Лучше обойти: Почему самолеты не летают напрямик
Boeing 747 сжигает за час больше 10 тонн топлива, еще больше он потребляет, когда набирает высоту. Это соответствует примерно 4 литрам в секунду. Вы можете подумать, что они будут летать по идеально прямым линиям от аэропорта вылета до аэропорта назначения с целью минимизации расхода топлива. Но если вы когда-либо смотрели на карту на одном из бортовых мониторов, вы, возможно, видели, что маршруты не являются прямыми. Почему так? Как это часто бывает, на этот вопрос нет одного простого ответа. Вот некоторые из типичных причин.
Земля не плоская
Ваша карта – это двумерное представление поверхности Земли, которая не является плоской, а, скорее, «сплюснутым сфероидом». Самым коротким маршрутом является не прямая линия на карте, а часть «большой окружности». К примеру, самый короткий путь между Ванкувером и Парижем (оба расположены на 49 градусах северной широты) пролегает через Гренландию (68 градусов северной широты).
Маршрутная сеть
Когда-то самолеты летали, ориентируясь на наземные объекты – реки, дороги, железные дороги, или береговые линии. С появлением радиомаяков, самолеты стали летать между этими маяками. Так была создана система «небесных шоссе». Сейчас большинство самолетов может очень точно передвигаться без необходимости прокладывать курс между радиомаяками, но такая маршрутная сеть все еще сохраняется, хотя большинство «точек маршрута», являющиеся узловыми, не связаны с физическими маяками.
Сейчас мы работаем с нашими партнерами по всей Европе, чтобы перейти на «воздушное пространство свободных маршрутов» (Free Route Airspace, FRA) и покончить со старой сетью. Как и все в авиации, такая значительная перемена должна проходить безопасно. Мы достигли реального прогресса во внедрении FRA, которое сейчас функционирует во многих частях Европы на протяжении ночного времени или в выходные дни, а в ряде стран – в режиме 24/7. Ожидается, что доля «воздушного пространства свободных маршрутов» значительно возрастет в ближайшие несколько лет.
Погода и ветра
Даже в воздухе, самый короткий путь не всегда является самым быстрым. Сильные ветры могут добавить или отнять много времени. Наиболее четко это видно при пересечении Атлантики, где реактивная струя обычно составляет по меньшей мере 100 узлов (185 км/ч) и может быть вдвое больше. Таким образом, самый лучший маршрут в западном направлении может находится в сотнях километров южнее или севернее от самого лучшего маршрута в восточном направлении.
Другие формы погоды также могут повлиять на выбранный маршрут. Кучево-дождевые облака (те, которые генерируют грозы) могут представлять опасность для воздушных судов с вертикальными воздушными потоками до 50 узлов (1500 метров в минуту), как и обледенение, сдвиг ветра, молнии, град и т.д. Неудивительно, что пилоты стараются избегать их.
Военные учения
Военные должны проводить учения, испытывать ракеты с кораблей и т.д. Это означает, что воздушное пространство, задействованное в учениях, закрыто для полетов гражданских самолетов, которые должны обходить эту область. Однако, мы тесно работаем с нашими коллегами, чтобы убедиться в том, что воздушное пространство будет открыто как можно скорее, как только военные учения прекратятся. В настоящее время мы разрабатываем новые процедуры, инструменты, системы обмена данными и услугами для улучшения этого процесса. Все эти элементы являются частью программы «Улучшенное гибкое использование воздушного пространства» (Advanced Flexible Use of Airspace).
Зоны конфликтов
Безопасность всегда является приоритетом, и трагедия MH-17 обратила внимание на опасности полетов над зонами конфликтов. Международная организация гражданской авиации (ICAO) призвала всех делиться информацией о таких рисках. «Евроконтроль», как менеджер аэронавигационной сети, выполняет свою роль, делая доступными для авиационного сообщества любую информацию, которую он получает, о воздушном пространстве над и вблизи Европы.
Стоимость
Каждая страна в Европе берет сборы за использование своих аэронавигационных служб, в зависимости от продолжительности полета и размера самолета. В среднем, рейс обойдется около 800 евро, но эта цифра будет намного меньше для маленького самолета, выполняющего локальные полеты и выше для большого самолета, летящего через весь континент.
В конечном счете, сборы основаны на стоимости предоставления услуг. Некоторые страны берут больше, чем другие. Например, Германия берет вдвое больше, чем Польша, и это означает, что самолет, летящий, скажем, из Стокгольма в Пизу может выбрать более длинный маршрут, чем это необходимо, с целью обойти воздушное пространство Германии.
Этот выбор, конечно, будет зависеть от стоимости дополнительного объема топлива, необходимого для полета по более длинному маршруту. В настоящее время, стоимость топлива является относительно низкой и поэтому мы наблюдаем больше рейсов, избегающих более дорогие воздушные пространства. Звучат призывы к созданию гармонизированной системы сборов, но с этим есть трудности. Например, авиакомпания, базирующаяся в стране с низкими сборами, посчитает, что ее годовые расходы увеличатся.
Заторы
В небе даже без забастовок могут быть заторы. Важной функцией «Евроконтроля», как менеджера аэронавигационной сети, является управление потоком трафика по всей Европе. Поэтому если мы видим, что в конкретной части воздушного пространства и в определенное время ожидается слишком много рейсов – больше, чем местный провайдер аэронавигационного обслуживания считает безопасным для перелетов – тогда мы будем удерживать самолет на земле, чтобы сгладить опасный пик. Тем не менее, у авиакомпании действительно есть возможность выбрать альтернативный маршрут для обхода загруженной части воздушного пространства. Это может быть более длинный путь, но дополнительные расходы уравновешиваются за счет экономии расходов, связанных с задержками.
В аэропортах, такими заторами обычно управляют с помощью «стеков» (эшелонирования) самолетов, кружащих рядом с аэропортом и постепенно снижающимися до тех пор, пока не придет их очередь садиться. В то же время, сейчас мы редко наблюдаем подобную картину в аэропортах, кроме тех, которые принимают много самолетов из-за пределов Европы – эти воздушные суда не подпадают под действие процедур управления потоком.
Вблизи аэропортов
Обычно самолеты вблизи аэропортов пролетают немного больший путь, чем теоретически нужно. Это может быть вызвано тем, что самолет должен лететь вокруг аэропорта, чтобы осуществить посадку в ветреную погоду. Также самолет может избегать определенных областей (например, центр города) из-за шумовых ограничений. В сложной части воздушного пространства, такой как вблизи Парижа с несколькими аэропортами, существуют определенные трехуровневые прибытия и отправления рейсов. Это позволяет разводить воздушные суда, вылетающие, например, из аэропорта Орли на север и самолеты, прибывающие в аэропорт Шарля де Голля с юга.
С учетом всех этих причин отклонений нам кажется маловероятным, что какому-нибудь рейсу на самом деле удастся полететь по прямому маршруту. Тем не менее, эффективность полетов действительно весьма впечатляет. В 2015 году, несмотря на серьезные вызовы, причиной которых было, например, закрытие воздушного пространства в Украине, эффективность полетов фактически улучшилась в среднем на 2,8% больше, чем по дуговым маршрутам. Сложно определить оптимальную цифру, но совершенно очевидно, что работа по выпрямлению маршрутов будет продолжаться.
Перевод портала ЦТС
Facebook 168 Twitter
Підписуйтесь на канал ЦТС в Telegram, читайте нас у Facebook и Twitter, щоб першими дізнаватися про нові матеріали та ключові події дня.
Почему самолет не подруливает вниз, если Земля шарообразная?
То что самолет во время полета не делает поправку на кривизну планеты, явно свидетельствует, что Земля плоская. Так это или нет?
комментировать
в избранное
simpl [141K]
более года назад
Всё просто в данном случае..
Самолёту не нужно ничего «подруливать», за него это делает гравитация..
Ну примерно это можно увидеть на примере лестницы многоэтажки..
Когда мы поднимаемся по ступенькам мы должны затратить энергию для преодоления силы тяжести..
И чем больше ступенек преодолеваем, тем больше энергии надо..
Эта энергия равна mgh..
И это чувствуется всем телом и особенно ногами, если забраться на 10 этаж, то ноги будут гудеть, особенно с непривычки..
Самолёт всё время прижимает гравитация к земле..
Гравитацию компенсирует подъёмная сила крыла..
Это как будто к самолёту привязана эластичная резиновая верёвка..
Он может подниматься выше, но верёвка растягивается и тянет вниз..
Эта «верёвка» привязана к центру Земли и тянет самолёт к себе, самолёт, чтобы не упасть с помощью крыльев преодолевает это усилие, Земля не даёт самолёту лететь прямо, а тянет к себе и этот самолёт повторят кривизну Земли.. Чтобы лететь всё время прямо самолёту нужно постоянно увеличивать подъёмную силу, но эта подъёмная сила здесь только для того, чтобы не упасть из-за гравитации..
А вот космическая ракета на маршевом участке всё время тратит энергию на подъём и летит прямо.. И тем не менее и она, если энергии двигателей не хватит вылетит и всё равно будет летать вокруг Земли как спутник её..
И здесь опять гравитация..
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Росин ка Роса [571K]
8 месяцев назад
Самолет не подруливает потому, что по отношению к Земле самолет в масштабе как мельчайшая пылинка по отношению, скажем к слону. Бока у слона имеют тоже некоторую кривизну, если уж слон не точно шарообразный, то по крайней мере общую его поверхность тела или какую-то отдельную часть (живот, например и бока) можно назвать сферической.
Потому пылинка, садясь на слона «не подруливает». Он для нее фактически плоскость.
И самолет при посадке на землю тоже не подруливает, потому что соотношение величин еще более контрастное. И в точке посадки Земля для самолета — плоскость. Или почти плоскость. С огромным радиусом кривизны.
Кроме того, установит летчик высоту полета и силы гравитации будет держать самолет как за ниточку привязанный на одной и той же высоте, а рулежка почти и не нужна.
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
более года назад
С высоты, на которой летают самолеты, убедиться, что земля имеет форму шара, можно только теоретически, Земля предстает шаром только из космоса. А вот плоской Земли никто не видел, ни из самолета, ни из космического аппарата. Если бы Земля была плоская, то кругосветные плавания на кораблях были невозможны.
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Дмитр ий из Серед ы [83K]
более года назад
А в этом нет нужды, ведь на самолет не прекращает действовать гравитация. Иначе говоря, на любой высоте выше поверхности земли самолет по прежнему притягивается к земле, и для преодоления этого притяжения нужно прикладывать немалые усилия.
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Топор ов Викто р Алекс еевич [168K]
более года назад
Это вы просто не летчик и не в курсе. Конечно же «подруливает». Но это происходит автоматически. Уже на этапе проектирования заложена «поправка на шарообразность», буквально, несколько долей миллиметра вниз. На малых расстояниях, 100 — 1000 километров, это незаметно. А на большие расстояния самолеты не летают — топлива не хватает, приходиться садиться на дозаправку и «все настройки обнуляются», условно говоря. И это если еще погода безветренная и нет воздушных ям. А иначе самолет так бросает верх-вниз на сотни метров, что всякие «поправки» на пару метров бесполезны.
Хорошая аналогия на эту тема, почему водитель управляет обеими колесами одновременно, а не каждым колесом в отдельности, ведь дорога неровная. А вот потому! Водителю будет неудобно и тяжело крутить двумя рулями одновременно. Поэтому у машины сделано так называемое «развал-схождение», чтобы машина ехала ровно. То есть, колеса не прямо стоят, а на несколько градусов (миллиметров) скошены вперед и наружу. Но вы наверное и не водитель, коль задаете такой вопрос.
в избранное ссылка отблагодарить
simpl [141K]
Данный комментарий был добавлен в качестве пояснения к голосованию против данного материала Топоров, вы не лучше автора вопроса про «плоскоземеье».
Не нужно самолёту ничего «автоматически подруливать», поскольку гравитация прижимает самолёт всё время к земле. Подъёмная сила крыла компенсирует эту силу. И никакие «настройки не сбиваются».
Лучше изучайте механику Ньютона, а не пишите ерунду. — более года назад
Научный форум dxdy
Задачка про полёты самолётов над круглой землёй
| На страницу 1 , 2 , 3 , 4 , 5 . 8 След. |
Задачка про полёты самолётов над круглой землёй
15.02.2017, 21:33
Будучи далёким от науки ввязался в спор с человеком, утверждающим, что земля плоская.
И вот в разговоре мне привели вот такую задачку. Что на неё ответить не знаю. Но чувствую, что в ней что-то есть.
Самолёт летит над океаном строго по прямой линии строго по экватору. Достигнув высоты в 1 км и скорости 1000 км в час (например это может быть истребитель Су-35) самолёт полностью блокирует всю механизацию крыльев в положении горизонтального полёта. Автопилот выключен. Пилот ничего не предпринимает. Т.е. механизация никак не меняется. Вес самолёта пустого 19 тонн. С топливом в начале пути пусть будет 24 тонны.
На какой высоте над океаном строго по вертикали окажется самолёт через 1 час полёта. Ну или через 30 минут, если вдруг выяснится что час он так не сможет лететь.
Человек утверждает, что самолёт поднимется на несколько километров.
И что если земля круглая, то ему придётся постоянно корректировать полёт. Что ему ответить. Где ошибается? Чую что не прав, а вот доказать не могу.
Re: Задачка про полёты самолётов над круглой землёй
15.02.2017, 21:47
| Заслуженный участник |
GodExecutive в сообщении #1192993 писал(а):
Будучи далёким от науки ввязался в спор с человеком, утверждающим, что земля плоская.
Рецепт один: будучи далёким от науки человеком, не ввязывайтесь в такие споры.
У всего на свете, и у технических устройств, и у любых природных величин при измерении, есть погрешность . В том числе, и в положении «механизации крыльев в положении горизонтального полёта». Не говоря о том, что у неё есть ещё и какой-то люфт, позволяющий немного сдвигаться туда-сюда. Когда лётчику надо набрать высоту за секунды, эта погрешность не сильно видна и не мешает. Но когда самолёту надо лететь час, то именно эта погрешность, и случайность в пределах погрешности, и будет определять результат. Самолёт может как улететь вверх, так и впилиться в землю.
В реальности для горизонтального полёта недостаточно «заблокировать механизацию крыльев». Необходима система автоматического управления . Она сравнивает высоту полёта, измеряемую приборами (высотомер чаще всего основан на измерении атмосферного давления; впрочем, сегодня можно и по GPS ориентироваться), с желаемой высотой, и если самолёт ушёл вверх или вниз, подправляет его полёт рулями высоты.
Это ещё не говоря о том, что по мере исчерпания топлива самолёт будет становиться легче, и баланс силы тяжести с подъёмной силой изменится; и о других каких-то факторах.
Разбираемся, почему вращение Земли не влияет на дальность полета самолета
То, что наша планета вращается вокруг наклонной оси с запада на восток, известно каждому школьнику. Но кто может сходу ответить, почему вращение Земли не влияет на расстояние между точками на ее поверхности? Не должно ли вращение нашей планеты «помогать» самолетам, летящим в западном направлении? Разбираемся ниже.
На самом деле ответ прост: самолет вращается вместе с Землей. Воздушные судна летают над поверхностью нашей планеты, поэтому единственное, что имеет значение, – это расстояние.
А расстояние – это физическое измерение, которое не меняется, независимо от того, в каком направлении вращается Земля. Кроме того, вместе с планетой вращается и атмосфера, в которой летит самолет. В широком смысле Землю и атмосферу можно рассматривать как единую целостную систему.
И любое тело, будь то воздушное судно, корабль, машина, человек, гепард или муравей, которое находится на Земле или над ней, будет двигаться с той же скоростью, что и поверхность нашей планеты. На экваторе эта скорость составляет около 1670 км/ч.
Так что если у вас есть дом в Сингапуре или Найроби (оба города расположены очень близко к экватору) и вы смотрите телевизор в своей гостиной, вы тоже движетесь со скоростью 1670 км/ч. Причем постоянно! А вы думали, что лежите и отдыхаете на диване?
Если разбираться в вопросе глубже, из-за вращения Земли атмосфера и все, что в ней находится, подвержены определенным физическим силам. Одна из них известна как сила Кориолиса, которая получила свое название из-за имени французского ученого Гаспара-Гюстава де Кориолиса, впервые описавшего ее в статье 1835 года.
Это эффект, при котором масса, движущаяся во вращающейся системе, испытывает силу (силу Кориолиса), действующую перпендикулярно направлению движения и оси вращения планеты. Обычно на Земле эффект заставляет перемещающиеся вдоль поверхности объекты отклоняться вправо (по отношению к направлению движения) в северном полушарии и влево – в южном.
Кроме того, эффект Кориолиса играет важную роль в формировании циклонических погодных систем. За счет него в различных частях земного шара формируются совершенно разные схемы воздушных потоков – в отличие от ветровых течений или потоков, связанных с местными погодными условиями. Эти движения ветра могут существенно влиять на скорость полета самолетов.
Это означает, что в зависимости от направления полета существует вероятность увеличения времени перелета между двумя городами, расстояние между которыми остается прежним. В результате путь из Лондона в Нью-Йорк занимает почти на час больше, чем путь из Нью-Йорка в Лондон.
В итоге можно сказать, что вращение Земли все же влияет на то, насколько «далеки» друг от друга объекты, но лишь косвенно. Движение планеты вокруг своей оси не оказывает воздействия на расстояние, которое преодолевает самолет, зато влияет на время полета воздушного судна между двумя точками на поверхности Земли.