「航空知识」为何飞机往返时间相差那么多?,明明距离相同

文/CO
【「航空知识」为何飞机往返时间相差那么多?,明明距离相同】如果你曾留意过自己往返某地的飞机飞行时间 , 你会发现 , 飞机往返两地所需的时间一般不同 , 这种情况在长途国际航班中更为明显 。 以北京和伦敦为例 , 北京飞往伦敦的直达航班 , 从北京起飞后向西方飞行 , 去程时间10小时55分 , 而从伦敦飞回北京的时间只需9小时45分 。
国内的航班也有类似的情况 , 这是同一天同一机型北京往返乌鲁木齐的飞行时刻表 , 北京飞往乌鲁木齐的时间要比返程多45分钟 。
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为什么会出现往返相差这么多的情况?而且都是自东向西的时间比自西向东的时间要长 。 有人曾提出疑问 , 这个时间和地球自转方向有关系吗?
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当然是……没关系啊!飞机在天上飞 , 没有摆脱地球引力 , 仍在地球惯性系内 , 所以不会受到地球自转方向的影响 。 不然的话 , 飞机不用飞 , 在天空中悬停1天 , 就能环绕地球一周了 。
不过 , 虽然地球自转没有直接影响到飞机的飞行速度(科氏力的直接影响较小) , 但是 , 地球自转带来的另一个变化 , 却成为了影响飞机飞行速度的主要因素 。
为了方便理解这个问题 , 我们先来了解两个概念——空速和地速 。 飞机在空中飞行 , 具有一个相对于大气的移动速度 , 这一速度也被称之为空速 。 对应的 , 飞机相对于地面的速度就是地速 。 为了保证飞机在大气层中平稳飞行 , 飞机需要保持稳定的空速 。 因此 , 此时的地速就相当于空速和风速的叠加 。 不难理解 , 顺风时飞机地速更高 , 逆风时地速更低 。
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盛行西风带图源WikimediaCommons
而在空气热量交换和地球自转引起的地转偏向力共同作用下 , 地球的副热带高压带和副极地低压带之间 , 也就是中纬度地区 , 形成了一片西风带(JetStream) 。 而急流中心位于200hPa气压面的平流层中 , 正是大部分民航飞机所在的高度 , 这里风向水平 , 飞机相对不颠簸 。 因此 , 中纬度地区平流层常年刮着稳定的西风 , 顺着西风方向从西往东飞自然会节省更多时间 。
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2007年平均的200hPa风场(矢量)和风速(填色) , 来自NCEP
风有那么大吗?还真有 , 高空平流层的风速通常在20-50m/s , 飞机在高空巡航真空速约230-250m/s , 如果我们按照240m/s的真空速和30m/s的风速来算 , 以北京和伦敦为例 , 如果不考虑往返航线的差别 , 按照相同的距离8175km计算 , 顺风飞行时间约为8.4小时 , 而逆风则需10.8小时 , 相差一个多小时 。 距离越长 , 风速带来的影响也越大 。
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图源WikimediaCommons
盛行西风带来的影响在长途国际航班上较为显著 。 而对于国内短途航班 , 除了受到盛行西风的影响 , 飞机飞行时间更多受到航线规划和航空管制的限制 。 机场流量相对较小时 , 飞机在空中等候时间短 , 因而飞行时间也相对较短;而当航班出现在高峰起降时段 , 空中排队时间长 , 飞行时间当然也更长一点 。
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图源C.Cagnin
不是所有旅途都一路顺风 , 下次遇到逆风时 , 不妨抓住多出来的时间 , 好好享受飞行的乐趣吧 。