飛行高度の選び方

ジェット・エンジンは面白いもので、高度が高いほど少しの燃料を使います。
高い高度では空気密度が少ないので、
薄い空気に混合する燃料の量も減らさないと、きれいに燃焼しません。
当然、エンジンの出力は下がるのですが、空気が薄いため、
高速飛行の際に発生する空気抵抗も少なくなります。

飛行機の速度計は何を計っていると思いますか？
細く短いチューブ（50cm 以下）が飛行機に平行に取り付けてあります。
飛行機が前進すると、そのチューブを空気が通ります。
通った空気の粒子の数が、「速度」 と考えるのです。
空気の粒子、といっても実際には空気中に含まれる窒素や酸素、二酸化炭素の分子の数のことですが、
ここでは簡単に説明するために、空気の粒子、ということで説明します。
例えば、飛行機が前進し、チューブを１秒間に１０個の空気の粒子が通ったときを時速１０ｋｍとします。
飛行機が加速して、１秒間に１００個の空気が通過すれば時速１００ｋｍですね。
同じく５００個通過すれば、時速５００ｋｍ、ということになります。

速度計を一定に保つ、例えば時速７００ｋｍで飛行するには、
チューブの中を空気が１秒間に７００個通過すればよいのですが、
飛行機が上昇し、空気密度の薄い場所にいったらどうなるでしょうか？
空気密度の高い、つまり沢山の空気粒子のある低高度では、
例えば、飛行機が１０ｍ進めばチューブの中を７００個の空気粒子が通過するのですが、
空気密度の低い、つまり空気粒子が少ししかない高高度では、
例えば、飛行機が２０ｍ進まないと、チューブの中を７００個の空気粒子が通過しないのです。
ということは、計器は時速７００ｋｍと表示していても、実際には
高高度で飛行したほうが、低高度で飛行するよりも ２倍のスピードが出ていることになりますね。

エンジンの出力は高い高度ほど下がる、と先に述べましたが、
仮にエンジンが最大出力で飛行しているとき、
低高度で１秒間に１０ｍ進んで、７００個の空気粒子をとらえて時速７００ｋｍで進んでるのと、
エンジンの最大出力が２０％下がって、８０％しか出てない高高度で、
１秒間に１６ｍ進み（２０ｍの８０％）、５６０個（７００個の８０％）の空気粒子しかとらえていなくても、
相対的な速度は１秒間に低高度１０ｍと高高度１６ｍで、６０％速く飛んでいることになります。
このとき、コックピットの計器は低高度では時速７００ｋｍ、高高度では時速５６０ｋｍです。
実際の速度が仮に低高度で時速７００ｋｍなら、高高度では１１２０ｋｍ、ということになります。

以上の数字はあくまでも 「例」 として、ありえない数字を使っていますので、考え方だけ理解してください。
結論として言いたかったのは、ジェット機は高い高度を飛ぶほど、
燃料消費量が少なく、燃費が良い、ということです。
パイロットは体が疲れるので、できるだけ低いところを飛びたいのですが、
こうした理由から飛行を計画する地上職の方は、
できるだけコストの安い高い高度を飛ぶように計画します。