乱流

乱流

 

 

                                                                                                                                       

 

何为乱流？

 

      运动物体在其运动轨迹附近会让紧跟在後的物体被气流干扰，影响空气原来的运动状态的现象。

 

　　地球的30%是陆地,70%是海洋,这70%的海洋经过白天黑夜,经过热效应,产生了不同的空气组态,也形成了许多水气含量不同的云。这些云,就存在这地球所拥有的99%空气里,这99%的空气就是从地表开始算起,到30公里高的范围中,这就是大家所知道的大气层了。

　　飞行,就是在这跟整个地球比较来显得薄薄一层的大气层里。在大气中飞行,飞行器波折起伏,左右动荡,这就称之为乱流。

　　根据航空的准则，我们可以把乱流分成四个等级-轻度乱流、中度乱流、强烈乱流和极度乱流。飞机上没有装置什么仪表，来测量现在倒底是遭遇什么程度的乱流。判别乱流的责任完全归属于飞行员。

　　轻度乱流

　　飞机的姿态和高度会有些许的变化，飞行员会感到安全肩带有轻微的压力。

　　中度乱流

　　飞机的姿态和高度会有显著的变化，空速也会有变化。飞行员会感到安全肩带有显著的压力。但是此时飞行员仍可操作飞机。

　　强烈乱流

　　飞机的姿态和高度会有剧烈的变化，空速大幅地跳动。飞行员在短暂的片刻会失去对飞机的控制。

　　极度乱流

　　飞行员完全失去对飞机的控制，飞机结构可能会受损。

　　通常发生这种状况有两大类可能性：

 

      一是在云层中，遇到了气流，通常表现在对流层中的，由于气流上下反滚以及前后移动，使机翼部分或全部在瞬间内失去升力然后又恢复，这就会导致震动，通常也没什么大问题，飞过了那段或者做出一些措施飞高一点就没事了。

      另外一种是尾流，这种是由于前方飞机飞过之后在大气中留下的一种旋转涡流，如果后方飞机飞入，那么也会产生剧烈震动，但飞机越大震动越不明显，这里的越大的意思是，比前者飞机越大，因为激起尾流也是需要相当多能量的，而尾流在很短时间内自己也会消失，通常如果不是繁忙的机场，间隔起飞，都不会碰到，即使碰到了，将飞机拉升或者偏离一点航线就可以，不过机场通常也会指挥好，避免遇到尾流。

 

      对飞机乘客，在飞机客舱的座位上，很难来判别飞机现在是遭遇到什么程度的乱流。不过在遇到乱流时应有安全意识保护自己和你关心的人：

　　轻度乱流
　　听到叮咚的一声，机长将系紧安全带的指示灯打开了，但是空乘仍然继续微笑，愉快地为你送上可口的空中餐饮，再为你斟上一杯红酒。但布丁在你的汤匙中抖搂着，要花一番工夫，才能送入口中。若此种乱流不在数分钟内停止，就可能要持续一段时间。不是真的很饿，最好还是少吃一点。检查你座位前的袋子里，有没有八宝袋，待会儿很有可能会用到。

　　中度乱流
　　不管你是否吃饱，空乘突然宣布用餐时间结束，把你的食物给讨回来。若你幸运坐在前排，刚把牛排吃完，不要心痛还未打开的甜点。因为坐在的后排的乘客，可能连食物都还没有看到。空乘开始安静地坐在座位上，脸色难看得很。你最好也把安全带给系上，以策安全。不过只要安全带「绑」好，飞机忽上忽下，倒有些像过山车，不妨当作是飞行的一种消遗。

　　强烈乱流
　　若是非预期地遭遇强烈乱流，飞机会陡然地升高或掉落数百呎的高度。你可能会体验数秒钟的零重力(或是5个G的重力)。你的餐盘可能会飞起来，越过前面的乘客，落到再前面一个乘客的头上。红酒和白酒将整架飞机的客舱染出奇异的色彩，牛排和炒面撒的倒处都是。

　　极度乱流
　　若你的眼睛还能勉强睁开，你会看到刚刚和你聊天的乘客和你的手提行李，像是骰子在机舱里弹来弹去。

　　乱流的发生可分为一种是湿的水气对流,另一种就是干的晴空乱流。

　　湿的水气对流：本文最前面有提到,云的产生,是因为水气凝结而成的,越高的云,其内部的水气对流也就越旺盛,如果雷雨云是产生在3,4万呎的高空,飞入这种云里等于就是玩命。

　　没有一个飞行员愿意拿全机人的生命安全去跟这样的大自然搏斗,因为飞行员一样在飞机上,你受不了的,飞行员不见得受的了,万一因乱流的过度严重而造成飞行员失能或机体的受损,那后果就不堪设想了。

　　在白天,飞行员可以看的到一朵朵或黑,或白,或灰的各种云,然而到了晚上,别期待飞行员的双眼有异于常人的夜视功能,所以只能靠仪表中的气象雷达来了解前方是否有水气对流严重的云,而做出闪避的动作。

　　干的晴空乱流：在二次世界大战时,美国的飞行员发现在对流层下方,有一股西向东的高速气流,时速动则百公里以上,而在这条高速气流与低速气流交会处所产生的气流差,就是晴空乱流产生的区域。

　　相较于水气对流所产生的乱流而言,晴空乱流因为无水气,是无法让肉眼或气象雷达看的出来的,更糟糕的是,晴空乱流的级别,通常都在中度乱流以上,有的飞行员一辈子也不会遇到情空乱流,但若遇到一次,就会像从鬼门关前绕一圈回来般的永生难忘。

　　晴空乱流发生时,轻则可使飞机在瞬间掉落几百呎的高度,重则掉落上千呎或上万呎,而又因晴空乱流是不可预测的,所以大部份的乘客此时都悠闲的在进餐,或是解开安全带放松自己,走来走去的也不少,所以晴乱流一旦发生时所造成的人员伤亡会比其它乱流来的严重正是此因。

　　低空风切：

　　顾名思义,这是产生在低空的一种气流变化,低空风切的产生原因,很大部份是与机场周围地形息息相关的,例如山与海的交界处,山谷里,气流顺着山势直压而下,到达地面时则又反弹上升,而若机场建在这个当口,当飞机进近时,首先会遇到一股急升的气流,就是下压气流反弹的部份,这时无论是自动驾驶或人为操作,都会下压飞机以达标准的进近高度,而当过了这部份,却又发生直压而下的气流,加诸在正在下降的飞机上,而反应高度却只剩下几百呎时,那悲剧就不免发生了。

　　跟晴空乱流相像的一点是,飞机上的气象雷达一样无法侦测出低空风切,只能依靠机场是否有都普勒风切雷达侦测系统来告知,当飞行员预期遭到低空风切时,只能随时准备覆飞对应了。

 

       乱流摩擦力指由空气内部乱流交换而产生的内摩擦力。乱流摩擦力的大小取决于上、下层风的向量差及乱流强度。乱流强度一定时，上、下层风的向量差值愈大，则同一时间交换的动量愈多，故乱流摩擦力愈大；同理，上、下层风的向量差一定时，乱流愈强，气层在同一时间内交换的动量也愈多，故乱流摩擦力也愈大。

 

 

 

 

 

 

参考资料

 

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《飞行动力学》；
《空气动力学》；
《流体力学》。