¿Por qué los aviones necesitan llegar a una altitud de crucero incluso en vuelos muy cortos?

Hay dos aspectos para esto. Primero está el hecho de que, debido a la reducción en la densidad del aire a medida que aumenta, el TAS es mayor para el mismo IAS. IAS o la velocidad indicada del aire es una medida de presión a la que la aeronave habría estado sujeta si la densidad del aire fuera igual a la del nivel del mar. Esa es la velocidad que mantiene el avión en el aire de forma segura. Mientras que, TAS o True Air Speed, es la velocidad real a la que viaja la aeronave con respecto al aire circundante. Cuando los vientos son cero en el nivel donde vuela el avión, esto es lo mismo que la velocidad con respecto a la superficie de la tierra.

En segundo lugar, la disminución de la densidad también asegura que la cantidad total de aire manejado por los motores por unidad de tiempo sea menor. Para manejar esa cantidad menor, se requiere quemar menos combustible. Además, la resistencia a la rotación del motor se reduce debido a la densidad reducida. Por lo tanto, el motor funciona un poco más suave produciendo RPM más altas para el mismo combustible quemado o menos combustible quemado para las mismas RPM. Es decir, la eficiencia es mejor. Aunque la salida de empuje total a una RPM dada cae, aún es adecuado mantener el IAS más bajo requerido para mantener el mismo TAS.

He tratado de explicarlo todo, son palabras que deberían ser entendibles para el profano. ¡¡No ‘cite’ el contenido de esta respuesta en ningún examen !!

Subir a altitud de crucero se realiza principalmente por eficiencia, aunque en cierta medida también es por seguridad. Navegar a baja altitud durante períodos prolongados no le ofrece muchas opciones en caso de emergencia.

La regla general para la eficiencia siempre ha sido subir a la altitud práctica más alta que le dará al menos un tercio de su tiempo de vuelo en crucero. Cuanto mayor sea su altitud práctica más alta, más importante será, ya que la eficiencia realmente comienza a aumentar a medida que ingresa a los niveles de vuelo. Es una regla general cruda, pero es un buen lugar para comenzar. Incluso para los aviones monomotores ligeros, hay muchas buenas razones para escalar por encima de 3500 o 4500 pies en un vuelo de tres horas.

El beneficio que obtiene al escalar depende de muchos factores y, por supuesto, el viento en altura se convierte en un factor importante, especialmente para aquellos aviones que no tienen velocidades de crucero particularmente altas.

Solía ​​tener un Grumman AA1B que fue actualizado con un motor de 160 caballos de fuerza. Lo denominé Flying Fuel Emergency, ya que tenía un motor que quemaba más de 9 galones por hora a alta velocidad / baja altitud y solo transportaba 22 galones. Pero … Podrías exprimirlo tres horas y aún así tener una reserva segura si subes hasta 9000 o 10,000 pies y te inclinas agresivamente. Con cualquier tipo de viento de cola (o al menos no viento de frente) hizo posible muchos viajes sin parar.

No necesariamente cierto. Si la distancia es corta, no alcanza la altitud de crucero. Los motores de los aviones son más eficientes en torno a su altitud de crucero. ¿Crees que un Boeing 737 golpea más de 30000 pies entre Chennai y Bangalore?

Para ser claros, “altitud de crucero” es la altitud a la que se nivela el avión. En la aviación general, cuando vuela VFR, esa altitud queda a discreción del piloto y solo está limitada por el avión y el equipo a bordo. Cuando vuela IFR, el piloto aún puede seleccionar su altitud de crucero cuando presentan el plan de vuelo, pero tienen menos control durante el vuelo. El control de tráfico en ruta puede alterar la altitud de crucero (de hecho, incluso el plan de vuelo completo) para adaptarse a ellos en función del tráfico actual, espacio aéreo, NOTAMS, clima o incluso a petición del piloto.

En la aviación comercial, todos los vuelos son IFR y el plan de vuelo generalmente lo presenta el despachador. El piloto al mando (capitán) luego repasará el plan que incluirá cosas como la ruta y la altitud de crucero. La responsabilidad del vuelo aún recae en el capitán y ellos lo aceptarán tal cual o lo cambiarán. La altitud de crucero se selecciona en función de la duración del vuelo, así como del clima y los vientos en altura. Cuanto mayor sea la altitud, más combustible se necesita para alcanzarlo, por lo tanto, cuando el vuelo es corto, la altitud de crucero seleccionada no será muy alta. Volé un avión regional de O’Hare a Indianápolis y el CA tenía 22K pies.

Las CA típicas para vuelos comerciales están entre 30K y 40K y para vuelos corporativos por encima de 40K hasta 50K. Las CA también se seleccionan según (al menos en los EE. UU.) La dirección de viaje (hacia el este o hacia el oeste). Las CA más altas son deseables porque es más eficiente y ofrece una mayor velocidad de avance en aquellas altitudes con menos consumo de combustible. La densidad del aire es menor en altitudes más altas y, por lo tanto, permite que la aeronave vuele más rápido, aunque la velocidad indicada normalmente no será mucho más rápida que 300 nudos. Los vientos en altura son vientos que se mueven en una dirección específica a velocidades más altas que las cercanas al suelo; esto se ve afectado por la estación, el clima, etc.

Para la mejor economía de combustible.

Mientras estábamos en la Armada, utilizamos un gráfico BINGO cuando llegamos a un estado de combustible de emergencia. Incluso para distancias cortas, nos hizo subir muy alto y luego retirar el poder para inactivo y descender. Esto nos dio el mejor alcance con la menor cantidad de combustible quemado, y ha salvado a muchos aviones de la Armada.

(Por ejemplo, de la imagen a continuación, a una distancia de 150 millas náuticas, deberíamos subir a 34,000 pies. Luego, poco después de llegar allí, a 93 millas de nuestro destino, deberíamos realizar un descenso inactivo. Esto quemará el mínimo absoluto de combustible: )

Este consejo aparentemente sin sentido se enseña a todos los estudiantes de aerodinámica de segundo año. No pude encontrar mis notas, y fue hace mucho tiempo (y han pasado casi 20 años desde que ganaba mi pan de cada día como aerodinámico), por lo que te indico esto:

13.3 Alcance de la aeronave: la ecuación del alcance de Breguet

Aún mejor es la travesía en crucero, pero no tengo idea si las técnicas modernas de navegación han sido capaces de hacer frente a esto todavía. Es decir, cuando quemas combustible en un vuelo largo en lugar de tratar de mantener la altitud, simplemente dejas que el avión se mueva hacia arriba.

Generalmente en vuelos cortos obtienes el FL que ATC te brinda. Está sorprendentemente abarrotado y los niveles de vuelo son como carriles adicionales en la autopista, pero aun así en BFS a LPL (Eso es Belfast International a Liverpool John Lennon, o Aldergrove a Speke para nosotros, personas mayores), el avión generalmente alcanza una altitud decente sobre la Isla de Man antes de descender nuevamente.

Todos los aviones quieren alcanzar la altitud de crucero para disminuir el arrastre y viajar más rápido. Cuanto mayor sea la altitud, menor será la resistencia para que el avión vaya más rápido. Si el avión va más rápido, menos combustible usaría para el vuelo porque el motor usa la misma cantidad de combustible sin importar si el avión acelera o no.

De todos modos, disfruta tu vuelo

La altitud de crucero de un avión es lo que ATC le asigne. Los vuelos diarios más cortos normalmente estarán a altitudes más bajas, mientras que los vuelos más largos tendrán asignadas altitudes más altas. Por supuesto, la altitud a menudo está limitada por las limitaciones del avión.