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賽斯納龐巴迪

在北極地區開飛機 這些事情要知道

私人飛機網 更新時間:2020-04-01 10:50:02 來源: 字號:

  背景及知識擴展:

  北極英文名稱:north pole or Arctic Pole,中文名稱:地軸的北端與地面的交點,位于北冰洋中,傾斜角度為23.26度,其緯度是90°N,是所有經線的共同交點之一。北極區域:泛指北極附近北緯66°34'北極圈以內的地區,其區域是一片浩瀚的冰封海洋即北冰洋,周圍是眾多的島嶼以及北美洲和亞洲北部的沿海地區,因其區域極度寒冷、輻射較高、天氣指數極端以及磁場極強而不適合常規飛行被劃為“飛行禁區”。

  一、北極區域的商用飛行價值和氣候區域特征

 。ㄒ唬┥逃蔑w行價值及科學依據

  航空器在空中運行時,所飛的距離在不考慮其它外在因素影響下,盡量接近大圓圈航線飛行時為最短距離的經濟飛行,計算公式如下[S(飛行距離)=T(飛行時間)x(飛行速度)V和L(球面弧線距離)=(y/180)xπR];其中:飛機的速度V是恒定的,S為球面直線距離,r為地球半徑約6371千米,π為固定值,y為圓心角度數,因地球是基本不規則的圓體,飛機在離其一定高度上飛行時,角度數越小,L值就越小,因而距離就越短,空中就越節省時間,根據《飛越北極的節省時間模型》計算得出:從紐約到北京如果改飛北極區域航線,每班班機可節省近1.5小時,節約成本約20萬人民幣,以每天一班單程飛往亞洲來計算,每年一家航空公司由此削減的成本可達8000萬人民幣,節省的時間為1500小時(內含安克雷奇加油過站2小時),加之北極上空風阻力減小,又會更一步的節省旅客時間,降低航空公司的油耗和其它維護費用,并減少對大氣的污染。

 。ǘ﹨^域氣候特征

  北極就像它的名字一樣,突出一個字“極”,冬季從11月至次年4月,長達6個月,5到6月和9到10月分屬春季和秋季,夏季僅7月和8月。1月份的平均氣溫介于-20℃~-40℃,而最暖的8月平均氣溫也只有-8℃。由于洋流和北極反氣旋的影響,北極地區最冷的地方是西伯利亞維爾霍楊斯克曾記錄到-70℃的最低溫度,在阿拉斯加的普羅斯佩克特地區也曾記錄到-62℃的氣溫。越是接近極點,極地的氣象和氣候特征越明顯,一年只有極晝和極夜,即使在仲夏時節,太陽也只是遠遠地掛在南方地平線上,升起的高度從不會超過23.5°。幾個月之后,太陽運行的軌跡漸漸地向地平線接近,于是開始了北極的黃昏季節,進入了漫長的冬季,地表則是無邊無際的冰雪覆蓋區域。了解和熟悉此區域的氣候特征和地理特征,對于飛機在特殊情況下選擇備降場極其重要。

  二、人類飛越北極和民航界的北極航線驗證飛行

  人類的航空活動多在北半球,因此通常所說的北極航線是指從北緯70度00分以北的區域。1926年5月31日,兩名美國人弗洛伊德-貝內特和海軍指揮宮理查德-E-伯德,首次駕駛裝有3臺發動機的飛機,從挪威北部的?藸枍u起飛,途中一臺發動機出現故障,7個多小時后飛到了北極上空,然后經過16個小時返回到斯匹次卑爾根。兩天后,一架載有各國飛行員的挪威號飛艇從斯匹次卑爾根起飛,到達北極并跨越北極后北飛阿拉斯加,最后安全抵達安克雷奇的諾姆市。因其商業價值巨大,中國民航從1998年進行了飛越北極的驗證飛行,東航是繼美聯航、美西北航、美三角航和國泰航空公司后,于2001年5月30日第一個使用A340-600機型,經過15小時30分鐘穿越北極上空到達上海的中國民航班機;南航2001年7月15日使用B777機型;國航2002年8月19日使用B747-400機型從美國紐約機場起飛,沿途飛躍了美國、俄羅斯、蒙古,從北極上空直飛而過,抵達北京,全程11700公里,空中飛行13小時,直飛比原來經停安克雷奇整整少了4個小時,并隨后在國內率先開通了北京至紐約直航,來回跨越北極區域的定期航班。驗證飛行后,國航副總裁張學仁總結說:地球上北緯70度以北,天氣極度寒冷,通信信號傳播困難,太陽黑子活動頻繁,歷史上曾被視為“飛行禁區的北極”,將成為中國跨越歐亞、美亞大陸的友誼快捷橋梁,預計每周有40多個航班穿梭在北極上空。三大航空公司先后成功的飛越北極的驗證飛行,標志著中國民航已經成功征服了北極“飛行禁區”。

  三、積極預防和降低北極區域風險因素對飛行安全的危害

  通過分析驗證飛行的數據我們得知,如果想要更安全的通過北極區域,就必須了解和降低以下七個方面的風險因素:

  1、輻射對飛行安全的影響

  飛機通常在萬米高空飛越極地上空,由于強磁場作用和極地臭氧層的稀薄而幾百倍的接收宇宙輻射、磁暴輻射、無線電離波輻射,三種輻射與飛行高度和輻射時間長短成正比,輻射波通過人體時,會對人體細胞內的DNA產生損傷,當輻射劑量積累到一定的數值后會患輻射病、嚴重的灼傷、不能生育、腫瘤和其他組織損傷,嚴重的損傷可導致快速死亡,累積輻射量損傷如下:

  ·1000msv會患輻射病。

  ·2500msv會導致女性不孕。

  ·3500msv導致男性精子存活率小于10%。

  ·4000msv導致腦瘤或致命損害,損傷的DNA會遺傳后代。

  另外宇宙輻射也會對地空通信、衛星通信、電子設備信號傳輸產生一定的影響,研究表明適航的環境下,每次航班所受到的輻射量最多幾十個msv,并且在一定的范圍內人體有自然抵抗和恢復能力,當北極區域輻射嚴重時,只能采取改航遠東航線的方法。

  2、美麗而可怕的北極光

  太陽劇烈活動時爆發帶電粒子到達極地,與極地的強磁力線切割激發后,映射在大氣中形成的電磁風暴和光學現象,形成有三大要素:太陽風、地球磁場、大氣,截至到目前為止,航空醫學界還沒有明確的醫學結論,說明北極光對人體的傷害程度有多少,但對于飛越北極的飛行員來說,容易產生飛行幻覺和目視暈眩,只能采取不看的方法,大部分精力用于儀表飛行。

  3、北極低溫對飛行安全的影響

  主要是低溫燃油的管理,航路處于高緯度區域,長時間在嚴寒和低溫大氣中飛行,飛機燃油容易結冰,在冬季飛行時,外部的溫度經常低于零下65°,比如中國國際航空公司對于飛越北極的航班規定,從每年的11月1日零時(UTC)起至次年4月3O日24時(UTC),必須要對燃油冰點進行測試,并在起飛前獲取,如果在實際飛行中當飛機在巡航高度上有燃油低溫警告時,機組可以通過增加馬赫數增加飛行速度來增加燃油溫度,馬赫數每增加0.01能夠增加TAT0.5-0.7,需要15-60分鐘的飛行時間來穩定燃油溫度,主要國家的燃油使用規定:

  根據本人多年的飛行經驗,最好是采取改變高度層的做法簡單而最有效,首先是參考飛行計劃,找到同溫層(也就是平流層),如果飛行計劃里沒有給出,也可以憑借經驗得知,平流層位于離地表10公里至50公里的高度,而在極地,此層則始于離地表約8公里左右,然后再根據大氣標準溫度ISA-15度,每1000英尺/2度與實際溫度與飛行工作單溫度三者比較后,進行最佳高度層的選擇。

  4、北極區域對通信的影響

  在北緯82度以北,由于位于赤道上空地球同步通信衛星“視距”的遮蔽,影響了衛星語音和數據鏈的通信,飛行員需要借助各種通訊設備與地面交通管制員取得聯系獲得信息,并在其指揮下借助各種導航設備來完成飛行任務,基本是主用HF、SAT、VHF、PHONEPATCH、CPDLC、LDOC和數據連接通信等設備,特點是與地面管制員的聯系總是千呼萬喚才出來,噪音一片。

  5、北極區域對飛機導航的影響

  極地區域以及加拿大北部、格陵蘭、挪威和俄羅斯北部地區,冰山連綿,3000多公里航程基本沒有任何導航設備,傳統的慣性導航系統和原始無線電導航系統受到了影響,更由于北極磁場影響,有的地區的磁差變化達到80度以上,磁羅盤已無法使用,只能使用特有的導航方式:(1)主用衛星導航GPS定位系統方式;(2)備用真航跡T方式:在西半球N60°-東半球N70°之間將航向基準電門放在TRUE位;(3)網格方位G方式:在北緯70°以北,主要用于無航向基準電門的小飛機使用,基本計算公式GRID BEARING=TRUE+WEST LONGITUDE GRID or TRUE-EAST LONGITUDE,如果還是采用傳統的導航方式,其儀表就會出現帶方框的GIRD,下降時顏色會自動改變。

  6、北極航路對于備降場的選擇

  北極航路的備降場與傳統的航路備降場不同,以北極區域的THULE圖勒機場為例,年平均氣溫低于零下40°,而機場的方向都是基于真航跡T的基礎上設定的方向,當使用ND方式進近時,必須把方式基準電門放在TRUE位,此時記住風向為氣象風,而不是傳統的磁風向,機組通常情況下還必要對備降場的資料、天氣情況、機場保障、機場滅火等級、旅客上下飛機的條件、低溫下的保暖、醫療條件以及語言和聯系方式等需要有更多的了解,因而中國國際航空公司規定:起飛后進入北緯75°前30分鐘,要接收到公司發來的天氣指數和備降場的天氣報告,判斷是否適航,在確認一切正常的情況下告知公司該航班做好飛越極地的準備工作了,飛越極地后需要再次報告公司簽派部門,飛行正?梢岳^續飛往目的地,如果進入北緯75度之前航班上遇有緊急情況,必須改變航路前往約1260海里選擇的備降機場安克雷奇ANC,一旦飛越北緯75度之后,不管發生任何緊急情況必須飛越極地到俄羅斯境內備降。

  四、民航客機跨越北極區域的具體方法和程序

  根據以上北極區域對飛行安全的影響,中國民航班機目前開辟了四條北極航線,以距離北極點遠近為基準劃分為:POLAR1、POLAR2、POLAR3、POLAR4,筆者以國航B747-400機型和紐約—北京航班為例進行具體的探討。

  1、仔細分析和研究極地三個天氣指數,選擇最佳航路

  美國國家海洋局和氣象局NOAA給出了三個空間天氣指數,用以量化說明空間輻射,主要是太陽活動對地球環境的影響程度:(1)G指數:地磁風暴GEOMAGNETIC STORMS是在地面監測站監測,由于太陽風的影響,造成地球磁場K系數的變化,由弱到強分別為G1-G5,指數達到或超過G4,則不適合在極地飛行。(2)S指數:太陽輻射風暴(SOLAR RADIATl0N STORMS)是由GOES衛星監測,由于太陽活動而產生的高能粒子流,主要是質子流的強度,由弱到強分別為S1-S5,指數達到或超過S3,則不適合在極地飛行。(3)R指數:無線電失效RADIO BLACKOUTS是由GOES靜止業務環境監測衛星監測,太陽發出的x射線會擾亂電離層,由弱到強分別為R1-R5,指數達到或超過R3,則不適合在極地飛行,根據過去24小時、目前和未來24小時的指數,來決定是否可以飛越極地區域,如果三個指數都在標準以下,說明太陽表面、星際空間和磁場高層大氣處于平均狀態,再根據風的影響和顛簸指數來選擇最佳航路。

  2、嚴格高標準執行飛機最低設備清單MEL,配齊極地飛行的特殊設備防寒服,同時要求乘務組檢查機上的救援設備、急救藥箱、氧氣瓶、手電筒等。

  3、直接準備時要逐點檢查核對CFPL位置點與CDU輸入點的經緯度、距離、航向一致,因為大部分都是經緯度直接組成的位置點,每個點的間隔距離最少也有300海里,真是差之毫厘謬之千里,核對燃油冰點和燃油型號一致,測試高頻以及衛星電話必須工作正常,核實ACARS打印紙足量,檢查航行通告、氣象資料、改航和備降計劃。

  4、起飛后將起飛時間、燃油總量、到達目的地時間報告公司地面簽派,在東半球N70°時,將航向基準電門放至TRUE位,在N75之前聯系北京簽派,獲得最新的極地指數G/S/R,判斷是否繼續進入極地,進入極地區域后,將客艙溫度調高1-2°來抵御機艙內外的過大溫差,給旅客一個舒適的溫度,西半球N80后再次向簽派報告位置,并證實繼續飛往目的地,到達N60的時候將航向基準電門調回至NORMAL位。

  5、檢查并及時注意高度層的變化:美國,加拿大,俄羅斯高空,東向為奇數,西向為偶數,境內全程RVSM航路,俄羅斯管制員指揮比較規范,美國因為雷達相對比較先進,可能指揮的高度層和你給定的傳統高度層相駁,此時就要注意觀察來往的空中飛機,收聽好無線電,轉換頻率時及時提醒和報出自己的高度層,飛行無管制要求或者長時間無法聯系管制員的情況下,速度基本保持馬赫數0.85。

  6、通訊以HF和衛星電話為主,但經常會出現通訊短時失效,此時就需要不停地呼叫地面管制員,盲發位置報,記錄好時間與位置,監聽121.5和12345頻率,也可聯系周邊的管制區和空中的飛機,幫忙轉發位置報,嘗試利用phone patch頻率轉接北京簽派或駐外航站,如果在極地發生了真正的無線電通訊失效,立即執行相關國家的通訊失效程序,在{AREAD}本里有更加詳細的程序。

  7、機組飛越極地后應安排合理的休息,航空公司不得在48小時內再安排機組成員任何工作。

  極地飛行任務完成后,個人要及時總結極地飛行經驗,經常聽取極地航線英語錄音,熟悉北極航線中各個國家管制員的英語口音,了解大氣溫度規律和季風規律,查閱天文地理資料,將書本上的知識應用到飛行中去,你就會成為一名真正的飛越北極的安全飛行員。

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