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解读飞行中的科学

//m.auribault.com 2014-04-08 来源：浙江日报

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　　曾福泉

　　尽管统计学一再向人们证明，飞行是目前最安全的旅行方式——一年中，平均约1.2亿乘客中只有一人死于空难，比火车旅行要安全3倍，比坐汽车旅行要安全12倍——但是，总有些惨痛的记忆会让我们在登上舷梯时眉头微蹙，心中飘过一朵乌云。牵动全球目光的航班MH370使人们对于飞行的安全性再度忧心忡忡。

　　知识是战胜恐惧的力量。如果我们对于飞机和飞行本身多一些了解，也许能够对乘机旅行稍感宽心，并且可以在谈论失联航班时更为谨慎地对待扑面而来真假难辨的各种信息。浙江大学出版社日前出版的新书《飞行中的科学》，作者布莱恩·克雷格系英国知名科普作家，以科学家的目光带领读者审视了从通过安检到飞机安全着陆全过程中涉及的种种科学知识。

　　航班MH370让很多人第一次认真地思考：在浩渺的云层中，飞行员如何知道自己此刻身在何处，地面塔台又是如何定位飞机位置的？《飞行中的科学》勾勒出了现代航空导航技术的轮廓。

　　一个重要的装备是雷达。当你的飞机穿行在大机场迷宫一样错综复杂的滑行道上时，它的一举一动都在地面活动目标显示器或地面雷达的监视之中。整个航程中，这架飞机会遭遇许许多多的雷达，地面雷达则是头一个。在大部分机场，你至少能看到一个航空雷达在来回扫射地面。你乘坐的飞机上也有一个雷达系统，安装在机头内，以预警前方的暴风雨。一旦起飞，整个飞行过程将由控制塔的终端管制区和区域管制区监视。

　　雷达的工作原理很简单。它发送电磁波，也就是释放一束光子，然后再感应物体反射回来的光子，这样屏幕上就出现了一个亮点。实际上，在一趟旅行中，飞行员和地面人员会利用各种各样的电磁辐射无线电设备来确保飞行安全。比如“多普勒甚高频全向信标”（DVOR），地面上发出的信号，飞机上搭载的接收机能够接受到，比较两类信号的相位差，就可以确定飞机的位置。又如建立在无线电基础上的全球卫星定位系统（GPS），是现代航空通用的导航装置。它利用附近的24到30颗卫星来判断地球上任何一个GPS接收器所处的位置。又如机场内配备的仪表着陆系统，也是利用电磁波来精确定位跑道，提供飞机接近地面时的准确角度。由此，一架装备精良的飞机能在可见度为零的情况下自动降落，无需飞行员手动操作。

　　万一无线电通讯中断，飞机无法和GPS或导航信标取得联络怎么办？飞行员当然无法在茫茫云海中靠目光确定方位，他依赖的是飞机上安装的惯性制导系统（INS），包括了计算机及含有加速度计、陀螺仪或其他运动传感器的平台。飞机起飞时，INS获得了初始位置及速度，此后就能通过对运动传感器的信息进行整合计算，不断更新当前位置及速度。INS不需要外部参照，哪怕在通讯中断的情况下，也可以不间断地标示出飞机准确的位置。

　　正是因为导航技术已经发展得如此成熟，航班MH370才会如此令人惊讶。在此时，让我们多学习一些飞行中的科学，坦然面对云层之上的旅行吧。

编辑：尹盼秋