正文 飛機尾流淺談(2 / 2)

而民航飛行員對尾流更是深惡痛絕,因為客機機動性遠低於作戰飛機,而尺度通常卻更為龐大,一旦受到前方飛機尾流的強烈擾動,很可能會導致飛機失事,而且這種事故已經不止一次發生過。例如,2001年11月12日,一架空中客車A300客機在紐約機場起飛時墜毀,通過黑匣子信息判斷,該機很可能是因為進入了在其之前起飛的一架波音747客機的尾流而失控墜毀的。而2009年2月25日,土耳其航空公司一架波音737客機在荷蘭阿姆斯特丹機場著陸時墜毀,調查結果認為,該機是由於進入了在其之前降落的一架波音757客機的尾流而墜毀的。實際上,為了避免尾流的不良影響,一般要求使用同一條跑道的飛機前後之間要有兩分鍾的尾流間隔時間,而且較輕較小的飛機一般要離較重較大的飛機更遠一些,但是實際情況遠比書麵規定複雜,以上兩個案例的失事飛機都擁有符合規定的兩分鍾尾流間隔,但不幸的是都屬於小飛機跟在大飛機之後的危險情況,再加上一些偶然因素的影響,就導致了悲劇的發生。

征服尾流的征途——自動編隊飛行

因為尾流的強大能量,使其成為了安全飛行的攔路虎,然而也正是因為尾流的強大能量,航空研究人員們也一直存在著變廢為寶、回收其中能量的念頭。早在上世紀70年代,美國國家航空航天局(NASA)在研究飛機編隊飛行時的氣動幹擾時,通過大量的風洞試驗和飛行試驗,發現當飛機處於與鳥類相似的密集編隊時,的確存在著利用尾流能量的可能。但由於當時飛機電傳操縱係統還處於發展時期,對於傳統的機械操縱係統而言,反應速度不夠靈敏,對飛行員的要求太高,無法推廣使用。直到2001年,NASA啟動了“自動編隊飛行”(AFF)研究計劃,才再次將利用尾流減小編隊飛機的阻力和節省油耗提上日程。NASA認為,如果大型商用運輸機像候鳥一樣編隊飛行的話,每架運營飛機每年將節省高達200萬美元的燃料費用。而且,飛機越大節省的費用越多。另外還可以帶來許多其他方麵的利益,如每架飛機每年可至少減少排放約4530噸(1000萬磅)的二氧化碳和約45噸(10萬磅)的氧化氮氣體。

在AFF試驗中,兩架F/A-18戰鬥機進行了不同編隊距離的大量試驗,取得了十分可觀的減阻效果,誘導阻力降低35%,飛行總阻力降15%。而美國空軍飛行試驗中心在同年底也使用T-38教練機進行了雙機和三機的模擬候鳥編隊飛行試驗,雖然理論上三機編隊應該比雙機編隊效果更好,但實際飛行中優勢並不明顯。

NASA的AFF試驗之所以取得了比美國空軍飛行試驗中心更好的成績,得益於自動編隊係統的開發,在該係統的引導下,編隊後方的飛機能始終使一側機翼位於前機的尾流當中,從而回收前機尾流能量,提高升力、降低阻力和燃料消耗,同時,也得益於試驗使用的F/A-18戰鬥機。由於其機動性比T-38教練機更強,而且使用的是電傳操縱係統,所以更容易在尾流中維持穩定飛行。

但是,從NASA和美國空軍飛行試驗中心的研究對比中也可以發現,在目前狀況下,還是采用了先進操縱係統的戰鬥機更有潛力實現候烏式編隊飛行。而民航客機由於尺寸更大、機動能力差、結構更加脆弱,麵臨的尾流強度卻更高,危險性也更大,要想實現候鳥式編隊飛行仍然具有不可逾越的障礙,因為數十名乃至數百名旅客的生命安全是超越其他任何需求,牢牢占據著第一位的。

所以,未來候鳥式編隊飛行技術很可能會首先在軍用飛機上推廣開來,特別是正在穩步發展的無人機。由於性能和裝備資金上的限製,各大國均傾向於研製低成本、可消耗的中小型號,用集群出擊來彌補單機戰鬥力的不足,如果能應用候鳥式編隊技術,不僅能提高無人機的有效載荷,還可以利用機群密集編隊來迷惑敵方雷達等遠程探測設備,使無人機可以更加安全、高效地完成作戰任務。

至於NASA和IMechE對候鳥式編隊飛行技術應用於民用客機的樂觀估計,在可以預見的將來還是難以實現的,因為這需要掀起一場民航界的革命,從飛機製造商、航空公司、機場到旅客,全都要更新思維和運行方式,這不是一時半刻能做到的,也不是一兩家研究機構能推動的,像候鳥一樣排成“人”字形隊伍飛行的客機,也許最終隻能存在於繪圖板上。

責任編輯:王鑫邦