Почему авиалайнеры совершают полеты на высоте 10 км, а не 7 или 15 км

Современные пассажирские авиалайнеры, оснащенные реактивными двигателями, основную часть времени в полете проводят на высоте около 10 км, а точнее - от 9 до 12 км. Если некоторые военные самолеты могут летать на высоте в 20 - 30 км, то пассажирским авиалайнерам приходится иметь дело с такими факторами, как экономическая эффективность и безопасность полетов.

Почему не летать ниже?

Во-первых, это невыгодно с точки зрения расхода топлива. Чем больше высота полета, тем больше топлива надо израсходовать, чтобы её набрать. Однако полет на более низкой высоте не позволит сэкономить на керосине из-за высокого лобового сопротивления. Сила сопротивления воздуха прямо пропорциональна его плотности. На высоте 1 км плотность воздуха составляет 91% от его плотности на уровне моря. На высоте 5 км - 60%, а на 10 км - всего 34%.

Во-вторых, на низкой высоте возникает риск встречи с птицами, квадрокоптерами, вертолетами и турбовинтовыми самолетами малой авиации, что не очень благоприятно сказывается на безопасности. Кроме того, в случае одновременного отказа всех двигателей авиалайнер тем дольше сможет планировать, чем выше он находился в момент обнаружения неисправности. С высоты 10 км современные авиалайнеры могут планировать на расстояние до 150 - 200 км. О подобных прецедентах можно почитать здесь.

В третьих, низкая высота полета не позволила бы авиалайнерам избегать попадания в грозовые тучи, а повреждения градом в авиации носили бы куда более массовый характер. 10 км - это граница тропосферы и стратосферы, здесь самолетам практически не угрожают погодные явления, а турбулентность - минимальна.

Почему не летают выше?

На высоте 15 км плотность воздуха примерно вдвое ниже, чем на высоте 10 км. Казалось бы, можно сэкономить ещё больше топлива за счет снижения лобового сопротивления, однако слишком низкая плотность воздуха на большой высоте приводит к критическому снижению подъемной силы. Для того чтобы скомпенсировать этот эффект, современным авиалайнерам пришлось бы развивать значительно более высокую скорость и преодолевать звуковой барьер, на что они не рассчитаны конструктивно.

На высоте 15 - 18 км могли совершать рейсы Конкорд и Ту-144, но дороговизна эксплуатации этих сверхзвуковых моделей не позволяла им конкурировать с "традиционными" дозвуковыми авиалайнерами. К примеру, билет на Конкорд в одну сторону из Нью-Йорка в Лондон в 2000-м году стоил ~ 10 тыс. долларов, в пересчете на современные деньги это около 17 тыс. долларов.