Будут ли управляющие поверхности самолета менее эффективны на большей высоте?

Пожалуйста, позвольте мне предположить, что вас интересует эффективность управляющих поверхностей, а не их эффективность. Оба тесно связаны, но я предпочитаю говорить об их эффективности — делать то, что от них требует пилот.

Аэродинамические силы пропорциональны динамическому давлению.$q$потока, который является плотностью, умноженной на скорость в квадрате, как в

Чтобы создать такую ​​же подъемную силу на большей высоте, самолет должен лететь быстрее, поэтому в действительности силы могут оставаться прежними. Отличаться будет только истинная скорость воздуха, что помогает быстрее добраться куда нужно. Эффективность поверхности управления остается неизменной.

Если копнуть немного глубже, то атмосфера остывает с увеличением высоты, пока не достигнете тропопаузы . Это охлаждение делает двигатели более эффективными , но также снижает число Рейнольдса обтекания самолета. Меньшее число Рейнольдса приводит к более толстому пограничному слою, что немного снизит эффективность управляющих поверхностей и уменьшит диапазон их наилучшей эффективности. Но этот эффект настолько мал, что не имеет практического значения.

Авиалайнеры летают на трансзвуковых скоростях на высоте, поэтому теперь звуковые эффекты становятся более выраженными. Для рулей это означает, что они теряют свою эффективность при больших углах отклонения . Для небольших поправок все очень похоже на низкий, медленный полет, но если вам нужны полные отклонения, рули действительно менее эффективны на высоте.

Другой эффект будет более выраженным, и это аэродинамическое демпфирование. Демпфирование — это тенденция системы создавать дополнительные силы за счет движений, идущих против этого движения. Возьмем крыло: если самолет накренится, законцовки крыльев будут подниматься с одной стороны и опускаться с другой. Оба движения добавят небольшой угол атаки, снизив общий угол атаки на кончике, движущемся вверх, и увеличив его на наконечнике, движущемся вниз. Оба наконечника увидят изменение подъемной силы, которое будет противодействовать движению качения. Если скорость прокатки$\omega_x$, результирующее изменение угла атаки$\alpha$на крыльевой станции$y$является

Я предполагаю, что более низкое демпфирование заставило вас думать, что управляющие поверхности менее эффективны. Это не так.

Эффективность управления зависит от потока воздуха. Полет медленнее или через более разреженный воздух делает управление менее эффективным. Однако при одной и той же приборной воздушной скорости (IAS) мимо рулей проходит одинаковое количество молекул воздуха, поэтому эффективность будет одинаковой. Обратите внимание, что данный IAS приводит к более высокой истинной воздушной скорости (TAS) в более разреженном воздухе (большая высота).