Você já perguntou a que altura os aviões voam? A resposta é fácil de entender quando você se lembra de como o voo para aeronaves funciona. Qualquer objeto que se move em um fluido está sob a influência de quatro forças, arraste, levante, peso e impulso. O total líquido deve ser positivo para que a influência do impulso e da elevação mantenha um avião no ar. O impulso e a elevação dependem da densidade do ar. Portanto, é mais fácil obter a elevação e o empuxo ideais em elevações mais altas do que em elevações mais baixas. Portanto, o quão alto um avião voa não é fixo, exceto pelo limite do vácuo do espaço em que a atmosfera se torna muito fina para a aerodinâmica funcionar.
Elevação e empuxo são as principais forças que tornam o vôo possível. Desde que sejam maiores que peso ou arraste, o avião voará. Empuxo é a aceleração direta produzida pelo motor de um avião. Quanto menos denso o ar, mais força um avião deve produzir para criar a sustentação necessária. A explicação completa é bastante complicada, mas a melhor maneira de colocar é que todo avião tem uma condição máxima que consegue voar. Esse máximo é a melhor combinação possível de densidade, velocidade e elevação para pilotar o avião. É por isso que a altura que um avião pode voar pode variar muito. Depende das necessidades do avião.
Um bom exemplo são os turbo-jatos comerciais. Os jatos turbo voam abaixo da velocidade do som. O também pesa muito. Para alcançar as condições ideais de voo e voar a velocidades convenientes o suficiente para tornar as viagens aéreas lucrativas, a maioria dos aviões comerciais voa a 30.000 pés. Isso é alto o suficiente para que um avião tenha a menor quantidade de arrasto e possa atingir a velocidade máxima que seus motores podem produzir com segurança. Embarcações supersônicas, como caças e aviões espiões, podem voar muito mais alto. Isso ocorre porque o design do avião facilita a resistência do arrasto e produz maior empuxo para compensar o ar mais fino.
Portanto, vemos que a altura em que um avião pode voar é determinada por seu uso, arraste, elevação, impulso e peso. Também sabemos que o limite absoluto dos planos será onde o ar se tornará muito fino para agir como um fluido que é o nível mais alto da atmosfera. No momento, os cientistas estão tentando tirar vantagem desse nível superior da atmosfera para ajudar os aviões a voar ainda mais rápido. No entanto, ainda existem barreiras, como atrito e design do motor.
Escrevemos muitos artigos sobre aviões para a Space Magazine. Aqui está um artigo sobre o maior avião e um artigo sobre fotos de aviões.
Se você quiser obter mais informações sobre aviões, consulte estes artigos em How Stuff Works. Aqui está um artigo sobre Como os aviões voam.
Também gravamos um episódio inteiro de Astronomy Cast, toda a navegação por GPS. Ouça aqui, episódio 212: Navegação GPS.
Fontes:
NASA
Como as coisas funcionam
