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飞机为什么不想遇见小鸟?

转自:MU东东腔 2024-11-09 16:25:05


每年当秋冬交替之时

大自然都会上演一场壮观的迁徙盛景

无数候鸟跨越千山万水

飞向温暖的彼岸越冬

为广袤天际添上一抹生动的色彩

鸟儿自古以来便是人类的朋友

它们的翱翔身姿激发人类对飞行的向往

如今人类飞行梦已实现

各类飞机穿梭于云霄之间

但你们知道吗?

“铁鸟”虽庞大

但在面对身形悬殊的小鸟时

却需要小心翼翼,唯恐避之不及 

当飞机以其高速穿梭云霄

一旦与飞鸟发生碰撞

那瞬间所产生的巨大能量

不仅会将鸟儿粉身碎骨

也会对飞机造成一定的损伤

不过大家请放心!

每一位训练有素的民航飞行员

都能科学冷静应对鸟击威胁

确保让飞机平安落地



鸟击是世界性难题

为什么一只鸟对巨大的飞机会形成威胁,甚至被称为世界性难题?

虽然大多数鸟类都有体形小、质量轻和飞行速度慢的特征,但鸟击的危害主要来自飞行器与鸟的相对速度,而并非鸟类本身的速度。

由于鸟的飞行速度相对飞机较慢,可以忽略不计,我们可以认为鸟相对于飞机的速度就是飞机的速度,而比较典型的飞机中低空爬升速度是77米/秒~128米/秒。此时的飞机若与一只0.5千克的鸟相撞,就会产生巨大的能量,这些能量瞬间被飞机吸收,飞机接触部位会产生不同程度的破坏。

根据国际民航组织(ICAO)和美国联邦航空局(FAA)的标准,飞机需要通过鸟击测试,以确保能够承受一定程度的鸟击。不同类型的飞机(比如小型飞机、大型客机、货机等)有不同的测试要求。

美国FAA的标准要求商用飞机能够承受以下类型的鸟击:

大鸟(如加拿大鹅)重量约为 4-5 千克,撞击速度通常为每小时 250 到 300 英里(约 400 到 480 公里/小时),在飞行速度下进行。

小鸟(如麻雀):通常考虑速度较低的撞击,但飞机也需要能够承受这些较小鸟类的撞击。

数据显示,15%~20%的鸟击会造成飞行器损伤。鸟击对飞行器的破坏程度与撞击的位置、鸟的种类(重量)有密切的关系。鸟击可能导致发动机叶片损伤、振动值增大、喘振、起火甚至停车,机翼、安定面受损则会对飞机气动性能以及升力产生不可估量的影响。

除此之外,动物血迹和遗体会遮挡飞行员视线,更严重的撞击甚至会造成风挡玻璃破裂和飞机释压;遗体碎片容易造成空速管、迎角探测器等故障,导致飞机计算机出现不正常参数;雷达整流罩塌陷对飞机气动性能造成影响,甚至损坏机内设备;起落架上密布液压管道以及各种传感装置,受损容易导致起落架无法操纵等重大危险。


鸟的质量越大,其破坏性越大

巨大的冲击力可能导致不安全事件的发生

因此,在我国根据鸟种体重的不同

将鸟类的危险程度划分为五个等级

【1级】

≤200克

【2级】

201-1000克

【3级】

1001-1800克

【4级】

1801-3600克

【5级】

>3600克

注:危险程度是指不同重量的鸟种撞击航空器产生的危害程度。

危险鸟种为2级(含)以上

非危险鸟种为1级

当出现鸟类集群活动时

构成鸟群的主要物种个体数的体重之和

大于2级(含 )以上各区间上限值的

该鸟群应当提升危险等级加以防范

根据统计数据

绝大多数鸟击事故

发生在1000英尺(约300米)以下

其中大约80%的鸟击发生在此高度范围内

这一高度涵盖了飞机的爬升和降落阶段

飞机与鸟类的遭遇几率较高

此阶段飞机飞行速度较小

鸟击可能造成损伤

但一般不会导致严重后果


飞机起飞和降落过程

是最容易发生鸟击事故的阶段

因此各大机场也都下足了功夫

让飞机和鸟儿“各行其道 共享蓝天”


机场选址

候鸟是一种随季节不同周期性进行迁徙的鸟类。许多鸟类具有沿纬度季节迁移的特性,夏天在纬度较高的温带地区繁殖,冬天则在纬度较低的热带地区过冬。

以云南为例,以其独特的地理位置和丰富的生态环境,成为了众多候鸟的迁徙通道和栖息地。每年春秋两季,成千上万的候鸟会沿着固定的路线穿越云南,前往繁殖地或越冬地。

这些候鸟包括大雁、天鹅、鹤类等,它们的迁徙路径通常与山脉、河流和湖泊等自然景观紧密相连。在迁徙过程中,候鸟的飞行高度因种类和迁徙阶段而异。一般来说,小型鸟类如麻雀、燕子等飞行高度较低,常在几百米以下;而大型鸟类如天鹅、鹤类等则能飞到更高的高度,有时可达数千米。

因此,了解候鸟的迁徙习性和高度,对于机场的选址、建设和运营都至关重要。例如,昆明长水国际机场在选址时,就避开了主要的候鸟迁徙通道和栖息地,从而减少了鸟击衍生的不安全事件的发生。

——技术公司 钟昊



机场驱鸟措施+生态治理

在机场运营过程中,需要采取一系列驱鸟措施来保障航空安全。这些措施包括声波驱鸟、视觉驱鸟、光学驱鸟、生态驱鸟等

浦东机场通过“治虫”、“控草”、“防水”等关键措施,切断飞行区鸟类的食物链,显著降低了高危肇事鸟类的数量。

乌鲁木齐国际机场则采用源头防控、科学治理的理念,探索多样化的驱鸟方式,如鸟窝拆除、药剂喷洒、灭鼠灭虫等。

——山东分公司 苏清尧



机场责任区外的鸟击风险

在机场责任区外,航空器飞行空间更大,空中活动时间更长,与鸟类活动存在更多时空重叠,而且在机场责任区外活动的多为大鸟,更易对飞行构成威胁。

11月,我国鸟类迁徙还未结束,鸟击防范工作须臾不可放松。与初始爬升阶段相比,航空器在进近阶段的飞行时间更长、飞行范围更大,与鸟类活动存在更多时空重叠,因此机场责任区外鸟击事件及征候在进近阶段进入2500英尺(约762米)以下高度区间时较为高发。在机场责任区外的20000英尺(约6096米)以下高度区间,鸟类通常个体较大,迁徙期会有更多鸟群活动。20000英尺以上的鸟类活动极少,因此极少发生鸟击事件。

鸟类生存的三大要素是难以完全消除的,因此机场仍需要在生态环境治理的基础上开展驱赶工作,将物理防范手段与生态治理有效结合,做好虫、草、水等源头治理,做好夜间鸟击和群鸟、危险鸟种防范等重点工作。



就目前而言

全世界仍未找到一种长期有效的驱鸟方法

机场与鸟儿之间的特殊“较量”

还在持续不断地进行着……


除了采取驱鸟措施来防鸟击

现代化的飞机设计也在不断升级防鸟击能力

只有通过合理的设计和严格的测试

可以提高飞机的抗鸟击能力

减少鸟击事故的发生

保障乘客和机组人员的生命安全



如何在设计制造端“防鸟”

由于飞机的高速性,即便是撞上一只小小的飞鸟都可能会造成飞机一些损伤。随着技术的进步,现代飞机的安全性能极大提高,虽然报告的鸟击事件很多,但真正造成安全事故的鲜有发生。

现代飞机在设计、制造阶段就已经考虑到了飞鸟等外物撞击风险的因素,并会进行严苛的鸟撞实验。同时民航监管部门也针对鸟击因素就飞机结构有严格的规定。

根据ICAO统计,鸟击对航空器发生撞击最高的部位是发动机,其次是机翼、驾驶舱玻璃及机鼻等。决定鸟击严重性的主要是鸟的重量、撞击位置及速度等。

根据中国民航《运输类飞机适航标准》,受到1.8公斤(4磅)重的鸟的撞击,飞机必须能够成功地完成该次飞行。尾翼结构的设计必须保证飞机在与3.6公斤(8磅)重的鸟相撞之后,仍能继续安全飞行和着陆。这一标准与美国FAA等相关标准一致。民航飞机必须要达到这样的标准才能满足适航要求投入运营。而大部分鸟击事件中鸟的体积及重量都较小。

飞机制造时需经过严格的鸟击风险测试,在研制阶段进行专门的鸟撞实验。鸟撞实验的重点在于评估飞机结构在遭受鸟类撞击时的抗冲击性能,其目的有两个:一是检验飞机上易受飞鸟撞击部位的抗鸟撞能力;二是测量撞击过程中有关应变、位移、撞击力等数据,为设计分析提供数据支持。

鸟撞实验是一种动态冲击试验,通常都采用空气炮技术,通过高压气体将做成炮弹状的“鸟弹”沿炮管加速到预定速度,再撞击到实验飞机结构,整个过程快到用毫秒(ms)来计量。一般采用家禽模拟自然界的飞鸟,或是特制的人工鸟。

从机头到机身、从机翼到起落架,再到发动机,每一个可能与鸟类发生碰撞的部位都要经过了严苛的撞击实验,以满足抗鸟撞的适航要求,从而确保飞机的安全性。


防鸟击设计

1


外形设计

飞机的发动机进气口通常采用特殊形状设计,以减少鸟类被吸入的可能性。例如,一些进气口设计成带有弯曲或倾斜的形状,使得鸟类在靠近时更容易被气流推开。

2



结构强化

在飞机的关键部位,如发动机、机翼前缘、机身前部等,采用高强度的材料和结构设计,以承受鸟击带来的冲击。例如,发动机的风扇叶片通常由钛合金等高强度材料制成,能够在遭受鸟击时尽量减少损坏。

飞机的机身结构也会进行加固,以防止鸟击导致的机身破损和变形。一些飞机还会在关键部位安装额外的防护装置,如金属网或防护罩。

——浙江分公司 胡扬


防鸟击测试

飞机设计过程中,必须充分考虑防鸟击的能力。例如,C919飞机在制造阶段进行了数千次鸟击实验,测试中使用的对象不仅包括超过千只鸡,还涵盖了苛刻的模拟环境和测试方法。这些测试确保了飞机在遭遇鸟类撞击时能够保持结构完整和飞行安全。

飞机的防鸟击设计包括使用刚度匹配策略增强机头和尾翼的抗撞能力,以及设置风挡等防护措施。在测试中,使用高速气炮发射明胶弹体作为鸟类的模拟物,以真实再现撞击带来的动态效果。

——技术公司 钟昊


鸟击事件在一定程度上

是不可避免的航空不安全事件

随着航空器数量的不断增加

体积越来越大、飞行速度越飞越快

同时也增加了鸟击的可能性


据美国FAA的统计

1990-2023年这33年内

美国民航共计报告约28万起鸟击事件

且呈现出逐年增长的趋势

其中2023年共计1.84万起

已大幅超过疫情前2019年


尽管驱鸟工作一直在推进

飞机设计也在不断升级防鸟击能力

但鸟击事件仍难以完全杜绝

那么飞机机组有什么

应对鸟击的飞行攻略呢?


应对鸟击的飞行攻略

飞行机组在实际飞行中要密切关注鸟类活动信息,提高对鸟击危害的重视程度。

在飞行前直接准备阶段,飞行机组、签派人员应认真研读机场细则、航行通告,了解机场鸟类活动的情况和特点,制订防范预案。收到管制单位临时发布的鸟情活动信息或发现有因鸟击导致的复飞等不正常情况时,要及时采取应对措施。

在飞行前飞机外部检查阶段,飞行机组应重点检查雷达罩、发动机叶片等鸟击高发部位,如发现鸟击痕迹、禽类羽毛或血迹,应及时通知机务人员。在地面运行阶段,飞行机组应认真观摩周围鸟群活动,如有发现应及时通报机场做好驱鸟措施。在油量充足的情况下,必要时可采取延误、推迟落地等措施避开鸟群活动。

同时,飞行机组应严格执行程序,落实起飞、着陆时的灯光设置要求,严格执行10000英尺(约合3048米)以下设置着陆灯的规定;在飞行中严格遵守进近、等待、离场的速度限制,尤其严格遵守飞机在10000英尺(约合3048米)以下不大于250节的速度限制,以降低鸟击对发动机及机体的损坏风险。

在实际飞行中,飞行机组一方面可通过目视直接观察是否有鸟类接近飞机,也可通过声音辨别是否有撞击声,或航空器部件损坏导致的异响;另一方面可通过感受飞机操控是否正常,观察飞机各仪表参数是否异常,以及是否闻到烧焦味或烟雾等方式简单判断飞机是否遭鸟击。

飞行机组收到已知有可能的鸟击情报后,应做好处理鸟击的心理准备,包括复飞、中断起飞等。由于鸟击发生的部位具有随机性,建议飞行机组对可能发生撞击的部位、系统进行预想预防,做好协同准备。一旦遭遇鸟击,飞行机组应控制好飞机姿态,通过视觉、听觉、嗅觉、发动机指示和飞行仪表等对鸟击事件进行综合判断。评估飞机受损状态,检查各项仪表参数,冷静执行相应检查单,并及时报告管制员。必要时向公司运控中心报告,寻求支持。

落地后飞行机组应向机务通报飞机遭遇鸟击的情况,认真填写技术记录本,如实报告鸟击发生的时间、位置、高度和受损程度等信息,并按照安全信息报告要求,按需及时、准确地向相关单位及部门报告鸟击事件。

值得注意的是,对于机场责任区的鸟击,鸟类的遗体碎片可能掉落在跑道上,机场应启动检查跑道工作。一旦发生鸟击,野生动物残骸可能携带致病微生物,相关人员清理时应做好防护工作,避免接触到皮肤、黏膜或吸入。


启动应急预案,保障安全

在民航飞机发生鸟击后,航空公司会迅速启动应急预案,按照程序进行处理。

首先,机组人员会立即报告鸟击情况,并评估飞机的受损程度;然后,根据受损情况,决定是否继续飞行或就近降落;最后,飞机落地后机务会对受损飞机进行检修和维护。

此外,东航根据各机型制定了发生鸟击后的各项检查和附加工作,比如 B737、B777、B787 飞机,如果雷达罩有鸟击,不仅要检查外部,还需要按照指令要求,打开雷达罩检查内部有无损伤,发动机有鸟击必须要40小时内完成孔探工作,以确保飞机在遭遇鸟击时能够保持安全飞行状态。

——技术公司 钟昊


我们同住于这颗美丽的地球

同享着一片澄澈的蓝天

鸟儿自由翱翔,飞机穿梭往来

这都是蓝天下独特的风景


鸟击问题是可以通过科学防范合理解决的

如今科技在不断发展与进步

东东有理由相信,在不远的未来

飞机与鸟儿能够真正实现

与鸟同翔,共享蓝天


▲参考资料:

本文部分内容引用自《中国民航报》《民航资源网》


▲相关参考文件:

《运输机场鸟击航空器防范危险鸟种目录》

https://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/GFXWJ/202205/t20220523_213368.html


▲鸣谢:飞行部、技术公司、山东分公司、浙江分公司