Почему лайнеры летают именно на десяти километрах

Откройте карту любого рейса, и почти всегда увидите одни и те же цифры крейсерской высоты: десять, одиннадцать, двенадцать километров. Не три, не пять, не двадцать. Лайнеры всего мира, разных компаний и поколений, словно сговорившись, забираются в один и тот же узкий слой неба.

А ведь там, наверху, всё против человека: минус пятьдесят за бортом, давление втрое ниже земного, дышать нечем, салон приходится наддувать, на крыло так и норовит намёрзнуть лёд. Логично было бы лететь пониже, где проще и теплее. Но самолёты упрямо лезут вверх. Причина — в одном слове: экономия.

Чем выше, тем разреженнее — и это прекрасно

Воздух наверху разрежён. На двенадцати километрах его плотность примерно вчетверо меньше, чем у земли. Меньше плотность — меньше молекул, о которые самолёт трётся на ходу. А значит, меньше сопротивление.

Сопротивление воздуха — главный враг экономичного полёта. Именно на его преодоление уходит львиная доля топлива. Чем реже воздух, тем легче сквозь него скользить, тем меньше тяги нужно двигателям и тем меньше керосина сгорает на каждый километр пути.

Получается почти даровой выигрыш: поднимись повыше — и тот же самолёт на той же скорости полетит заметно экономичнее. Для авиакомпании топливо — крупнейшая статья расходов, и каждый процент экономии оборачивается миллионами. Вот ради чего самолёты терпят холод и разрежённость: наверху просто дешевле лететь.

Тогда почему не подняться ещё выше

Если разрежённый воздух так выгоден, отчего бы не забраться на двадцать километров, где он ещё реже?

Потому что у медали две стороны. Тот же разрежённый воздух, который снижает сопротивление, хуже держит крыло: подъёмная сила зависит от плотности воздуха, и чем он реже, тем меньше крыло за него цепляется. Чтобы удержаться в воздухе наверху, приходится лететь быстрее. А ещё тот же воздух нужен двигателям — им есть что сжигать, только пока есть чем дышать.

В итоге каждый самолёт упирается в потолок, выше которого подъёмной силы уже не хватает, а скорость подбирается к опасным пределам. У этой границы запас по скорости становится тревожно узким: чуть быстрее — и набегающий поток входит в опасный режим, чуть медленнее — крыло сваливается. Пилоты прозвали эту зону мрачновато — «угол гроба». Поэтому каждый тип самолёта летает там, где для него сходятся выгода и безопасность: обычно это от десяти до двенадцати с небольшим километров.

Бонус: там, где кончается погода

У большой высоты есть ещё одно достоинство, которое чувствует каждый пассажир. Почти вся погода — облака, грозы, дожди, основная болтанка — живёт в нижнем слое атмосферы, тропосфере. Её верхняя граница, тропопауза, как раз и проходит в среднем на высоте около одиннадцати километров.

Выше начинается стратосфера — спокойный, сухой слой, где температура перестаёт падать и почти нет вертикальных потоков. Поднявшись к тропопаузе, лайнер выходит над грозами и основной массой облаков. Отсюда и вид из иллюминатора на белое поле облаков сверху, и относительное спокойствие крейсерского полёта. Самолёт намеренно забирается туда, где погода уже почти закончилась.

Грозовые облака, впрочем, умеют пробивать тропопаузу и расти ещё выше — их вершины достают до пятнадцати километров. Такие самолёт не перепрыгивает, а обходит стороной, и радар в носу нужен именно для этого.

Почему не лететь пониже, где тепло и просто

Зеркальный вопрос: раз наверху столько хлопот, почему не остаться внизу, на трёх-четырёх километрах, где не нужен наддув и теплее?

Потому что внизу плотный воздух тормозит самолёт, расход топлива взлетает, дальность падает, а вся погода — ваша. Болтанка, обледенение, грозы — всё придётся проходить насквозь. Невыгодно и некомфортно. Короткие региональные рейсы на небольших самолётах действительно идут ниже — им просто не успеть подняться повыше за пару сотен километров пути. Но как только маршрут становится длиннее, самолёт сразу лезет вверх, к экономичной разрежённости.

Что стоит запомнить

Десять-двенадцать километров — это компромисс, выверенный физикой и экономикой. Достаточно высоко, чтобы разрежённый воздух экономил топливо и пропускал самолёт над погодой. Достаточно низко, чтобы крылу хватало плотности держаться, а двигателям — воздуха гореть.

Так что когда командир объявляет крейсерский эшелон, за этой цифрой стоит не привычка и не случайность, а точный расчёт: вот ровно та высота, где этот самолёт пролетит дальше всего на наименьшем количестве керосина. Узкая полоска неба, где сходится всё сразу.