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航空百问:飞机在天上如何“不撞车”

看似空空荡荡的天空中,其实同时飞行着众多的飞机。据不完全统计,全球每天约有数万架次的航班起降,然而,天空中既没有红绿灯,也没有交警坐阵指挥,飞机会不会相撞呢?

这种担心并非毫无依据,历史上飞机相撞事故确实曾有发生,但是空中意外撞机发生的概率非常低。如同地面交通,飞机在空中也有一套行之有效的交通规则和防撞措施。

防线一:飞机须按规定“航路”飞行,保持合适的间隔距离

与地面交通相似,空中交通网络也是由一条条“道路”组成的,这些道路被称为“航路”。不同之处在于,地面上的道路仅有长度和宽度,表现为二维的长方形;而空中的航路,除长宽要求外,还有规定的上下限高度,表现为三维的长方体。飞机在空中飞行时,必须沿规定航路飞行,并且在上下、前后、左右都需保持一定的间隔距离。

在上下方向,为保证飞机飞行时的高度间隔,航路的有效高度被分为一个个高度层,每一个高度层只允许飞机按规定方向单向飞行,就好比是地面上的单行线,不允许逆向驾驶。

飞机在前后、左右方向上也必须保持适合的间隔距离。通常说来,飞机的前后左右至少要有20公里的距离间隔,两架飞机前后要保持10分钟以上的时间间隔,这些间隔规定是飞机飞行安全的有力保障。

防线二:听从空中“交警”——管制员的指挥

当多架飞机沿不同航路经过同一汇聚点时,好比是车辆从不同方向穿越十字路口,车辆经过路口时,需要红绿灯来维持秩序,避免撞车。可是,天空中可没有什么红绿灯,为了避免相撞,就必须依靠管制员有力的指挥,管制员就是空中“交警”,守护着飞行安全。

管制员可以发布指令,控制并调整飞机之间的间隔。首先,他可以调整飞机的速度,比如命令某些飞机减速,让其他飞机先通过汇聚点,这相当于车辆经过路口时进行减速避让。其次,他可以命令飞机等待,这就好比是等红灯,但飞机可没法在空中刹停,所以在汇聚点之前的某一等待点,管制员可以命令飞机盘旋,等其他飞机通过后,再按原计划飞行。当然啦,管制员还可以充分利用高度层,通过改变飞机飞行高度来化解冲突;但如果因为情况复杂,这些措施都无法实现,最后就只能命令飞机改航了,但是改航将大幅改变飞机原有飞行计划,因此可能衍生出更多风险,且沟通协调工作量巨大,非特殊情况很少使用。

防线三:空中防撞系统TCAS

为了避免相撞,飞机本身的安全性能也必须足够出色。空中防撞系统TCAS,能够帮助飞机检测到一定时间内即将发生的碰撞风险。当与其他飞机距离过近或接近过快时,系统会在驾驶舱内显示警告与防撞建议,同时发出语音提醒,如“爬升!爬升!爬升!”或是“下降!下降!下降!”,如果对方飞机同样安装了空中防撞系统,则会有相反的警告发出来。这时只要飞行员按照指示操作,就可以规避与其他飞机相撞的危险了。

完善的空中交通网络与交通规则、管制员与空中防撞系统一起为飞机的飞行安全构建了坚实的壁垒,TCAS更是飞行安全的最后一道防线。航空工业的科技人员已经研制出国内首个TCAS设备,可以预见,未来的天空将更加智慧、安全、高效。