¿Cuáles serían los desafíos para despegar y aterrizar un avión de pasajeros típico en FL300?

Supongamos que de alguna manera fuera posible construir una pista en FL300. Sí, hacerlo sería increíblemente costoso y sería una tarea gigantesca de ingeniería civil, y las desventajas probablemente superarían con creces sus ventajas en la práctica; pero de momento, digamos que hay ganas de hacerlo, y el tema del dinero está resuelto (como por arte de magia).

Ignoremos también el problema de llevar a los pasajeros, la carga, etc., hacia y desde el avión real, y concentrémonos en la operación del avión en sí.

Habiendo construido esta pista en el cielo, ¿ qué dificultades, en comparación con una pista similar construida a nivel del suelo, enfrentarían los pilotos y los aviones al usarla para "aterrizar" (si es que podemos usar ese término aquí) y despegar? respectivamente, con un típico avión de pasajeros (turboventilador)?

Se ha sugerido que esto es un duplicado de ¿ Construir un aeropuerto a 30 000 pies ahorraría dinero? (que también, en el cuerpo de la pregunta, permite uno a 10,000 pies). Creo que esta pregunta no es un duplicado de esa porque esa pregunta se enfoca en el costo de construir un aeropuerto de este tipo y los ahorros en los gastos de combustible porque los aviones ya estarían cerca de la altitud de crucero, mientras que esta pregunta se enfoca en los desafíos de aterrizar en y despegar de un aeropuerto a una altitud extremadamente alta ignorando específicamente los aspectos económicos.

Esto fue bien cubierto por comentarios y respuestas sobre otra pregunta reciente.
@abelenky No creo estar de acuerdo. Las dificultades que enfrentarían los pilotos y los aviones se mencionaron en las respuestas a esa pregunta, pero en realidad solo de pasada, creo.
Tal vez algún agente de SHIELD esté cerca y pueda decir cómo funciona su Helicarrier (un portaaviones volador en Marvel Cinematic Universum). (Lo siento, no pude resistir.)
@abelenky Además del comentario anterior de TannerSwett, me parece que la pregunta vinculada se trata de ahorros monetarios de un aeropuerto a una altitud tan extremadamente alta, mientras que esta pregunta se trata de operar un avión dentro y fuera de dicho aeropuerto si se pudiera construir uno ( pero excluye las operaciones "en tierra" como el manejo de equipaje, pasajeros, etc., así como el aspecto monetario). Relacionado, sí; duplicar, realmente no veo cómo. Mirando la respuesta de Bianfable a esto y su respuesta a la otra (donde es la más votada y aceptada en este momento), las dos respuestas son completamente diferentes.
¿Por qué 30.000 pies? ¿Por qué no preguntar sobre aterrizar a 40 o incluso 50 mil pies?

Respuestas (2)

Estos son los principales desafíos que se me ocurren:

  • Alta velocidad de despegue y aterrizaje: para generar suficiente sustentación para despegar en el aire más delgado a FL300 (la gravedad casi no ha disminuido, por lo que la sustentación requerida se mantiene casi igual), se requieren velocidades muy altas. Combine esto con menos empuje de los motores disponibles y necesitará pistas muy largas. Todavía debería ser posible acelerar y despegar eventualmente ya que FL300 todavía está por debajo de la altitud máxima a la que la mayoría de los aviones a reacción pueden subir ( esquina del ataúd ).
  • Neumáticos: Los neumáticos utilizados en las aeronaves tienen una velocidad máxima que se superaría al despegar o aterrizar. Se podrían desarrollar otros neumáticos, pero es un gran desafío hacer que estos funcionen en temperaturas frías (al caucho no le gustan las temperaturas bajo cero, es por eso que los rovers de Marte no usan neumáticos de caucho ).
  • Temperatura Fría: Hace frío a FL300, alrededor de 220K en promedio o alrededor de -50°C. Esto no solo es problemático para los neumáticos, sino también para el combustible, que estaría constantemente cerca de su punto de congelación . Un intercambiador de calor entre, por ejemplo, aceite de motor y combustible, sería obligatorio para operar un avión desde aquí.
  • Viento: la velocidad del viento puede alcanzar fácilmente los 150 nudos en FL300. La pista tendría que estar perfectamente alineada con el viento para tener un componente puro de viento en contra. De lo contrario, el viento cruzado superaría rápidamente los límites de la aeronave.
  • Falla de motor: FL300 está por encima de la altitud máxima para vuelo OEI (One Engine Inoperative), lo que implica que no se puede regresar a este aeropuerto después de una falla de motor. Un avión se vería obligado a descender a un aeropuerto normal para aterrizar.
Sin mencionar que a -50 °C, un motor que se apague durante aproximadamente una hora durante la descarga/carga/reabastecimiento de combustible experimentará algunos problemas con la lubricación. Mantas de calentamiento de motores, calentadores de tanques de combustible, camiones cisterna calientes para repostar, etc.
@ZeissIkon Buen punto, casi todo tendría que ser calentado por fuentes externas mientras los motores están apagados.
¿Puede incluso lograr un ascenso positivo en la configuración de despegue y motor y al aire en FL300?
@Jimmy puede escalar en una configuración limpia durante el funcionamiento normal, entonces, ¿por qué no? Solo necesita velocidades de crucero típicas en tierra.
La configuración de crucero es probablemente la única configuración aquí que permite una tasa positiva. Así que estamos hablando de la longitud de la pista de Fast & Furious 6 aquí. Probablemente también debería mencionar que la tripulación de Dom necesitaría botellas de oxígeno a esta altitud.
Re "Alta velocidad de despegue [...]" : Por curiosidad: ¿cuál sería la velocidad mínima para mantener el nivel de vuelo en FL300 para un avión de tamaño medio (por ejemplo, A320)? A nivel del mar calculé que es alrededor de 150kt (±20).
@DJClayworth Estoy de acuerdo, pero el OP dijo "ignore el problema de llevar a los pasajeros, la carga, etc., hacia y desde el avión real", así que ignoré todo lo relacionado con el embarque y el manejo del equipaje.
@PerlDuck No estoy seguro de cuál sería exactamente la velocidad mínima, pero el 737 FCOM dice que la mejor velocidad de retención en FL300 es 178KIAS para un peso total de 40t y 263KIAS para un peso total de 85t. El mínimo probablemente no esté muy por debajo. Tenga en cuenta que estas son velocidades indicadas, el TAS estaría en el rango de 250 a 400 nudos en estas altitudes.
"así que ignoré todo lo relacionado con el embarque y el manejo del equipaje". De hecho, el objetivo de esa restricción en la pregunta era intentar reducir la pregunta lo suficiente como para que (a) sea responsable y (b) realmente sobre la aviación .
Suponiendo que este aeropuerto realmente esté flotando en el cielo o construido en la parte superior de una torre muy grande, ¿no sería suficiente para el despegue simplemente empujar el avión sobre el borde con suficiente impulso horizontal para que tenga suficiente sustentación para no exceda su Vne mientras se sumerge, gana velocidad, gana sustentación, etc.? Sin embargo, todavía no resuelve el problema del aterrizaje.
Si puede apuntar la pista directamente hacia un viento en contra de 150 nudos, alivia notablemente los dos primeros problemas :)

El rango de vuelo sería limitado

Las aeronaves no podrían despegar con todo el combustible debido a la dificultad de despegar a gran altura.

De hecho, algunos aviones no podrían despegar en absoluto con el peso máximo, ni siquiera con una pista ilimitada, porque con una carga completa de combustible están en la "esquina del ataúd" a esa altitud e incapaces de alcanzar (de forma segura) la altitud. Los aviones normalmente despegan y vuelan 27 000, 29 000, 33 000, 35 000, etc., ya que queman combustible y se vuelven capaces de alcanzar altitudes más altas.

Al despegar, un avión demasiado pesado tendría que salirse del final de la pista. Luego baje el morro para reducir la gravedad de la pérdida inmediata y sacrifique la altitud para ganar velocidad y llegar a una altitud más práctica. La pista tendría que terminar en una rampa que se arquea por un acantilado, lo que hará que los RTO sean mucho más arriesgados.

¿Cuáles serían los desafíos para despegar y aterrizar un avión de pasajeros típico en FL300?
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