¿Por qué Concorde voló a 60,000 pies, mientras que los aviones normales volaron a 30,000?

Answer 1

Cuanto más alto vayas, más delgado será el aire. Esto le da un montón de compensaciones a considerar cuando está diseñando un avión. Ir más alto significa

• Menos resistencia
• menos elevación
• Menos aire para que los motores utilicen para quemar combustible
• Más diferencial de presión en sus sistemas de presurización
• más fatiga del metal por cada ciclo de presurización
• más tiempo para llegar a la altitud de crucero
• menos otras aeronaves para desplazarse, así que posiblemente rutas de vuelo más directas
• menos ruido en el suelo

Los diseñadores del Concorde obviamente pensaron que las ventajas de ir más allá superaban las desventajas. Probablemente la resistencia aerodinámica fue el mayor factor positivo.

Una cosa que es interesante acerca de Concorde es que inicialmente comienzan a navegar a una altitud más baja y suben más a medida que se queman combustible y se vuelven más ligeros.

Recuerdo una vez que estaba en un aeropuerto cercano (a solo 50 millas de mi casa, estaba tratando de aumentar las horas de esquí de fondo) y había una preparación de Mooney para regresar a casa también. Noté que tenía un sistema de oxígeno y le pregunté a qué altitud volaría a casa, y él respondió que había presentado un plan de vuelo para 12,500 pies. Tenía planeado un vuelo a casa a 2.500 pies porque estábamos volando pasando el Cañón Letchworth, que es una vista encantadora. No estoy seguro de por qué iba tan alto, pero para un vuelo tan corto, me pregunto si no iba a pasar un gran porcentaje de su vuelo subiendo y bajando. Pero el Mooney es un avión mucho más rápido que mi Piper Archer, por lo que tal vez el tiempo de ascenso no fue tan importante para él.

Answer 2

Su pregunta trata con dos cosas, en primer lugar, ¿por qué las aeronaves comerciales no vuelan a más de 40000 pies?

La altitud máxima que puede volar un avión se determina durante las pruebas de vuelo. Se decide considerando varios factores, como el diseño de la aeronave, la capacidad del motor, los sistemas de entorno de la cabina y las alas de la aeronave. Si una aeronave excede la altitud prescrita, es posible que los motores no estén produciendo suficiente empuje para permitirle subir más alto o las alas de la aeronave no proporcionarán la elevación adecuada. Puede probarlo si tiene un simulador de vuelo de Microsoft. Establezca el escenario de tal manera que el avión vuele a más de 80,000 pies al comienzo de su misión. Una vez que se carga la misión, puede ver su avión cayendo, podrá obtener el control solo cuando el avión llegue a 30,000 pies.

En caso de falla de la presión de la cabina en altitudes más altas, puede que no haya suficiente presión de oxígeno disponible en las máscaras desplegables.

En segundo lugar, ¿por qué Concorde vuela a más de 60,000 pies?

Bueno, Concorde o cualquier vuelo supersónico no pueden mantener sus velocidades a menor altitud debido al arrastre. Si un Concorde vuela a menos de 40,000 pies, queman más combustible del que realmente hacen. El calentamiento de la piel y las preocupaciones ambientales son las otras razones por las que Concorde vuela a mayores altitudes.

Answer 3

Otras respuestas se han referido a esto, pero permítanme dar un ejemplo más peatonal de la diferencia que la altitud puede hacer en la velocidad de crucero y, por lo tanto, en la eficiencia.

Mi avión, un Columbia 400, es un avión de aviación general sin cabina de 4 asientos. Su motor tiene dos turbocompresores para que pueda subir y navegar a mayor altitud que las aeronaves similares con aspiración normal. El avión está equipado con oxígeno a bordo para los pasajeros, lo que permite un crucero a gran altitud.

Columbia 400

A 25,000 pies (FL250) la altitud operativa máxima certificada de la aeronave (aunque subirá más alto), aparentemente se averiará a 235 nudos / 270 MPH. Si navega a 15,000 la velocidad de crucero es más como 200 nudos / 230 mph. Este efecto de densidad del aire continúa disminuyendo la velocidad de crucero en altitudes más bajas.

Como se mencionó en una de las otras respuestas, dado que el Columbia es más eficiente en altitudes más altas, no toma mucho tiempo para que tenga sentido subir a altitudes de crucero más altas y más eficientes.

Como también se mencionó en otras respuestas, los aviones, incluido el Concorde, operan en función de los mismos efectos atmosféricos.

Answer 4

Gracias por la oportunidad de A2A.

Esencialmente, el nicho del Concorde era su capacidad de navegar al doble de la velocidad del sonido.

Cuando considera que a velocidad de crucero, su empuje requerido es igual al arrastre que experimentará y que el arrastre es proporcional al cuadrado de dicha velocidad, resulta muy evidente que para minimizar la cantidad de combustible que necesitará consumir (para producir el empuje) durante el crucero, deberá minimizar el arrastre que experimentará a la velocidad deseada.

Esto se logra volando a una altitud donde la densidad del aire es baja pero adecuada para proporcionarle la elevación deseada a la velocidad deseada.

Como mencionó Paul Tomblin, se trata de compensaciones para satisfacer mejor la misión elegida para el avión. Julien Durand lo resume muy bien.

Answer 5

Los primeros jets modernos normalmente navegan más cerca de 40000 pies que a 30000 pies. De hecho, los aviones modernos rara vez navegan a menos de 35000 pies a menos que el ATC lo obligue. Los aviones modernos vuelan FL380 / FL390 en 3/4 de sus vuelos.

El Concorde apenas podía superar los 60000 pies.

La potencia de elevación aerodinámica es una función de la velocidad en cubos.

Going Mach 2.02 genera aproximadamente 10 veces más potencia de elevación a la misma altitud que Mach 0.85. Al mismo tiempo, subir de 40000 pies a 60000 pies reduce otra gran variable en la elevación (y arrastre), la densidad del aire, en aproximadamente un 60%.

Las alas supersónicas del Concorde producen mucha menos elevación que las alas subsónicas anchas y cortas usuales.

Hay varios jets biz que pueden volar hasta 50000 pies, lo logran al tener motores bastante grandes para el tamaño de la aeronave.

El único avión subsónico (que sé) que puede volar a 60000 pies es el U2 Spy Plane, esencialmente un planeador con un motor de turboventilador. De hecho, puede superar los 70000 pies.

Mire la forma del Concorde vs, por ejemplo, la forma de un B787. Muy diferente.

El B787 transporta el doble de pasajeros mientras usa menos de la mitad del combustible que el Concorde para el mismo viaje.

Es por eso que los aviones normales vuelan alrededor de 40000 pies. Los jets turbofan de alto bypass subsónicos son mucho más eficientes que el Concorde.

Algunos 747 incluso podrían navegar en FL450. La mayoría de las aeronaves más nuevas no están certificadas para el vuelo FL450 debido a que el diferencial de presurización más alto desgastaría la estructura de la aeronave más rápido y dichas aeronaves solo podrían ir a FL450 si están bastante vacías en combustible y pasajeros / carga.

La tendencia es cuando los diseños más nuevos pueden alcanzar FL450, los constructores aumentan su capacidad de asientos / carga para evitar que quieran llegar tan alto. Hay requisitos especiales para la tripulación que lleva máscaras de O2 que vuelan tan alto.

Answer 6

La potencia disponible, el consumo de combustible y la temperatura de la piel son los principales factores. Cuanto más alto vueles, más rápido podrás (potencialmente) y menos combustible quemarás. Cuanto más delgado es el aire, menos calentamiento de la piel por la fricción del aire.

Hay límites prácticos para todas las cosas. La presurización de la cabina pone un límite práctico al techo porque requiere una mayor resistencia del aro para volar más alto, lo que aumenta el peso. La potencia también cae con la altura, mientras que la elevación necesaria para volar permanece relativamente constante.

60,000 pies está cerca del techo práctico para vehículos que respiran aire. Si bien el SR-71 podía alcanzar los 80,000 pies, necesitaba volar en M 3 para hacerlo, lo cual no es práctico para un avión de pasajeros.

30,000 pies es mucho más fácil de trabajar que 60,000 pies, pero la quema de combustible y la temperatura de la piel en M 2 serían inaceptables, por lo tanto, a pesar de las diversas compensaciones, 60,000 pies fue su mejor techo de compromiso.

Answer 7

Para transportar personas a velocidades supersónicas se necesita combustible.
Y la resistencia del aire cuesta combustible.
Dada su forma y rendimiento exigido, Concorde tuvo que volar más alto, donde hay menos densidad de aire.

Answer 8

Cuanto mayor sea la altitud a la que desea volar, más rápido debe ir para mantener la elevación en el aire.

El Concord, o cualquier avión rápido, realmente no puede mantener esa velocidad rápida a altitudes más bajas debido al arrastre, el calentamiento de la piel y el consumo excesivo de combustible.

Los aviones más lentos no pueden volar lo suficientemente rápido como para mantener la elevación en altitudes más altas debido a la falta de potencia del motor y la elevación aerodinámica. En altitudes superiores a unos 50,000 pies, es bastante necesario ser supersónico para volar allí.

Answer 9

Velocidad.

Iban mucho más rápido que los demás que la altitud adicional les daba espacio aéreo sin obstáculos.

Answer 10

El concorde vuela a 60000 pies para reducir la resistencia y el ruido. Cuanto menos ruido, menos molesto es para la residencia pública.