氣流:天空中的波浪
氣流是飛機航行中最常遇見的外部環境。就一般情況來說,如果氣流不是過于強烈,帶來的顛簸不會危及飛機安全,但無論是飛行員還是乘客都會感到不適。那么,飛機能否避開這些氣流呢?這與飛行的高度緊密相關。
客機飛行的高度取決于航程遠近,還有不同型號飛機的技術性能。一般來講,航程比較近的支線客機巡航高度都在9000米以下,而飛遠程的大型客機巡航高度都在萬米以上。萬米經常能體會到干線客機比支線客機更穩、更舒適,其原因就在于干線飛機飛得更高。
飛機飛得越高,遇到氣流的可能性就越少。我們知道,地球的大氣如同雞尾酒一樣分為幾層,從地面到高空依次是對流層、平流層、中間層、熱層和外層,高度越高,空氣越發稀薄和穩定,而影響飛機飛行的氣流(也就是風)只出現在對流層,平流層以上則基本上沒有天氣變化。對流層與平流層的分界,就在萬米上下。所以,在對流層中航行的飛機難免會遇到氣流而顛簸。
即使能夠飛越對流層的飛機,在起降過程中也必須或長或短地穿過對流層。因而,就如同大海中航行的船只不可能避開起伏的海浪一樣,無論什么飛機,也難以徹底躲開氣流。我們所能做的,只是盡量減少遭遇強烈氣流的可能性。
此外,飛機還要防備穿越云層時可能遭遇的陷阱。一般而言,飛機穿越6000米以下的云層時,飛機機身容易結冰,并且不同直徑的水滴對飛機的威脅不同。直徑在50微米以下和500微米以上的水滴主要凝結在機翼前方邊緣,機翼里的加熱器可以去掉這些薄冰;但直徑50-500微米之間的水滴,會在機翼下方結成厚厚的冰層,使機翼負擔加重,飛機可能因此失去平衡。
不過,新型氣象雷達已經能對一些氣流活動進行預測,再加上飛機上更先進的安全設備和飛行員的經驗,飛機安全駛過氣流頻繁出現的危險區域,基本不成問題。
雷電:藏在云中的;利劍
雷電是飛機航行中的一大勁敵。因此,飛機在航行過程中,對于航線上變化多端的云,會時刻監控。
其中,最關鍵的是一種很特殊的云,高高聳立的云體如同雪山一樣浮在空中,這就是積雨云。它由地面熱空氣攜帶大量水汽不斷上升所形成,待它聚集大量的電荷后,就形成了雷暴積雨云。如果雷暴積雨云里的電荷越積越多,達到一定強度時,它就會把空氣擊穿,在空中打開一條狹窄的通道強行放電,形成雷電。
飛機表面的金屬材料當然不能避電,相反,飛機在空中是一個吸引雷電的大導體。而且,機身上電荷集中的地方,像最前端的雷達罩、機翼和尾翼的后緣,甚至某些飛機腹部裝設的天線,這些都是雷電特別青睞的部分。
為了預防雷擊事故,幾十年前,設計者就為飛機裝上了靜電放電器。它能把累積在飛機表面的靜電排到大氣中,連飛機的雷達罩也安裝了避雷裝置——放電刷。今天,還有了更先進的天氣預報和雷達監控系統,因此,很少有飛機因為遭雷擊而發生重大意外。
不過,即使客機在航行中突然遭遇雷區,也有辦法。一般,機長首選避繞雷區的方式。從雷暴較弱、繞飛距離較短的方向繞飛(注:根據航線的要求,客機繞行的范圍有嚴格限制,可供機長繞飛、回旋的范圍很小)。而如果雷雨區范圍較大,或者飛機被放電云層重重包圍,面臨油料耗盡,機長會按規定迫降或返航,以保證客機安全。
鳥:無辜的搗亂分子
從飛機誕生起,無辜的小鳥就不斷給飛機找麻煩。在飛機材質和控制系統比較落后的時代,飛行高度較低的飛機一不留神就被小鳥弄得“機毀鳥亡”。即使今天,鳥類撞機或者卷入發動機的偶發事件,也依然是航空界面臨的難題。
現代大型客機在起飛后,會迅速爬升到1萬米左右的高度,這個高度讓所有的飛鳥望塵莫及。只有少數大型鳥類在遷徙時,才可能飛上幾千米的高空。若飛機偶爾在幾千米的高空碰到大鳥,先進的雷達也能很早發現目標,留給飛行員充裕的躲避時間。至今依然讓航空界頭痛不已的,主要還是在10-100米超低空飛翔的、為數眾多的小鳥們。它們的活動區域常會與飛機的起降空間形成交叉區域,很容易讓飛行員措手不及。
眾所周知,“鳥擊”對飛機的殺傷力相當大。根據沖量定理,飛機速度越快,鳥對它的損害就越嚴重;1千克的鳥與速度80千米/小時的飛機相撞,就足以把飛機的前擋風玻璃撞碎。如果鳥被卷入發動機,則更會造成兩敗俱傷。要減少此類事故,最好的方法只能是從地面上做文章。為此,機場工作人員會想方設法把小鳥驅逐出境:比如鳴槍示警嚇退鳥群;設立攔鳥網或圍墻等重重障礙,防止鳥類進入;播放猛禽的嗚叫恐嚇小鳥,使其“聞聲逃竄”;架設一些隨風而動或者電力驅動“稻草人”,使鳥類“望而卻步”……近年來,還有更先進的手段不斷被發明和應用:比如把一種無毒的香精酒放到機場附近區域,人聞到這種味道會感覺甜香異常,但鳥類卻對它非常厭惡,于是,不再到機場附近覓食。
電磁波:隱身的天羅地網
飛機起飛時,我們總能聽到安全提示:“請確保您的手機、筆記本電腦處于關機狀態。”不僅如此,數碼相機、Mp3、手持游戲機、文曲星等諸多電子設備在這個階段,也是禁止使用的。這是因為它們都會發出或強或弱的電磁波。
其實,我們一直都是生活在一張由各種電磁波交織而成的無形大網之中,而飛機也是借助這張網飛行的。飛行中,飛機需要同時發射和接收電波信號和地面雷達保持聯系,并根據反射電磁波的方向和延遲的時間,分析出方位和距離。在起飛、下降、進機(飛機即將著陸)和著陸幾個階段,飛機交叉概率較大。導航系統一旦被其他電波干擾,飛行員就可能會根據錯誤的信號判斷失誤。
電子產品雖小,產生的電磁波卻足以擾亂整個飛機導航系統的雷達信號。國際公約規定,現行飛機導航系統頻道分別是120兆赫、110兆赫、75兆赫,其他領域不得采用這些頻道。目前,手機全球通系統是800兆赫、CDMA系統是900-1000兆赫,由于頻道有一定的寬度,但手機發射的電波頻率與導航系統十分接近時,就有可能出現干擾。而且,待機狀態下的手機也很危險。因為手機在待機時,也有發射信號的可能。如果待機中的手機突然收到電話或者短信,在振鈴和振鈴前的1-2秒內,手機會發出很強的信號。
此外,由于移動電話的信號被劃分成了若干個位置區,在跨越位置時進行位置區的更新,手機也會自動登記。比如,當你從北京飛人河北,你的手機就會收到河北電信公司自動發送的歡迎短信。這很可能會對飛機導航設備造成干擾。所以,在飛機上關手機十分必要。
筆記本電腦、Mp3等是非主動發射信號的電子設備,但在飛機起降階段也禁止使用。這是由于盡管它們不會主動發射電磁波,但都有顯示時間的高頻時鐘振蕩器,即便產生的干擾信號很弱,仍然可能會對飛機乘客艙附近的電子系統形成干擾,從而間接影響導航系統。如果使用者坐在靠近機頭的座位,這些設備的電磁波則可能直接影響到導航系統。
總而言之,威脅飛機安全的因素其實永遠都會存在,但當我們越來越了解它們,掌握它們的規律,避免讓它們造成危險,我們就安全了。