Почему оптимальная крейсерская высота зависит от веса самолета?

В этом ответе Bianfable отмечает:

[O]Оптимальная крейсерская высота для 777-200LR при массе 340 т составляет всего FL285, но после сжигания 100 т топлива она увеличилась до FL360.

Почему это? Просто импульс более тяжелого самолета способен уменьшить эффект лобового сопротивления? Он линейный или ступенчатый? И поднимается ли самолет в какой-то момент на более высокий уровень (предположим, в дальней поездке)?

FreeMan предполагает в комментариях, что это может быть угол атаки (AoA), который имеет значение — более высокий угол атаки для более тяжелых самолетов означает большее сопротивление, поэтому лучше летать на больших высотах.

Как отмечает ymb1 в комментариях, из их предыдущего вопроса я задаюсь вопросом об этом предложении:

На большей высоте сопротивление трения и давления ниже, но индуктивное сопротивление выше, поэтому увеличение массы вызовет гораздо больший скачок сопротивления.

Это заставляет меня задаться вопросом, связано ли это больше с различными компонентами сопротивления, чем с AoA (или только с AoA, может быть, это комбинация обоих?)

Я посмотрел на этот вопрос и связанные с ним вопросы; Я не думаю , что кто-то из них ответит на этот вопрос, но вполне возможно, что я что-то неправильно понял, поэтому, пожалуйста, укажите мне правильный ответ, если я пропустил дубликат. Спасибо!
IIRC (и я не уверен во всех деталях), чем тяжелее самолет, тем выше будет угол атаки, чтобы поддерживать горизонтальный полет на заданной высоте. Если самолет весит 340 т на эшелоне полета 360, угол атаки будет настолько высоким, что он будет очень неэффективным (слишком большое сопротивление), что уменьшит дальность полета. Однако на эшелоне полета 285 и 340 тонн угол атаки будет достаточно низким, чтобы обеспечить максимальную эффективность в крейсерском режиме.
В случае, если кто-то спросит, моим источником для этого утверждения является Boeing 777 FCOM vol. 1 (PI.31.1 Летные характеристики — все двигатели). Вот скриншот соответствующей таблицы.
Прежде всего, +1для его изучения. Я задал очень близкий вопрос, и я думаю, ответ здесь поможет , но используемые термины могут быть слишком техническими. Если да, то вы можете отредактировать свой вопрос, включив в него дополнительные обсуждаемые вопросы. Но я не думаю, что это твой дубликат.
@ ymb1 Вероятно, это слишком технично; но похоже, что и связанный вопрос оттуда предполагает, что предположение FreeMan верно ... не уверен, как отредактировать вопрос, чтобы он соответствовал этому, не предлагая ответа (в этом я не уверен, но, безусловно, это кажется разумным) в вопросе?
Но, исходя из этого вопроса , основной ответ гласит: «Фрикционное сопротивление не зависит от изменения AoA» — здесь возникает «слишком техническое», поскольку мне неясно, противоречит ли это гипотезе AoA, или если «трение сопротивление" является только компонентом полного сопротивления.
Я подумал что-то вроде: «Я нашел это, но что означает «более низкий коэффициент подъемной силы» и как он связан с этим». Очень необязательно, но может помочь сделать ответы более точными.

Ответы (2)

Уравнение подъема:

Подъемная сила = площадь крыла x коэффициент подъемной силы x плотность воздуха x V 2

обеспечивает три переменные для подъема заданного веса: угол атаки, плотность воздуха и скорость.

Самолеты имеют наименьшее сопротивление на единицу подъемной силы при определенном радиусе действия, поэтому лучше оставить его там. Небольшое ускорение - очень хорошая идея, но у 777 есть 2 фактора: сопротивление от эффекта Маха (важно на высоких дозвуковых скоростях) и способность создавать дополнительную тягу в разреженном воздухе. Таким образом, высота (плотность воздуха) остается лучшим фактором, определяющим подъемную силу.

Несмотря на то, что указанная воздушная скорость будет выше для одной и той же истинной воздушной скорости на эшелоне FL285 по сравнению с FL360, у двигателей достаточно кислорода, чтобы толкать самолет с его оптимальным углом атаки и соответствующей воздушной скоростью.

Истинная скорость полета определяет эффект Маха

Поскольку топливо сгорает, меньший вес позволяет самолету подниматься на большую высоту , потому что требуется более низкая указанная скорость полета, а следовательно, меньшая тяга, что позволяет авиалайнеру оставаться в своей безопасной «конверте» числа Маха.

Уменьшает ли импульс самолета эффект сопротивления?

Нет, больший вес косвенно увеличивает сопротивление. Самолет должен лететь быстрее, с более высоким углом атаки или в более густом воздухе, чтобы создать такую ​​же подъемную силу. Все требуют большей тяги, потому что больше лобовое сопротивление.

Авиалайнеры также увеличивают площадь крыла и коэффициент подъемной силы за счет предкрылков и закрылков для более низкой скорости взлета и посадки.
@ ymb1 это правильно и отредактировано, спасибо.

Потому что плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты. Таким образом, чтобы достичь той же чистой подъемной силы, чтобы достичь равновесия с данным весом, крыло должно иметь больший угол атаки.

Более высокий угол атаки также увеличивает сопротивление, для преодоления которого требуется дополнительная тяга.

Доступная тяга также уменьшается с увеличением высоты из-за уменьшения плотности воздуха. Таким образом, для данного веса, данного крыла и данных двигателей достигается оптимальная высота, которая обеспечивает некоторые запасы безопасности и оптимизирует расход топлива.

Под "чистым подъемом" вы подразумеваете подъем-вес?
Почему оптимальная крейсерская высота зависит от веса самолета?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v