Почему скорость коммерческих авиалайнеров колеблется, иногда от 1060 км/ч до 800 км/ч?

Здесь важны три разные скорости:

• Groundspeed - это, вероятно, скорость, указанная пассажиру. Для них это наиболее актуально, так как определяет время, затраченное на поездку.

• Воздушная скорость - это скорость, имеющая отношение к летному экипажу и используемая для полета.

• Местная скорость полета — определяет максимальную скорость (дозвуковых) авиалайнеров. Причина в том, что локальная воздушная скорость над крыльями выше по сравнению с невозмущенным потоком в результате ускорения воздуха над крылом. В результате локальная воздушная скорость над крылом может немного превысить 1 Маха, прежде чем воздушная скорость авиалайнера приблизится к ней.

Результатом такого локального сверхзвукового течения будет быстрый рост сопротивления при числе Маха дивергенции сопротивления (которое больше критического числа Маха ).

Изображение взято из заметок по продвинутой аэродинамике профессора Х. М. Атасси из Университета Нотр-Дам.

Чтобы избежать штрафа за лобовое сопротивление, авиалайнеры летают на скоростях ниже числа Маха дивергенции лобового сопротивления. Причина снижения скорости не в числе Маха набегающего потока, а в локальном числе Маха, которое должно быть ниже числа Маха дивергенции сопротивления.

Информация, отображаемая пассажирам через развлекательную систему, часто указывает путевую скорость самолета , а не воздушную скорость.

Ветер влияет на скорость движения, в этом вы правы.

Несколько вещей из пути в первую очередь.

• Пилоты не используют путевую скорость для полета, вместо этого они используют указанную воздушную скорость .
• Число Маха не выводится из путевой скорости, так как оно зависит от температуры воздуха, а выводится из истинной воздушной скорости . Обратите внимание, что у нас уже есть два вида воздушной скорости. Есть еще.
• Тип самолета (например, 737 против 777) определяет «максимальную скорость». Не все авиалайнеры одинаковы. Эти два типа варьируются примерно от 0,77 до 0,85 Маха.

Меньше слов, чем в Википедии, на которую я ссылался:

1. Указанная воздушная скорость сообщает пилоту аэродинамически значимую скорость, которую следует использовать для полета.

2. Истинная воздушная скорость - это фактическая скорость относительно окружающей атмосферы.

3. Добавьте или вычтите из истинной воздушной скорости попутный или встречный ветер, и вы получите путевую скорость. Типичный ветер для обычного дозвукового авиалайнера — быстрый (+100 км/ч). Компонент хвостового или встречного ветра будет варьироваться в зависимости от направления самолета и направления ветра.

4. Наконец, число Маха является функцией температуры и истинной воздушной скорости (заметьте, не путевой скорости). Чем выше ты, тем холоднее. Также очень важно, число Маха - это отношение, а не скорость . Поскольку скорость звука меняется по мере изменения плотности и температуры атмосферы на разных высотах.

Вот такая милая история , дозвуковой полет со скоростью 1200 км/ч .

Резюме:

Пилоты не используют путевую скорость (для полета), число Маха - это не скорость.

Все дело в ветре. Если вы посмотрите расписание, то увидите, что, например, рейсы из США в Европу намного короче (скажем, около часа), чем из Европы в США. Это происходит из-за струйного течения. Я нашел это еще более значительным в Южном полушарии, когда летал из Австралии в Новую Зеландию (и обратно) или из Сантьяго в Буэнос-Айрес.

Как упоминалось в других ответах, ни один коммерческий самолет не приближается к скорости 1 Маха. Указанная вами путевая скорость может быть близка к скорости звука (она могла бы быть даже выше, если бы ветер был достаточно сильным), но фактическая скорость полета самолет (его скорость относительно воздушной массы) намного меньше (около 0,8 Маха для больших самолетов и меньше для многих небольших коммерческих самолетов).

Точно так же, учитывая, что скорость звука составляет около 1060 км/ч на высоте 12 км над уровнем моря, я нахожу столь же неубедительной причину, по которой им нужно двигаться со скоростью менее 0,8 Маха из-за скорости звука. Я бы понял, если бы они ограничились, скажем, 0,95 Маха (очевидно, вы не хотите делать 0,99 Маха из-за изменчивости и т. Д.), Но я обычно вижу максимальную скорость около 0,8 Маха для кросс-континентальных полетов, и Я не понимаю, почему.

Важна скорость воздуха, проходящего через самолет. Как объяснили другие ответы, числа, которые вы видите в кабине, обычно представляют собой скорость над землей, а не скорость по воздуху, поэтому большая часть разницы заключается в том, есть ли у самолета встречный или попутный ветер, который может легко добавить или вычесть 100 км/ч на крейсерской высоте.

Еще одна вещь, на которую вам нужно обратить внимание, это не только скорость самолета в воздухе, но и скорость воздушного потока над самолетом. Чем эти вещи отличаются? Дело в том, что, когда самолет проталкивается через массу воздуха, воздух должен уйти с пути большой металлической штуки. Это означает, что воздух, проходящий над самолетом, будет двигаться немного быстрее, чем скорость самолета относительно воздуха. Таким образом, даже над самолетом, движущимся со скоростью немного ниже 1 Маха, может проходить сверхзвуковой поток воздуха. Причина, по которой вы не летите со скоростью 0,99 Маха, не в том, что порыв встречного ветра может превысить скорость звука, а в том, что вы уже испытываете сверхзвуковой воздушный поток в 100% случаев на этой скорости.

Есть и другие факторы, о которых люди уже упоминали.

На современных самолетах бортовой компьютер можно запрограммировать на эффективность во время полета.

Одна из причин, по которой используется скорость 0,6–0,8 Маха, заключается в том, что она достаточно быстра и не сжигает намного больше топлива. 777, если я правильно помню, использует примерно на 30% больше топлива при полной загрузке для разгона до 0,87 (отредактировано) Маха, чем при 0,7 Маха на расстоянии около 11,5 км. Это много топлива, чтобы сэкономить менее 20% времени. Это дополнительное топливо приведет к более дорогим билетам в отрасли, которая пытается удерживать цены на билеты на минимальном уровне, чтобы конкурировать.