『航天』为何飞机的航线弯弯曲曲?原来还有这些原因
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随着航空航天技术的不断发展 , 乘坐飞机飞行出行已经成为一种越来越流行的方式 , 但是你知道飞机的两种飞航方法吗?今天我们就来了解一下两种航行方法——等角线航行、大圆航行 。 我们先来讲述一下等角线航行 。
等角线航行飞机由A地飞向B地 , 飞行过程中始终保持航向角不变 , 即沿与各子午线相交的角度都相等的曲线飞行 , 称为等角线航行 。
飞行等效角速度在地平坐标系各轴上的分量如下:
优点:航向角不变 。
缺点:由于地球表面的经线最终都会集在南北极 , 所以等角线航行的轨迹在一般情况下是一条逐渐向两极收敛的螺旋线 , 为了保持等角线航行 , 飞机必须不断地转弯 。
大圆航行飞机沿通过A、B两点的大圆线飞行 , 如图所示 。 在地图上我们在两地飞行时最短的距离肯定是在两点之间画上一条直线 , 但是由于我们的地球是球体而不是平面 , 出发地和目的地与地心做一个平面 , 平面与地球表面相交的大圆劣弧就是最短的距离 , 这个路径我们将它称为大圆航行 。
优点:这是AB间距离最近的航线 , 而且不用转弯 , 在高纬度地区或长距离飞行时 , 最好沿大圆圈线飞行 。
缺点:大圈航行中航向角却是在不断变化的 , 故利用普通罗盘来实现大圆航行不如等角线航行容易控制 , 飞机作大圈航行时 , 由于飞行中不转弯 , 所以飞机相对地平坐标系OZh轴(地垂线)没有旋转角速度:而只有沿通过大圆圆心(地心)、垂直于大圆平面的轴向(平行于OXh轴)的旋转角速度 , 即飞行等效角速度在地平坐标系中只有横向分量 , 也即:
飞机的实际飞行通过上面的介绍我们知道了 , 飞机按照大圆航线距离最短 , 但是我们的飞机在实际飞行中并不是严格按照大圆航线来飞行的 , 这是由于以下的四个原因 。
第一:地形和气候的限制 。 因为不同的地形会产生不同的天气情况 , 飞机飞行会受到天气的制约 。 比如在热带、亚热带海域多发台风 , 而在盆地、山谷多大雾天气 , 在温带多雷暴 , 这些天气有明显的区域性 , 所以在设计飞行航线时会尽量的避免这些危险地区的多发地 。
第二:空管限制 。 空中的交通管理员对每架飞机从起飞到降落到的整个过程中进行指挥和调配 。 在空中飞行的两个飞机之间要保持一定的高度差和水平距离差 , 这样才能保证飞机之间的飞行安全 , 否则还有可能发生相撞事故 , 并且这些垂直间隔和数值都是有着具体的数值规定的 。
第三:导航技术的限制 。 虽然现在有GPS导航技术 , 但是很多的民航的飞机使用的仍然是惯性导航系统和指向台导航(VOR/DEM)的叠加使用 , 从而保证飞行导航精度达到非常高的程度 , 但是指向台导航只有在面向或背向导航台飞行时才能获得高精度导航 , 所以飞机飞行的本质就是从一个导航台飞向另一个导航台 , 因此无法实现直线飞行 。
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