獲得的越高，空氣的密度就越低。這種較低的密度導致在相同的空速和迎角下產生較低的升力。有效地，您飛行得越高，最低速度就越高。因此，在攀爬時，需要提高速度以補償較低的空氣密度。只要您可以更快地飛行，就可以補償較低的高度密度。

基本上，有兩件事限制了您的最大速度：推力和聲音速度以及最大高度。

首先是推力；您獲得的越高，發動機提供的推力就越低。您可能會注意到阻力也隨著空氣密度而下降，但是由於您在攀爬過程中飛行的速度越來越快，阻力根本不會減少。如果您的最大海拔受到推力的限制，那麼在攀登過程中的某個時刻，推力和阻力將接近相等，這就是攀登停止的地方。當您無法再以每分鐘100英尺（對於螺旋槳飛機）或每分鐘500英尺（對於噴氣/渦扇飛機）超過500英尺的速度爬升時，您已經達到了服務上限。如果飛機的最大高度由推力決定，則絕對天花板將需要很長時間才能到達。

在高海拔地區，呼吸引擎最終將遇到困難。由於較低的空氣密度，流經發動機的質量流會減少到導致火焰熄滅的程度。

另一個限制是聲速，至少對於亞音速飛機而言。在產生升力的過程中，流過機翼頂部的空氣被加速。在某一時刻，當飛機仍在以低於聲速的速度飛行時，機翼上將開始形成衝擊波。這導致阻力增加並減小升力。因此，只要您有足夠的發動機動力可供使用，就可以爬到最低速度也是最高速度的高度。這稱為棺材角落。在棺材角落：

• 如果您以更快的速度飛行，您將超過飛機的最大馬赫數（$ M_ {mo} $），從而導致高速自助餐，振動和可能的失控。
• 如果您以更低的速度飛行，機翼可提供的最大升力將不足以維持高度。下降或飛機將失速。
• 如果您飛得更高，則同時會太快和太慢。
• 如果轉彎，則會增加機翼負載，從而增加創建所需升力所需的最低速度。同樣，外機翼很容易超過最大速度，而內機翼則低於失速速度。這可以迅速發展為旋轉。

由於需要準確了解飛機的發動機性能，阻力和機翼特性，因此沒有一個簡單的公式可以得出飛機的最大高度。

除上述與飛機性能有關的限制外，增壓機艙還有一個經認證的最大工作高度。這考慮了船體的結構特性（內部和外部之間的壓力差）以及在發生降壓事件時可達到的緊急下降率。

最大高度受多種因素限制，最重要的因素取決於特定的飛機。它們是：

1. 發動機功率輸出。由於海拔高度的降低，呼吸引擎的運轉功率越高，產生的動力就越少。在往復式發動機中，可以通過渦輪增壓來克服，專用的高空活塞發動機使用帶有中間冷卻器的三級渦輪增壓器。在專用的高空設計中，發動機是推進組件中最小的部分，大部分是冷卻和管道系統。螺旋槳必須與高海拔地區的低密度螺旋槳匹配，直徑增大才能在低密度空氣中運行。

2. 燃燒室壓力：噴氣發動機的高度極限主要由進氣口和壓縮機的壓力比決定。如果此壓力降至持續燃燒的最低壓力以下，發動機將熄火。由於噴氣發動機原則上是大型渦輪增壓器，活塞發動機已由燃燒室代替，因此該燃燒室成為薄弱環節。

3. 機翼載荷：機翼負載越低，機翼將無法產生足夠的升力之前，空氣密度就越低。如果發動機產生足夠的動力以持續飛行（例如，使用太陽能電池板的電推進），則極限將成為輕型結構的結構完整性。有關應用示例，請參見此答案。

4. 最大飛行馬赫數：對於超音速飛機，該限制由機翼載荷和最大速度共同確定。飛機飛行越快，空氣密度就越低。在大多數情況下，速度限制是由進氣效率決定的，因為進氣需要針對其飛行馬赫數進行優化，並且由於機身發熱而導致熱極限。請注意，具有升力儲備的快速飛機可以在海拔高度上進行上拉，將動能轉換為勢能（也稱為海拔高度），因此平穩的最高海拔可能會比固定的海拔高度高出1000 m。

5. 空氣動力效率：這是我能給您一個簡單方程式的唯一因素，它由機翼及其翼型的空氣動力學質量決定。它適用於亞音速飛行，其中增加超過關鍵飛行馬赫數會減小升力。表示為最小空氣密度$ \ rho_ {min} $，這是$$ \ rho_ {min} = \ frac {2 \ cdot m \ cdot g} {（Mach ^ 2 \ cdot c_L）_ {max} \ cdot a ^ 2 \ cdot S} $$

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在這裡，我們再次發現機翼裝載$ \ frac {m} {S} $作為一個因素，但也飛行馬赫數$ Ma ^ 2 $的平方與升力係數$ c_L $的乘積。 $ a $是聲音的速度。 $ Mach ^ 2 \ cdot c_L $的好值為0.4，並且需要超臨界翼型才能實現。使用此數字進行現代設計，如果發動機推力足夠，您將得到一個非常準確的答案。對於較舊的設計，介於0.3和0.35之間的值更合適。空氣動力學方面較差的早期設計，例如 Westland Welkin，只能實現低於0.2的$ Mach ^ 2 \ cdot c_L $。

在最基本的形式中，飛機的最大高度是所需推力等於可用推力的點。它將保持空速和高度所需的推力與發動機可用的推力進行比較。由於隨著高度的增加，呼吸引擎會產生較小的推力，因此這意味著可用的推力會隨著高度的增加而減小。在某些時候，飛機將在水平飛行中處於最低阻力狀態，並利用所有可用推力。

凱西指出，還有許多其他因素，例如飛機的能力保持壓力，保持發動機一定推力水平和大氣條件的能力。

但是，如果您正在尋找絕對最大高度，它可以達到但不一定要保持，它變得非常重要更複雜。這將取決於飛機在高度和空速上可獲得的最大能量。飛機可能能夠俯衝或停留在較低的高度上以獲取速度，然後爬升以該速度換成高度，從而達到其無法維持的更高的高度（請參閱此事件一架飛機飛到比實際維持的高度更高的高度。

飛機可以達到的絕對最大高度僅受其產生的升力的限制。這將取決於機翼（我們的一名駐地工程師可以解釋）和機翼上的氣流。氣流又取決於您的高度（空氣密度）和空速。空速又是推力，阻力等的函數。簡而言之，可以產生的升力間接取決於很多因素，這將定義最大高度的物理極限。

請注意，電梯定義的最大海拔是最大連續海拔。如果您有可用的動量，則可以使用該動量攀升至高於該高度進行短暫的偏移，但是您將無法保持高於此極限的高度。

請注意，此高度不是飛機的服務上限，由於爬升率閾值（例如100 fpm）或認證問題（例如加壓/氧氣要求25,000英尺），該高度會降低。

無引擎飛機不受彼得·坎普夫（PeterKämpf）全面的答案中五個限制因素中的兩個限制。目前的亞音速飛行高度記錄由 Perlan II滑翔機保持，該記錄在2018年9月達到76,124英尺，超過了U2的73,737英尺。如果Perlan II達到其90,000英尺的設計高度限制，它將超過SR-71（超音速）的水平飛行高度記錄的85,068英尺。

Perlan II高度專業並且具有加壓機身，其外觀與開放式滑翔機沒有太大不同。最顯著的區別在於機翼，它針對60,000英尺的飛行進行了優化。這也導致在極端高度的空速範圍（在其他答案中稱為“棺材拐角”）比在工作高度只有5節可飛行空速範圍的U-2寬得多。