Каков типичный угол набора высоты (относительно земли) одномоторного поршневого самолета?

Это зависит от скорости ветра и тяговооруженности самолета.

Вот некоторые значения, все действительные для уровня моря

• Самолет АОН: скорость набора высоты 4 м/с, скорость полета 36 м/с. В спокойном воздухе угол набора высоты становится равным 6,3°. Если ветер дует со скоростью 36 м/с, самолет будет набирать высоту относительно земли, если летит прямо против ветра.
• Авиалайнер: скорость набора высоты 20 м/с, 120 м/с. В спокойном воздухе угол набора высоты становится равным 9,5°.
• Пустой авиалайнер: 30 м/с при 100 м/с. В спокойном воздухе угол набора высоты становится равным 16,7°. На авиашоу это используется для драматического эффекта .

Обратите внимание, что эффектные ракурсы на авиашоу предполагают преобразование воздушной скорости в высоту, поэтому эти маневры нестационарны.

Если вы хотите узнать больше о вычислении оптимального угла набора высоты, прочтите этот ответ .

Основное влияние на скорость набора высоты оказывает тяговооруженность самолета. Поскольку тяга зависит от скорости полета, температуры окружающей среды и плотности воздуха, эти факторы определяют достижимую скорость набора высоты в сочетании с весом самолета.

Для наблюдателя следующим важным фактором является скорость ветра, поскольку самолет набирает высоту по отношению к воздушной массе, через которую он пролетает. Если из-за этой воздушной массы кажется, что самолет летит медленнее, можно наблюдать более крутой угол набора высоты.

Характеристики набора высоты выше воздушной скорости и тяговооруженности идеализированного турбовентиляторного двигателя. Синие линии показывают тягу (правая ось Y), а зеленые линии результирующую скорость набора высоты. Две черные линии показывают, как оптимальная скорость полета для наилучшей скорости набора высоты и наилучший угол набора высоты (самый крутой набор высоты) изменяются в зависимости от тяговых нагрузок. Их легко найти графически: просто измерьте угол линии от начала координат до точки на зеленой линии при желаемой скорости полета и правильной тяговой нагрузке (тяговооруженности). Если бы масштабы двух скоростей по осям X и Y были бы одинаковыми, вы могли бы напрямую взять угол из графика.

При большом количестве избыточной тяги оптимум ограничен скоростью сваливания (черная линия изгибается в вертикальный тренд), а при отсутствии избыточной тяги обе оптимальные скорости vx и vy сходятся. Это имеет смысл: если тяги достаточно, чтобы удержать самолет от снижения на одной скорости, эта скорость даст как наилучший угол траектории полета, так и наилучшую вертикальную скорость (к сожалению, в этот момент обе будут равны 0). Это также помогает уменьшить индуктивное сопротивление, поэтому самолет с крылом с большим удлинением будет набирать высоту с более высоким коэффициентом подъемной силы (= более низкая скорость).

Угол набора высоты зависит от ряда факторов, таких как скорость полета, желаемая скорость набора высоты, ToW, отношение T/W, расположение аэродрома (плотная высота) и т. д.

Для большинства коммерческих авиалайнеров типичные углы набора высоты находятся в диапазоне 15-20°.$^{\circ}$, в то время как несколько самолетов превышают эти пределы. (Добавлено в ответ на комментарий @Jon Story)

На следующем рисунке показаны возможные углы набора высоты авиалайнеров Boeing:

Изображение из журнала Boeing AERO

Обратите внимание, что фактические значения будут отличаться в зависимости от различных условий, как уже отмечалось.

Что касается самолетов АОН, то типичные углы набора высоты будут в пределах 5-6°.$^{\circ}$на уровне моря и уменьшается с высотой при прочих равных условиях.