客机起飞后为什么那么急于大速度上升,一段时间后却缓慢爬升?
一位有20年飞行经验的老机长告诉我,民航客机起飞后,需要大仰角快速爬升,要是不这么做的话,后面发生的事很难预料。
相信坐过飞机的朋友有过这种体验,飞机刚离地没多久,身体上明显感觉到一种强烈的推背感,同时还会有一种失重感,给人的感觉极为不舒服。
以上这种情况说明飞机正在快速爬升。起初我对此还有些不理解,民航客机作为一种交通工具,对乘客的舒适感也非常重视,这种大仰角快速爬升明显给乘客带来不舒服的感觉;而且,这种加大动力快速爬升的方式,要比客机缓慢爬升消耗更多的燃料。
为何客机起飞后这么着急大速度的上升?过一段时间后又缓慢上升呢?
后来还是一位飞行经验丰富的老机长解开了我心中的迷惑。
民航客机起飞后快速爬升,是为了尽快远离地面建筑物有个尝试相信大家都知道,为了安全的需要,在机场周围是不允许出现高大建筑物的。
简单来说,机场10公里范围内建筑物高度不得超过30米;20公里范围内建筑物不得超过150米。对于20公里以外的建筑,就没有具体的要求。
20公里的距离,看起来挺远,就算开车也得需要四五十分钟的时间,但这种距离对客机来说,根本不算什么。民航客机的起飞速度是每小时200—300公里,客机在离地之后速度会逐渐增加到每小时400公里。
在速度与距离的双重影响下,客机为了能够尽快远离地面建筑物,必须要快速爬升。一是为了让客机产生的噪音远离人群;二是一旦客机出现故障,飞行员有充足的时间来应对突发情况。
民航客机起飞后快速爬升,是为了给其它客机腾出航线机场每天都要起飞和降落上千架次的航班,就拿北京大兴国际机场来说,平均每分钟都有客机在这里起飞或降落。
为了防止飞行冲突,保障飞行安全,客机必须有序的起飞或降落,毕竟机场的跑道就那么几条,一架客机正在滑行起飞的时候,后面不知道有多少客机排队等着起飞。
客机离地起飞后,必须加大动力快速爬升,给后面等待起飞或者准备降落的客机腾出航线。如果起飞的客机晃晃悠悠不着急的缓慢爬升,不仅会耽误后续的航班,对其它客机还会造成一定的飞行隐患。
客机起飞后快速爬升,是为了尽快达到安全的高度大家不要忘了,在天上飞的不只有飞机,还有各种鸟类,天空中的鸟类是客机最大的安全隐患。
在机场的周围一般都会放置有专门驱赶鸟类的“空气炮”,保证在机场一定的范围内没有鸟类的存在,可毕竟有一定的范围限制,超出这个范围,“空气炮”的作用也就不那么明显。
客机起飞后快速爬升,就是为了尽量避开天空中的鸟类,到达一个相对安全的高度,防止有小鸟圈进发动机里或撞到挡风玻璃上。
除此之外,低空中的气流相对不稳定。客机长时间逗留在低空中,一旦遇到紊乱的气流,机身会产生颠簸或震动,危害到飞行安全。
客机起飞后快速爬升,是为了节省燃料看到这话相信很多人会感到疑惑,客机加大动力快速爬升,怎么还是为了节省燃料呢?
客机在快速爬升中会消耗一部分燃油,但是到了一定的高度,客机就开始变得省油了。
这是因为高空空气稀薄,客机受到的空气阻力会减少。假设两架飞机分别在高空和低空飞行,高空飞行的客机,发动机输出更低的功率,就能维持和低空飞机相同的飞行速度,一样的速度,更低的能耗,当然更省油了。
虽然看起来客机快速爬升消耗了很多的燃料,但对于整个飞行航程来说,快速进入阻力小的高空区域,才能节省更多的燃料。
为什么客机快速上升后,过段时间又缓慢爬升?大部分人认为,客机起飞后会一直爬升到平流层的高速再转为平飞巡航,其实这是错误的。
事实上,客机刚刚离地起飞,并不是保持固定的角度和姿态,然后一口气爬升到巡航高度,而是一个阶梯上升的过程。
具体来说,客机起飞的最初阶段,根据前文中提到的那几点来考虑,客机要保持较大的上升速率,尽快地爬升到一定的高度。当飞机上升400米左右高度的时候,发动机减小推力,并收起襟翼,发动机推力状态由起飞推力变为爬升推力,此时我们就会感觉到飞机处于一个缓慢爬升的状态。
缓慢爬升到一定高度后,客机开始进行平飞,和塔台联系,询问是否可以继续爬升,得到塔台的“爬升”指令后,客机再开始缓慢爬升。
整个过程就是:客机离地——快速爬升——缓慢爬升——平飞——缓慢爬升——到达平流层巡航高度平飞。
这么做的目的同样是为了安全考虑。
第一、客机一直保持快速爬升的姿态,机身就会出现金属疲劳,从而导致机身出现开裂、破损。
第二、客机一直保持快速爬升,机舱内的乘客会出现头晕目眩、恶心、呕吐的情况。
第三、客机飞行都是有飞行航线的,客机相互之间的垂直间隔都是有要求的,如果一直爬升会占用很大的空域,影响其它客机经过这片空域。
说在最后在客机起飞爬升过程中遇到“失重”的情况,不用担心,这说明飞机在快速爬升,为了就是保证乘客的安全。
毕竟在相对较低的空域,环境复杂、气候复杂、情况多变,尽快脱离低空区域,到达相对安全的高空区域,才能保证飞机的安全。
而且,飞机在平流层巡航飞行的时候,也不是一直保持高度不变,在遇到扰动气流区的时候,为了避免颠簸,会改变飞行高度。
题主是一个善于观察的人,飞机在刚飞离地面的时候,机头抬的很高,机舱的倾斜角度很高,飞机在快速的上升,乘客在座位上感觉到明显向后倾斜。达到一定高度的时候,飞机的上升速度就越来越缓慢,直到达到巡航高度,飞机改为平飞。飞机采用这种方式起飞是有很多种考虑的,主要是满足飞机起飞、飞机起飞的安全性以及能量消耗、机械磨损。
首先是考虑到安全问题,飞机在达到巡航高度正常飞行的时候是采用固定的高度,分层飞行的,所以飞机与附近的其他飞机之间相遇的可能性很小,可以有效的避免撞机事故。而飞机起飞或者是降落的时候,飞机是无法固定高度的,必须不断的变化高度,同时飞向四面八方的飞机和来自于各个地方的飞机都要汇聚在机场附近,所以在机场附近的空域内,飞机的密度是最大的(这个可以找一些能够实时显示机场周围飞机状态的软件查看一下机场周围飞机的分布状况,能够一目了然),飞机的飞行高度和状态也是最复杂的,这样就极大地增加了安全隐患,所以飞机在起飞区域应该保持最大的爬升角度,这样可以减少在同一高度内的飞机数量,同时以最快的速度尽快的离开这个危险区域。
机场附近的周围区域为了保障安全是不允许建设高层建筑的,但是,这个范围是有限度的,离开机场不远就会有高楼甚至有高山,飞机起飞和降落时速度都非常快,如果不能及早的爬升到一定高度就很容易和周围的高层建筑物或者高山有相撞可能,所以从这个方面考虑,飞机在起飞以后必须以最大的爬升角度,最快的速度离开起飞区域。
飞机快速的起飞,也是他自身摆脱地面变成飞行状态的需要。飞机在地面上的时候,重力是由地面支撑的,但要离开地面,必须克服地球的吸引力,也就是升力大于重力。这时飞机必须以最大的加速度获得飞机的升力,以此摆脱地球的吸引力而飞离地面,所以飞机在起飞状态的时候,耗费的能源是最大的,我们在飞机上感受到的噪声也是最大。但地球的引力与离地球的距离是成反比的,所以越离开地面,飞行高度越高需要克服的地球引力就逐渐减小,为了能够节省能源和减少飞机的机械磨损,所以飞机也必须尽快的爬升高度。
第三个也是从节约能源考虑。飞机在起飞过程中,除了要克服地球的引力以外,还要克服空气的阻力,空气的阻力对于速度非常慢的物体来说是可以忽略不计的,比如我们人的行走不太需要考虑空气阻力,除非迎着台风走。但是对于高速运动的物体来说,空气阻力是需要非常重视的一个因素,飞机作为一个高速运动的物体,它所受到的空气阻力是非常大的,而我们的大气层中的空气密度是越往下密度越大,高度越高,空气越稀薄。空气密度越大,那么空气阻力也越大,所以飞机在低空的时候所受到的阻力非常大,为了减少承受的阻力,飞机也应该尽快的飞离低空区域进入更高的区域,减少空气阻力,减少动力消耗。
随着飞机高度的增加,飞机所受到的地心引力,和空气阻力都在减小,消耗的能量也会逐渐减小,与高炉高山相撞的风险消失,与其他飞机相撞的机会也逐渐减小,就没有必要再开足马力快速的上升,而可以以更经济的油耗进行飞行,所以往越上飞机的爬升高度就越平缓。
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