Na 11 kilometara zrak je tri puta rjeđi: Zašto putnički avioni lete baš tako visoko

Najvažniji razlog je gustina zraka. Prema modelu standardne atmosfere koji objavljuje NASA, na nivou mora kubni metar zraka ima oko 1,225 kilograma. Računica po istim NASA-inim jednačinama daje oko 0,41 kilogram na 10 kilometara i oko 0,36 kilograma na 11 kilometara, što je više od tri puta manje nego pri tlu.

Rjeđi zrak znači manji otpor. Avion zato na velikoj visini može letjeti brže uz istu snagu motora, a za isti put potroši manje goriva.

Hladan zrak pomaže motorima

Drugi razlog je temperatura. Po NASA-inom modelu, temperatura u troposferi pada za oko 6,5 stepeni na svaki kilometar, sve do 11 kilometara, gdje se ustali na oko minus 56 stepeni. Američka uprava za civilno vazduhoplovstvo (FAA) u priručniku za pilote navodi da potrošnja goriva mlaznih motora opada kako opada vanjska temperatura, pa visok let donosi i bolju ekonomičnost i veću brzinu.

Evropski avioni danas lete više nego prije 30 godina

Koliko je visina važna za potrošnju, pokazuju podaci EUROCONTROL-a, evropske organizacije za sigurnost zračne plovidbe. U septembru 1995. samo šest posto letova tražilo je krstarenje iznad nivoa leta 350 (oko 10,7 kilometara), a u septembru 2021. čak 40 posto. Najtraženiji nivo popeo se s FL330 na FL380, oko 1.500 metara više.

EUROCONTROL to objašnjava dvjema promjenama: preciznijim visinomjerima, koji su omogućili smanjenje vertikalnog razmaka među avionima na 1.000 stopa u gornjem zračnom prostoru, i novijim avionima koji su konstruisani za efikasan let na većoj visini. Šest dodatnih nivoa leta, prema procjeni te organizacije, godišnje štedi više od 300.000 tona goriva, što je skoro milion tona CO2 manje.

Iznad većine nevremena

Američka agencija za okeane i atmosferu (NOAA) navodi da se gotovo sve vremenske pojave dešavaju u troposferi, najnižem sloju atmosfere. Njena gornja granica je na ekvatoru 18 do 20 kilometara visoko, a na polovima oko šest. Na našim geografskim širinama standardni model je postavlja na 11 kilometara, pa avion na krstarećoj visini leti uz gornju granicu tog sloja ili iznad nje. FAA u savjetodavnoj okružnici za letove na velikim visinama navodi da piloti tako mogu preletjeti većinu nepovoljnog vremena, ali da ih nevrijeme pri polijetanju i slijetanju i dalje mora zanimati.

Zašto ne lete još više

Visina ima i granicu. Uzgon, prema NASA-i, zavisi od gustine zraka i kvadrata brzine. Što je zrak rjeđi, avion mora letjeti brže da bi se održao. S druge strane, brzina je ograničena jer se približavanjem brzini zvuka javljaju udarni talasi i vibracije. FAA opisuje visinu na kojoj se te dvije granice skoro dodiruju kao „coffin corner“: sporije se ne smije jer krilu treba prevelik napadni ugao pa nastaje tresenje, a brže jer tresenje izaziva približavanje brzini zvuka. Na velikoj visini i motori rade blizu svojih ograničenja, pa rezerva snage za manevar postaje mala.

Tu je i kabina. Američki propisi o plovidbenosti (14 CFR 25.841) traže da putnička kabina u normalnom letu ne bude „viša“ od 8.000 stopa, odnosno oko 2.440 metara. Po NASA-inom modelu, pritisak zraka napolju na 11 kilometara iznosi oko 23 kilopaskala, a u kabini oko 75. Što avion leti više, razlika pritisaka koju trup mora izdržati je veća.

• Na 30.000 stopa (oko 9 km): bez dodatnog kisika čovjek ostaje sposoban za djelovanje jednu do dvije minute pri sporoj dekompresiji
• Na 35.000 stopa (oko 10,7 km): 30 sekundi do jedne minute
• Na 40.000 stopa (oko 12,2 km): 15 do 20 sekundi

Ove vrijednosti FAA navodi kao prosjek za osobu u mirovanju.