?貴陽(yáng)航空學(xué)校淺析飛機(jī)航線不走直線的緣由?


貴陽(yáng)航空學(xué)校淺析飛機(jī)航線不走直線的緣由?

      一般而言,距離超過(guò)400公里時(shí),地球表面兩點(diǎn)的最短距離,投影到地圖上就和直線有了明顯區(qū)別,在這種情況下,選擇直航時(shí),飛機(jī)在地圖上的投影就是一條曲線。這個(gè)差別在長(zhǎng)距離才會(huì)顯得很明顯。

      早期來(lái)說(shuō),為了導(dǎo)航方便,一般采取等角航線,即測(cè)量出出發(fā)地和目的地之間的磁角夾角,然后只要保持飛機(jī)航線恒定就可以到達(dá)目的地了,此時(shí)航跡在地圖上的投影就是一條直線。但是隨著導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展,就開(kāi)始采用大圓航線,而大圓航線在地圖上的投影就是曲線了。

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      參考下圖,地圖上的Great Circle Route(大圓航線)看似曲線,實(shí)際上的距離要比直線的Rhumb Line(等角航線)短得多。

      再就是由于導(dǎo)航技術(shù)限定,飛機(jī)只能向臺(tái)或背臺(tái)飛行。

      目前最成熟的導(dǎo)航技術(shù)是IR(慣性導(dǎo)航)和VOR/DME(指向臺(tái))導(dǎo)航技術(shù),這兩種技術(shù)疊加可以保證飛機(jī)導(dǎo)航精度達(dá)到RNAV2,即在航行全過(guò)程中,95%以上的時(shí)間里定位精度在2海里以內(nèi),而VOR的一個(gè)缺點(diǎn)是依賴于導(dǎo)航臺(tái),且飛機(jī)只有在航向面向或背向VOR臺(tái)時(shí)才能獲得比較高的精度,因此飛機(jī)的航跡本質(zhì)上就是從一個(gè)VOR臺(tái)飛向另一個(gè)VOR臺(tái),在距離VOR臺(tái)約10海里左右開(kāi)始轉(zhuǎn)向像一個(gè)VOR臺(tái)繼續(xù)飛行。

      一張圖說(shuō)明,十字星標(biāo)就是不同的VOR臺(tái),粉紅色的線就是飛機(jī)的軌跡,由于導(dǎo)航臺(tái)的數(shù)量限制,飛機(jī)只能采取曲線飛行。
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      有人會(huì)問(wèn)GPS呢?GPS直到第三代系統(tǒng)開(kāi)始投入,約2005-2009年,才可能在全球范圍內(nèi)達(dá)到RNAV2精度。對(duì)此,國(guó)際民航組織從2008年開(kāi)始,逐步開(kāi)始對(duì)基于GPS導(dǎo)航的導(dǎo)航設(shè)備開(kāi)始論證使用,目前在歐美大陸,通過(guò)認(rèn)證的飛機(jī)已經(jīng)可以開(kāi)始實(shí)行PBN導(dǎo)航,即不依賴VOR臺(tái)的自由設(shè)計(jì)航線,中國(guó)大陸規(guī)劃在2013年開(kāi)始,2020年全面在民航采取PBN導(dǎo)航。

      可能還有地形/氣象/空管限制,某些區(qū)域必須繞行,這個(gè)應(yīng)該很好理解,比如山峰、雷雨云、禁飛區(qū)之類,就不多說(shuō)了。

      最后一個(gè)原因,由于適航規(guī)章限定,主要是ETOPS規(guī)定。

      這個(gè)是由于早期飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性不足引入的規(guī)定,當(dāng)時(shí)雙發(fā)飛機(jī)很容易在飛行過(guò)程中出現(xiàn)單發(fā)失效,此時(shí)會(huì)對(duì)飛行性能造成嚴(yán)重影響,同時(shí)也給飛行員帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān),因此規(guī)定飛機(jī)的全航路中,任何一點(diǎn)到最近的備降機(jī)場(chǎng)的距離不得超過(guò)60分鐘的航程,以便在飛行員疲勞或飛機(jī)結(jié)構(gòu)受損到不可接受前,飛機(jī)能夠著陸。當(dāng)然,現(xiàn)在隨著發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性提升,ETOPS限制普遍提升到了120分鐘,下一代的380和787都在申請(qǐng)150分鐘的ETOPS限制。
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      這個(gè)限制主要體現(xiàn)在跨洋和北極航線上,內(nèi)陸航線與各航空公司實(shí)力有關(guān),對(duì)于長(zhǎng)距離航線,有實(shí)力的航空公司可能會(huì)沿路各個(gè)機(jī)場(chǎng)都簽有保障協(xié)議,此時(shí)ETOPS只在穿越沙漠和高原是有所影響。實(shí)力不足的航空公司則無(wú)法和所有機(jī)場(chǎng)簽協(xié)議,只能選擇性的挑選,就有可能受到一定的限制。

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