常规飞机很难在30公里以上高度飞行的原因是什么？
想让飞机飞到30公里这个高度，那真是比登天还难，而且很多我们熟悉的飞机，根本就没那个本事。这背后可不是一两个简单原因就能解释的，而是涉及航空器设计、空气动力学、材料科学、甚至是发动机工作原理的一系列复杂挑战。咱们这就来掰扯掰扯，为啥常规飞机卡在那儿，上不去了。
首先，最直接也最重要的一个坎儿，就是空气稀薄。
咱们都知道，飞机之所以能飞，靠的是机翼产生的升力。而升力，是空气流过机翼上下表面时，由于流速不同，造成的压力差产生的。简单说，就是“下面的空气被挤压，上面的空气被拉伸”，压力低的空气“托”起了机翼。
这个“挤压”和“拉伸”的基础，就是空气本身。在低海拔地区，空气密度大，空气分子多，空气“给力”，能被机翼“推”动。可一旦飞到30公里高空，那里的空气已经稀薄到几乎可以忽略不计了。你可以想象一下，就好比你想要推一辆车，在路面上推，车动得快；可如果车轮陷在棉花堆里，你使多大劲儿，车也难动分毫。
空气稀薄，就意味着：
升力大幅下降： 机翼即使以同样的速度掠过，能“接触”到的空气分子也少了很多。这就像是你的桨在水里划，水越多，你划起来越有力；水越少，你划起来就事倍功半，甚至根本划不动。为了产生足够的升力来支撑飞机的重量，机翼就需要做得更大、迎角（机翼与气流的夹角）就要调得更大。但飞机体积和形状是有限的，你不可能无限地放大机翼，也不可能把迎角调到飞机失速（失去升力）的临界点。
发动机效率急剧降低： 大多数常规飞机的发动机是喷气式发动机（比如涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机），它们工作原理是吸入空气，压缩、燃烧燃油，然后高速喷出燃气产生推力。这个过程对空气的密度非常敏感。在30公里高空，空气稀薄得连发动机都“喘不上气”，吸进去的空气太少，燃烧的燃油也无法高效地被压缩和喷射，推力会变得非常微弱，根本不足以驱动飞机以足够快的速度前进，也就无法产生足够的升力。
第二个大问题是飞行速度。
为了在稀薄的空气中产生足够的升力，飞机需要飞得更快，这个速度远超我们平时看到的民航客机的巡航速度。
音速和超音速的挑战： 随着速度的提升，空气动力学效应会变得越来越复杂。飞机接近或超过音速时，会产生激波，对飞机的气动布局、结构强度以及飞行稳定性都提出了极高的要求。更何况，要在30公里高空维持超音速飞行，所需的推力和能量是巨大的。
飞行“窗口”太窄： 飞机的设计是在一个特定的空气密度和温度范围内工作的。在极高的高度，你需要非常高的速度来产生升力，但与此同时，空气阻力也会急剧增加（尽管空气稀薄，但超高速度下的惯性效应和冲击效应同样不容忽视），再加上高空温度极低，这些都会对飞机结构和发动机造成巨大的考验。
再来说说材料和结构的限制。
极端温度： 30公里高空，温度非常低，甚至可以达到零下几十甚至上百摄氏度。飞机的金属材料和复合材料必须能够承受这种极低的温度而不发生脆化、变形。同时，发动机燃烧产生的热量和高速飞行摩擦产生的热量，与极低的外部温度之间存在巨大的温差，这对材料的热稳定性要求极高。
结构强度： 尽管高空空气稀薄，但飞机依然需要承受空气动力学载荷。而且，为了实现超高速度，飞机的结构需要非常坚固，能够抵抗巨大的气动压力和振动。这就意味着飞机需要更轻但强度更高的材料，以及更复杂的结构设计。
氧气含量： 30公里高空，氧气含量几乎为零。这不仅对飞行员的生命安全构成威胁（需要加压座舱和生命维持系统），也对发动机的正常工作有影响（需要特殊的燃料和燃烧系统）。
还有能耗和推进系统的瓶颈。
高效的推进系统： conventional jet engines 根本无法在30公里以上的高度有效工作。需要专门的推进系统，比如冲压发动机（scramjet）或者火箭发动机。但这些系统各有优缺点，要么效率不高，要么需要大量的氧化剂，不适合常规飞机的需求。
能量来源： 要维持在如此高度和速度下的飞行，需要巨大的能量。目前的航空燃油燃烧效率，在30公里高空已经非常低了。如果使用火箭发动机，则需要携带大量的氧化剂，这将大大增加飞机的重量，进一步增加了升力需求。
最后，我们不能忽略飞行控制和导航的挑战。
空气动力学响应迟钝： 在稀薄的空气中，飞机的操纵面（如副翼、升降舵）对空气的“抓力”很小，响应会变得迟钝，飞机的机动性会大大降低，精确控制变得困难。
导航和通信： 高空环境对无线电信号的传播也会产生影响，导航和通信的可靠性也需要重新考量。
简单总结一下：
常规飞机之所以难以飞到30公里以上，核心原因是：
1. 空气太稀薄： 升力不足，发动机无力。
2. 速度要求太高： 现有技术难以同时满足推力、结构和气动效率的要求。
3. 极端环境： 材料、结构、生命维持系统面临巨大挑战。
4. 推进系统局限： conventional jet engines 根本不适用。
能够飞到这个高度的，通常不是我们理解的“飞机”，而是像U2侦察机（虽然它飞得也没那么高，但已经算是非常高的了），或者是更高领域的飞机，比如一些战略侦察机、特种飞行器，甚至是火箭动力飞行器（比如X15）。它们的设计理念、推进方式和飞行原理都与我们熟悉的客机、战斗机完全不同，是为了在特定、极端环境下实现特定任务而专门打造的。
首先，最直接也最重要的一个坎儿，就是空气稀薄。
咱们都知道，飞机之所以能飞，靠的是机翼产生的升力。而升力，是空气流过机翼上下表面时，由于流速不同，造成的压力差产生的。简单说，就是“下面的空气被挤压，上面的空气被拉伸”，压力低的空气“托”起了机翼。
这个“挤压”和“拉伸”的基础，就是空气本身。在低海拔地区，空气密度大，空气分子多，空气“给力”，能被机翼“推”动。可一旦飞到30公里高空，那里的空气已经稀薄到几乎可以忽略不计了。你可以想象一下，就好比你想要推一辆车，在路面上推，车动得快；可如果车轮陷在棉花堆里，你使多大劲儿，车也难动分毫。
空气稀薄，就意味着：
升力大幅下降： 机翼即使以同样的速度掠过，能“接触”到的空气分子也少了很多。这就像是你的桨在水里划，水越多，你划起来越有力；水越少，你划起来就事倍功半，甚至根本划不动。为了产生足够的升力来支撑飞机的重量，机翼就需要做得更大、迎角（机翼与气流的夹角）就要调得更大。但飞机体积和形状是有限的，你不可能无限地放大机翼，也不可能把迎角调到飞机失速（失去升力）的临界点。
发动机效率急剧降低： 大多数常规飞机的发动机是喷气式发动机（比如涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机），它们工作原理是吸入空气，压缩、燃烧燃油，然后高速喷出燃气产生推力。这个过程对空气的密度非常敏感。在30公里高空，空气稀薄得连发动机都“喘不上气”，吸进去的空气太少，燃烧的燃油也无法高效地被压缩和喷射，推力会变得非常微弱，根本不足以驱动飞机以足够快的速度前进，也就无法产生足够的升力。
第二个大问题是飞行速度。
为了在稀薄的空气中产生足够的升力，飞机需要飞得更快，这个速度远超我们平时看到的民航客机的巡航速度。
音速和超音速的挑战： 随着速度的提升，空气动力学效应会变得越来越复杂。飞机接近或超过音速时，会产生激波，对飞机的气动布局、结构强度以及飞行稳定性都提出了极高的要求。更何况，要在30公里高空维持超音速飞行，所需的推力和能量是巨大的。
飞行“窗口”太窄： 飞机的设计是在一个特定的空气密度和温度范围内工作的。在极高的高度，你需要非常高的速度来产生升力，但与此同时，空气阻力也会急剧增加（尽管空气稀薄，但超高速度下的惯性效应和冲击效应同样不容忽视），再加上高空温度极低，这些都会对飞机结构和发动机造成巨大的考验。
再来说说材料和结构的限制。
极端温度： 30公里高空，温度非常低，甚至可以达到零下几十甚至上百摄氏度。飞机的金属材料和复合材料必须能够承受这种极低的温度而不发生脆化、变形。同时，发动机燃烧产生的热量和高速飞行摩擦产生的热量，与极低的外部温度之间存在巨大的温差，这对材料的热稳定性要求极高。
结构强度： 尽管高空空气稀薄，但飞机依然需要承受空气动力学载荷。而且，为了实现超高速度，飞机的结构需要非常坚固，能够抵抗巨大的气动压力和振动。这就意味着飞机需要更轻但强度更高的材料，以及更复杂的结构设计。
氧气含量： 30公里高空，氧气含量几乎为零。这不仅对飞行员的生命安全构成威胁（需要加压座舱和生命维持系统），也对发动机的正常工作有影响（需要特殊的燃料和燃烧系统）。
还有能耗和推进系统的瓶颈。
高效的推进系统： conventional jet engines 根本无法在30公里以上的高度有效工作。需要专门的推进系统，比如冲压发动机（scramjet）或者火箭发动机。但这些系统各有优缺点，要么效率不高，要么需要大量的氧化剂，不适合常规飞机的需求。
能量来源： 要维持在如此高度和速度下的飞行，需要巨大的能量。目前的航空燃油燃烧效率，在30公里高空已经非常低了。如果使用火箭发动机，则需要携带大量的氧化剂，这将大大增加飞机的重量，进一步增加了升力需求。
最后，我们不能忽略飞行控制和导航的挑战。
空气动力学响应迟钝： 在稀薄的空气中，飞机的操纵面（如副翼、升降舵）对空气的“抓力”很小，响应会变得迟钝，飞机的机动性会大大降低，精确控制变得困难。
导航和通信： 高空环境对无线电信号的传播也会产生影响，导航和通信的可靠性也需要重新考量。
简单总结一下：
常规飞机之所以难以飞到30公里以上，核心原因是：
1. 空气太稀薄： 升力不足，发动机无力。
2. 速度要求太高： 现有技术难以同时满足推力、结构和气动效率的要求。
3. 极端环境： 材料、结构、生命维持系统面临巨大挑战。
4. 推进系统局限： conventional jet engines 根本不适用。
能够飞到这个高度的，通常不是我们理解的“飞机”，而是像U2侦察机（虽然它飞得也没那么高，但已经算是非常高的了），或者是更高领域的飞机，比如一些战略侦察机、特种飞行器，甚至是火箭动力飞行器（比如X15）。它们的设计理念、推进方式和飞行原理都与我们熟悉的客机、战斗机完全不同，是为了在特定、极端环境下实现特定任务而专门打造的。
网友意见
没有空气，所以发动机没劲，同时也没有升力，就这么简单。
主要是发动机的问题。
现代飞机普遍用的是涡轮喷气发动机
它的推进效率和涡前温度自己压气机的增压比呈正相关。
在高空气压太低了，压气机达不到应有的指标。
所以一般的飞机飞不了这么高。
要想飞得高，要么在高空以超音速飞行，利用激波来压缩空气。
要么飞机得有巨大的展弦比，并且发动机是特制的。
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