¿Un avión comercial subiría más alto al final del vuelo debido al combustible consumido (avión más liviano) para ahorrar más combustible?

El término para esto es escalar escalones. Es más común en vuelos más largos. En rutas transatlánticas concurridas (un entorno sin radar) no es tan común (puede cambiar a medida que se implementa la vigilancia ADS-B por satélite).

Esto es en vivo al momento de escribir esto:

Emirates 7 (A380) de entrada a Heathrow: FL320 → 360 → 380 → 400.

Como mencionó 757toga, hay variables a considerar. Por lo general, el plan de vuelo incluirá las subidas de escalones . El centro de operaciones de la aerolínea también puede enviar actualizaciones/cambios a los pilotos (más común en vuelos transpacíficos a medida que se procesan las observaciones meteorológicas más recientes). Dadas las variables, también se puede solicitar un descenso escalonado (ejemplo a continuación).

Delta 40 el 1 de enero

De una publicación de Airbus ( Getting to Grips with Aircraft Performance ) la relación se ve así:

Con un clima estable por encima de la tropopausa y sin tráfico del que hablar, el Concorde de alto vuelo solía escalar en crucero (no en pasos, sino de forma continua).

Hay una serie de variables que influyen en la decisión de ascender o no a una altitud mayor a medida que se quema combustible y el avión se vuelve más liviano. Quemar menos combustible, como señala en su pregunta, es una consideración.

Las consideraciones para no subir a una altitud más alta pueden incluir:

El viento a mayor altitud puede resultar en más viento de frente (o menos viento de cola); quizás haya turbulencia reportada a mayor altitud; el tipo de avión y sus características de desempeño óptimo asociadas pueden hacer que volar a una altitud superior (a su altitud actual) sea menos eficiente; El Control de Tráfico Aéreo puede no permitir que la aeronave ascienda a una altitud mayor debido al tráfico u otros problemas relacionados con la ruta que se está volando, etc.

Afortunadamente, muchas aeronaves modernas tienen datos de altitud óptimos y de mejor rendimiento continuamente disponibles utilizando sistemas informáticos de gestión de vuelo a bordo para ayudar en la decisión de si es apropiado o no ascender a una altitud más alta a medida que se quema combustible a medida que la aeronave se vuelve más liviana.

Sí, esto es práctico en el mundo real y muy común. Casi todos los vuelos transpacíficos hacen esto (llamados "ascensos escalonados") porque comienzan mucho, mucho más pesados ​​de lo que aterrizan. Sus altitudes de crucero iniciales deben ser relativamente bajas debido a su alto peso inicial, pero pueden subir al aire más delgado una vez que han quemado cientos de miles de libras de peso de combustible y eso les permite volar el resto. del vuelo de manera más eficiente.

Sin embargo, esto es mucho menos común en viajes domésticos cortos de 2 horas. Por lo general, no están limitados por la altitud por el peso del combustible en primer lugar, por lo que no tienen necesidad de comenzar a una altitud más baja y luego ascender más tarde. Simplemente suben directamente a una altitud de crucero que usarán hasta el punto máximo de descenso a menos que ellos o ATC necesiten que cambien de altitud por algo como el clima, las turbulencias o el tráfico. El peso del combustible es una fracción mucho menor del peso total de despegue de la aeronave en vuelos domésticos de 2 horas que en vuelos transpacíficos de larga distancia de 15 horas. Esta es también la razón por la que esos aviones normalmente pueden aterrizar inmediatamente después del despegue si es necesario y, por lo general, ni siquiera tienen capacidades de desecho de combustible.

Aquí hay un ejemplo de un vuelo Tokio-Narita a Nueva York-JFK en un Boeing 777-300ER de Japan Airlines a principios de esta semana:

Fuente: FlightAware

Este vuelo tiene una duración de poco más de 12 horas. Comenzó con una altitud de crucero inicial de 32,000 pies. Curiosamente, parece haber recibido inicialmente una autorización de bloque, tardando casi una hora y 40 minutos en subir de 30.000 a 32.000. Luego subió un escalón a 33 000 en aproximadamente 3 horas, 34 000 a las 4,5 horas, 35 000 a las 6,5 horas y finalmente 37 000 a las 9,5 horas. Si está prestando atención como pasajero, puede escuchar cuándo se realizan estas subidas de escalones, ya que los motores se volverán notablemente más fuertes durante varios minutos más o menos durante las subidas de escalones. Por supuesto, también puede verlo en el rastreador de vuelos en las pantallas de entretenimiento a bordo en los vuelos que las tienen.

Porque siempre puede reducir su ángulo de cabeceo y obtener menos arrastre y ahorrar combustible. De esta manera, no necesita subir para consumir combustible adicional. Y no interfiere con el tráfico de otras vías aéreas.

Esto es lo que hará para mantener una asignación de altitud a medida que quema combustible (generalmente el piloto automático lo hace en pasos muy pequeños de manera constante y automática). Por supuesto, reduce un poco el consumo de combustible, pero no lo reduce tanto. tanto como escalar en el aire más delgado.

Sí, el ascenso del escalón se hace para ahorrar combustible, porque el aire es más delgado allí y se necesita menos combustible para pasar. (Como la forma en que obtendrá un aumento de MPG conduciendo su automóvil en Wyoming).

Ya toman el AOA más bajo que dará como resultado un vuelo nivelado, y el AOA es alto porque el avión tiene mucho combustible. En esa condición, empujar el morro hacia abajo para reducir el AOA resultaría en una pérdida de altitud.

plantea la cuestión "¿por qué subir escalones, por qué no comenzar a mayor altitud?"

La respuesta es que no pueden .

El AoA aún más alto requerido para volar en el aire más delgado resultaría en pérdida.

Los primeros escalones son más bajos porque el avión es demasiado pesado para poder volar a altitudes más altas. Solo después de perder algo de peso en combustible es posible alcanzar con seguridad el siguiente paso hacia arriba. Luego pierde más y da el siguiente paso si puede obtener autorización.

En vuelo horizontal, levante L = peso W =$C_L \cdot ½ \rho V^2 \cdot S$(en circunstancias incompresibles). Si W disminuye continuamente debido al consumo de combustible, la sustentación también deberá disminuir en consecuencia. Dado que el área del ala S es un valor fijo en crucero, la sustentación se puede reducir por:

• Más bajo$C_L$cambiando el ajuste;
• Menor densidad del aire$\rho$volando más alto;
• Baje la velocidad aerodinámica V ajustando el acelerador;

Resulta que la forma óptima de ajustarse al peso reducido es aumentando la altitud, de forma lineal y continua, de acuerdo con la línea verde en la imagen de arriba, de la página 10 de este documento . . Pero hay bastantes aviones que navegan entre continentes y necesitan estar separados en los corredores de vuelo, es por eso que los aviones subsónicos realizan el ascenso de crucero en pasos. De hecho, Concorde no tenía este problema y podía subir continuamente, como menciona la respuesta de @ ymb1.

El documento del MIT al que se hace referencia es bastante interesante. De la página 13 anterior, que menciona que la altitud de densidad debe aumentar linealmente, pero las aeronaves vuelan a la altitud de presión, lo que puede dar lugar a escalones en la altitud de presión.