Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
В пути авиалайнера до космоса: что откажет у самолёта на высоте 13, 30 и 100 километров, — давайте разбираться.
Каждый день над нашими головами пролетают тысячи лайнеров — до космоса им остаётся каких-то 90 километров. Если на авто по области ехать — то чуть больше часа, считай — рукой подать.
Кажется, дело за малым: набрать высоту и не останавливаться. На практике самолёт не пройдёт и первые три километра этого пути. И виновата не одна слабая деталь, а сама философия его конструкции.
Давайте пройдемся по всем километрам и посмотрим, что случится с самолетом на разных этапах полёта в космос. А заодно найдем потолок — максимальную реальную высоту пассажирского самолета.
Самолету воздух нужен как….воздух
Пассажирский лайнер использует воздух сразу в четырёх ролях. Крыло на него опирается. Двигатель прогоняет его через себя как рабочее тело. Кислород из него поддерживает горение керосина. Рули поворачивают машину, отталкиваясь от набегающего потока.
И с каждым километром вверх исчезает не просто воздух — исчезают сразу все системы, на которых самолёт построен.
Boeing 737 разрешено подниматься до 12,5 километра. Некоторым большим лайнерам — чуть выше, около 13. Но это не стена, о которую самолёт разбивается, а верхняя граница диапазона, за который конструктор перестаёт обещать безопасный полёт.
Что же там, за границей? Проведём мысленный эксперимент по четким критически важным отметкам: 13, 19, 30 и 100 километров.
0–13 километров: узкое инженерное окно
Начнём с вопроса, который обычно пропускают: а зачем лайнер вообще лезет на десять километров, если воздух там разреженный и холодный?
Затем, что разреженный воздух — это выгодно. Меньше плотность — меньше сопротивление, ниже расход топлива, ровнее погода.
Лайнер поднимается не вопреки нехватке воздуха, а благодаря ей. Хитрость в том, что экономия работает только внутри узкого окна: воздуха должно хватать крылу и двигателю, а скорость не должна дорасти до опасных околозвуковых эффектов.
На десяти километрах давление за бортом — примерно четверть обычного, плотность — около трети. Обе величины падают с высотой быстро, но непрерывно.
Чем выше летит самолёт, тем меньше у пилотов запас по скорости. Слишком медленно — крыло теряет подъёмную силу, начинается тряска и сваливание.
Слишком быстро — воздух уже ведёт себя почти как на сверхзвуке: возникают ударные волны, и самолётом становится трудно управлять. Этот узкий коридор называют «углом гроба». Его высота зависит от массы самолёта, температуры и даже крена. Поэтому тяжёлый лайнер с полными баками не может сразу забраться на самый высокий эшелон: сначала он сжигает часть топлива и только потом поднимается выше.
Американский самолет-разведчик U-2 летает выше 20 километров именно на таком тонком запасе скорости, но у него огромное лёгкое крыло и вся конструкция создана для высоты.
В 2004 году пилоты CRJ-200 (без пассажиров естественно) решили подняться на разрешённые для него 12,5 километра, но набирали высоту слишком круто и потеряли скорость. Самолёт свалился, оба двигателя остановились, а экипаж не сумел их запустить. Машина ещё около двадцати минут планировала, но разбилась.
Высота сама по себе не была запретной — погубила ошибка в режиме полёта. При этом лайнер без двигателей не падает камнем: в 1983 году Boeing 767 после полной выработки топлива спланировал с высоты около 12 километров и сел на бывшую военную полосу в канадском Гимли.
Но оба примера показывают одно: сверху самолёт ещё может спуститься. Подняться дальше ему уже почти нечем.
19 километров: высота, где закипает вода
На высоте около 19 километров давление настолько низкое, что вода закипает уже при температуре человеческого тела. Эта граница называется линией Армстронга.
Человек там не взорвётся, но влага во рту, глазах и тканях начнёт превращаться в пар, поэтому обычная кислородная маска уже не поможет — нужен герметичный костюм или кабина.
Пассажирский лайнер на такую высоту не рассчитан: система наддува перестанет удерживать нормальное давление, и людям быстро станет нечем дышать.
Даже Concorde, созданный для полётов на высоте 16–18 километров, подбирался к этой границе лишь вплотную — а до космоса ему всё равно оставалось больше 80 километров.
30 километров: крылу нужен гиперзвук
Плотность воздуха здесь — около 12% от уровня моря.
Подъёмная сила пропорциональна плотности и квадрату скорости, так что арифметика беспощадна:
Чтобы крыло держало тот же вес, лететь надо примерно в восемь раз быстрее.
Для дозвукового лайнера это гиперзвук — режим, под который не рассчитаны ни форма, ни прочность, ни стойкость к нагреву. Крыло здесь машет воздуху рукой: цепляться не за что.
Ориентир для понимания масштаба: рекорд устойчивого горизонтального полёта принадлежит разведчику SR-71 — 25,9 километра. Титановая машина, летавшая втрое быстрее звука, — и даже её потолок лежит на четверти пути к космосу.
100 километров: высота ничего не решает
Высоту 100 километров условно считают границей космоса, но для лайнера это ничего не меняет: воздуха почти нет, поэтому крылья и рули больше не работают.
И даже если самолёт каким-то чудом туда поднимется, он сразу начнёт падать обратно — притяжение Земли там почти такое же, как у поверхности. Чтобы остаться в космосе, нужно разогнаться вдоль Земли примерно до 7,9 километра в секунду. Для сравнения, Boeing 747 летит примерно в 26 раз медленнее. Поэтому без ракетного разгона любой самолёт на такой высоте ведёт себя как подброшенный камень: поднялся — и вернулся.
Кто всё-таки долетел
Крылатые машины у границы космоса всё же бывали — и каждая за это чем-то заплатила.
Советский МиГ-25 под управлением Александра Федотова в 1977 году достиг 37 650 метров — абсолютный рекорд для самолёта, взлетевшего с земли. Но это динамический потолок: истребитель разогнали и пустили вверх по инерции, обменяв скорость на высоту. Лететь там горизонтально он не мог ни секунды.
На вершине дуги двигатели задохнулись в разреженном воздухе и погасли, и Федотов повёл тридцатитонную машину вниз планированием — тем самым режимом, о котором мы говорили выше.
В плотных слоях двигатели запустились снова, и лётчик спокойно сел на аэродром.
Планёр Perlan 2 в 2018 году поднялся на 23 203 метра — выше рабочих высот U-2, хотя и ниже рекорда SR-71. Без двигателя вообще: самолёт-буксировщик поднял его примерно на 13 километров, дальше пилоты оседлали стратосферные горные волны над Андами.
По-моему, один из самых недооценённых рекордов авиации: мотора нет, а стратосфера есть.
А до формального космоса добрались только машины, которые перестали притворяться самолётами. Ракетоплан X-15 поднимался на 108 километров, частный SpaceShipOne в 2004-м — на 112. У обоих вместо турбин — ракетный двигатель с собственным окислителем на борту, для разворотов в вакууме — реактивные сопла, и оба полёта были суборбитальными прыжками: вверх и обратно, без выхода на орбиту.
Самолёт считает воздух бесплатным подарком: тот его держит, питает, охлаждает и слушается рулей.
Ракета подарков не ждёт и всё своё везёт с собой.
Отсюда и ценник. Билет через полстраны стоит как хороший ужин, а суборбитальный прыжок у Virgin Galactic с весны 2026 года стоит 750 тысяч долларов, и очередь всё равно есть. До космоса дорого не потому, что он далеко. Дорого потому, что по дороге заканчивается всё, чем самолёт пользуется бесплатно.
Поделись видео: