坐過飛機的人可能都有這樣的經歷,剛起飛不久,你從窗外往下看,城市在腳下轉來轉去,怎么感覺飛機像是在天上“轉圈”?這到底是為什么?
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飛機不是剛起飛就能"想去哪就去哪"
很多人對飛行有個誤解:以為飛機離地之后就像開車上了高速,踩油門朝著目的地直線沖就完事了。實際上,飛機起飛后的那幾分鐘,恰恰是整個飛行過程中最受約束、最不能"隨心所欲"的階段。
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首先得理解一個概念叫"標準儀表離場程序",英文縮寫SID(Standard Instrument Departure)。全世界每一個民用機場,都會根據周邊的地形、空域、噪音敏感區和其他機場的航線,設計出若干條固定的離場路線。
飛機起飛后必須嚴格按照這些預設路線飛行,不能自己另辟蹊徑。這些路線往往不是直的,而是包含了多個轉彎點和高度要求。
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以北京首都國際機場為例,它擁有三條跑道,根據起飛跑道和目的地方向的不同,飛機需要遵循數十條不同的SID程序。
假如你從36L跑道起飛要往南飛廣州,但跑道是朝北的,那你升空后就必須按照規定的路線轉向,而不是一拉桿直接掉頭。這個轉向過程,就是很多乘客看到的"轉圈"現象。當然,如果離場程序允許,飛機也會采用“直線爬升”直接前進。
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為什么不能讓飛機自己選路?因為天空看似空曠,實際上是一個高度擁擠的三維交通網絡。2023年,中國民航全年運輸航班量超過460萬架次,平均每天有1.2萬多架飛機在中國上空飛行。
首都機場高峰期每小時起降超過80架次,也就是不到一分鐘就有一架飛機起飛或降落。如果每架飛機都按自己的想法飛,空中撞機只是時間問題。
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1956年6月30日,美國發生了著名的大峽谷空難。一架聯合航空的DC-7和一架環球航空的洛克希德星座式客機在亞利桑那州上空相撞,128人全部遇難。當時美國的空中交通管制系統還很原始,兩架飛機為了讓乘客更好地觀賞大峽谷風景,都偏離了原本的航線,最終在同一片空域相遇。
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這場慘劇直接催生了美國聯邦航空管理局(FAA)的成立,也奠定了現代標準離場程序的基礎。所以今天飛機起飛后的每一個轉彎,看似多余,其實都是用鮮血換來的安全規則。
高度不夠時,飛機真的不能隨便轉向
你可能會問:就算有固定路線,為什么這些路線要設計成彎彎繞繞的?為什么不能讓飛機起飛后迅速爬升,然后再轉向目的地?
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這就涉及到飛機起飛階段的物理特性了。飛機剛離地時,速度還在持續增加,高度也在快速攀升,整架飛機處于一個動力輸出接近極限的狀態。這時候發動機推力大部分用來克服重力和產生升力,留給機動動作的"余量"非常有限。
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具體來說,一架波音737在起飛階段的爬升率大約是每分鐘2000到3000英尺,相當于每秒鐘爬升10到15米。聽起來很快,但如果這時候飛行員突然做一個大角度轉彎,飛機就需要額外的升力來支持轉彎時的向心力。
根據空氣動力學原理,飛機轉彎時傾斜角度越大,需要的升力就越多——傾斜30度時,升力需求增加15%;傾斜60度時,升力需求直接翻倍。
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在低空低速階段,發動機功率本來就接近滿負荷,如果再強行增加升力需求,飛機就可能出現"過失速"現象,也就是速度不足以維持飛行所需的升力,后果可能是災難性的。
這就是為什么標準離場程序會規定"飛到某個高度后再轉彎"或者"飛到某個速度后再轉向",而不是讓飛機一起飛就任意機動。
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2009年2月12日,科爾根航空3407號班機在紐約州布法羅墜毀,機上49人加地面1人全部遇難。事故調查顯示,飛機在低空階段遭遇結冰,飛行員錯誤操作導致失速,飛機從2500英尺高度一頭栽了下去。
這個高度對一架正常飛行的客機來說根本不算什么,但在起飛或著陸的低空階段,任何一點意外都可能致命。正因如此,標準離場程序會讓飛機在低空階段盡量保持平穩、可控的姿態,哪怕要多繞幾圈路也在所不惜。
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換個角度想,你開車上了高速公路,前三公里限速60,你會不會覺得這是故意刁難你?當然不會,因為那三公里是匝道彎多坡陡,物理條件就不允許你開太快。飛機起飛階段的"轉圈"邏輯是一樣的:不是飛行員想繞,而是飛機在那個狀態下,就只能用這種方式安全地進入航線。
繞圈飛還有一個很多人想不到的原因:怕吵
除了安全和空域管理,飛機起飛后的轉彎路線還要考慮一個非常現實的問題——噪音。
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飛機起飛時的噪音有多大?一架波音747在起飛推力狀態下,距離跑道頭500米處測得的噪音值大約是140分貝。
作為對比,人類的痛閾是120分貝左右,而140分貝已經足以造成即時的聽力損傷。即便是新一代低噪音發動機,比如波音787,起飛噪音也有約110分貝,依然相當于電鋸在你耳邊工作。
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正因為如此,全世界主要城市的機場都受到嚴格的噪音管控。倫敦希斯羅機場是歐洲最繁忙的機場,每天起降超過1300架次,它的東邊和西邊都是人口稠密的居民區。
為了減少噪音影響,機場當局規定晚上11點半到早上6點之間嚴格限制起降,而且所有離場程序都經過精心設計,讓飛機盡可能快地爬升到高空,并避開最敏感的居民區上空。
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這就意味著,飛機起飛后往往不能直接朝最短路徑飛,而是要先轉向一個相對空曠的區域,爬升到一定高度后再轉回正確方向。從乘客的角度看,這就像是在"繞圈"。但如果不這么做,機場周邊居民的投訴會像雪片一樣飛來,嚴重的話機場可能被限制航班數量甚至關閉夜間運營。
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香港啟德機場是一個著名的反面案例。這座位于九龍城區中心的老機場,跑道短、周圍高樓密集,飛機降落時要在九龍城上空做一個著名的"45度轉彎",機翼幾乎擦著居民樓的晾衣桿。
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噪音問題成為當地居民幾十年的噩夢,這也是1998年啟德機場最終關閉、赤鱲角新機場啟用的重要原因之一。新機場位于遠離市區的人工島,起降航線可以設計得更合理,噪音投訴下降了95%以上。
所以你現在明白了,飛機起飛后繞那幾圈,可能是在躲開你家窗戶的正上方。這不是效率問題,是鄰居關系問題。
結語
你可能會想,現在雷達這么發達,自動駕駛這么先進,還需要那么死板地遵守老規矩嗎?答案是肯定的。航空業有一句老話:"規章制度是用生命寫成的。"每一條看似繁瑣的規定背后,幾乎都有一起或幾起事故作為注腳。飛機起飛后那幾圈"多余"的轉彎,就是其中之一。
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下次坐飛機時,當你感覺機身傾斜、窗外地面在旋轉,不妨想一想:這不是飛行員在兜風,而是無數工程師、空管員和安全調查員共同畫出來的一條"最優路線"——它可能不是最短的,但一定是最安全的。
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