空中航行险象环生

编译 滕慧月

恶劣天气条件下的飞行任务常常让飞行员们感到压力山大。遇到坏天气谁都难以保证准时起降，正如我们平常放风筝都要考虑天气是否晴朗、风力风向如何，就更不用说天气的影响对于飞机飞行来说有多么关键了。

劫后余生

马克是美国一家飞行员培训机构的教练。2021 年10 月的一天，他带领学员开展常规飞行练习，为了避免在恶劣天气条件下飞行，他在训练开始前仔细观察了天气——飞行基地总部上方的天空，万里无云。他和一名学员在天气晴朗的情况下顺利驾驶飞机到达地处另一座城市中的飞行基地分部，并安全着陆。

在分部稍作停留后，他们决定原路飞回。此时是下午三点左右，天气似乎依旧不错，适合飞行。然而，他俩正准备起身走向飞机，却听见分部工作人员说：附近有雷暴。马克抬头暼了一眼天空，一朵云也没看到，于是判断雷暴波及他们的可能性不大。随即，他们登上飞机，动身返航。

飞机起飞后不久，无线电传来另一架飞机的通信信号，称其“受雷暴影响，准备折返”。由于这架飞机距离马克的飞机很远，也不在他们的航线上，他们不以为意。然而，数分钟后，马克所处航线附近的驾驶员也报告称打算暂时返回分部。马克和学员终于意识到，情况不容乐观。

片刻之后，马克飞机周围的雾越来越浓。此后一分钟，两人感觉到了明显晃动，浮现在他们眼前的是一堵巨大的“乌云墙”。马克厉声命令学员：“立刻掉头！”

这个决定非常明智。他们刚在分部降落，就听见塔台发出警告：“附近空域发生严重风切变（风在短距离内突然改变方向或速度的情况），一名飞行员报告称其驾驶的飞机的空速下降了10节（1 节约等于每小时1.852 千米）！”马克二人安全着陆五分钟后，狂风四起，暴雨袭来，刺眼的粉色叉状闪电布满天际。

云的种类

迷雾只是小菜一碟

蓝蓝的天空，白白的云。飞机翱翔天际，免不了与云朵亲密接触。飞机一般在云层之上飞行，这样能保证良好的视野。而在飞机起飞和降落的过程中，飞机可能会遇到一些距离地面不到2000米的低层云。低层云本身并不危险，合格的飞行员能通过观察飞机仪表，驾驶飞机穿过低层云，从而顺利起降。况且，许多飞机还装有自动着陆系统，克服低层云降落自然不在话下。然而，如果低层云太厚，能见度实在太低，那么“留在地面按兵不动”才是飞行老手的最佳选择。雨和云一样，通常不会给飞机飞行带来危险。虽然大雨会导致能见度降低，但是，在仪表数据的支持下，低能见度对飞行员来说并非严重问题。不过，要是碰上雨夹雪，飞行员就需要提高警惕了，因为这种天气会导致机翼快速积冰。

冰霜才是致命杀手

1994 年芝加哥空难飞机残骸

除冰

飞机的机身造型设计充分考虑了气动学因素。机身和机翼的形状、尺寸以及表面光滑度都经过了精心设计，能够在飞行过程中让飞机受到的空气阻力保持最小。客机的飞行速度能够轻松达到每小时700 千米左右。如果将气流想象成水流，那么，把一块石头放在流路中，会发生什么呢？原本顺畅的流动会被扰乱！飞机机身或机翼一旦结冰，就会阻碍气流流动，打破飞机的平稳飞行状态。此外，冰还会让飞机的某些部件活动受阻。例如，如果方向舵上结冰，飞行员就难以、甚至无法控制飞机转向。飞机机身结冰导致的飞行事故屡有发生。1994 年10 月31 日午后，从美国印第安纳州飞往芝加哥的美鹰航空4184 号班机在芝加哥机场上空盘旋等待降落时，由于机翼结冰，飞机最终坠毁在一片农田上，机上68人无一生还。

高效的除冰方案是保障飞行安全的重中之重。一桩桩惨痛事故促使航空相关部门针对飞机除冰问题制定出越来越严格的规定，也催生出越来越先进的飞机除冰技术。低温天气，飞机在起飞前都会喷涂除冰液，除去飞机在驻留机场过程中生成的冰。除冰液类似于汽车防冻液。标准大气压下，水的凝固点（最高结冰温度）是0 ℃，如果在水中掺入凝固点远低于0 ℃的物质（如汽车防冻液的主要成分乙二醇、丙二醇），那么得到的混合物的凝固点就会低于0 ℃。将除冰液加热后喷洒在飞机上，其热量会使冰融化。且基于上述原理，热液在冷却后也不会冻结。在除冰液中添加增稠剂，就能让除冰液长时间驻留在机身表面。一些客机还配备了加热除冰装置。更有趣的除冰方式还有膨胀除冰：人们在机翼等位置安上除冰套，机身遇冷时，气动系统会利用压缩空气给除冰套充气，除冰套随之膨胀，挤破积冰。

雷暴更是难以捉摸

雷暴集合了一系列威胁飞行安全的天气现象，是目前公认的影响飞机航行的最大挑战。在雷暴云中，风切变是飞行员最需要警惕的情况之一。风切变既可以发生在垂直方向上，影响飞机升降；也可以发生在水平方向上，导致飞行偏向。飞机在雷暴区内飞行，会因风切变产生严重颠簸，飞行高度在几秒内可能会升降几十米甚至几百米。

除了强风，电闪雷鸣也是雷暴天气的特征之一。专家估计，每架商业航班每年都至少会被雷击中一次。最近的一次由雷击引发的空难发生于1963 年，当时美国泛美航空公司的一架波音707 的油箱遭遇雷击，油箱猛烈爆炸，导致机翼受损。该航班坠毁于美国马里兰州，机上81 名乘客死亡。几十年来，人类不断研究雷电对飞机的影响，飞机防雷技术日趋成熟。

如今，飞机需要接受严格的雷电防护试验，以确保它们符合安全标准。大多数飞机的蒙皮采用铝合金材质，导电性能优异。遭遇雷击时，电荷均匀分布于飞机的金属蒙皮，蒙皮因此成为一个电位处处相等的“法拉第笼”，而身处“笼”中的人和物则不带电，不与蒙皮之间产生电压，故不会受到电流冲击。不过，飞机机身上有一些开口，还有一部分非金属部件，因此飞机蒙皮并不是完美的“法拉第笼”。由非金属材料制成的机身部件中往往会安装避雷条，帮助电荷在机身表面顺利流通。“法拉第笼”效应能够保证飞机在遭遇普通雷击时基本不受影响。尽管如此，由于暴雷天气给飞机航行带来的影响复杂且严重，驾驶员一般还是会参考飞机上的气象雷达系统，对雷暴区避而远之。

飞机在雷暴天气航行

人站在法拉第笼中能免遭电流袭击

虽然天空中险象环生，但飞机仍是最安全的交通工具之一。因空难致死的概率极低。飞机能够安全地驰骋蓝天，是科技进步的结果，更是人类进取精神的具体体现。

商业航班为天气预报贡献数据

商业航班除了肩负载客任务，还会记录沿途的气温、气压、湿度等信息，并通报给气象部门。研究表明，2020 年3 月至5 月，许多航班因新冠疫情而停飞，世界各地飞机天气观测数据减少了50%～ 75%，天气预报的准确度也随之下降。