9月11日我搭乘厦门航空MF806航班由温哥华飞往厦门。这是一次跨大洋飞行，那么有学过地理的人都知道，飞机在这种跨洋的情况下，应该按照大圆航线来飞行。因为大圆航线航程最短，这样一来飞行时间也最短，最经济。然而事实真的是这样吗？ （图）厦门航空波音787-9客机<div>图片摄影：陈润芃</div> 其实，在民航实际操作中，飞机并不是严格按照大圆航线来飞行。 （图）温哥华至厦门的大圆航线<div>图片来源：百度地图</div> （图）MF806航班温哥华至厦门实际飞行路线<div>图片摄影：陈润芃</div> <p>既然大圆航线航程最短，飞机飞起来又省油又省时，那为什么飞机还不按照大圆航线飞行，非要绕远呢？（从上图我们可以看到温哥华-厦门大圆航线的航程是9747公里，但是飞机实际飞行了10236公里）难道是航空公司“人傻钱多”？</p> （图）人傻钱多？ 当然不是航空公司人傻钱多，现在的飞机在天上不是飞行员或者航空公司想怎么飞就怎么飞的。在20世纪50年代以前，世界的民航业还不太发达，天上的飞机还不是很多，那会儿的飞行员确实可以想怎么飞就怎么飞，他们只要按时把飞机飞到目的地就行了。但是1956年在美国的科罗拉多州大峡谷上空，一架环球航空的洛克希德飞机与一架联合航空的DC-7飞机相撞了。 （图）大峡谷空中相撞事件撞机瞬间电脑模拟<div>图片来源：微信公众号“航空之家”</div> 事后调查表明这两架飞机当时都处在空管的雷达盲区，即当时两机全部靠飞行员目视避碰。但当两机的飞行员发现彼此的时候，他们的距离已经太近，来不及采取措施。<div>这次事件以后，FAA(Federal Aviation Administration, 美国联邦航空局）就规定，飞机必须按照特定的空中走廊飞行，这些空中走廊就是航路。</div> （图）航路图<div>图片来源：caac.gov.cn </div> (图）飞机必须沿航路飞行<div>图片来源：flightradar24.com </div> 那么这些航路是如何制定的呢？其实在制定航路的时候，主要受3个因素的限制 <p>第一个因素就是导航设备的限制。虽然有GPS导航技术，但目前大多数飞机都还是使用惯性导航（IR）叠加指向导航台（VOR/DME）来进行导航，因为这样的导航精度最高。</p><p><br></p> <p>（图）VOR/DME导航台</p><p>图片摄影：陈润芃</p> <p>但是VOR存在一个问题就是必须依赖导航台来进行导航，而且飞机只有在正面向或者正背向导航台的时候，才能够获得高精度的导航。</p><p>所以飞机在飞行的时候就必须正朝向导航台或正背向导航台，也就是说，飞机的飞行实质上就是飞向一个又一个的导航台。这些导航台串联起来，飞机就到达了目的地。</p> （图）飞机的飞行实质上就是飞向一个又一个导航台（SSM YQT HML YDC BOOTH均是导航台名称）<div>图片摄影：陈润芃</div> 第二个影响因素就是飞机的适航条件限制。这里要介绍一个概念叫做ETOPS。<div>ETOPS的全称叫做双发延程飞行性能标准（Extend-range Twin-engined Operational Performance Standard) <br>由于这个运行标准是针对跨洋飞行的双发飞机，所以在民航界我们还有一个对ETOPS的戏称叫做 Engines Turn Or Passengers Swim (发动机要转动，否则乘客就要游泳）<br></div> （图）ETOPS<div>图片摄影：陈润芃</div> 具体来说，ETOPS是指双发飞机在单个发动机失效的情况下，仅靠另外一台发动机还能飞行多长时间。举例来说，ETOPS 60mins 的意思就是说如果一架拥有两个发动机的飞机飞到半截一个发动机坏了，飞机仅靠另外一台发动机还能飞行60分钟。<br><div><div><div><br></div></div></div> 在早期，飞机只能在陆地上空飞行，不能飞到海洋上空。一方面由于当时的海洋气象预报并不太可靠，另一方面，当时的民用飞机主要使用的是活塞发动机而非现在的喷气式发动机，活塞发动机的缺点就是故障率高（不是高，是非常的高）。所以说当时跨洋飞行是很冒险的行为。 （图）早期飞机都是活塞发动机<div>图片摄影：陈润芃</div> 美国的FAA也注意到了活塞发动机可靠性不足的这一缺点，在1953年的时候FAA就提出了航线上任意一点到备降机场的距离不能大于60分钟的飞行时间。在规定的早期是没有双发飞机和双发以上飞机的区别的，一律都是60分钟（所以当时还没有只针对双发飞机的ETOPS这个概念）。 这一条规定大大的限制了当时飞机的活动范围，别说跨大洋飞行，就连陆地上的某些区域（比如撒哈拉沙漠，西伯利亚无人区等）飞机都不能飞到。那个时候的飞机如果想从温哥华飞到厦门，可不能像我们现在这样直接横跨太平洋。他需要一路向向东横跨北美大陆，然后再向北经过格陵兰岛、冰岛进入亚欧大陆，之后再横跨亚欧大陆才能到达。 （图）60分钟限制规定下飞机可活动区域（蓝色区域是飞机不能飞到的地方，绿色和白色区域是可以飞到的地方）及在60分钟规定限制下温哥华飞往厦门的航线<div>图片来源：微信公众号“3系飞行员” （红线为自行添加）</div> 后来随着科技的发展，喷气式发动机被研制了出来。由于喷气式发动机可靠性非常之高，所以FAA就修改了规定，双发以上的飞机不受60分钟规定限制。<div>所以这就是为什么上世纪70年代会出现像麦道DC-10、洛克希德L-1011、波音727这样的三发飞机。航空公司可以利用这些三发飞机来执行跨洋航线，同时三发飞机比四发飞机少一台发动机，更省油更经济。</div> （图）三发喷气式飞机<div>图片摄影：陈润芃</div> 同样是在20世纪70年代，欧洲的一家新成立的飞机制造公司研制了一款新飞机，这款飞机拥有两台高涵道比的发动机，推力和可靠性都是非常高的。这家公司就是后来我们熟知的空中客车公司，而这款可靠性很高的飞机就是空客A300。<div>由于空客是欧洲的公司，所以它不受美国FAA的60分钟规定限制。而根据当时国际民航组织（ICAO）的规定，双发飞机的备降时间是90分钟；这就使得A300可以用于执飞跨洋航线。而且双发飞机又比三发飞机少一台发动机，进一步提高了经济性！这也就造就了A300在市场上的大卖。</div> （图）A300客机的改进款 A310客机<div>图片摄影：陈润芃</div> 这么一来，波音公司可不干了，老子这么多年打下来的市场，凭什么就让这么一个新公司给抢了！于是它就跟FAA商量：“再这么下去咱美国可要没钱赚了，要不你改改规定，咱也弄一个能跨洋双发飞机出来！” <div>你别说，FAA后来还真就同意了波音的想法，直接把60分钟限制规定扩大一倍，改成120分钟限制规定，（比ICAO的90分钟还长半个小时）并且提出了ETOPS的概念。FAA修改了规定以后，波音先后研制了波音757、波音767等用于跨洋的双发飞机。</div> （图）在ETOPS 120mins的规定下飞机的活动范围。 有了ETOPS 120mins的标准之后，从适航条件上上双发飞机是可以沿大圆航线由温哥华飞往厦门的。<div>随着发动机可靠性的提高，现在民航发动机每1000个飞行小时空中停车率在0.02以内。也就是说，一架飞机飞行5万个小时才可能遇上一次发动机停车，什么概念呢——温哥华与厦门飞行时间在12个半小时左右，也就是说，一架飞机要在温哥华和厦门之间飞上2000个来回才有可能遇上一次发动机停车。</div><div>而且，厦门航空用来执行温哥华至厦门航线的机型是波音787-9，这款飞机通过了ETOPS 330mins的认证。所以单就厦门航空温哥华至厦门航班而言，ETOPS并不是一个限制因素。</div> （图）厦门航空执行温哥华至厦门航班的波音787-9客机<div>图片摄影：陈润芃</div> 虽然ETOPS标准对温哥华至厦门航线没有造成限制，但在某些机型、某些航线上ETOPS还是会造成限制。 第三个因素就是安全因素。在制定航路的时候，要本着两条航路交叉点最少的原则。因为航路交叉点最少就最大程度上降低了发生空中相撞的风险。所以有些时候航路为了避免交叉就有可能会绕远。 （图）应按“交叉点最少”原则制定航路（图中只有深蓝色的线代表航路，其余线条不代表航路）<div>图片来源：caac.gov.cn </div> 上面讲的只是影响航路制定的因素；下面我们再来讲一讲影响航线的制定因素。“航路”和“航线”听起来好像差不多，但实则不然。“航路”就相当于我们地面上的公路，而“航线”则是相当于我们平时说的“路线”。<div>虽然航路不是航空公司能决定的，但是航线是航空公司可以决定的。这就好比说，我们平时开车的时候，虽然必须要沿着公路走，但是要沿着哪条公路走，这是我们自己来决定的。</div> 首先第一个因素就是出于成本考虑。航空公司肯定会选择最节省成本的航线来飞行。所以即使飞机不能沿着大圆航线飞行，也会尽量选择贴近大圆航线的航路来飞行。 （图）尽量贴近大圆航线飞行<div>图片摄影：陈润芃</div> 细心的乘客可能会发现，有的时候我们飞国际长途虽然出发地和目的地相同，但是往返的飞行路线不同，甚至有的时候飞行时间也不一样。以北京往返多伦多的海南航空HU7975/6航班为例，由北京飞往多伦多的时候，飞机从北京起飞以后向东北飞行，穿过东西伯利亚进入北冰洋，然后横跨北冰洋进入北美大陆后向东南飞行抵达多伦多,全程实际用时不到12个小时。 （图）HU7975航班（北京-多伦多）飞行路线<div>图片摄影：陈润芃</div> 但是HU7976航班由多伦多飞往北京，航班起飞以后仍然向东北飞行，穿过格陵兰岛进入北冰洋，横跨北冰洋后向东南飞机从中西伯利亚地区进入亚欧大陆，最后飞机从蒙古国上空飞过，进入中国领空；全程用时大约13小时。 <p>（图）HU7976航班（多伦多-北京）飞行路线</p><p>图片摄影：陈润芃</p> 这是为什么呢？其实这个也是航空公司出于成本考虑。而且这里面也蕴含着一个地理知识。<div>南北纬35-65度之间，地理上叫做中纬西风带。也就是说这一地带常年盛行西风，西风就是由西吹向东的风。所以如果飞机在这一地带一直向东飞，就会一直顺风（而且这个顺风的时速有时能达到上百公里）；顺风就意味着又能省油又能飞得快。但是有的时候选择一路顺风的路线会导致飞行距离加长，也会增加燃料的消耗。</div><div>那这个时候航空公司就要算了，如果按一路顺风的路线因为航程增加而增加的燃料消耗比按原路返回因为逆风而增加的燃料消耗要少；那么航司就会选择顺风但飞得稍远的路线。反之就会选择原路顶风返回。</div><div>比如厦门航空的这班温哥华至厦门航线就选择了逆风原路返回；因为如果一路向东顺风从温哥华飞回厦门要横跨多半个地球。</div><div><br></div> 还有一个因素就是航权问题。目前的航权一共分为9种，影响我们现在正在探讨的问题的主要是第一航权。 <div>第一航权也称领空飞越权，具体是指如果一个国际航班在由A国飞往B国的途中如果要经过C国的领空，那么就要与C国签订第一航权。 我们还拿海航北京飞往多伦多的HU7975航班来举例，它在由北京飞往多伦多的途中除了需要飞越中国和加拿大领空以外还需要飞越俄罗斯领空，那么海航就需要与俄罗斯签订第一航权。</div> （图）海航需要与俄罗斯签订第一航权<div>图片摄影：陈润芃</div> 反观厦航，她在由温哥华飞往厦门的途中特意绕过了俄罗斯领空，这很有可能就是因为厦航没有与俄罗斯签订第一航权，所以只能绕远。究其原因，可能还是出于成本考虑，毕竟俄罗斯的“过路费”非常的贵！ （图）厦航绕过俄罗斯领空<div>图片摄影：陈润芃</div> <p>最后还有一种因素可能导致飞行员临时决定绕远，那就是气象因素。</p><p>2018年的时候我乘坐斯里兰卡航空航班由北京飞往斯里兰卡科伦坡，当飞机飞到印度洋上空的时候，正好有一团强气流处在航路上，但是机长没有选择绕路，而是一头扎进了气流里；飞行时间是缩短了，但是飞机颠的很厉害，全飞机的人吐得稀里哗啦的。</p><p>后来从科伦坡飞回北京的时候，航路上依然有强气流，但是回程驾驶飞机的这位机长选择绕开这个对流团；虽然航程增加了，飞行时间也增加了近1个小时，但是飞得非常平稳，乘客的飞行体验非常不错。</p> （图）飞行员绕过强对流区，飞机平稳飞行<div>图片摄影：陈润芃</div> 今天这篇文章内容比较硬核，知识点也比较多，既有民航知识又有地理知识。但是其实总结一下就是——在民航实际操作中，飞机无法严格按照大圆航线来飞行，飞机需要沿着特定的航路来飞行，但是航空公司可以选择尽量贴近大圆航线的航路来制定本次航班的航线。<div>最后我想强调的是，我并不是说高中地理课上讲的知识的错误的。地理课上讲的知识是基于理论，我讲的这个是基于民航实际操作，而实际操作也是需要基于理论，所以如果你的地理老师讲的与这篇文章讲的有出入，在考试的时候还是要以地理老师讲的为准，不然要是因为这个扣了分，这个锅我可背不起啊。 <div><div><br></div></div></div>