Как далеко могут скользить самолеты?

Я подозреваю, что этот тяжелый зависит от типа самолета, поэтому предположим, что мы рассматриваем небольшой самолет.

Совершенно верно, она сильно различается. Параметр, о котором вы спрашиваете, называется glide ratio и напрямую связан с другим параметром, называемым lift-to-drag ratio или L/D ratio . Это фундаментальная характеристика аэродинамики конкретного самолета. Коэффициент L/D меняет с airspeed; для определять самое лучшее представление скольжения двигателя-вне, коэффициент L / D на «самом лучшем airspeed скольжения» использован. «Лучшая скорость скольжения» — это скорость, которая максимизирует отношение L/D, и это максимальное значение известно как L / D _max .

Максимальное отношение L/D (L / D _max ) Cessna 172 составляет около 9, поэтому его коэффициент скольжения составляет около 9:1 — на каждые 9 единиц, перемещаемых вперед, он потеряет 1 единицу высоты. Таким образом, он будет скользить около 9000 футов на каждые 1000 футов высоты. Это довольно типичное значение для небольших самолетов.

Чтобы показать, насколько широко это изменчиво, современный планер может достичь соотношений выше 60:1, в то время как космический челнок колебался от примерно 1:1 на высокой скорости, в начале повторного входа, до 4,5:1 на конечном подходе.

Примечательно, что большие транспортные самолеты, как правило, имеют значительно более высокие коэффициенты L/D, чем малые самолеты: A 747 может достигать L/D _max около 17:1. С высотой 33 000 футов (~10 000 метров) это означало бы расстояние скольжения 100 миль (~170 км).

Что управляет «скольжением» самолета?

Как и выше, его отношение подъемной силы к сопротивлению. Очень небрежно говоря, это всего лишь мера того, как «аэродинамический» самолет, сравнивая его способность генерировать подъемную силу с сопротивлением, которое он создает в процессе. Чем лучше его грузоподъемность или чем меньше сопротивление, тем выше коэффициент.

Для получения дополнительной информации я настоятельно рекомендую бесплатную онлайн-книгу по аэродинамике под названием See how It Flies by John Denker. Он написан для пилотов, а не математиков или физиков, поэтому он объясняет понятия очень интуитивно без большого количества уравнений. Он говорит о соотношении L / D и объясняет некоторые факторы, которые на него влияют. (Я бы все равно рекомендовал эту книгу любому пилоту .)

Возможно ли, чтобы самолет с двигателем / двигателями использовал это для экономии топлива во время полета, или они слишком тяжелы/иначе не могут этого сделать?

Поскольку коэффициент скольжения напрямую связан с (действительно, это то же самое, что и) отношением L/D, вы можете сказать, что самолеты уже используют его. Чем выше их L / D при крейсерской скорости полета, тем более экономичными они будут (потому что для противодействия лобовому сопротивлению в установившемся полете потребуется меньше тяги).

Если вы спрашиваете о выключении двигателей во время захода на посадку/посадки, чтобы сэкономить топливо, здесь есть еще один вопрос об ASE, который конкретно касается этого. (Ответ, короче говоря, нет, это не практично .)

Приведем несколько конкретных примеров:

Cessna 172 может летать на 2000 футов для короткого прыжка или на 12500 футов для более длительного полета по пересеченной местности. Мое эмпирическое правило составляет около 1,5 морских миль скольжения на высоту 1000 футов над уровнем земли, таким образом:

• С 2000 футов Cessna сможет скользить около 3 морских миль (3,5 уставных мили, 5,5 км), и для этого потребуется около 3 минут.
• От 12500 футов, как раз в пропорции, это будет около 18 морских миль (21 уставных миль, 33 км), что дает пилоту достаточно 18 минут для устранения неполадок, найти подходящее место посадки и сообщить о затруднительном положении.

Большой самолет летит выше во время круиза, скажем, на 38000 футов, и имеет лучшее соотношение скольжения.

• От 38000 футов, самолет может скользить от 75 до 100 морских миль (140 до 180 км), и займет около 20 минут, чтобы сделать это.

Скольжение измеряется в так называемом «отношении скольжения». На каждый фут высоты самолет теряет, как далеко он может идти вперед? Планеры (планеры) имеют отношение скольжения около 40 к 1. Это может быть намного больше или меньше, в зависимости от модели. Коэффициент скольжения Cessna 172, самого популярного одиночного самолета двигателя, около 10 к 1. Боинг 767, потерявший всю мощность, на практике достиг коэффициента скольжения около 12 к 1.

Самолеты обычно не используют это для экономии топлива. Гораздо эффективнее просто нормально летать на самолете или на малой мощности, если они хотят сэкономить топливо. Для скольжения потребуется включать и выключать двигатель. Это неэффективно в реактивных, турбовинтовых или поршневых двигателях. Тем не менее, я считаю, что некоторые беспилотные высотные самолеты могут отключить свои двигатели.

Расстояние скольжения действительно сильно зависит от характерного коэффициента скольжения самолета, который зависит от скорости полета, как описано выше. Однако ответы выше предполагают неподвижный воздух, а реальный воздух никогда не остается неподвижным.

Если вы скользите с устойчивым попутным ветром, вы будете скользить дальше, чем вы будете в неподвижном воздухе; устойчивый встречный ветер сократит ваше скольжение. (Вы получите ту же скорость погружения и, следовательно, то же время наверху, но вы сделаете другое расстояние по земле .) Если вы находитесь на высоте, это может быть трудно сказать, в какую сторону ветер дует, если вы уже не знаете, или если у вас есть GPS, так что вы (или это, автоматически) может сравнить вашу скорость по земле с вашей скоростью по воздуху.

Кроме того, нисходящие потоки сократят вашу высоту и тем самым ваше расстояние скольжения; но восходящие потоки будут делать обратное. На самом деле, при правильной погоде пилоты, обученные находить восходящие потоки-например, пилоты планеров-могут оставаться в воздухе без энергии так долго, как им нравится. Восходящие потоки, как правило, питаются от солнца, хотя, так что после наступления темноты становится трудно найти «правильный вид погоды.»Кроме того, восходящие потоки, как правило, локализованы и довольно неподвижны, поэтому летающие круги, чтобы оставаться в одном, если он слабее, чем вы ожидали, могут использовать больше вашего времени скольжения, чем он добавляет, и поэтому уменьшите общее расстояние по земле, что вы можете скользить.

Приведенный в действие легкий самолет может сделать устойчивый полет с двигателями, когда их траектория полета выравнивается с холмом или горными хребтами, получающими устойчивый ветер на одной стороне. В определенных условиях окружающей среды и погодных условиях эти диапазоны производят подъем волны, который достаточно существенен, чтобы позволить высокоскоростной полет на высотах, превышающих 20 000 футов в шелковистых гладких условиях по многим 1000 километров. С этими условиями связаны экстремальные роторы вне зоны подъема. Пилоты планера (например, Delore в NZ Dec 2009 2500km) установили мировой рекорд длинных полетов с использованием обширных диапазонов, которые формируют позвоночник обоих островов.