¿Cuál es la altitud más alta que un avión de pasajeros puede volar con seguridad?

En términos simples, los aviones tienen 2 cosas importantes que dependen de tener aire a una densidad suficiente: levantar desde las alas y empujar desde los motores.

A medida que subes, el aire es menos denso. Esto significa que las alas generan menos elevación y los motores generan menos empuje. A medida que te vuelves muy alto, eventualmente llegas a un punto donde las alas no pueden generar suficiente elevación o los motores no pueden generar suficiente empuje. Las aeronaves no pueden llegar a este punto en la práctica, ya que el sobre del vuelo es deliberadamente lo suficientemente conservador como para ser seguro y tiene una altitud máxima permitida llamada techo de servicio, es decir, qué tan alto puede llegar en servicio.

El techo de servicio de un gran avión puede ser de alrededor de 13000m / 43000ft más o menos, varían. El récord de altitud para una aeronave de chorro de aire (es decir, no recurrir a motores de cohetes, etc. que no dependen del aire para el empuje) está en manos de un (desarrollo especial) MiG25, que alcanzó 37,650 m / 123,520 pies en 1977.

Consternado por las múltiples respuestas, una encuesta de altitudes reales parecía en orden:

• El SpaceShipTwo de Virgin Galactic llevará a seis pasajeros más allá de los 328,000 pies de referencia. Vuelo espacial humano – Virgin Galactic Cómo funciona el avión espacial de pasajeros SpaceShipTwo de Virgin Galactic (infografía)
• Concorde 2 apunta a navegar a 100,000 pies Concorde Mark 2: Airbus presenta planes para un nuevo jet supersónico
• El SR 81 Blackbird navegó a 85,000 pies Lockheed SR-71 Blackbird Los pilotos llevaban trajes espaciales.
• El viejo Concorde navegó a 60,000 pies El Museo del Vuelo
• NOTA: FAA establece una altitud máxima de certificación de 51,000 pies.
• 39,000 pies se considera “factiblemente seguro”. ¿Cuál es la altitud de un avión en vuelo?
• El Boeing 787 tiene un techo de servicio de 43,000 pies basado en su capacidad para mantener una altitud de cabina de 6000 pies mediante el uso de materiales compuestos avanzados.

Dados estos diversos puntos de referencia, parece que en la definición habitual de avión de pasajeros de hoy, cualquier altitud superior a 40,000 pies conlleva un riesgo potencial a menos que se proporcione protección adicional.

Al igual que con cualquier motor de inyección de combustible, el motor del avión también tiene una mezcla de combustible a aire …

Cuando conduce su automóvil y desea esa aceleración, golpea el acelerador, que introduce más aire en la admisión del motor y más FCU libera más combustible en el motor, haciendo que su automóvil vaya más rápido.

En los aviones, a medida que aumenta la densidad del aire se reduce, lo que significa menos aire / oxígeno para quemar el combustible. La cantidad de combustible requerida es menor en altitudes más altas, una de las razones por las cuales los pilotos vuelan a latitudes más altas que las más bajas … ¡ahorro de combustible!

Entonces, a medida que sube, la cantidad de combustible requerida disminuye cada vez más, hasta llegar a un punto en el que no se puede extraer más eficiencia del motor sin que el motor se apague (debido a la falta de combustible y aire) …

Los ingenieros establecen una altura de techo para todas las aeronaves … básicamente una altura sobre la cual el vuelo no es posible … sin embargo, las aeronaves nunca se acercan incluso a estas altitudes …

Protip: no experimentes con el techo de vuelo de tu avión.

La membresía en el ‘club FL410’ puede ser fatalmente costosa. Además de la excelente respuesta de Tim Hibbetts sobre ¿Qué sucede si un avión comercial intenta salir de la estratosfera? También debe preocuparse por el estrés que ejercen los motores a esa altitud.

Del artículo de Wikipedia sobre el vuelo 3701 de Pinnacle Airlines:

Después de alcanzar FL410, el avión estaba navegando a 150 nudos (280 km / h), apenas por encima de la velocidad de parada, y había sobrecargado los motores.

Los dispositivos anti-bloqueo se activaron mientras estaban en altitud, pero los pilotos anularon la reducción automática de la nariz que aumentaría la velocidad para evitar el bloqueo. Después de cuatro anulaciones, ambos motores experimentaron apagado y encendido. El avión luego se detuvo, y los pilotos se recuperaron del puesto en FL380 sin tener motores. A esa altitud, había seis aeropuertos a su alcance para un aterrizaje forzoso. Esto llevó a los pilotos a inclinarse hacia abajo en un intento de reiniciar los motores, lo que requiere una inmersión lo suficientemente afilada como para alcanzar los 300 kt necesarios para que un molino se reinicie y hacer que las aspas en las turbinas estén al 10% de N2 (velocidad de rotación de la turbina). El capitán no tomó las medidas necesarias para asegurarse de que el primer oficial lograra la velocidad aérea de 300 nudos o mayor requerida para el procedimiento de reinicio del motor del molino de viento y luego no demostró autoridad de comando al tomar el control del avión y acelerarlo al menos a 300 nudos .

Sin embargo, las palas de la turbina se expandieron, contactando los sellos del laberinto del panal y permitiendo que el metal se raspara cuando el motor se sobrecalienta, con rotación de núcleo cero. Cuando el motor se apaga en altitud, el núcleo comienza a enfriarse y el estator, incluido el sello estático entre etapas estático (ISS), se contrae a un ritmo más rápido que las partes giratorias adyacentes tanto en dirección radial como axial debido a su térmica más rápida tiempo constante. La velocidad relativa de enfriamiento del estator y el rotor da como resultado una alineación de los bordes de la cuchilla del sello giratorio a popa de la ranura de funcionamiento normal en el sello estático. Si los espacios libres son lo suficientemente ajustados y las velocidades de enfriamiento relativas son correctas, puede ocurrir contacto entre los elementos de sellado estático y giratorio. La fricción resultante puede evitar temporalmente que el rotor gire cuando solo se aplica la fuerza del aire del ariete al núcleo. Se ha demostrado que el par de arranque del aerogenerador (ATS) es adecuado para superar esta restricción (Actualización breve de información sobre accidentes de NTSB para el 29 de octubre de 2004). Por lo tanto, cuando el motor se enfrió, el conjunto ya no coincidía y las cuchillas no podían girar libremente. La tripulación finalizó el descenso cuando alcanzaron 230 kt, pero ninguno de los núcleos del motor (N2) indicó alguna rotación durante todo el descenso. Como eran demasiado altos para un arranque APU, la turbina de aire ram (conocida como “Generador accionado por aire” en los productos Bombardier) se desplegó para impulsar el avión, y la tripulación se puso máscaras de oxígeno a medida que la cabina se despresurizaba lentamente debido a la pérdida de presurización. aire de los motores.

La tripulación se deslizó durante varios minutos y luego trató de reiniciar los motores utilizando la APU a 13,000 pies. Esto nuevamente no tuvo éxito. Luego declararon al Control de Tráfico Aéreo (ATC) que tenían un solo motor apagado. En este punto tenían a su disposición cuatro aeropuertos de desviación. Perdieron mucha altitud mientras continuaban sin éxito para intentar reiniciar el motor izquierdo (dos veces) y el motor derecho (dos veces) durante más de 14 minutos, utilizando el procedimiento de reinicio de emergencia. A pesar de sus cuatro intentos de reinicio del motor asistidos por la unidad de potencia auxiliar, los pilotos no pudieron reiniciar los motores porque sus núcleos se habían bloqueado. Sin la rotación del núcleo, la recuperación de la falla del doble motor no fue posible. En este punto, finalmente declararon a ATC que, de hecho, habían perdido ambos motores.
Incapaces de llegar al aeropuerto de desvío asignado, el Jefferson City Memorial Airport, se estrellaron seis minutos después a las afueras de Jefferson City, Missouri, detrás de una hilera de casas (la cuadra 600 de Hutton Lane, a dos millas y media del aeropuerto) , y el avión se incendió. Ambos pilotos fueron asesinados. Hubo algunos daños en las casas y el garaje, pero nadie en el suelo resultó herido.

Por supuesto, esto depende completamente del avión en sí.

Un pequeño motor Cessna 172R de un solo motor, con un máximo de 3 pasajeros, incluido el piloto, tiene un techo (altitud) máximo de aproximadamente 4,100 metros (13,500 pies) para volar con seguridad.

En el otro lado de la escala, probablemente el mejor ejemplo de un avión comercial de pasajeros de gran altitud es el Concorde franco-británico, ahora retirado.

Concorde tenía una altitud de crucero máxima de 18.300 metros (60.039 pies) y una velocidad de crucero promedio de Mach 2.02, aproximadamente 1155 nudos (2140 km / ho 1334 mph).

En contraste, los Boeing 748-8i y 747-8F tienen un techo de servicio de 43,100 pies (13,100 metros)

Otra referencia: Boeing 747 VC-25, que se conoce comúnmente como “Air Force One” (solo cuando el presidente de los EE. UU. Está a bordo), por sus especificaciones de diseño, tiene un techo de servicio de: 45,100 pies (13,700 metros)

Todos los aviones tienen 2 límites de diseño en cuanto a qué tan alto pueden volar. Se llama techo de servicio y techo absoluto.

Simplemente definido, el techo de servicio es el límite superior práctico para un vuelo de nivel constante. La velocidad máxima de ascenso de la aeronave es inferior a 100 pies / minuto.

El techo absoluto es la altitud teórica más alta que un avión puede volar. La velocidad máxima de ascenso a esta altitud es de 0 pies / minuto. En la práctica, esta altitud nunca se puede alcanzar.

En el gráfico, (R / C) max corresponde a la velocidad máxima de ascenso yh corresponde a la altitud.

El techo de servicio de la aeronave está limitado por el exceso de potencia disponible para esa aeronave. El exceso de potencia es la diferencia entre la potencia producida por los motores y la potencia requerida por la aeronave para volar (para superar la resistencia).

La esquina del ataúd esencialmente limita la altura a la que puede volar un avión determinado.

Cuando una aeronave se desacelera por debajo de su velocidad de pérdida, no puede generar suficiente elevación para cancelar las fuerzas que actúan en la aeronave (como el peso y la fuerza centrípeta). Esto hará que la aeronave baje de altitud. La caída de altitud puede hacer que el piloto aumente el ángulo de ataque (el piloto tira del palo), porque normalmente al aumentar el ángulo de ataque (subir) el avión se sube. Sin embargo, cuando el ala excede su ángulo crítico de ataque, un aumento en el ángulo de ataque (tirando hacia arriba) conducirá a una pérdida de elevación y una mayor pérdida de velocidad aérea (el ala se “atasca”). La razón por la cual el ala “se detiene” cuando excede su ángulo crítico de ataque es que el flujo de aire sobre la parte superior del ala se separa.

Cuando el avión excede su número crítico de Mach (como durante la prevención o recuperación de pérdida), entonces la resistencia aumenta o se produce un pliegue de Mach, lo que puede causar que el avión se altere, pierda el control y pierda altitud. En cualquier caso, a medida que el avión cae, podría ganar velocidad y luego podría ocurrir una falla estructural, típicamente debido a fuerzas g excesivas durante la fase de extracción de la recuperación.

Cuando un avión se acerca a su esquina del ataúd, el margen entre la velocidad de pérdida y el número crítico de Mach se hace cada vez más pequeño. Pequeños cambios podrían poner un ala u otra por encima o por debajo de los límites. Por ejemplo, un giro hace que el ala interior tenga una velocidad aérea más baja y el ala exterior una velocidad más alta. El avión podría exceder ambos límites a la vez. O bien, la turbulencia podría hacer que la velocidad del aire cambie repentinamente, más allá de los límites. Algunos aviones, como el Lockheed U-2, operan habitualmente en la “esquina del ataúd”. En el caso del U-2, el avión debe volar en piloto automático en tales condiciones. [4] El margen de velocidad del U-2, a gran altitud, entre el puesto 1-G y el buffet Mach puede ser tan pequeño como 5 nudos. [5]

En operaciones normales, un avión no podrá alcanzar una altitud en la que pueda meterse en muchos problemas. En la parte superior de su techo de servicio, la cantidad de aire sobre las alas hace que cualquier turbulencia sea un poco más problemática, ya sea empujando el avión a su régimen crítico de alta velocidad o quizás empujándolo de nuevo a velocidades de pérdida. Como puede leer aquí, la esquina del ataúd es la región de vuelo donde estas dos velocidades están muy cerca.

Afortunadamente, muchos aviones no pueden llegar a esta altitud a pesos operativos normales porque los motores simplemente no tienen la caca allí. El aire fino allí arriba aumenta la eficiencia, pero simplemente no permite que los motores entreguen el tipo de empuje que obtienes con el aire más denso a bajas altitudes.

Entonces, no es que haya un letrero * allá arriba que diga: “Aquí arriba hay dragones”. Es más como “buena suerte, incluso acercarse aquí”.

* El indicador de velocidad aérea tiene un límite estructural superior que se observa en el medidor, pero no necesariamente se relaciona con el aumento demasiado alto. Está allí para evitar que las alas se rompan.

Cuanto más alto subas, más delgada se vuelve la atmósfera. Esto significa que hay material menos denso para crear elevación y material menos denso para avanzar. También hay menos resistencia pero la gravedad permanece igual. Para un jet, esto significa que el aire que ingresa a la cámara de combustión es más delgado y necesita más para obtener la misma cantidad de confianza. Esto se combina con un accesorio porque tiene el motor funcionando mal y los accesorios en sí mismos no están atrapando el aire también. Con el tiempo, la velocidad disminuirá hasta el punto en que te detengas. Afortunadamente, ahora tienes mucho espacio para recuperarte del puesto antes de tocar el suelo.

Donde la altura es exactamente depende del diseño del avión. Finalmente, el diseño no puede compensar la falta de atmósfera.

El espacio aéreo controlado se detiene a 60,000 pies, por lo que ese es el límite actual. El Concorde podría subir tan alto, al igual que los últimos aviones de negocios de Gulfstream.

Esto lo especifica el fabricante de la aeronave para cada tipo de aeronave. No hay una única respuesta.

Respuesta corta … un poco más de 40,000 pies.

En algún lugar, alguien conoce el techo más alto certificado para un avión de pasajeros, y esa es probablemente su respuesta. No soy yo.
Pero algunas personas parecen confundidas. Estuve en el techo de servicio en una variedad de aviones una vez que alcanzamos el peso que nos permitiría llegar allí. Horrores: incluso he estado allí en un CRJ-200, que es el accidente de Pinnacle mencionado aquí un par de veces. Hubo otros problemas con ese vuelo, pero la capacidad de las aeronaves para operar en su techo de servicio no era uno de ellos.

¡Aquí hay un Gulfstream a 47000 pies volando en algún lugar de Europa! ¡El más alto que he visto!
Para aviones comerciales, he visto un A350 a 43,000 pies.

Como puede ver, algunas respuestas excelentes aquí, la mayoría persisten alrededor de 40,000 pies (o FL400), algunos aviones de negocios irán más alto, sin embargo, mientras ya no estén en servicio, la mayoría de las veces Concorde volaría más cerca de 50,000 pies. Técnicamente se trataba de un avión comercial y sin duda un hito de ingeniería que no se repetirá en mucho tiempo.

Depende del peso de despegue y la potencia de los motores. A medida que el avión vuela más y se usa más combustible, la relación potencia-peso del motor cambia y el avión puede volar más alto. Existe el riesgo de que el piloto intente volar demasiado alto para el peso actual de la aeronave, lo que puede causar que el avión se detenga ya que la resistencia y el peso a una altitud dada pueden exceder la potencia de los motores. Todos los pilotos comerciales lo saben y deben calcular a qué altitud y velocidad pueden volar de manera segura durante todo el vuelo.

45’000 pies para el Boeing 747 y Airbus A380

Se proporciona en el capítulo de LIMITACIONES del Manual de vuelo del avión. Tenga en cuenta que puede volar más alto, pero no aprobado por la autoridad.