¿Por qué fluctúa la velocidad de los aviones comerciales, a veces hasta 1060 km/h o hasta 800 km/h?

Hay tres velocidades diferentes que son relevantes aquí:

• Groundspeed- Esta es probablemente la velocidad indicada al pasajero. Para ellos, este es el más relevante ya que determina el tiempo de viaje

• Velocidad aerodinámica: esta es la velocidad relevante para la tripulación de vuelo y se utiliza para el vuelo.

• Velocidad aérea local: determina la velocidad máxima de los aviones (subsónicos). La razón es que la velocidad aerodinámica local sobre las alas es mayor en comparación con el flujo no perturbado, como resultado de la aceleración del aire sobre el ala. Como resultado, la velocidad aérea local sobre el ala puede exceder bastante Mach 1 antes de que la velocidad aérea del avión se acerque a eso.

El resultado de dicho flujo supersónico local sería un rápido aumento de la resistencia al número Mach de divergencia de resistencia (que es mayor que el número Mach crítico ).

Imagen tomada de notas de aerodinámica avanzada por el profesor HM Atassi de la Universidad de Notre Dame

Para evitar la penalización por arrastre, los aviones vuelan a velocidades por debajo del número Mach de divergencia de arrastre. La razón por la que la velocidad reducida no es el número de Mach de flujo libre, es el número de Mach local, que debe mantenerse por debajo del número de Mach de divergencia de arrastre.

La información que se muestra a los pasajeros a través del sistema de entretenimiento a menudo proporciona a la aeronave la velocidad respecto al suelo en lugar de la velocidad respecto al aire.

El viento afecta la velocidad de avance, tienes razón en eso.

Algunas cosas fuera del camino primero.

• Los pilotos no usan la velocidad respecto al suelo para volar, sino que usan la velocidad indicada .
• El número de Mach no se deriva de la velocidad respecto al suelo, ya que depende de la temperatura del aire, sino que se deriva de la verdadera velocidad del aire . Tenga en cuenta que ya tenemos dos tipos de velocidad aerodinámica. Hay más todavía.
• El tipo de aeronave (por ejemplo, 737 frente a 777) determina la "velocidad máxima". No todos los aviones son iguales. Esos dos tipos van desde Mach 0,77 a Mach 0,85, aproximadamente.

En menos palabras que Wikipedia que vinculé:

1. La velocidad aerodinámica indicada le dice al piloto la velocidad aerodinámicamente relevante que se utilizará para volar.

2. La verdadera velocidad aerodinámica es la velocidad real relativa a la atmósfera circundante.

3. A partir de la velocidad aerodinámica real, agregue o reste el viento de cola o de frente, y obtendrá la velocidad respecto al suelo a partir de eso. El viento típico experimentado por un avión subsónico regular es rápido (+100 km/h). El componente de viento de cola o de frente variaría según la dirección del avión y la dirección del viento.

4. Finalmente, el número de Mach es una función de la temperatura y la velocidad aerodinámica real (observe, no la velocidad respecto al suelo). Cuanto más alto estás, más frío hace. También muy importante, el número de Mach es una relación, nunca una velocidad . Dado que la velocidad del sonido varía a medida que la atmósfera cambia de densidad y temperatura en las diferentes altitudes.

Aquí hay una bonita historia , un vuelo subsónico de 1200 km/h .

Resumen:

Los pilotos no usan la velocidad respecto al suelo (para volar), el número de mach no es una velocidad.

Se trata del viento. Si revisa los horarios, verá que, por ejemplo, los vuelos EE. UU.-Europa son mucho más cortos (aproximadamente una hora, digamos) que Europa - EE. UU. Esto se debe a la corriente en chorro. Lo encontré aún más significativo en el hemisferio sur, cuando volaba Australia-Nueva Zelanda (y viceversa) o Santiago-Buenos Aires.

Como se mencionó en las otras respuestas, ningún avión comercial se acerca a mach 1. La velocidad de avance que se muestra puede estar cerca de la velocidad del sonido (incluso podría ser mayor, si el viento fuera lo suficientemente fuerte), pero la velocidad real de la aeronave (su velocidad en relación con la masa de aire) es mucho menor que eso (alrededor de Mach 0,8 para los aviones más grandes y menos para muchos aviones comerciales más pequeños).

Del mismo modo, dado que la velocidad del sonido es de alrededor de 1.060 km/h a 12 km sobre el nivel del mar, me parece igualmente poco convincente razonar que necesitan ir a menos de Mach 0,8 debido a la velocidad del sonido. Lo entendería si se limitaran a (digamos) mach 0.95 (obviamente no quieres hacer mach 0.99 debido a la variabilidad, etc.), pero habitualmente veo velocidades máximas que rondan los mach 0.8 para vuelos intercontinentales, y no entiendo porque

Lo que importa es la velocidad del aire que pasa por el avión. Como han explicado las otras respuestas, los números que ve en la cabina suelen ser la velocidad sobre el suelo, en lugar de la velocidad a través del aire, por lo que un gran componente de la diferencia es si el avión tiene viento de frente o de cola, lo que puede agregar fácilmente o reste 100 km/h a altitud de crucero.

La otra cosa que debe observar no es solo la velocidad del avión en el aire, sino también la velocidad del flujo de aire sobre el avión. ¿Cómo son esas cosas diferentes? El punto es que, cuando un avión empuja a través de una masa de aire, el aire tiene que apartarse del camino de la gran cosa de metal. Esto significa que el aire que pasa sobre el avión se moverá un poco más rápido que la velocidad del avión en relación con el aire. Por lo tanto, incluso un avión que se mueve un poco por debajo de Mach 1 puede tener aire supersónico fluyendo sobre él. La razón por la que no vuelas a Mach 0,99 no es porque una ráfaga de viento en contra te haga superar la velocidad del sonido, sino porque ya estarías experimentando un flujo de aire supersónico el 100 % del tiempo, a esa velocidad.

Hay otros factores que la gente ya mencionó.

En los jets modernos, la computadora de vuelo se puede programar para que sea eficiente durante la ruta.

Una de las razones por las que se usa mach 0.6-0.8 es que es lo suficientemente rápido sin quemar mucho más combustible. El 777, si no recuerdo mal, usa aproximadamente un 30% más de combustible completamente cargado para acelerar a 0,87 mach (editado) que a 0,7 mach en alrededor de 11,5 km. Eso es mucho combustible para ahorrar menos del 20% del tiempo. Ese combustible adicional daría como resultado boletos más caros, en una industria que está tratando de mantener los precios de los boletos al mínimo para competir.