一位退休的機(jī)長告訴我:客機(jī)起飛前的3分鐘和降落前的8分鐘是最驚心動魄的。因為起飛飛機(jī)要加大油門,提高發(fā)動機(jī)功率,獲得升力,快速拉起機(jī)頭,然后持續(xù)加速再進(jìn)入爬升階段。
當(dāng)飛機(jī)機(jī)頭升起的時候,坐在機(jī)艙里的乘客人要往后仰,有一種很強(qiáng)的推背感,這個時候空姐會讓大家拉好扶手,第1次坐飛機(jī)的人會緊張的手心出汗。
記得第一次坐飛機(jī)的時候,在飛機(jī)爬升到一定階段,突然有一種下墜感。這種情況并不是飛機(jī)在下降,而是飛機(jī)向上爬升的角度變小了而已。我相信大家在乘坐電梯的時候,再達(dá)到目標(biāo)樓層的時候,電梯減速大家也會有一種失重下墜的感覺。
一般戰(zhàn)斗機(jī)飛行高度在1萬米以上,有的戰(zhàn)斗機(jī)可以爬升到3萬米的高空,而體型龐大的客機(jī),飛行高度也在6千米以上,大型長途客機(jī)飛行高度在12,000米以上。
為什么飛機(jī)要飛那么高呢?想要知道原因,必須先知道飛機(jī)從起飛到降落會經(jīng)歷哪些階段。
以普通客機(jī)整個航程為例,起飛要經(jīng)歷起飛爬升--高空巡航--著陸降落,一般的大型民航客機(jī)起飛6分鐘后進(jìn)入平飛狀態(tài),15分鐘以后達(dá)到巡航階段。其中起飛和降落占航行時長不到1/5,其余時間是在巡航階段。
起飛爬升
大型民航客機(jī)或大型軍用運(yùn)載機(jī)的發(fā)動機(jī)一般懸掛在機(jī)翼下方,根據(jù)發(fā)動機(jī)數(shù)量,分為單發(fā)、雙發(fā)、三發(fā)、四發(fā)、六發(fā),一般根據(jù)飛機(jī)外形、大小和所需推力決定。
飛機(jī)在地面的時候,飛機(jī)發(fā)動機(jī)啟動,動力裝置加速,飛機(jī)向前移動,機(jī)翼就像鳥的翅膀,機(jī)翼下的發(fā)動機(jī)會賦予機(jī)翼一個抬升力,在配合機(jī)翼迎角的升力效應(yīng),飛機(jī)就飛起來了。
此后飛機(jī)不斷加速,進(jìn)入爬升階段,整個爬升階段,持續(xù)6分鐘左右,在這期間乘客座在機(jī)艙內(nèi)會有一種很強(qiáng)的推背感,在爬升到一定高度加速就會慢下來。
高空巡航
飛機(jī)爬升到一定高度就會進(jìn)入平流層,飛機(jī)開始以巡航狀態(tài)在飛行。巡航指飛機(jī)完成起飛階段進(jìn)入預(yù)定航線后的飛行狀態(tài)。
客機(jī)按航程分為短程、中程、遠(yuǎn)程,按起飛重量與載客量分為小型、中型、大型。短程客機(jī)飛行高度6800~8000米,國際航班客機(jī)飛行高度8000~12000米。客機(jī)在巡航高度飛行能耗最小,同時也相對安全。
準(zhǔn)備降落
每班飛機(jī)的航線都是固定的,且每條航線的寬度,飛行高度都是有嚴(yán)格規(guī)定的,飛機(jī)在距離目的地幾百公里開外開始準(zhǔn)備進(jìn)入下降階段,具體以飛機(jī)實(shí)際飛行高度計算。
通常飛機(jī)的下降率為1/28,也就是每繼續(xù)向前飛行28千米,高度下降1千米,那么從10000米高空下降到地面,就需要至少280千米。當(dāng)飛機(jī)到達(dá)機(jī)場對準(zhǔn)跑道、精準(zhǔn)降落、乘客平穩(wěn)落地,飛機(jī)這一趟的航程就飛完了。
網(wǎng)上有人說:飛機(jī)起飛以后快速爬升是為了擺脫地球引力,地球大氣層的平均厚度在1000公里以上,只要在大氣層內(nèi),就會受到地球引力的影響。飛機(jī)這點(diǎn)加速和飛行高度,對擺脫地球引力起不到任何作用。
飛機(jī)之所以起飛以后要爬升到一定高度進(jìn)行巡航飛行,是由以下幾個因素決定的。
1.快速爬升,進(jìn)入安全的氣流層。
地球大氣層由內(nèi)到外分別是對流層、平流層、中間層、熱層和散逸層。對流層位于大氣的最低層,從地球表面開始向高空伸展,直至對流層頂,即平流層的起點(diǎn)為止,對流層是大氣中最稠密的一層。
從地表蒸發(fā)的水分絕大多數(shù)都停留在對流層里,因此情況最復(fù)雜、冰雹、積雨云、超強(qiáng)的空氣對流、電閃雷鳴。飛機(jī)進(jìn)入平流層會遇到顛簸,如果遇到強(qiáng)的空氣對流會產(chǎn)生劇烈的抖動,在對流層飛行對飛機(jī)的安全影響最大,所以飛機(jī)必須以最快的速度穿越對流層。
對流層的上方就是平流層,距地表約10~50公里處的大氣層。平流層亦稱同溫層,這里氣流穩(wěn)定,大氣不對流,陽光明媚,視野寬廣,所以平流層最適合飛機(jī)飛行,便于飛行員操控,是飛機(jī)最理想最安全的飛行高度。
2.低空飛行危險多,不利于突發(fā)情況的處置。
另一方面,飛機(jī)起飛后快速爬升也是為了安全著想。低空領(lǐng)域有諸多飛鳥、海拔高的山、無人機(jī)、直升機(jī)或一些其它的低空飛行器,客機(jī)在這個高度停留太久,很容易發(fā)生碰撞。
其次,在低空滯留太久,由于低空情況復(fù)雜,能見度低,飛機(jī)飛行速度快,突發(fā)情況和未知的危險因素特別多。
一旦遇到危險沒有足夠的反應(yīng)時間很容易發(fā)生碰撞的事故,也不符合客機(jī)的飛行安全要求,所以不能在對流層停留太久,要快速地爬升。
3.高空巡航燃料消耗少,安全性高。
以波音737客機(jī)為例,一次可以加注幾十噸航空煤油,每小時油耗兩噸以上。飛機(jī)在爬升階段需要加大油門,耗油量驚人。
所以出于經(jīng)濟(jì)和能耗的考慮,飛機(jī)在起飛階段需要快速爬升穿越對流層進(jìn)入平流層,以巡航速度飛行。平流層空氣阻力小,沒有遮擋物,飛行速度快,可以減少飛行時間,巡航速度飛行也能達(dá)到節(jié)油的效果。
4.高空飛行避免噪音污染。
我家附近有一座機(jī)場,當(dāng)飛機(jī)起飛或者落地的時候發(fā)出的巨大轟鳴聲,讓附近的住戶苦不堪言。巨大的噪音和污染,讓人聽力受損,失眠焦慮,身心倍受煎熬,為此很多人搬離。
飛機(jī)起飛降落時發(fā)出的聲音約是140分貝,轟隆隆的聲音比打雷聲還響。噪音對人的危害: 80~85分貝時,表現(xiàn)為頭痛、睡眠不好,90~100分貝時,情緒激動,感到疲勞。
100~120分貝時,頭暈、失眠、記憶力明顯下降,120~140分貝時,耳痛、引起恐懼癥。噪聲可導(dǎo)致心動過速、心律不齊、血壓升高、失眠健忘,情緒不安等情況,影響人的身體健康。
現(xiàn)在城鎮(zhèn)化速度加快,寸土寸金。機(jī)場一般設(shè)置在交通便利的地方,附近小區(qū)眾多,人口稠密。飛機(jī)起飛以后快速爬升可以減少噪音污染,減少擾民的事情發(fā)生。
5.可以快速進(jìn)入既定航線。
客機(jī)飛行要按固定的航線行駛,什么時候拉機(jī)頭起飛,何時進(jìn)入爬升,何時進(jìn)入航線,這些都是有既定的時間要求。
客機(jī)起飛前機(jī)長會和塔臺進(jìn)行緊密聯(lián)系。機(jī)場每天起飛,降落的航班次數(shù)非常多,飛機(jī)體積龐大,翼展達(dá)到幾十米, 起飛、降落還會帶動巨大的空氣漩渦。
為了進(jìn)站、出站的航班安全,飛機(jī)在起飛和降落的時候機(jī)長要和地面指揮中心緊密聯(lián)系,等指揮中心發(fā)出正確的命令后,飛機(jī)在既定的時間起飛或降落。所以為了進(jìn)入航線避免干擾因素,實(shí)?安全飛行,飛機(jī)起飛以后要快速爬升。
飛機(jī)起飛以后,快速爬升經(jīng)過對流層的顛簸區(qū),接下來就是放慢速度,緩慢爬升,再到達(dá)平流區(qū)既定的高度進(jìn)行巡航飛行,這就是我們所說的平飛階段,在這種狀態(tài)下飛行,既能保證飛行安全,又能起到節(jié)省燃料的作用。
我國民航規(guī)定,小型飛機(jī)高度3000米以下,中大型以上的民航飛機(jī)飛行高度7000~12000米。飛行高度層高度8400米以下,每300米為一個飛行高度層,飛行高度層高度8400米以上,每600米為一個飛行高度層。
飛機(jī)在相對、交叉、超越飛行時,必須保持不得小于規(guī)定高度層米數(shù)的垂直間隔,以確保飛行安全和交通順暢。
綜合以上分析,無論是直升機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)還是客機(jī),都有自己的既定航線和既定飛行高度,確?;ゲ桓蓴_,提高飛行安全。
無論是短途還是長途飛行,飛機(jī)都不能在對流層飛行太久,對流層情況復(fù)雜多變,無法預(yù)知的風(fēng)險和各種突發(fā)的情況,都會對飛行安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅,所以飛機(jī)在起飛以后要快速爬升,提高飛行仰角,進(jìn)入飛行安全區(qū)平流層。
據(jù)統(tǒng)計,飛機(jī)起飛階段和初始爬升時間占整個航程時間的2%,發(fā)生事故率卻占到14%。在巡航階段的飛行時間占整個航程的57%,但事故發(fā)生率僅占11%。
總之,飛機(jī)起飛以后快速爬升的根本原因,都是為了安全考慮,所以盡快駛離對流層的高風(fēng)險區(qū),也就在情理之中了。
截止2022年2月19日,中國民航的安全飛行時間已經(jīng)達(dá)到了1億小時,這是多少人共同努力的結(jié)果。雖然飛機(jī)發(fā)生的事故率比其它交通工具低得多,(全世界平均每年僅有500人死于空難,卻有幾十萬人死于各種交通事故)。
但是明天和意外不知哪個先來,只能默默祈禱,每次飛行都能平安歸來。希望在未來的飛機(jī)制造過程中,能吸取經(jīng)驗教訓(xùn),制造出更加安全有效的飛機(jī),讓飛機(jī)這種高科技的交通工具可以更好地服務(wù)全人類。
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