貴陽(yáng)航空學(xué)校淺析飛機(jī)航線不走直線的緣由？

      一般而言，距離超過400公里時(shí)，地球表面兩點(diǎn)的最短距離，投影到地圖上就和直線有了明顯區(qū)別，在這種情況下，選擇直航時(shí)，飛機(jī)在地圖上的投影就是一條曲線。這個(gè)差別在長(zhǎng)距離才會(huì)顯得很明顯。

      早期來說，為了導(dǎo)航方便，一般采取等角航線，即測(cè)量出出發(fā)地和目的地之間的磁角夾角，然后只要保持飛機(jī)航線恒定就可以到達(dá)目的地了，此時(shí)航跡在地圖上的投影就是一條直線。但是隨著導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展，就開始采用大圓航線，而大圓航線在地圖上的投影就是曲線了。

      參考下圖，地圖上的Great Circle Route（大圓航線）看似曲線，實(shí)際上的距離要比直線的Rhumb Line（等角航線）短得多。

      再就是由于導(dǎo)航技術(shù)限定，飛機(jī)只能向臺(tái)或背臺(tái)飛行。

      目前最成熟的導(dǎo)航技術(shù)是IR（慣性導(dǎo)航）和VOR/DME（指向臺(tái)）導(dǎo)航技術(shù)，這兩種技術(shù)疊加可以保證飛機(jī)導(dǎo)航精度達(dá)到RNAV2，即在航行全過程中，95%以上的時(shí)間里定位精度在2海里以內(nèi)，而VOR的一個(gè)缺點(diǎn)是依賴于導(dǎo)航臺(tái)，且飛機(jī)只有在航向面向或背向VOR臺(tái)時(shí)才能獲得比較高的精度，因此飛機(jī)的航跡本質(zhì)上就是從一個(gè)VOR臺(tái)飛向另一個(gè)VOR臺(tái)，在距離VOR臺(tái)約10海里左右開始轉(zhuǎn)向像一個(gè)VOR臺(tái)繼續(xù)飛行。

      一張圖說明，十字星標(biāo)就是不同的VOR臺(tái)，粉紅色的線就是飛機(jī)的軌跡，由于導(dǎo)航臺(tái)的數(shù)量限制，飛機(jī)只能采取曲線飛行。


      有人會(huì)問GPS呢？GPS直到第三代系統(tǒng)開始投入，約2005-2009年，才可能在全球范圍內(nèi)達(dá)到RNAV2精度。對(duì)此，國(guó)際民航組織從2008年開始，逐步開始對(duì)基于GPS導(dǎo)航的導(dǎo)航設(shè)備開始論證使用，目前在歐美大陸，通過認(rèn)證的飛機(jī)已經(jīng)可以開始實(shí)行PBN導(dǎo)航，即不依賴VOR臺(tái)的自由設(shè)計(jì)航線，中國(guó)大陸規(guī)劃在2013年開始，2020年全面在民航采取PBN導(dǎo)航。

      可能還有地形/氣象/空管限制，某些區(qū)域必須繞行，這個(gè)應(yīng)該很好理解，比如山峰、雷雨云、禁飛區(qū)之類，就不多說了。

      最后一個(gè)原因，由于適航規(guī)章限定，主要是ETOPS規(guī)定。

      這個(gè)是由于早期飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性不足引入的規(guī)定，當(dāng)時(shí)雙發(fā)飛機(jī)很容易在飛行過程中出現(xiàn)單發(fā)失效，此時(shí)會(huì)對(duì)飛行性能造成嚴(yán)重影響，同時(shí)也給飛行員帶來額外的負(fù)擔(dān)，因此規(guī)定飛機(jī)的全航路中，任何一點(diǎn)到最近的備降機(jī)場(chǎng)的距離不得超過60分鐘的航程，以便在飛行員疲勞或飛機(jī)結(jié)構(gòu)受損到不可接受前，飛機(jī)能夠著陸。當(dāng)然，現(xiàn)在隨著發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性提升，ETOPS限制普遍提升到了120分鐘，下一代的380和787都在申請(qǐng)150分鐘的ETOPS限制。


      這個(gè)限制主要體現(xiàn)在跨洋和北極航線上，內(nèi)陸航線與各航空公司實(shí)力有關(guān)，對(duì)于長(zhǎng)距離航線，有實(shí)力的航空公司可能會(huì)沿路各個(gè)機(jī)場(chǎng)都簽有保障協(xié)議，此時(shí)ETOPS只在穿越沙漠和高原是有所影響。實(shí)力不足的航空公司則無(wú)法和所有機(jī)場(chǎng)簽協(xié)議，只能選擇性的挑選，就有可能受到一定的限制。