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中國飛往美國的航班,為什麼寧愿繞路北極,也不敢橫跨太平洋?
2023/12/06

從地圖上看,從中國飛往美國, 最短的航線是橫跨太平洋,然而現實中,飛機并不會橫跨太平洋。

從中國飛往美國的飛機,大部分會 先飛日本方向,沿著俄羅斯、美國阿拉斯加及加拿大的海岸線,繞到北極附近再進入美國,航線呈一道弧形,似乎比直飛要多了一倍距離。

那麼,為什麼我們寧愿繞遠路穿過北極,也不橫跨大西洋呢?空中沒有路,飛機又是靠什麼導航的呢?

什麼是航線?它是如何開辟和確定的?

航線,即空中交通線,指的是飛機飛行的路線,分為國際航線、國內航線和地區航線。

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一般來說,航線以大城市為中心建立干線航線的同時輔以支線航線,向周圍小城市輻射;它不僅確定了飛機飛行 具體方向、起訖點和經停點,還規定了航線的寬度和飛行高度,明確了三維空間內,兩架客機必須保持的間隔距離和間隔時間。

航線的開辟和確定需要做到「安全」和「效率」的統一,是一項非常具有挑戰性的技術活。

那麼,理想的最短航線是怎麼確定的呢?

地球是一個橢圓形的球體,不同于平面,找最短距離的方式是在出發地、目的地和地心之間先做一個平面,這個平面與地球表面相交的大圓劣弧就是兩點之間的最短距離,即

「大圓航線」

因為在球面上兩點間的所有弧線中,弧線對應的半徑越大則彎曲程度就越小,意味著越接近線段,距離也就越短。

但是,最短并不意味著最快,氣流和阻力都是飛機前進需要考慮的因素。

地球表面存在急流強西風帶,相當于 空中高速路,能夠讓飛機飛得更快,提高飛行效率,這也是選擇航線需要考慮的因素。

而且,最短也不意味著最安全,飛機飛行也會受到環境、地形和天氣等制約,當最短航線上存在這些不利因素時,只能另選航線。

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中國飛往美國的飛機從不飛越太平洋,而是繞路北極,原因更為復雜。

中國飛往美國的航班為什麼繞路北極,也不敢橫跨太平洋?

很多人都以為太平洋太大了不易飛越,但實際上,1997年南方航空公司的波音777-200ER飛機從廣州出發,經過13小時13分鐘終于到達美國洛杉磯,實現人類第一次成功不間斷橫穿太平洋的商業飛行。

如今我們繞路北極,主要有以下幾個因素:

最短航線:

從平面地圖來看,中國到美國的最短距離就是橫穿太平洋,但地球是一個球體,兩者之間的實際直線距離是14000千米,但從北極繞道再到美國,距離小于10000千米。

從最理想航線來看,繞路北極是最佳的。

安全因素:

地球各個地方的氣候和地形都有差異,海洋上空的天氣難以預測,非常容易出現惡劣天氣,而在太平洋上建立 中轉機場和雷達導航站點也是一件不太現實的事情。

飛機橫跨太平洋的過程中一旦遇上極端天氣,或者飛機出現故障,便沒有任何生還的可能性。

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以如今的航空線路來看,即使飛機出現機械性故障,依然可以繞白令海峽進入美國,也可以利用備降機場保護機組和乘客的人身安全。

國際航空管制和燃油經濟性:

任何航空飛行都要受到航空管制,從中國飛往美國,國際航空規定的線路就是經俄羅斯進北極圈,再跨白令海峽進加拿大再到美國,這些都是基于前兩個因素來確定的。

而且,北半球的中緯地區對流層頂部存在一個常年吹西風的高空急流帶,飛機借助西風可以提高時速,能夠達到1000公里/小時,節省時間又減少耗油。

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不過,細心的朋友會注意到, 從美國飛往中國就不是這個航線了,除了路程因素外,主要是因為逆風,飛機無法提速,耗油會非常嚴重,經濟效益低,所以會選擇別的路線

飛機在天上是靠什麼導航的?

飛機的導航分為自動定向機和慣性導航系統。

自動定向機(ADF):

自動定向機也被稱為無線電羅盤,自動定向系統的工作頻率范圍 為 190—1750kHz,可以利用民用廣播電台(頻段為100—2000kHz)和專用的NDB電台(無方向導航台), 測量飛機與地面導航台的相對方位

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慣性導航系統(INS):

慣性導航系統不依靠外部信息、也不向外部輻射能量,屬于自主式導航系統,分為 捷聯式慣性導航系統和平台式導航系統,在空中、地面和水下等環境都可以工作。

按照牛頓力學定律,測量載體在慣性參考系的加速度并對時間進行一次和二次積分,隨后轉換到導航坐標系中,就能夠得出飛機的 速度、偏航角和位置等信息。

陀螺儀和加速度計是慣性導航系統的核心器件,陀螺儀的漂移誤差和加速度計的零位偏值會直接影響慣導系統精度。

捷聯式慣性導航系統能夠計算出飛機的速度和位移,給出飛機的空間位置;平台式慣性導航系統則是利用陀螺儀和加速度等慣性元件計算出飛機的坐標等。

這就是為什麼飛機在空中沒有迷路、我們也能精準定位飛機位置等信息的原因。

總而言之,飛機作為一種高效快捷的交通工具深受歡迎,危險系數最低;而從我國飛往美國的航線要繞道北極,從地圖上看是弧形的,但實際路線并不是。

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