【民航科普】民航客机为什么不飞直线?
许多细心的小伙伴也许会发现,在网上买机票时,显示的飞机航线线路都不是直线,而都经过主要城市上空,这是为什么呢?就让我们一起来看一看吧。
在商业飞行发展的初期,飞行员完全可以按照自己的意愿驾驶飞机飞行,最终只要安全达到目的地就行了。之所以那时飞行员可以这样飞,完全是因为那时候民航刚刚起步,天上的飞机根本就不多。如果任由飞行员一直这么根据自己的心思飞下去的话,迟早有一天会出事,因为航空业是在不断发展,天上的飞机越来越多。
果不其然,1956年6月30日在美国出事了,而且是出大事了,两架飞机在大峡谷上空相撞,导致128人丧生,这起事故是当时航空史上最严重的一起空难。
大峡谷空难促进了民航管制系统和民机防撞技术的重大变革。从此以后飞机飞行规定有严格要求,飞机只能沿规定的空中走廊——即航路飞行。
飞行员在执行一个航班前,必须规划好起点到目的地的航路,所谓的航路跟我们地面上的公路其实有相似之处,只不过航路是在天上的无形的,在整个航路途中会经过一系列的导航点,飞机必须严格沿着航路和规定高度陆续飞过规划好的导航点,最终到达目的地。同时受天气、沿途备降机场、航路拥挤程度、风速、总飞行长度的影响,飞行员根据上述因素可以选择不同的导航点,就好比开车上班你可以根据地面拥堵情况选择一条最快捷的路径一样,这就导致从起点到终点飞机飞行一定不会是直线,但飞行员在选择航路时还是尽可能会选择近似大圆航线的航路,毕竟一般情况下飞行距离越短越省油越省时。
不过也有例外,比如上海飞纽约,最短的大圆航线是走北极的极地航线,但是北半球中纬度高空盛行西风,有时风速可以高达100km/h,因此去程时飞机一般会选择横穿北太平洋,借助风速更省时省油。回程时为避免大逆风,选择距离更短的穿越北极的极地航线。
再比如,由于政治原因,大陆和台湾的航班是不能跨过台湾海峡的中线的,必须绕飞,因此福州到台北仅仅两百多公里,但是航班飞行时间却要一个半小时,究其原因是福州台北航线是下面这张图这样绕行的。
沿航路飞行是民航客机不按直线飞行的原因之一,另外还有一个原因,就是ETOPS(双发延程运行规则)。
早期的飞机发动机可靠性都不高,尤其是像活塞发动机的飞机,如果作长距离飞行甚至是跨洋飞行的话,是有很大的安全风险的。因此1953年的时候,美国联邦航空局(FAA)和国际民航组织(ICAO)规定,双发和三发飞机在飞行航路上的任意一点如果其中一台发动机发生故障,仅仅靠另一台发动机能够在60分钟内飞到备降机场,也就是整个飞行航线必须在所有备降机场的单发飞行时间60分钟圈内,这样的航线才满足要求,否则不予飞行。这个就是ETOPS最早的雏形。
到了五六十年代,美国普惠公司研制的JT8D发动机可靠性明显提高,并且被应用到了波音727、737飞机上,此时FAA和ICAO才将ETOPS放宽到了仅限于双发飞机,取消了三发飞机的“60分钟限制”。
后来,随着发动机技术的越来越先进,发动机可靠性也越来越强,FAA和ICAO分别在1977年、1985年和1988年把双发飞机的单发飞行的“60分钟限制”放宽到了75分钟、120分钟和180分钟。延程时间的延长意味着飞机飞行航路选择面大大增加,尤其对于偏远地区航线,洲际、跨洋航线,受沿途航路备降机场数量、机场保障能力和天气等因素的影响将大幅度减小,对于缩短飞行距离、提高飞机的经济性、降低航空公司成本、节省旅客的时间成本意义重大。
一款飞机要取得ETOPS资格,必须经过严苛的认证。目前世界上主流的双发宽体客机如空客A330、波音777都达到了ETOPS-180的认证资格,像空客A350、波音787之类的最新型的宽体客机单发飞行能力更是达到了逆天的300多分钟。
不过,就算发动机可靠性再强、技术再先进,客机还是得遵守ETOPS规则。这就决定了飞机飞行不能沿着直线的最短路径来飞行。