊急下降所需的速度就越快,最終這將成為工程問題,並且機身成為限制因素,因為您不想在潛水中超過 Vne。

不僅限於Vne,而且G限制了機組人員和乘客。雖然在緊急情況下2G可能還不錯,但是一旦您獲得更高的培訓,未經訓練的人們就會停電,有特定醫療問題的人可能會死亡。
您可能還包括其他例子,例如Citation X,Bombardier Global 8000或Gulfstream G650等公務機,它們的最大運行上限為51,000英尺,並定期以FL400以上的速度航行。
Federico
2018-10-29 20:09:22 UTC
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請滿足天花板高度

在該高度以上,飛機無法快速飛行以產生足夠的升力以保持在高空。

這會受到影響通過:

  • 重量(更多的重量需要更多的升力)
  • 發動機功率(更大的升力意味著更大的阻力,這可以通過發動機功率克服)
  • 升/降比(如果在相同升程下阻力較小,則可以飛得更高,而其餘的都相同)

因此,總體而言,發動機在進步,但是您可以以理想的巡航速度獲得更高的飛行效果,從而消耗更少。

啊!不能足夠快地飛行以產生足夠的升力! me腳的查詢,但是他們能不能使機翼變大,沒有?很棒的信息...
@Fattie與工程學中的任何事物一樣,都有待發現。較大的機翼會產生其他問題
評論不作進一步討論;此對話已[移至聊天](https://chat.stackexchange.com/rooms/85128/discussion-on-answer-by-federico-why-then-dont-aircraft-fly-even-higher-for- ev)。
@Fattie這讓我想起了我第二年的航空工程,當時我們不得不設計飛機。鑑於設計目標是為中型至重型有效載荷製造超遠程飛機,我們決定採用更高的天花板高度,並採用高長寬比來提高效率。當我們設計機翼盒的結構部件時,由於巨大的力矩,機翼根部附近的鋁厚度接近2厘米。
Radu094
2018-10-30 00:35:14 UTC
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只想跳一個答案(而不是評論),因為似乎有多個答案可能想要暗示當前飛機的最大天花板由(可用)發動機功率決定。

在更高的高度飛行:是的,您失去了密度,是的,因此失去了一點升力,是的,是的,您將需要更快地飛行才能產生升力。但是,飛機並不會那麼在意:更高的速度與密度的降低相結合。這意味著機翼將看到相同的動壓,並承受與地面相同的空氣動力。這就是為什麼IAS和TAS首先存在差異的原因。相同的L / D比率意味著您產生與海平面相同的升力和相同的阻力(好的,幾乎)。

雖然對於活塞/螺旋槳發動機可能有所不同,但噴氣式飛機發動機不是提供恆定功率,而是恆定推力。這意味著無論我們移動多快,引擎都會在飛機上施加相同的力

那麼飛機天花板的鎖扣在哪裡? 可壓縮性。一旦開始考慮可壓縮性(在高空就變得很重要),IAS就變成了EAS,機翼甚至可能會以指示的空速300 kts開始失速。爬上足夠高的高度,很快你的機翼就會以超音速失速。最高速度和最低速度都將滿足,並且您處在令人恐懼的棺材拐角處。與引擎或動力有關。

(..當然,在某些時候,您的引擎會積蓄氧氣,這使我的觀點多餘,但這不是為什麼當前飛機無法在更高的位置飛行時刻)

“請注意,這個問題幾乎完全是空氣動力學問題,可以通過更好的機翼解決,而與發動機或動力無關。”這個最新答案似乎是最有見地的答案之一!令人著迷..
M28
2018-10-29 20:26:30 UTC
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您的理解是正確的,航空公司主要是為了提高飛行效率而飛得更高,因為由於空氣稀薄而產生的阻力明顯減少了。

說明:

但是,隨著海拔的升高,會出現一些問題。您的機翼和發動機在低海拔時分別提供升力和推力的效率更高。機翼通過機翼上方和下方的氣壓差產生升力。當您增加高度時,機翼效率會降低,因為在阻力較小的情況下,您現在需要提高通過機翼的空氣速度,以保持相同的壓力,然後產生相同的升力。

超音速飛行(超過1馬赫的飛行)與亞音速飛行明顯不同。當空氣突破聲屏障時,它將與機翼分離,從而使您失去升力。如前一段所述,隨著海拔的升高,您需要提高速度。然後,當您接近1馬赫時,阻力成倍增加。噴氣客機的平均巡航速度為0.75馬赫,因此您可以看到我們已經足夠接近該障礙物。

發動機本身也依靠通過它們的空氣來提供推力,並且會變得更少

簡而言之:

簡而言之,這實際上是一種平衡行為,您必須確定是否需要額外的海拔,以及速度,這是值得的,因為為發動機提供動力以使您達到適合自己海拔的適當速度所需要的燃料急劇增加。相比之下,超音速的“協和式”噴氣式飛機的最高射程約為60,000英尺,而亞音速的“ 747”噴氣式飛機的最高射程約為45,000英尺。

Concorde

我覺得這個答案可能傳達了錯誤的畫面。阻止飛機爬升的不是引擎限制。儘管L / D保持恆定(忽略可壓縮性),但在60,000英尺處所需的升力與在100'處所需的升力相同,並且阻力絕對相同。僅在將馬赫數放入方程式和可壓縮性後,阻力才成為因素。
@Radu094我沒有寫過在更高的高度飛行需要更多的升力–我寫到在更高的高度飛行需要更高的速度才能保持相同的升力。我也沒有寫過阻力隨高度增加而寫-我寫過阻力隨速度而增加。如果您想爭論這兩個不爭的事實,可以致電NASA。
現在只是玩惡魔的副詞,但只要IAS不變,阻力就會隨著空速的增加而保持不變。這是我們的討論。
我沒有說IAS,而是寫了阻力隨速度(或TAS)而增加。這是參考超音速飛行。您也不能“忽略”超音速飛行的可壓縮性。
確實如此。只是措辭可能被誤解了。本頁上的許多答案似乎也表明了這一點,我不得不開槍。
gerrit
2018-10-30 17:49:58 UTC
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如果飛機飛行的高度比今天高,那麼它們將在平流層飛行。與平流層相比,平流層中的污染對全球的影響要大得多,因為污染物在此停留的時間更長(停留時間更長)。如果飛機沒有其他原因可以避開平流層,那麼對環境的影響將是一個很好的理由,使它們遠離平流層。

儘管飛機之間有一些空氣交換在對流層和平流層中,這比對流層中的空氣交換(由於天氣而一直發生)要少得多。 歐洲環境署解釋了當污染物進入平流層時,它們可能會在那裡停留數年甚至數十年的過程。對流層下部的污染物可能只保留數天或數週。

幾十年前,人們擔心平流層的廣泛飛行會引起平流層的嚴重污染,包括臭氧消耗。由於平流層中廣泛的航空業從未實現,因此該主題的最新消息很少:

但是,一種飛行總是穿過平流層:太空發射。在航天工業中,平流層污染得到了更具體的解決。例如:

大多數人類產生的污染都集中在地球表面或附近,無論是在陸地,海洋還是對流層(大氣的最低層)。但是,火箭將各種氣體和顆粒直接排放到平流層的各個層面,這是唯一的工業活動。平流層大約在地球表面上方10到50公里,並包含地球的臭氧層。全球民航機隊通常在對流層航行,僅偶爾會直接污染平流層。

有關這些過程的詳細信息,您可能需要在 Earth Science Stack Exchange上詢問>。

哇-這是一個了不起的觀點。哇靠!
PS,雖然絕對是很棒的參考資料-並為此感謝-他們才30歲。也許有人有新的參考。好一個
@Fattie我添加了一篇較新的文章,儘管它專注於航天工業,但它也提到了航空業不會遇到這個問題。
niels nielsen
2018-10-29 23:36:21 UTC
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經濟巡航的最大高度由發動機技術確定。隨著高度的增加,所有帶呼吸功能的引擎都會失去動力,這限制了引擎維持飛行的能力。因此,對於任何給定類別的發動機(活塞,渦輪增壓活塞,渦輪噴氣發動機,渦輪風扇,渦輪螺旋槳發動機等),都有相應的最大巡航高度。

引擎只是其中的一部分。機翼的設計和尺寸也很重要。而且,專為在極高的高度效率而設計的機翼往往笨拙地低空飛行,而且很大,因此對於客機而言,它並不是最佳選擇。


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 4.0許可。
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