¿Por qué volar a unos 36.000 pies?

El vuelo más económico es aquel que se efectúa en una ruta ortodrómica y de forma parabólica. Para calcular el tiempo de vuelo en este tipo de ruta lo único que habría que hacer es determinar el tiempo que tardamos con el avión en alcanzar la altura máxima. El tiempo de vuelo total es simplemente el doble del tiempo empleado en alcanzar la altura máxima.

Normalmente, debido a las constricciones inherentes a un sistema de control de tráfico aéreo, este vuelo no se puede ejecutar casi nunca en las operaciones comerciales normales. Aún así, la mayoría de los vuelos, si la distancia lo permite, suelen ascender y mantener los 36.000 pies de altura (FL 360). ¿Por qué volar a 36.000 pies y no más alto, o más bajo?

Las principales razones para volar a esa altura son muchas, las más importantes:

• Eficiencia de los motores y su coste asociado
• Eficiencia del fuselaje y su coste asociado
• Evitar el mal tiempo: los aviones comerciales tienden a volar también a grandes altitudes para evitar las condiciones climatologicas adversas. 

En menor medida:

• Mayor TAS (velocidad verdadera del avión)
• Presión diferencial en cabina

Para poder mantener una presurización confortable en el interior, se necesita construir un fuselaje lo suficientemente resistente. Los modernos aviones comerciales se fabrican con materiales modernos y aleaciones especiales de forma que sus límites son muy altos. Una presión en cabina de entre unos 6.000 y 8.000 pies es común hoy en día. Representa una respiración equivalente a la que tendríamos en lo alto de una montaña a unos 2.500 metros. La presión diferencial máxima de un avión comercial moderno, como el E-Jet o el CSeries es de unos 8,8 psi, pero los límites reales hasta que se produzca un fallo estructural son mucho mayores (se habla de 11,9 psi en los CSeries, gracias a esto, el CSeries hace gala de unas ventanillas mucho más grandes). Volar en altitudes superiores requeriría más materiales y haría que el avión fuera más pesado.

La altitud también afecta a la aerodinámica del reactor. Volar a una altura mucho mayor representaría tener que tener unas alas también más grandes. Para que un vuelo sea económico, debe de ser eficiente. La eficiencia del vuelo tiene que ver en gran medida con la eficiencia del ala y su perfil aerodinámico. La eficiencia aerodinámica se puede calcular de forma sencilla expresada en densidad mínima del aire con la fórmula:

donde m/s es la carga alar ("m" es la masa, "s" la superficie del ala) y "a" es la velocidad del sonido. Un valor bastante realista para el producto (Mach^2 x Cl) en un ala de perfil supercrítico sería 0,4.

Otra razón adicional para volar tan alto es que las turbinas de gas son más eficientes a bajas temperaturas. A 36.000 pies de altura el aire es poco denso, lo cual no es bueno para el motor, pero esta deficiencia se compensa con creces gracias a la menor temperatura. De hecho, a 36.000 pies,  la temperatura es -56º. Esto, unido a que el avión se mueve muy deprisa, crea el efecto de aire de impacto suficiente como para que el motor ingrese una gran cantidad de moléculas de oxígeno.

Los reactores de negocios suelen volar más alto que los aviones comerciales de pasajeros porque la estructura de este avión es más pequeña y más fácil de reforzar para que puedan soportar presiones diferenciales más altas. Del mismo modo, estos aviones normalmente se ve sometido a menos ciclos de carga (presurización-despresurización). En este tipo de negocio la eficiencia no es tan importante como la velocidad y la comodidad, por lo que a la hora de construirlos se puede ahorrar algo de peso en ese área y se utiliza para producir un fuselaje más resistente. La mayor altitud también ofrece más flexibilidad en el enrutamiento, ya que la mayoría del tráfico, incluidos los comerciales, navega a menor altura. Los jets comerciales también pueden certificarse bajo regulaciones menos estrictas.