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Quels facteurs déterminent l'altitude maximale d'un avion ? Est-ce limité par la conception de l'aile, la poussée du moteur, et ainsi de suite ? Existe-t-il une formule permettant de calculer l'altitude maximale qu'un avion peut atteindre
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Plus vous montez, plus la densité de l'air diminue. Cette baisse de densité entraîne une diminution de la portance générée pour la même vitesse de l'air et angle d'attaque. En effet, plus vous volez haut, plus votre vitesse minimale augmente. Donc, pendant la montée, votre vitesse doit augmenter pour compenser la plus faible densité de l'air. Tant que vous pouvez voler plus vite, la densité plus faible en altitude peut être compensée.
Fondamentalement, il y a deux choses qui limitent votre vitesse maximale : la poussée et la vitesse du son, et avec cela votre altitude maximale.
La première est la poussée ; plus vous montez, plus la poussée fournie par vos moteurs diminue. Vous remarquerez peut-être que la traînée diminue également avec la densité de l'air, mais comme vous volez de plus en plus vite pendant la montée, la traînée ne diminue pas du tout. Si votre altitude maximale est limitée par la poussée, à un certain moment pendant la montée, la poussée et la traînée deviennent presque égales, et c'est là que la montée s'arrête. Lorsque vous ne pouvez plus monter à plus de 100 pieds par minute (pour les avions à hélice) ou 500 pieds par minute (pour les avions à réaction / turbofan), vous avez atteint votre plafond de service. Si l'altitude maximale de l'avion est déterminée par la poussée, le plafond absolu sera très long à atteindre.
Aux altitudes élevées, les moteurs à combustion interne rencontrent des difficultés. En raison de la plus faible densité de l'air, le débit massique à travers le moteur est réduit jusqu'à un point où cela provoque une extinction de flamme.
L'autre limitation est la vitesse du son, du moins pour les avions subsoniques. Dans le processus de génération de portance, l'air qui s'écoule sur le dessus de l'aile est accéléré. À un moment donné, lorsque l'avion vole encore en dessous de la vitesse du son, des ondes de choc commenceront à se former sur l'aile. Cela entraîne une augmentation de la traînée et une réduction de la portance. Donc, à condition d'avoir suffisamment de puissance moteur à votre disposition, vous pouvez monter à une altitude où votre vitesse minimale est également votre vitesse maximale. Cela s'appelle le coin du cercueil. Dans le coin du cercueil :

* si vous volez plus vite, vous dépasserez la vitesse Mach maximale ($M_{mo}$) de votre avion, ce qui entraînera des turbulences à grande vitesse, des vibrations et une possible perte de contrôle.
* si vous volez plus lentement, la portance maximale que l'aile peut fournir sera insuffisante pour maintenir l'altitude. La descente ou le décrochage de l'avion se produira.
* si vous volez plus haut, vous serez à la fois trop rapide et trop lent.
* si vous tournez, vous augmentez la charge alaire, ce qui augmente la vitesse minimale nécessaire pour créer la portance requise. De plus, l'aile extérieure dépassera facilement la vitesse maximale tandis que l'aile intérieure sera en dessous de la vitesse de décrochage. Cela peut rapidement se transformer en vrille.

Étant donné que des connaissances précises sur les performances du moteur, la traînée et les caractéristiques de l'aile de l'avion sont nécessaires, il n'existe pas de formule simple pour déterminer l'altitude maximale d'un avion.

Outre les limitations liées aux performances de l'avion mentionnées ci-dessus, il existe une altitude de fonctionnement maximale certifiée pour la cabine pressurisée. Cela tient compte des propriétés structurelles de l