飞机的航线为什么不是直的,非得绕个大圈?

作者: 中科院物理所

来源: 好奇实验室

发布日期: 2020-01-19 11:07:35

文章解释了飞机航线为何不总是直线,而是有时会绕道飞行,主要原因包括地球的球形特性、飞行安全、空中交通管理以及地形和气候条件。

飞机的航线为什么不是直的,非得绕个大圈?

我们都知道,航空公司也是公司,公司的主要目的还是赚钱。要想利润最大化,一是增加收入,二是减少支出。所以,在航线这方面,如果能选择一条最近的,飞行距离就能减少,燃料等各方面的成本会下降。那么两个地点之间最短的距离是什么呢?很多人会想到直线,因为两点之间直线最短。比如要从中国飞到美国,大家会觉得在地图上画条直线,按着这条线飞就是最短的。

但其实,这两个地点之间的航线大致是这样的,呈现一条圆弧形。这不是更远了吗?并不会,因为地球是圆的,地球上任意两点之间的最短路径,是这两点和地心形成的平面与地球表面相交形成的一段劣弧。我们把这个最短路径称之为大圆航线。飞机沿着大圆航线飞,才最节省时间和运费。

既然最短距离就是这个所谓的大圆航线,但是实际飞行的航线并不是按照大圆航线飞,其中就涉及到了安全问题。

我们都不希望飞机出事,但世上哪有100%的安全。飞机也会出现故障,所在在整个航线中,需要规划好备降机场。由于早期飞机发动机可靠性不强,当时双发飞机很容易在飞行过程中出现一个发动机失效的情况,造成严重的安全隐患。因此国际民航管理机构规定飞机的全航路中,任何一点到最近的备降机场的距离不得超过单发飞行60分钟的航程。

随着发动机可靠性的提升,这个单发飞行到最近备降机场的时间已经延长到了120分钟的航程,使得飞机可以选择更近的航线。但对于长距离的航线,这依然是需要考虑的问题。

空中的交通管理员对每架飞机从起飞到降落的整个飞行过程中的指挥和调配。在空中飞行的两个飞机之间,要保持一定的高度差和水平距离差,否则会相互受到影响甚至发生危险。而这些垂直间隔和水平间隔都有着具体的数值规定,并且要依赖管制员的指挥得以保证。禁飞区、限飞区、军事活动区等等,都会影响航线的选择。

不同的地理环境会产生不同的天气情况,飞机在飞行中会受到天气条件的制约。

比如盆地、山谷多,大雾天气;在温带,多雷暴;在热带、亚热带海域,多台风、飓风。这些天气带有明显的区域性、季节性,所以飞机航线会尽量避开危险天气的易发地区。例如风,有时候改变航线可以获得更有利的顺风条件。例如从中国飞美国的太平洋航线,正常的大圆航线会绕道北极区域,而有时赤道上空自西向东的高速气流(速度可高达超过一百节)会使得赤道航线更加快捷。

所以,为了满足导航和与其它飞机保持间隔的需要,空中设置了航路,类似于地面上的高速公路系统。沿航路飞有几个好处,一是可以保证与地面障碍物的间隔,二是可以保证与地面无线电导航设备(VOR等)信号接收良好,所有公开航路都是经过飞行测试保证信号质量的,而航路之外无此保障。三是地面雷达并不覆盖空中每个角落,沿公开航路飞行能够最大限度地让雷达看到你。

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