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飞行员在空中为啥不会迷路?就靠它了

归档日期:12-03       文本归类:导航点      文章编辑:爱尚语录

  平日里,我们在地面上步行或者开车,会凭记忆和路牌的指示找到目的地。如果实在不知道该怎么走,可以打开手机导航或者车载导航系统,根据指示前往目的地。

  然而,天空中除了蓝天便是白云,没有建筑、道路、山川、河流,飞行员在空中飞行的时候靠什么指示方向呢?那么多的航线真的是靠“唯手熟尔”记住的吗?他们会不会迷路呢?

  这意味着飞行员基本靠纯目视,然后配合地图或者记忆力,寻找一下有特征的地形,来确认飞行的路线。这就是最原始的领航方法,地标领航,也是每个飞行员的必修科目。

  所谓地标领航其实就是靠目视,靠观察地面并参照航图来进行领航。目视航图一般包含大量的信息,尤其是易于识别的地面特征,比如城镇、公路、河流、湖泊等。通过比照地面上的这些地理要素,飞行员就可以找到自己所在的位置,结合罗盘便可以确定正在飞向何处。

  总的来说,早期飞行员驾驶飞机所用的导航方式和在陆地上远行的人区别不大。毕竟,当时飞机的飞行速度比较慢,有些可能还不如现在高速公路上的汽车快。

  而飞行距离上,就算是一战时期的四发轰炸机也就是100多公里的航程。这个样子,基本上不能飞出来很远的距离,也飞不到大海的深处,所以这种最原始简单的导航方式就已经足够了。

  事实上,上世纪20年代,为了解决飞行员的导航问题,美国国会曾出资修建了巨型的航空邮件飞行指路路标每个箭头可达70英尺长(约21.3米),横跨整个美国的箭头为飞行员们指明了方向。

  箭头被刷成明亮的黄色,每个箭头上都有一个50英尺(约15.2米)的高塔。高塔顶端方有一盏高亮度燃气灯,塔底有小屋供应燃气。

  由于采用了这种可以轻松辨认的设计,飞行员从16千米外就可以看到箭头,每一个箭头都指向4.8千米外下一个箭头的位置。

  随着技术的发展,飞机的性能也逐步提升了,所能达到的航程越来越远。不过对于陆地上的飞行来说,依靠地图仍然能满足大部分的导航需求。对于开始出现的跨洋飞行和深入荒漠的飞行来说,就比较麻烦了。

  当时能采取的方式还是和航海一样,使用天文导航和航路推算法,比如第一次飞越大西洋的查尔斯林白,但是,这样导航的精度不很高,而且受天气的影响比较大,十分容易发生事故,因此在那个时候,长距离飞行还是很危险的行为。

  与此同时,比起长距离导航,当时空中管制和机场附近的近距离导航问题已经开始比较严重了。

  在一次大战之前,天上的飞机是没有管理的,大家想怎么飞就怎么飞,随意跨国越境,机场的起降管理也是很松散。毕竟那时候飞机也少,而且速度和现在比起来,简直如同自行车。

  可是当民用航空开始兴起以后,天空开始变得拥挤,机场附近的空域尤其混乱,所以需要有人负责指挥飞机飞到指定的位置,然后服从命令降落。

  上世纪20年代,美国人想到的方法是摇旗子,也就是找一个人打旗语来指挥飞机的起降。起先摇旗手被布置在机场,之后被布置到更远的地方,从远距离开始引导飞机。

  后来因为旗语的目视范围比较近,又开始使用信号灯,也就是针对天空的大型灯塔。

  到了上世纪30年代,无线电技术开始成熟了。地面和飞行员可以通过语言直接交流进行引导。当然很快他们就发现了无线电更好的一个用处:无线电信标,并发展出了航空中的无线电领航技术。

  无线电领航基于地面的无方向信标台(NDB)、甚高频全向信标台(VOR)、测距仪(DME)等。它们就像茫茫大海中的灯塔一样忠实地向周边无尽的空间发射着信号,飞机上的接收机收到这信号后就可以获得不同的信息,比如导航台在哪里(NDB),飞机在导航台什么方位(VOR),飞机离台多远(DME),然后结合多个台或者多种信息,飞行员就能在万米高空,茫茫云海之中确定自己的位置了。

  这种导航系统的运行离不开地面导航台,可是,在沙漠中、在海上都很难建起地面导航台,而有些能设置地面导航台的地方会因偏远而难以维护。

  不久之后,二战时发展的惯性导航系统也被应用到了民航上。所谓惯性导航,就是利用万物皆有惯性这一定律,通过测量飞机相对于水平初始参考系的加速度,并进行多次积分得出飞机的即时位置,从而进行导航,其工作环境不仅包括空中、地面,还可以在水下。

  惯性导航系统最大的优点在于它是不依赖于任何外部信息,也不向外部辐射能量的自主式系统。曾有人夸张地说,即使卫星爆炸、地面台漂移、惯性导航系统依然在工作。

  不过,即使是有较为完善的导航系统为飞行员指路,在真正飞行中也会发生迷航。

  1982年,大韩航空007号班机,从美国纽约肯尼迪国际机场起飞前往韩国首都金浦国际机场,这架波音747-200飞机在飞行过程中误入当时的苏联领空,遭苏联空军Su-15拦截机击落于库页岛西南方的公海,机上搭载240名乘客以及29名机组人员全部遇难。

  因为时处冷战时期,事故的调查几度受阻。最初,由于苏联方面的不配合,调查人员无法找到飞机的黑匣子。

  1983年底,联合国的一个独立调查小组根据已有的证据进行调查,提出飞机严重偏离航向的原因可能是在阿拉斯加州安克拉治起飞时副机长错误输入坐标导致飞机偏航;另外一个可能原因是飞机起飞后机长忘记将磁航向(HDG)模式更改为惯性导航系统(INS)模式。

  但这是标准的飞行程序,经验丰富的机长理应不会出现如此低级的失误,所以调查人员认为出现第二种原因的可能性比较小。

  苏联解体后,俄罗斯公开承认拥有大韩航空007号航班的黑匣子,并于1992年将其归还给韩国。国际民航组织经过新一轮的独立调查后在1993年提出最终报告。

  调查小组发现,大韩航空007号航班在安克拉治起飞后一直到被击落,一直使用磁航向(HDG)模式作为自动驾驶的导航,也就是说客机在起飞后机长并没有执行标准飞行模式,将磁航向(HDG)模式更改为惯性导航系统(INS)模式,这是导致大韩航空007号航班偏航进入苏联领空的原因。

  事后调查结果显示,大韩航空007号航班机长的大意造成偏航,加上苏联战斗机驾驶员对形势的错误判断,直接导致空难的发生。

  这次空难最终被判定为是意外,但调查组在报告中仍然建议所有客机配载指示器,以清楚显示自动驾驶进入航向模式,避免此类意外再次发生。

  当然,导航系统也有故障的时候。2007年1月1日下午12时59分,印度尼西亚的亚当航空574号班机在印度尼西亚爪哇岛泗水起飞,预定飞往苏拉威西岛万鸦老,途中坠毁,机上没有人生还。这次事故的主因便是导航设备故障。

  这架飞机载有96名乘客(85个成年人、7名儿童和4个婴儿),主要是印度尼西亚国民,还有来自美国的一家三口。

  该机预计在当地时间16时正抵达万鸦老萨姆拉图兰吉机场。但飞机于当地时间14时53分,从苏拉威西岛南部的马卡萨的航空交通管制的雷达屏幕上消失。而一个新加坡的探测卫星,则探测到飞机最后的飞行高度位于35000英尺(10670米)。

  该地区当时有暴风雨,泗水机场曾给予警告,要求机组注意有关天气情况。这架飞机于苏拉威西岛西部的望加锡海峡遇上时速达每小时70公里的侧风,并在那里改变航向向东,然后失去了联系。

  在最后的通话记录中,飞行员报告说,侧风来自左方,但航空交通管制声称风应该从右方而来。直至现在还不清楚这是否是事故原因,但它可能表明导航错误。

  印尼国家运输安全局与美国国家运输安全委员会的调查裁定,飞机失事主因是机上的导航设备发生故障,导致其后飞行员一连串的判决失误。

  当飞机于35000英尺巡航时,飞行员开始专注于处理机上的惯性导航系统故障。由于该仪器故障导致飞机偏离航道,机长解除自动驾驶系统,但解除自动驾驶系统却导致飞机的人工地平线短暂停止运作,飞行员未能及时发现飞机缓慢右转,令飞机倾侧角度过大并令机上警报响起。

  尽管倾侧角度达到100度,机鼻朝下达60度的姿态,飞行员依然没有发现异样,因此没有及时修正机翼平衡及尝试重新控制客机。

  至于飞行员未能及时发现飞机飞行姿态出现问题的原因,可能是他们专注于解决仪器问题,而且当时天气恶劣,有暴风雨及雷暴,令飞行员没法留意机外环境去判断飞机当时的飞行姿态。

  这架飞机在通话中断时,向下俯冲的速度达到接近音速的490节,超过了飞机的最高俯冲速度(400节)。

  最后飞机在黑匣子记录结束前20秒,终于承受不了设计上限,而在坠海前解体,当时的调查结论是飞机已处于一个“无法恢复的严重状态”。

  调查亦发现,机上的惯性导航系统的问题一直存在。虽然飞行员多次反映,可是亚当航空并未跟进解决。结果出事时,飞机的自动驾驶系统依据惯性导航系统给予的错误信息,导致飞机严重偏离航道。调查员还发现,出事的亚当航空的正副机长在处理574号班机的问题上,都有明显的失误。

  从接受调查的一些在职机师口中得知,航空公司并没有提供相关的应对事故训练。在当时,短短数年间连亚当航空在内有数十家廉价航空公司在印度尼西亚成立。

  这些航空公司为求降低成本,除了不提供免费餐饮、引进机龄老旧的飞机,更连机员训练也省掉了,直接导致574号班机的驾驶员在应付飞机一连串问题时,接连失误。

  现如今随着技术的发展,飞机的导航系统不仅越来越精准,设备的重量也逐渐减轻,功能日趋完善,令飞行员的工作更加高效。但同时,对于飞行员来说,利用好先进设备,保证飞行安全是当前技术发展的最终目的。

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