Скорость полёта самолётов¶

Скорость полёта самолётов — характеристика воздушного судна, определяющая расстояние, преодолеваемое им за единицу времени. Различают истинную воздушную скорость (относительно воздушной массы), путевую (относительно земной поверхности), приборную и максимальную. Пассажирские самолёты обычно летают со скоростью 800–950 км/ч, дозвуковые — до 1000 км/ч, сверхзвуковые — свыше 1100 км/ч, а рекордные скорости пилотируемых самолётов превышают 3500 км/ч.

¶Виды скорости полёта

В авиации используется несколько параметров скорости, отличающихся системой отсчёта:

• Истинная воздушная скорость (ИВС) — скорость движения самолёта относительно окружающего воздуха. Именно она определяет аэродинамические характеристики и условия полёта.
• Путевая скорость — скорость относительно земной поверхности. Учитывает ветер: попутный ветер увеличивает путевую скорость, встречный — уменьшает. Для расчёта времени в пути используется именно она.
• Приборная скорость — показания воздушного скоростемера, приведённые к стандартным условиям (плотность воздуха на уровне моря при 15 °C). Приборная скорость меньше истинной на высоте, так как воздух разрежён.
• Критическая (предельная) скорость — значение, за которым начинается срыв потока с крыла и потеря управляемости.
• Максимальная скорость — предел, ограниченный прочностью конструкции или аэродинамическим нагревом.

¶Скорости пассажирских самолётов

Большинство современных авиалайнеров крейсерскую скорость имеют в диапазоне 800–950 км/ч (430–510 узлов). Это оптимум, сочетающий экономичность расхода топлива и время перелёта.

Крейсерская скорость выбирается с учётом экономики: расход топлива растёт пропорционально квадрату скорости, поэтому полёт на предельной скорости экономически невыгоден. Дополнительно скорость ограничивается скоростью звука в точке максимальной толщины крыла (обычно 0,78–0,85 М).

¶Скорости военных самолётов

Боевые самолёты развивают значительно бо́льшие скорости. Истребители четвёртого поколения (Су-27, МиГ-29, F-15, F-16) имеют максимальную скорость 2100–2500 км/ч. Су-27 — до 2500 км/ч на высоте 11 км, МиГ-31 — до 3000 км/ч (3,2 М), что делает его одним из самых быстрых действующих истребителей.

Сверхзвуковые бомбардировщики и разведчики развивали бо́льшие скорости: американский SR-71 Blackbird достигал 3529 км/ч (3,3 М), что остаётся рекордом для пилотируемого реактивного самолёта с обычным двигателем. Советский Т-4 («Сотка») проектировался на скорость 3000 км/ч, но в серийное производство не поступил.

¶Рекордные скорости

Абсолютный мировой рекорд скорости для пилотируемого самолёта принадлежит экспериментальному аппарату NASA X-15 с ракетным двигателем: 7274 км/ч (6,7 М), установленный 3 октября 1967 года пилотом Уильямом Найтом. Это единственный пилотируемый аппарат, достигший гиперзвуковой скорости на аэродинамическом полёте.

Среди самолётов с воздушно-реактивным двигателем рекорд принадлежит SR-71 (3529 км/ч). Среди турбовинтовых — Piaggio P.180 Avanti (800 км/ч), среди поршневых — кольцевой самолёт «Украина» (1939 год, 630,2 км/ч).

¶Факторы, влияющие на скорость

Достижимая скорость зависит от нескольких параметров:

• Высота полёта — на высоте 10–12 км воздух разрежен, сопротивление меньше, поэтому коммерческие лайнеры летают именно там. Плотность воздуха на 11 км примерно втрое ниже, чем на уровне моря.
• Температура воздуха — влияет на плотность и скорость звука, определяя допустимый крейсерский Мах.
• Ветер — струйное течение на высоте 8–12 км может достигать 200–300 км/ч, заметно меняя путевую скорость.
• Масса самолёта — загруженный лайнер разгоняется медленнее и имеет меньший запас мощности.
• Тип двигателя — турбореактивный двигатель обеспечивает бо́льшую максимальную скорость, чем турбовинтовой.

¶Скорость и безопасность

Экипажи ограничивают скорость в зоне турбулентности, при посадке и взлёте. Максимальная эксплуатационная скорость (VMO) и максимальный эксплуатационный Мах (MMO) жёстко регламентированы: превышение может привести к деформации планера. Например, у Boeing 747-400 VMO составляет 360 узлов (667 км/ч) или 0,92 М — в зависимости от того, что наступит раньше.

¶Историческая справка

В начале XX века самолёты развивали 60–100 км/ч. К 1920-м годам скорость выросла до 250–300 км/ч, к 1930-м — до 400–500 км/ч (рекорд МиГ-1 в 1940 году — 640,7 км/ч). После появления реактивной тяги в 1940-х годах скорость начала расти стремительно: уже в 1947 году Чарльз Йегер на Bell X-1 преодолел барьер звука. К 1970-м появились сверхзвуковые пассажирские лайнеры — Ту-144 (2170 км/ч) и Concorde (2180 км/ч), но оба были сняты с эксплуатации к началу 2000-х из-за высокой стоимости.

Источники:

• «Аэродинамика и динамика полёта» — учебник под ред. Н. Ф. Красильщикова
• Jane's All the World's Aircraft
• ФАИ — официальные рекорды скорости
• Boeing, Airbus — техническая документация моделей