飞机在天上如何“不撞车”?

看似空空荡荡的天空中,其实同时飞行着众多的飞机。据不完全统计,全球每天约有数万架次的航班起降,然而,天空中既没有红绿灯,也没有交警坐阵指挥,飞机会不会相撞呢?

这种担心并非毫无依据,历史上飞机相撞事故确实曾有发生,但是空中意外撞机发生的概率非常低。如同地面交通,飞机在空中也有一套行之有效的交通规则和防撞措施。

高度层的划分

根据2007年10月国务院、中央军事委员会修订的中华人民共和国飞行基本规则规定:“航路、航线飞行或者转场飞行的垂直间隔,按照飞行高度层配备。在真航线角在0度至179度范围内,高度由900米至8100米,每隔600米为一个高度层;高度由8900米至12500米,每隔600米为一个高度层;高度在12500米以上,每隔1200米为一个高度层。”这样就可以有效防止飞机在同一条航线中发生相撞事故。

与地面交通相似,空中交通网络也是由一条条“道路”组成的,这些道路被称为“航路”。不同之处在于,地面上的道路仅有长度和宽度,表现为二维的长方形;而空中的航路,除长宽要求外,还有规定的上下限高度,表现为三维的长方体。飞机在空中飞行时,必须沿规定航路飞行,并且在上下、前后、左右都需保持一定的间隔距离。在上下方向,为保证飞机飞行时的高度间隔,航路的有效高度被分为一个个高度层,每一个高度层只允许飞机按规定方向单向飞行,就好比是地面上的单行线,不允许逆向驾驶。飞机在前后、左右方向上也必须保持适合的间隔距离。通常说来,飞机的前后左右至少要有20公里的距离间隔,两架飞机前后要保持10分钟以上的时间间隔,这些间隔规定是飞机飞行安全的有力保障。

听从空中“交警”——管制员的指挥

当多架飞机沿不同航路经过同一汇聚点时,好比是车辆从不同方向穿越十字路口,车辆经过路口时,需要红绿灯来维持秩序,避免撞车。可是,天空中可没有什么红绿灯,为了避免相撞,就必须依靠管制员有力的指挥,管制员就是空中“交警”,守护着飞行安全。管制员可以发布指令,控制并调整飞机之间的间隔。首先,他可以调整飞机的速度,比如命令某些飞机减速,让其他飞机先通过汇聚点,这相当于车辆经过路口时进行减速避让。其次,他可以命令飞机等待,这就好比是等红灯,但飞机可没法在空中刹停,所以在汇聚点之前的某一等待点,管制员可以命令飞机盘旋,等其他飞机通过后,再按原计划飞行。当然啦,管制员还可以充分利用高度层,通过改变飞机飞行高度来化解冲突;但如果因为情况复杂,这些措施都无法实现,最后就只能命令飞机改航了,但是改航将大幅改变飞机原有飞行计划,因此可能衍生出更多风险,且沟通协调工作量巨大,非特殊情况很少使用。

防撞灯(anticollision light)

经常坐飞机的旅客就会发现,当飞机开始后推飞机上面和下面的红灯就会开始闪;当飞机进入跑道的时候,机翼上的灯就会闪,这就是防撞灯。民航飞机左翼尖装红灯,右翼尖装绿灯,尾翼端装白灯;直升机机身左侧装红灯,右侧装绿灯,尾端装白灯,在旋翼尖装红灯。防撞灯是在夜间或能见度不良条件下飞行时,为显示航空器位置,以防止航空器间碰撞而设置的机上外部灯具。通常采用闪光工作方式。空中防撞系统TCAS,能够帮助飞机检测到一定时间内即将发生的碰撞风险。当与其他飞机距离过近或接近过快时,系统会在驾驶舱内显示警告与防撞建议,同时发出语音提醒,如“爬升!爬升!爬升!”或是“下降!下降!下降!”,如果对方飞机同样安装了空中防撞系统,则会有相反的警告发出来。这时只要飞行员按照指示操作,就可以规避与其他飞机相撞的危险了。

飞机在空中转弯

飞机在空中爬升和下降看似简单,只要驾驶员踩踩脚蹬和控制一下方向舵,飞机就可以左转或右转了,但实际上要复杂的多。和地面上行驶的汽车相比,飞机还要多出来一个侧倾转动,运动要更加立体。那么飞机的运动还有何特别之处呢?

飞机为什么能在空中转弯?

机身在空中倾斜运动是自由的,驾驶杆向右转则飞机也向右倾斜,这时飞机的重力与地面垂直,可是机翼上的升力却是垂直于机翼的,此刻的升力不再指向地面的正上方而是指向斜上方。由于重力和升力的方向不同,它们不再互相平衡,于是就产生了一个垂直于机身指向右方的力,在这个力的作用下,飞机沿着一条圆弧向右转动,这与人骑自行车的体验相近似,骑车人的身体如向一侧倾斜,自行车会随之倾斜并且自动向倾斜方向转弯无须转动车把。

上面介绍了驾驶员利用驾驶杆操纵副翼使飞机转弯的道理。同理,驾驶杆向左转时飞机也会向左转弯。飞机转弯时,驾驶杆的使用与汽车转弯时方向盘的使用是完全一致的。既然使用驾驶杆和使用脚蹬控制方向舵都能使飞机转弯,那它们之间有什么差别呢?下面让我们再进一步了解一下:如果驾驶员只用驾驶杆控制副翼使飞机转弯,例如右转弯,此时飞机向右侧倾斜,有一个向心力拉着飞机向右转,但机头所对的方向并未改变(实际上它可能由于右侧倾斜导致略向左侧偏转),于是就出现了机头向前而飞机的整体向右转的状态。恰如同一条船面向前行而整个船体却沿着圆弧行进。这样会使阻力增大,造成不必要的燃料浪费。

如果驾驶员仅用脚蹬控制转弯,在机身不倾斜的状况下机头突然转向,此时机翼上的气流方向发生剧变,升力下降、机身受力增大,导致飞机高度快速下落,机舱内的乘客会感觉很不舒服。所以要实现一个平稳的、使人感到舒适的转弯(航空上称为协调转弯),驾驶员必须同时使用驾驶杆和脚蹬。假如飞机需要右转弯,驾驶员就把驾驶杆向右转动同时踩右脚蹬,此时飞机机头向右转、机身向右倾,飞机在天空中画中一条高度不变的平滑圆润的向右弯曲的美丽弧线。左转弯也是如此。这就是飞机在空中转弯的奥妙所在了。

为了保证飞行安全,每个国家都有严格的空中交通管理法规,健全的管制机构和相应的设备和设施。保证一切飞机的飞行活动随时受地面指挥调度的管理,严格按计划(高度和航线)飞行;有效利用空间,保证空中交通有秩序进行;保证准确与安全的导航勤务,防止飞机在空中相撞或与地面障碍物相撞;提供有助于保障飞行安全的有效信息和情报,识别进入航管区域飞机的有关数据和代号,以便采取必要措施;必要时提供有关迷航、遇险飞机的情报。可以预见,未来的天空将更加智慧、安全、高效。返回搜狐,查看更多