尾流——飞机的杀手

李春生　冷志成

2001年11月12日北京时间上午9时17分,飞往多米尼加共和国的美洲航空公司的587航班A300客机,在纽约肯尼迪机场起飞后不久,坠毁于机场附近,机上265名乘客和机组人员全部遇难。

据美国国家运输安全委员会主席布莱基14日透露,初步调查,飞机失事可能与当天稍早起飞的一架日航波音747客机所产生的尾流有关。

从事航空飞行的人都知道,雷暴、低能见度、颠簸等对飞机飞行有很大的影响,严重时还会危及飞行安全。那么,尾流为什么会造成A300飞机失事呢?它对飞行究竟有什么影响呢?

飞机飞行时,在它的后面都会产生尾流。尾流也是一种湍流。当后面飞机进入前面飞机的尾流区时,就会出现飞机抖动、下沉、飞机姿态改变,发动机停车等现象。小型飞机在起飞或着陆时,如果不慎进入前面大型飞机的尾流中,飞行员一定要及时进行恰当的处置,如果处置不当就会造成事故。尾流由滑流、紊流和尾涡三部分组成。我们经常谈论尾涡,因为大型飞机的尾涡对后面的小型飞机影响最大。

飞机飞行时在翼尖后会产生一对旋转方向相反的闭合涡旋,这就是尾涡(图1),它们会在飞机后面一个狭长的尾流区里形成极强的湍流。在两条尾涡之间,是向下的气流,在两条尾涡的外侧,是向上的气流。尾涡流场的宽度约为两个翼展宽,厚度约为一个翼展的厚度。

尾涡的强度由产生尾涡的飞机的重量、飞行速度和机翼形状所决定,其中最主要的是飞机的重量。尾涡强度随飞机重量和载荷因数的增加,以及飞行速度的减小而增大,据测,最大的湍流切线速度可达67米/秒。

通常尾涡是在飞机起飞前轮抬起时产生,在着陆时前轮接地结束。 在空中, 尾涡大约以120～150米/分的速率下降(最大可达240～270米/分),在飞机飞行高度以下约250米处趋于水平, 不再下降(图2)。所以, 后面的飞机应该在不低于前面飞机的飞行高度上飞行, 方可免受尾涡危害。

后面飞机从后方进入前面飞机的一个尾涡中心时,一个机翼会遇到上升气流,另一个机翼则会遇到下降气流,飞机会因承受很大的滚转力矩而急剧滚转。滚转速率主要取决于后面飞机翼展的长度,翼展短的小型飞机滚转速率大。如果滚转力矩超过飞机的控制能力,飞机就会失控翻转。日本在1982年和1983年各有一架小型飞机在进近着陆时,进入前面大型喷气客机的尾涡中心,飞机失控,陷入横滚而坠毁。因为尾流是看不见的,所以小型飞机的飞行员应时刻警惕,注意避开尾涡,不要在大型飞机的后下方航行。跟在大型飞机之后着陆时,应该在大型飞机接地点之前接地,跟在大型飞机之后起飞时,应在大型飞机前轮抬起点之后离地。调查人员发现,587航班起飞与日航波音747客机的间隔不足2分钟(1分45秒),加之这架A300客机的内部结构因1994年一次强烈气流的影响而受过损害,可能无法承受日航客机起飞时产生的强大尾流,从而导致飞机的垂直尾翼和方向舵与机身脱离,致使飞机坠毁。

我国民航规定,飞机在空中飞行时,两架飞机最小间隔在高空区域飞行时水平距离为20公里,在进近时为6公里,空中的上下间隔为300米,时间间隔为2分钟。因此,在飞行中,严格遵守航空安全规定,就显得十分重要。只要按照规定执行,克服麻痹思想,就能确保飞机飞行的安全。

撰稿:李春生冷志成

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