空中航行險(xiǎn)象環(huán)生

編譯 滕慧月

惡劣天氣條件下的飛行任務(wù)常常讓飛行員們感到壓力山大。遇到壞天氣誰(shuí)都難以保證準(zhǔn)時(shí)起降，正如我們平常放風(fēng)箏都要考慮天氣是否晴朗、風(fēng)力風(fēng)向如何，就更不用說(shuō)天氣的影響對(duì)于飛機(jī)飛行來(lái)說(shuō)有多么關(guān)鍵了。

劫后余生

馬克是美國(guó)一家飛行員培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的教練。2021 年10 月的一天，他帶領(lǐng)學(xué)員開展常規(guī)飛行練習(xí)，為了避免在惡劣天氣條件下飛行，他在訓(xùn)練開始前仔細(xì)觀察了天氣——飛行基地總部上方的天空，萬(wàn)里無(wú)云。他和一名學(xué)員在天氣晴朗的情況下順利駕駛飛機(jī)到達(dá)地處另一座城市中的飛行基地分部，并安全著陸。

在分部稍作停留后，他們決定原路飛回。此時(shí)是下午三點(diǎn)左右，天氣似乎依舊不錯(cuò)，適合飛行。然而，他倆正準(zhǔn)備起身走向飛機(jī)，卻聽見分部工作人員說(shuō)：附近有雷暴。馬克抬頭暼了一眼天空，一朵云也沒看到，于是判斷雷暴波及他們的可能性不大。隨即，他們登上飛機(jī)，動(dòng)身返航。

飛機(jī)起飛后不久，無(wú)線電傳來(lái)另一架飛機(jī)的通信信號(hào)，稱其“受雷暴影響，準(zhǔn)備折返”。由于這架飛機(jī)距離馬克的飛機(jī)很遠(yuǎn)，也不在他們的航線上，他們不以為意。然而，數(shù)分鐘后，馬克所處航線附近的駕駛員也報(bào)告稱打算暫時(shí)返回分部。馬克和學(xué)員終于意識(shí)到，情況不容樂觀。

片刻之后，馬克飛機(jī)周圍的霧越來(lái)越濃。此后一分鐘，兩人感覺到了明顯晃動(dòng)，浮現(xiàn)在他們眼前的是一堵巨大的“烏云墻”。馬克厲聲命令學(xué)員：“立刻掉頭！”

這個(gè)決定非常明智。他們剛在分部降落，就聽見塔臺(tái)發(fā)出警告：“附近空域發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)切變（風(fēng)在短距離內(nèi)突然改變方向或速度的情況），一名飛行員報(bào)告稱其駕駛的飛機(jī)的空速下降了10節(jié)（1 節(jié)約等于每小時(shí)1.852 千米）！”馬克二人安全著陸五分鐘后，狂風(fēng)四起，暴雨襲來(lái)，刺眼的粉色叉狀閃電布滿天際。

云的種類

迷霧只是小菜一碟

藍(lán)藍(lán)的天空，白白的云。飛機(jī)翱翔天際，免不了與云朵親密接觸。飛機(jī)一般在云層之上飛行，這樣能保證良好的視野。而在飛機(jī)起飛和降落的過(guò)程中，飛機(jī)可能會(huì)遇到一些距離地面不到2000米的低層云。低層云本身并不危險(xiǎn)，合格的飛行員能通過(guò)觀察飛機(jī)儀表，駕駛飛機(jī)穿過(guò)低層云，從而順利起降。況且，許多飛機(jī)還裝有自動(dòng)著陸系統(tǒng)，克服低層云降落自然不在話下。然而，如果低層云太厚，能見度實(shí)在太低，那么“留在地面按兵不動(dòng)”才是飛行老手的最佳選擇。雨和云一樣，通常不會(huì)給飛機(jī)飛行帶來(lái)危險(xiǎn)。雖然大雨會(huì)導(dǎo)致能見度降低，但是，在儀表數(shù)據(jù)的支持下，低能見度對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)并非嚴(yán)重問題。不過(guò)，要是碰上雨夾雪，飛行員就需要提高警惕了，因?yàn)檫@種天氣會(huì)導(dǎo)致機(jī)翼快速積冰。

冰霜才是致命殺手

1994 年芝加哥空難飛機(jī)殘骸

除冰

飛機(jī)的機(jī)身造型設(shè)計(jì)充分考慮了氣動(dòng)學(xué)因素。機(jī)身和機(jī)翼的形狀、尺寸以及表面光滑度都經(jīng)過(guò)了精心設(shè)計(jì)，能夠在飛行過(guò)程中讓飛機(jī)受到的空氣阻力保持最小。客機(jī)的飛行速度能夠輕松達(dá)到每小時(shí)700 千米左右。如果將氣流想象成水流，那么，把一塊石頭放在流路中，會(huì)發(fā)生什么呢？原本順暢的流動(dòng)會(huì)被擾亂！飛機(jī)機(jī)身或機(jī)翼一旦結(jié)冰，就會(huì)阻礙氣流流動(dòng)，打破飛機(jī)的平穩(wěn)飛行狀態(tài)。此外，冰還會(huì)讓飛機(jī)的某些部件活動(dòng)受阻。例如，如果方向舵上結(jié)冰，飛行員就難以、甚至無(wú)法控制飛機(jī)轉(zhuǎn)向。飛機(jī)機(jī)身結(jié)冰導(dǎo)致的飛行事故屢有發(fā)生。1994 年10 月31 日午后，從美國(guó)印第安納州飛往芝加哥的美鷹航空4184 號(hào)班機(jī)在芝加哥機(jī)場(chǎng)上空盤旋等待降落時(shí)，由于機(jī)翼結(jié)冰，飛機(jī)最終墜毀在一片農(nóng)田上，機(jī)上68人無(wú)一生還。

高效的除冰方案是保障飛行安全的重中之重。一樁樁慘痛事故促使航空相關(guān)部門針對(duì)飛機(jī)除冰問題制定出越來(lái)越嚴(yán)格的規(guī)定，也催生出越來(lái)越先進(jìn)的飛機(jī)除冰技術(shù)。低溫天氣，飛機(jī)在起飛前都會(huì)噴涂除冰液，除去飛機(jī)在駐留機(jī)場(chǎng)過(guò)程中生成的冰。除冰液類似于汽車防凍液。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的凝固點(diǎn)（最高結(jié)冰溫度）是0 ℃，如果在水中摻入凝固點(diǎn)遠(yuǎn)低于0 ℃的物質(zhì)（如汽車防凍液的主要成分乙二醇、丙二醇），那么得到的混合物的凝固點(diǎn)就會(huì)低于0 ℃。將除冰液加熱后噴灑在飛機(jī)上，其熱量會(huì)使冰融化。且基于上述原理，熱液在冷卻后也不會(huì)凍結(jié)。在除冰液中添加增稠劑，就能讓除冰液長(zhǎng)時(shí)間駐留在機(jī)身表面。一些客機(jī)還配備了加熱除冰裝置。更有趣的除冰方式還有膨脹除冰：人們?cè)跈C(jī)翼等位置安上除冰套，機(jī)身遇冷時(shí)，氣動(dòng)系統(tǒng)會(huì)利用壓縮空氣給除冰套充氣，除冰套隨之膨脹，擠破積冰。

雷暴更是難以捉摸

雷暴集合了一系列威脅飛行安全的天氣現(xiàn)象，是目前公認(rèn)的影響飛機(jī)航行的最大挑戰(zhàn)。在雷暴云中，風(fēng)切變是飛行員最需要警惕的情況之一。風(fēng)切變既可以發(fā)生在垂直方向上，影響飛機(jī)升降；也可以發(fā)生在水平方向上，導(dǎo)致飛行偏向。飛機(jī)在雷暴區(qū)內(nèi)飛行，會(huì)因風(fēng)切變產(chǎn)生嚴(yán)重顛簸，飛行高度在幾秒內(nèi)可能會(huì)升降幾十米甚至幾百米。

除了強(qiáng)風(fēng)，電閃雷鳴也是雷暴天氣的特征之一。專家估計(jì)，每架商業(yè)航班每年都至少會(huì)被雷擊中一次。最近的一次由雷擊引發(fā)的空難發(fā)生于1963 年，當(dāng)時(shí)美國(guó)泛美航空公司的一架波音707 的油箱遭遇雷擊，油箱猛烈爆炸，導(dǎo)致機(jī)翼受損。該航班墜毀于美國(guó)馬里蘭州，機(jī)上81 名乘客死亡。幾十年來(lái)，人類不斷研究雷電對(duì)飛機(jī)的影響，飛機(jī)防雷技術(shù)日趨成熟。

如今，飛機(jī)需要接受嚴(yán)格的雷電防護(hù)試驗(yàn)，以確保它們符合安全標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)飛機(jī)的蒙皮采用鋁合金材質(zhì)，導(dǎo)電性能優(yōu)異。遭遇雷擊時(shí)，電荷均勻分布于飛機(jī)的金屬蒙皮，蒙皮因此成為一個(gè)電位處處相等的“法拉第籠”，而身處“籠”中的人和物則不帶電，不與蒙皮之間產(chǎn)生電壓，故不會(huì)受到電流沖擊。不過(guò)，飛機(jī)機(jī)身上有一些開口，還有一部分非金屬部件，因此飛機(jī)蒙皮并不是完美的“法拉第籠”。由非金屬材料制成的機(jī)身部件中往往會(huì)安裝避雷條，幫助電荷在機(jī)身表面順利流通。“法拉第籠”效應(yīng)能夠保證飛機(jī)在遭遇普通雷擊時(shí)基本不受影響。盡管如此，由于暴雷天氣給飛機(jī)航行帶來(lái)的影響復(fù)雜且嚴(yán)重，駕駛員一般還是會(huì)參考飛機(jī)上的氣象雷達(dá)系統(tǒng)，對(duì)雷暴區(qū)避而遠(yuǎn)之。

飛機(jī)在雷暴天氣航行

人站在法拉第籠中能免遭電流襲擊

雖然天空中險(xiǎn)象環(huán)生，但飛機(jī)仍是最安全的交通工具之一。因空難致死的概率極低。飛機(jī)能夠安全地馳騁藍(lán)天，是科技進(jìn)步的結(jié)果，更是人類進(jìn)取精神的具體體現(xiàn)。

商業(yè)航班為天氣預(yù)報(bào)貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)

商業(yè)航班除了肩負(fù)載客任務(wù)，還會(huì)記錄沿途的氣溫、氣壓、濕度等信息，并通報(bào)給氣象部門。研究表明，2020 年3 月至5 月，許多航班因新冠疫情而停飛，世界各地飛機(jī)天氣觀測(cè)數(shù)據(jù)減少了50%～ 75%，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度也隨之下降。