颠簸,对于每个坐过飞机的人都不陌生,近年来因飞机颠簸而导致旅客、机组受伤的事情频发,直接影响到了飞行体验和安全,今天我们就来盘一盘空中颠簸的那些事。
一、颠簸的影响
飞机在颠簸区中飞行时
1.飞机高度、速度以及姿态经常也会出现不规则的变化,颠簸强烈时,可能导致操纵困难,并存在超速的风险,飞行员须花更多的精力保持飞机处于正常状态,因而体力消耗大,易于疲劳。
2.飞机的各部分都经受忽大忽小的载荷,颠簸越强,载荷变化就越大。如果长时间经受强烈载荷变化的作用,或受到超过其所承受的最大载荷,飞机的某些部件就可能变形受损,比如飞机机翼。
3.影响乘员的舒适程度,容易发生乘客或机组受伤事件。
二、颠簸产生的原因
颠簸的产生主要是与湍流有关,而什么是湍流呢?
流体的运动主要分为层流和湍流,层流属于规则运动,湍流则属于不规则运动。大气湍流是大气中一种不规则的随机运动,湍流每一点上的压强、速度、温度等物理特性等随机涨落。
大气湍流最常发生的三个区域是:大气底层的边界层内,对流云的云体内部,大气对流层上部的西风急流区内。
大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件:其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变;热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定性,其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件。
大气湍流运动是由各种尺度的旋涡连续分布叠加而成,旋涡尺度大的可达数百米,最小尺度约为1毫米。当涡旋的尺度与飞机尺度相当时,无规律出现的那部分涡旋与飞机机翼的固有振动频率接近,就会产生共振,颠簸自然也就会显著加强。
根据湍流形成的原因,我们一般可以将湍流分为四种类型:动力湍流、热力湍流、晴空湍流、尾涡湍流。
三、我们能做什么
从签派的角度看,无非是做好预测和提示,关于如何预测颠簸,我们仍然还在路上。首先,如何通过参数表征颠簸?
1.Sabre飞行计划中的SR值是指在巡航高度以上每1000英尺表现出的地速差值。
2.Jeppesen飞行计划中的MXSH值是指平均1000ft的风速矢量差。
由此可见,上述两者均与颠簸并无直接关系,不能作为判断颠簸强度的参考依据,所以我们常说的颠簸指数并不是指SR值或MXSH值,那是什么呢?
涡旋耗散率(EDR)了解一下。
ICAO附件三中明确规定:颠簸必须根据“涡旋耗散率”(EDR)来观测。颠簸指数与EDR的关系可以解释为:
1.当颠簸指数介于 15 与 27时即EDR 的峰值超过 0.5时为严重颠簸。
2.当颠簸指数介于 6 与 14时即 EDR 的峰值超过0.3但小于或等于 0.5时为中度颠簸。
3.当颠簸指数介于 1 与 5时即 EDR 的峰值介于0.1 与 0.3时为轻度颠簸。
也可以参这个表格:
需要注意的是:
EDR 是与航空器无关的对颠簸的量度。EDR 指数与颠簸感觉之间的关系是航空器类型、质量、海拔高度、航空器结构和空速的函数。
其次,关于涡旋耗散率(EDR)如何获取,无论国际还是国内都有机构掌握现成的算法程序。但光有算法还不够,除此之外,一方面需要将EDR算法部署在飞机上,以完成数据采集;另一方面还需要配备相应的数据收集分析处理系统。
最后,三者相结合才能实现颠簸的“预测”功能。
四、为何“预测”打了双引号
就像第三部分开头说的那样,目前为止,颠簸预测并不能达到令人满意的程度。究其原因,大概有以下三点:
1.即便是利用EDR来表征颠簸程度,也仅属于观测,预测是通过收集处理观测数据推测出某区域发生颠簸的可能性实现的,方法类似于大数据预测。
但现实中可供收集处理的数据量不够大。实现EDR数据采集,除了要获取算法以外,还需要进行机上部署,国内仅有几家公司对其部分机型实施了部署,即便大家数据共享,所能收集的有效数据量也相当有限,预测的广度和准确度自然也会打折扣。
2.与系统性天气相比,湍流范围小、变化快,更增加了预测的不确定性。
同一区域,不同高度,其颠簸情况可能完全不同;此时存在的颠簸,一段时间之后不一定存在;“EDR 是与航空器无关的对颠簸的量度,EDR 指数与颠簸感觉之间的关系是航空器类型、质量、海拔高度、航空器结构和空速的函数”这句话表明,乘坐飞机的机型不同、载量不同或空速不同时,感受到的颠簸情况也不同。
因此,即便观测出某区域的存在颠簸情况,后续飞机再经过此区域仍会遇到颠簸的可能性有多高,仍需考证。
3.颠簸作为一种常见的航空现象,其危害程度远没有达到不可接受的程度。绝大多数情况下,即便遇到颠簸,机组采取调整飞行方式、改变飞行区域等措施后,颠簸可以得到有效缓解。因此现阶段在颠簸预测方面,投入产出不成比例,航空公司作为盈利单位,自然不会投入太多人力物力在颠簸预测上面。