空中交警
美国纽约有一座 85 层高的帝国大厦,1945 年 7 月的一个大雾之晨,一架美国军用 B—25 型轰炸机不幸撞上了这座大楼。当时,飞机撞在大厦的第79 层上,墙上撞开一个大洞,火光冲天、浓烟滚滚,79 层以下的 6 层楼也遭
到了损坏。当消防队员冲上楼时,在瓦砾和残骸中发现了 14 具尸体,其中有
3 人是机上乘员。幸好,事故发生在星期天的早上,否则,这座大厦在非公
休日每天有 5 万人在上班,其后果不堪设想。这件事情说明尽管天高无际, 但是飞机并不能随心所欲地乱飞。“海阔凭鱼跃,天高任鸟飞”,只是古代文人对飞鸟可以在广阔天空自由翱翔的浪漫幻想。在现实中,飞机在空中飞行绝不能我行我素,而必须像地面交通一样,接受严格的控制。
随着航空事业的不断发展,在天空中飞行的飞机越来越多,像北京、广州、上海等大型航空港内,每天都有数百架次飞机起飞降落。为保证飞机安全、有秩序和迅速地运动,就必须划定航路、规定高度层、制定飞行规则, 使飞机从起飞到着陆在各个飞行阶段都处于受控状态。
在起飞前,飞行员根据飞行沿途气象预报、终点机场跑道长度、导航设施等情况编写飞行计划,写明飞机的标识、类型和速度、计划飞行的高度、选择的航线、预计飞行时间和起飞时间等,送交航路管制中心审批。航路管制中心借助电子计算机汇集所有准备起飞飞机的飞行计划,进行处理,安排飞机起飞的先后顺序,通知管制塔台放行待飞的飞机。
终端区管制中心的工作主要由两部分组成:一是塔台,它负责机场区域内约 20 公里、高度 900 米以下的飞行,它一般设置在机场建筑物的最高层, 四周全是玻璃窗,管制员从这里环视机场的一切活动,通过无线电通信设备指挥引导飞机在跑道上起飞和着陆;另一个是进近管制中心,主要使用航管雷达,引导飞机起飞离场和进场着陆,它通常负责 50~100 公里、高度 900~ 6000 米左右范围,在此范围之外,属于航路管制中心管辖。
飞机一旦由终端区管制中心飞出机场区域,就由航路管制中心指挥飞行了。现代运输机一般都装有雷达应答器,不需飞行员报告而能自动地应答空中交通管制雷达的询问脉冲,回答飞机的标识和飞行高度。航路管制中心的管制员可以清楚地从雷达的显示屏幕上观察到所管辖区域内飞行的飞机制标识、高度、速度、位置和航向等,能随时用无线电话下达管制飞行的指令, 比如改变飞机的飞行高度,调整各飞机间隔距离,以保证飞行安全。飞行路线途经多个航路管制中心时,通常由一个中心移交给下一个中心,一直移交给终端管制中心。
进入终端区时,飞机就由终端区管制中心负责引导飞机进场着陆。通常, 一条跑道只能有一架飞机起降。因此,如果有飞机在跑道起降时,其他飞机就只能按塔台管制员的指令在机场规定的空域盘旋等待。一个高度层只允许一架飞机盘旋飞行,按先后抵达的时间,一层一层像台阶一样往下降,两层之间高度差约 300 米,最后由仪表着陆系统引导着陆。
目前我国大多数机场地面航管设施相当落后,造成空中资源大量浪费, 限制了民航运输业进一步发展。为了改变这种状况,从 1992 年开始实施全国航路改造工程,目标是在我国东部地区主要航路上实现雷达管制,使管制员能准确掌握飞机动态,将飞机的水平飞行间隔时间从现在的 10 分钟缩短到 5 分钟或更短,充分利用空域资源;在国际机场和国内主要机场配备Ⅰ类和Ⅱ
类精密进近设施,降低因天气原因而造成的航班不正常情况,提高航班正常率;在国际航路和国内主要航路实现全向绘标/测距台覆盖区衔接,在我国西部地区实施自动相关监视,分阶段实施甚高频数据链;建立民航专用的综合业务话音通信网,为航行管制提供畅通的通信业务;地空实现甚高频通信, 保证飞行员与管制员之间通话清晰;全国改建气象中心、分中心和气象数据库。目前,这项全国航路改造工程第一阶段的通信导航部分已基本完工,气象工程也将告捷,雷达工程正在紧张施工,全部改造计划已在 1997 年结束, 这样就大大提高了民航运输的效益和安全水平。
现代民航运输已达很高的安全水平。尽管国际上每年都会发生若干起空中交通重大事故,经过电视传媒,能使全世界迅速家喻户晓,但实际上随着航空制造、维护技术和空中交通管制的进步,发生事故的几率在下降,事故造成的损失也比地面、水上交通及其他事故造成的损失小得多。以航空运输最发达的美国为例,每年死于航空运输事故的人数平均约 100 人,但死于轮
船事故的有 5000 人,死于地面交通事故的有 36000 人。
由于航空器的设计制造和维护难免有缺陷,其运行环境(包括起降场地、运行区域地形及助航设备、气象情况等)又复杂多变,机组人员操作也会出现失误,所以一家航公司很难做到长期不发生事故,一个国家做到长期不出事故就更难。保证飞行安全、防止飞行事故发生是各国民航从业者的首要任务。飞行安全水平是民航管理水平、设备质量和人员素质的综合反映。
衡量飞行安全水平的指标通常使用事故万时率、事故万架次率和亿客公里死亡率。
事故万时率是按飞行小时计算的事故次数,即指一个单位、一个国家平均一万个飞行小时发生飞行事故的次数。
亿客公里死亡率是按运送旅客人数计算的造成旅客死亡人数,即指一个飞行单位平均每运送一亿客公里发生事故造成旅客死亡的数字。
从世界范围看,航空运输安全水平总的趋势在提高,即死亡事故次数和死亡人数的比率都在下降,但各个年份有高有低,不尽相同。1995 年,全球残死亡事故次数和死亡人数均高于上一年,呈上升趋势,全年共发生死亡事故 57 起、死亡 1215 人,高于前 10 年的平均水平——44 起死亡事故和死亡
1084 人。这一年,喷气式定期客运航班发生 9 次死亡事故,其中最严重的是
美国美利坚航空公司一架波音 757 飞机由于飞行员操作失误在安第斯山脉撞
山坠毁,机上 164 个人中 160 人丧生。1996 年 4 月 3 日,美国商务部长布朗
乘坐的飞机在克罗地亚地区失事坠毁,部长及其随从 33 人全部遇难。当时布朗率团参加了在法国举行的西方七国就业问题会议后,正准备到波黑访问。他乘坐的由波音 737 改装的空军专机,性能良好,驾驶员技术高超,可是却碰上了恶劣的天气。飞机在克罗地亚最南端的杜布罗夫尼克坠毁,整架飞机烧得只剩下机尾,碎片和尸首散落在周围 300 米的范围内,机上有布朗部长
和美国 11 家大公司的代表共 33 人,无一幸免,尸首难辨,这是 1996 年影响较大的一起空难。
中国民航近年来实行严格管理、注重打好基础,提高人员素质,1995 年全民航系统实现安全飞行,全年安全飞行 120 万小时,连续 18 个月没有发生
重大死亡事故。特别是中国国际航空公司飞行总队自 1955 年 1 月 1 日成立以来,始终不渝地坚持全心全意为人民服务的宗旨,坚持“安全第一、预防为主”的方针,坚持严字当头、事实求是的科学态度和严密的组织、严格的训
练、严明的纪律、严谨的作风,经过员工们的努力拼搏,连续安全飞行 40 年,在我国民航史、乃至世界民航中都创造了辉煌业绩。
说到航空安全时,人们还必须对飞机的“同路人”——鸟类提高警惕。有时,同“航”竟是冤家。
第一次发生这样的事情是 1912 年在美国加利福尼亚,当时一只海鸥落在发动机上致使飞机坠毁,著名的飞行员罗杰斯不幸身亡。这还是一架飞行速度很慢的飞机。
1960 年 10 月 4 日,黄昏将至,美国东方航空公司的一架客机,在东海岸名城波士顿一个机场上起飞,离地不久飞机的推进动力突然锐减,接着就发生失速,所有的操纵面均告失效,飞机随之坠入机场附近的大海之中⋯⋯ 机上 62 名乘员无一生还,还没离开机场候机大楼的送行人群亲眼目睹了这一
幕悲剧。人们很快在机场附近发现了 75 只尸骨未寒的死鸟——这群鸟竟是酿成这起航空史上空难死广人数最多的一次惨案的罪魁祸首。原来,当这架客机离地升空之际,一群惊鸟相继闯进该机的 1、2、4、号发动机⋯⋯
1987 年 9 月 28 日,美国空军的一架可变后掠翼战略轰炸机 B—1B,在离
地面 180 米的高度上以 1000 公里/小时的速度飞向国土纵深处的一个训练目标时,机头前方突然闪过一道白光。伴随着一声巨响,飞机晃动起来,一台发动机的液压导管开始冒出浓烟烈火,随后此发动机的压缩器又出现了故障,排气温度急增⋯⋯虽然 6 名机组人员奋力排障,飞机也只能爬到 2500 米高,但抖振和右滚现象仍无法抑制,飞行高度随之急降。在此危急关头,3 名机组人员弃机跳伞,另 3 名来不及跳伞的军官随着以 70 度的右倾角歪斜的飞机猛然坠地。经过周密的调查分析终于弄明了真相:那道从机头左前方闪过的白光,乃是重约 6800 克的白鹈鹕鸟向这架 B—1B 飞机 3 号发动吊舱上方左侧身袭来的身影,这颗“肉弹”击穿了蒙皮,打断了一些导线和导管。价值 1 亿美元的最现代化的战略轰炸机就这样被一只不知天高地厚的白鹈鹕鸟“击落”了。
即使是飞行速度慢得多的直升机,有时也难以回避飞鸟的撞击。其中最令人吃惊的例子是:加拿大的一架直升机的风挡被迎面袭来的飞鸟击破后,4 名乘员来不及反应就被鸟体击中身亡⋯⋯
1981 年 3 月,埃及国防部长率领 13 名高级将领,乘坐一架米—8 型直升机前往一个要地⋯⋯谁能料到,这批埃及军界精英此次登机之日竟成了他们“死亡”之时。经过一番兴师动众的调查,才发现造成这起航空史上鸟机相撞死亡人员级别最高惨案的原因竟是进气道吸入了飞鸟⋯⋯
美国空军的飞机,每年与飞鸟发生碰撞的事件超过 2000 次,平均每天5~
6 次,轻者人机俱伤,重则机毁人亡。
美国的客机与飞鸟发生碰撞的事件,每年起码有 4000 次,所造成的直接
经济损失超过 2000 万美元。
1983~1984 年,日本三家最大航空公司所属的飞机,共发生了 1000 多起与飞鸟相撞事件,其修理费用超过 8 亿日元。
据统计,世界上每年发生数万起飞行器同鸟类相撞的事件。当然,不是所有事件都以空难告终。
从力学的概念分析,两物相撞,双方都得分担由此产生的冲力——参与碰撞的物体质量越大、相对速度越高、接触时间越短,所承受的冲力越大。当飞机以 900 公里/小时(150 米/秒)的速度与一只 900 克的飞鸟相撞
时,其冲击力约为 1330 千牛(即工程力学制中的 135 吨力)。
牛顿的力学原理是无情的,参与碰撞之两物所产生的冲击力理应由它们同时分担。无知的飞鸟当然只能落得个粉身碎骨的下场,由高级合金制造的飞机机体也不会不严重受损。
造成飞行事故的鸟类首先是海鸥,占 53%,其次是凤头麦鸡,占 13%, 还有鸥椋鸟、燕子、鸽子、老鹰、天鹅、鹈鹕、野鸭、乌鸦、白嘴鸦等。
在较高的高度很少发生机鸟相撞的事情,机鸟相撞的创纪录高度为 1.1
万米。大多数事故发生在离地面 100 到 1000 米的高度,而且通常都是在飞机起飞和降落的时候。
在这方面,位于海岸附近和候鸟迁移路上的机场最危险而机场本身也容易吸引鸟类,它们觉得空旷的场地是安全的地方。鸟对飞机已经习惯,不再害怕。热流中的跑道上有许多小蚊子。雨后蚯蚓要爬上混凝土跑道,这些食物吸引着鸟群,如果附近有垃圾场,那鸟就更多了。
鸟类撞击飞机的问题已非常严重,各国都已开始寻找解决办法。世界上42 个国家的 300 多个科研机构都在研究这个问题。人们最初是消灭鸟群。可是一种鸟被消灭了,紧接着又出现其他的鸟。后来人们开始吓唬鸟,让它们厌恶机场。使用了从稻草人、信号弹到电脉冲等各种手段。还有些地方养一群受到训练的老鹰,用它们来“整顿”秩序,但其价格昂贵⋯⋯总之,鸟类正在迫使人类付出巨额代价来解决这个非同小可的问题。
在竞争激烈的民航市场上,近年来各航空公司为争取旅客,把改进服务的重点放在利用高科技手段在空中为旅客提供更多的服务方面,包括卧铺、信息、娱乐,使旅客在 10 多个小时的长途旅行中能继续办公、与地面保持联系、获得各种信息、享受视听娱乐服务。例如,有一种娱乐系统,可为旅客提供下列服务:
个人电视,有 22 个频道供选择,其中包括 14 个电影频道,其他则为旅客提供新闻、体育、喜剧等多方面频道。
数码收音频道,有 12 个娱乐性的电台频道,给旅客更清晰的音质及更佳的听觉享受。
目的地资料,目前,可提供 12 个目的地的机场、交通、旅游点、节目及节日资料,而且以后可提供更多城巾的资料,包括餐厅、商厦及酒店的资料。
电话,每位旅客都可以在自己的座位上通过卫星通信网络与世界任何地方通话。
下一步还可以提供更多的服务,如:
电讯新闻服务,每小时不断提供最新的世界新闻和财经消息。
航空购物,通过荧光屏显示货物样式及特点,可用信用卡付款,并可直接送抵世界上每一角落。
视听需求服务,乘客可根据自己的需要,预先选定电视和电台节目,随时欣赏。
美国的总统专机“空军一号”被誉为当今世界上最舒适、豪华、安全的飞机,机上设有一个总统套间,内有两张双人床,室内有淋浴设备。机上冰箱储存的食物够 100 人吃上一个星期,还有两间厨房和 6 个盥洗室。机上配
备了 85 部电话和立体声音响,可收看 8 个频道的电视节目,还有 4 台电脑、两台复印设备以及电视监测器和保密电话。有间小屋稍加整理就是一座小型医院。为了总统的安全,机上还有反导弹装置、防核战设备等。