Почему на высоте самолёту нужна большая скорость относительно воздуха
Крыло держит самолёт за счёт разницы давлений: при обтекании воздухом оно создаёт подъёмную силу. Чтобы самолёт не терял высоту, эта сила должна уравновешивать его вес. Но с набором высоты воздух становится менее плотным, и при той же скорости через крыло проходит меньше молекул. Значит, крылу труднее создать нужную подъёмную силу.
Помочь может скорость. Чем быстрее самолёт движется относительно окружающего воздуха, тем сильнее поток обтекает крыло и тем больше подъёмная сила. Поэтому на большой высоте для сопоставимого режима полёта нужна большая истинная скорость — скорость самолёта именно относительно воздушной массы, а не земли.
Почему пилот не всегда видит эту разницу на приборе
Скоростной указатель обычно показывает не истинную скорость, а приборную — величину, связанную с напором набегающего воздуха. На разреженном воздухе при той же приборной скорости истинная скорость выше: самолёту приходится двигаться быстрее, чтобы создать сопоставимый аэродинамический эффект. Ветер может при этом изменить скорость относительно земли, не меняя скорость самолёта относительно воздуха.
Меньше сопротивления — но не бесконечный разгон
Разреженный воздух обычно уменьшает сопротивление, поэтому крейсерский полёт на высоте может быть эффективнее. Однако скорость нельзя наращивать без предела: с ростом скорости усиливаются другие ограничения, в том числе связанные со сжимаемостью воздуха, а двигателю и крылу нужны подходящие условия работы. Высоту и скорость выбирают вместе, как компромисс между подъёмной силой, сопротивлением и возможностями самолёта.
Так что самолёт на высоте может лететь быстрее относительно воздуха, хотя его приборная скорость остаётся похожей: разница скрыта в том, сколько разреженного воздуха проходит через крыло.
