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知识改变观念——恐飞篇

你坐过飞机吗?你经常坐飞机吗?你害怕坐飞机吗?

随着疫情时代的结束,大家逐渐恢复了可以时常旅行的生活。根据民航资源网消息,今年以来我国民航开局良好,1-2月份全民航国际旅客运输规模创历史新高,共完成926.4万人,同比大增706.8%。据民航局预测,到2024年底,我国国际航班每周达6000班左右,国际客运市场有望恢复至疫情前约80%的水平。

但于此同时,最近飞航安全的话题似乎也颇受关注。仅24年以来,就发生了1月日本航空公司的飞机在跑道上发生撞机,到几天后,阿拉斯加航空公司一辆波音737的飞机舱门在空中爆裂,再到5月底的新加坡航空公司航班遭遇湍流并造成伤亡的事故等。

航空事故统计

恐飞的各位在搜索”恐飞怎么办“这个词条的时候一定已经看过各种口径的统计数据了。我这里随便选几个:

  • 统计数据显示,每百万次飞行会遇到1.121起事故,其中致命事故0.16起;
  • 从乘坐里程来看,飞机每10亿公里的死亡率为0.003%。而火车为0.27%,汽车则高达2.57%;
  • 从乘坐时间来看,飞机每10亿小时的死亡人数为30.8人,轿车为130人,步行为220人,自行车为550人,而摩托车则高达4840人(名不虚传);
  • 从乘坐次数上统计的话,一个人如果每天乘坐一次航班,历时25214年才可能遭遇一次致命事故。

总而言之,民航飞行从任何口径、任何来源、任何统计方式来看都是最安全的公共交通方式,没有之一。但,如果你了解恐飞患者,你可能就知道有些人每次候机时候就开始不停搜索关于飞行有多安全的数据,却对开始飞行后的担忧丝毫没有帮助。毕竟数字是冷冰冰的,惊恐确是实实在在的。

实际上,我老婆就是一名不折不扣的恐飞人士,写这篇文章的想法也是与她交流过程中得到的。根据当事人的回忆,她小时候其实是不怕飞的,学生时代出去旅行并没有对飞机产生什么特别不好的印象。工作以后呢也不是经常出差的工作,疫情前平均下来一年就飞那么一两次,印象里并没有特别胆战心惊的时刻。但,若干年前的一次有点猎奇的朝鲜旅行改变了这一切。据当事人描述,她当时搭乘的是高丽航空一架特别老旧的前苏联客机,从北京首都飞往平壤机场。机舱内设施老旧、座椅包浆、餐食简陋。乘务人员虽然彬彬有礼且年轻漂亮,但是由于飞机全程剧烈颠簸且噪音巨大,机上乘客均十分惊恐,经历了一程惊心动魄的飞行后落地后皆有一种死后余生版的宿命感!(当事人描述应该有夸张成分,我这里只做转述。)

经过这一番交谈,我产生了一个很奇怪的疑问:那就是其实我本人从某种意义上也是有点恐飞的,但是,我怕的从来不是飞行中的湍流颠簸,而却在起降过程比较紧张,生怕这时候产生事故。这之后,我在一些社交媒体平台上也关注了一些较为严重一些的“恐飞患者”的说法,发现这种认知错位居然很普遍!也就是说大部分恐飞人士,虽然明知道 在各类航空事故当中,大多数事故发生在着陆期间,通常因飞机着陆时偏离跑道、或者失速和硬着陆导致才是致命航空事故的主因(统计数据也支持,在过去近20年间所有商用民航事故当中占比超过一半以上),但最令他们感到惊恐的仍然是飞行中湍流造成的颠簸。甚至在小红书平台,有一名飞了14年的飞行员直言:在飞行初期,他也对颠簸心存恐惧,经过大量的旋梯训练才得以克服,因为对于大多数人,恐飞最大的原因实际上是颠簸过程中由于反复超重-失重带来的不适,因此旋梯训练对克服这种心理障碍是非常有帮助的。

但是,如果大家稍微了解固定翼飞机飞行的原理,就应该知道一件事:就是基本上,颠簸是不可能造成飞机失事的。至此,我认识到了问题的本质,大部分“恐飞”恐到不敢坐飞机或者说影响正常生活的患者,实际上是不了解飞机为什么能飞,从而造成认知错位,以为颠簸会有失事的可能性,造成心理紧张,再加上失重带来的生理不适加重了这种紧张效应,最终恶性循环,甚至于一些人终身不敢再飞。

从飞机原理说开去

首先引用美国飞行员,“请教机长”(Ask the Pilot)空中旅行系列博客撰稿人Patrick Smith在他的关于飞行的一本畅销书里关于飞机升力的形象描述:

下次在高速公路上开着丰田汽车的时候,将你的手臂伸出窗外,与车身垂直、与地面平行,再稍微将手臂向上弯曲,逆风前进。接下来会发生什么事呢?你已经打造了一只机翼,而你的手臂就在「飞行」了。只要将手臂一直弯在适当的角度,并维持够快的车速,你就会持续飞行。手臂飞行是因为气流将它往上托,飞机也是这么一回事。当然,你的车子并没有真的飞向天际,不过还是请想象一下你有一双超大的手,汽车也有足够的马力能开得非常快。 飞行时,飞机上有四个作用力,若要成功飞行,作用力之间必须达到正确的差值:推力大于阻力、升力大于重力,或是像奥维尔·莱特所说的,「飞机之所以持续飞行,是因为它没空往下坠」。

如果要学术的解释这个问题,飞机(本文中专指固定翼飞机,后同)的飞行实际上只需要解决两个问题:前进和升力。容易想象,飞行中的飞机受到4个力的作用,升力和重力、推力和阻力。首先升力和重力平衡才能保持飞机在空中不下坠,而推力克服阻力使飞机与空气产生相对运动,从而提供升力。因此,简要地说,飞机飞行的原理即与空气产生相对运动则空气会给飞机升力,从而使之飞行而不坠落。

伯努利定律

详细解释这件事的原因,我们首先要有两个预先认知:一、空气到重力作用且具有流动性,因此大气内部向各个方向都会产生压强;二、伯努利定律说明:由不可压、理想流体作定常流动时,其静压和动压之和,称为总压始终保持不变。

用大白话说就是,空气可以产生四面八方的压力,且这个压力是跟流速相关的,流速越大压力越小,流速越小压力越大。

伯努利定律可以解释生活中很多常见的现象,如向两张纸中间吹起,二者会被吸在一起;用手指堵住喷水的水管部分截面,水流喷出的速度会加快,手指收到的压力会增大。另外还有一种被称为"马格努斯效应"的物理现象,与升力产生的原因有很好的类比性。马格努斯效应即在旋转的物体会受到侧向的力,最直观的向足球或棒球的香蕉球效应,就是一种马格努斯效应。因为在抛球或踢球时,运动员将力作用在球的侧面,因此球在空中飞行时会产生自旋,而球体旋转又可以带动周围空气旋转,使得物体一侧的流体速度增加,另一侧流体速度减小,根据伯努利定律,球体两侧产生压力差,从而推动球飞行出弧线。

center|马格努斯效应|300

说到这里,其实关于升力有一种常见的错误解释,即所谓“等过境时间”理论。该理论错误地认为,在翼形前缘分离的气团必须在后缘重新汇合,迫使沿较长上表面飞行的空气速度更快。然后引用伯努利原理得出结论,沿着机翼底部移动的气流速度较慢,气压一定会更高,从而推动机翼上升。然而,没有物理原理要求等过境时间这个条件成立,实验结果则表明该假设是错误的Airflow across a wing - YouTube,且该理论也无法解释对.称翼型能产生升力的原因。

那么实际原因是什么呢,这里有两种常见解释,一种是基于质量守恒的解释,因为空气向上流动和围绕翼形,所以上部流管收缩。由于质量守恒,流速必须随着流管面积的减小而增大。同样,下部流管会膨胀,导致流速变慢,再根据伯努利定律,上表面流速较快,因此上表面压力小于流速较慢的下表面压力。这种压力差产生了向上的净空气动力。

第二种则是根据流体偏转和牛顿定律解释,个人觉得这种解释更符合直觉更易懂:

气流在经过翼形时改变方向,沿着向下弯曲的路径流动。根据牛顿第二定律(F=ma),要使空气流动方向的改变,需要翼形对空气施加向下的力,再根据牛顿第三定律(作用力反作用力)则要求空气对翼形施加向上的力;因此产生了与方向变化相反的反作用力——升力。

这里需要注意的是,这两种解释都是基于现象的,但未全面解释包括向下偏转和流速差的原因,这需要用N-S方程等更为深入的流体力学理论来解释,但对于我们理解升力来说其实不是很必要,如果感兴趣,请找本流体力学教材自行研究😀。我们只需要知道,通过烟迹风洞实验,我们可以很清楚的观察到上述现象,而流体的这种特性就是飞机可以飞起来的原因。

center|烟迹实验|300

说到这,其实飞机为什么能飞起来应该已经解释清楚了,一句话总结,就是只要飞机与空气可以产生相对运动,空气就会给飞机提供升力,飞机就可以飞起来。其实飞机就跟所有重于空气的飞行器一样,比如放风筝,初始阶段是靠拉着风筝奔跑产生相对运动,放飞后则靠自然风对流产生相对运动提供升力,只不过飞机个体更大,需要的相对运动速度也更大,因此需要由自身涡轮发动机提供相对运动的动力。到这里,你是不是也应该理解了滑翔机和飞机起飞为什么需要滑跑,自然的,我们也可以知道为什么双发的发动机单发失灵也可以飞,甚至是双发失灵,只要滑翔速度还在,高度还够,也可以有足够的升力继续飞行很长时间。

center|升力|300

除此之外,我们也可以理解为什么飞机比汽车更安全,且大多数事故实际上是发生在地面阶段。因为飞机在正常飞行时的可操作空间是整个三维空间,只要有足够的高度产生与空气的相对运动,飞机就可以在空中复飞。而汽车和滑行阶段的飞机实际上是处于被地面约束的二维空间内的,发生碰撞事故的概率显然要更高。飞行的自动驾驶仪已经出现几十年且早已普及应用,而汽车的自动驾驶则仍面临着许多难以解决的问题,也从侧面说明了这一点。

升力系数、失速和湍流

前面我们以及知道了飞机为什么能飞起来,但作为恐飞症的你一定更想知道飞机什么情况下会掉下来!根据前文关于升力的描述,我们可以推算出升力大致计算方法,也就是对翼面压强进行面积分,具体过程不赘叙,总而言之,会得到升力公式:

$$ L = \frac{1}{2}\rho v^2 SC_L$$

也就是说,升力取决于空气的密度、空气流速、机翼表面积和升力系数,而升力系数则取决于空气的黏性、空气的可压缩性、机翼的形状以及物体与气流的夹角。显然空气的特性是无法由飞机改变的,因此控制飞机升力的关键就取决于机翼的形状和来流与机翼的夹角,也就是我们常说的攻角或迎角。

升力系数与迎角的关系为先上升后下降的关系,临界点一般在15°左右,也就是说,飞机的正常飞行状态应该是微微抬头,与空气保持一个较小的迎角飞行。如果迎角超过临界点,会导致上表面的气流与机翼分离;向下偏转的气流变少,因此翼形产生的升力也变小,这种现象,成为失速。这里你可能要问了,明明是迎角太大导致升力不足,跟速度有关系吗?这是因为要保持升力,飞机的速度下降就要同时增大迎角,如果速度不断降低,到了迎角越过临界值时,飞机将再也无法获得足够的升力,于是开始向下坠落。这一点的速度就被称为失速速度。

这里我们也知道了为什么起降时飞机更容易失速产生事故,因为速度更低,所以风机更需要更稳定的维持小迎角姿态来提供稳定升力。这也解释了为什么降落阶段有些飞机会重着陆,其实就是各种因素的影响下飞机没有维持空速和升力的平衡点,导致减速过快升力不足从而与地面产生较为强烈的碰撞。

升力系数和迎角关系 失速时的上表面气流分离

这里再插一嘴,前文提到跟升力系数相关的另外一个因素是机翼形状,如果你注意观察的话,可以发现客机的前后缘分别有一组变形结构,前缘的成为缝翼,后援的称为襟翼,通过烟迹实验可以看出,翼型的变化会导致层流的变化,从而增大升力。因此机构通常在降落时展开提供更大升力,而平飞时速度更大,为了减小阻力则可以收回。如果飞机产生失速,也可以通过施放缝翼襟翼产生更大升力。

缝翼 襟翼

好了,到这里我们知道,只有失速的飞机才会掉下来,那么是不是飞机一旦失速就一定会掉下来呢?答案是否定的,实际上,失速改出是所有初级飞行员的基本训练可以。战斗机飞行员甚至经常要故意使飞机失速,从而做出正常状态下无法做出的机动动作,比如著名普加乔夫眼镜蛇机动。甚至于大型的民航客机都会在试飞时做出失速在改出到正常飞行的实验((实拍) 波音787失速测试 现场录像_哔哩哔哩_bilibili),当然在载客飞行中飞行员不会做这种实验,但我们可以知道即使是巨大的民航客机同样可以从致命失速中恢复,且对于一名合格的飞行员来说,这并不是什么难事。

那么,我们在飞行中经常遇到的颠簸到底是怎么来的呢?这就要提到湍流,所谓湍流,通俗的讲就是一种非常混乱的流体,好比日常生活中,我们打开水龙头,出水状态会有两种情况,一种情况是水流十分温和、没有气泡,看起来是几乎透明状态,此时流动的声音也非常小,这种状态称为层流,与之相反,当流速很快,流体已经变得混乱无章的时候,便是湍流状态。空气可以看作是与水相似的流体,在大气中飞行的飞机无时无刻不处在空气这种流体的包围之中,因此,就像不存在平如镜面的大海一样,我们身处的大气环境中的空气也不都是“静如止水” 的,有的地方就像无风的海面,飞机飞过时舱内四平八稳,有的地方看似晴空万里,实际却是暗流涌动,飞机飞过时舱内便是七上八下。

但从前面的分析其实我们已经知道了,湍流只会让升力产生波动,而不会使升力消失。那么颠簸会不会把飞机颠坏呢?如果机翼断了,岂不是神仙来了也白搭吗?这样说确实没错,但是,飞机的涉及载荷几乎使不可能颠坏的,波音飞机的翼尖可以承受3米以上的挠曲变形(图)。而我们从来没听说过民航科技在空中解体的例子,几乎所有的严重飞行事故都是撞上山或地面产生的。所以,颠一颠无非刺激一点,有些人会对失重的不适感反应强烈一些,但完全无需担心飞机会因此损坏甚至坠落。

从另一个角度来说,尽管飞行过程中遭遇湍流并不算罕见,但过去鲜少造成人员伤亡,且大部分是因为没有系好安全带。 比如这次新加坡航空的颠簸事事故重1人死亡、100多人受伤,已经使其成为史上最严重的气流相关事故之一,且这死亡的1人还是因为心脏病死亡。 据航空数据公司Cirium的记录,上一次湍流引致的死亡事件发生还早在1997年,当时美国联合航空公司一架747飞机上的一名飞行员在用餐时不慎飞入了一阵毫无预兆的乱流中,造成1名乘客死亡,18名机组人员和乘客受伤。被我老婆和著名航空服务调查网站Skytrax同时世界最差、颠的最厉害的航司——高丽航空从成立至今也仅仅发生过一起致死的空难事故,原因是撞山而非颠簸。且我们通常认为的强烈颠簸,在飞行员眼里都仅仅是洒洒水,即使是我们认为”严重事故“级别的颠簸其实在飞行员来看也是比较正常的。(飞行恐惧症?一颠簸就害怕?Nic机长帮你一次都克服。机身解体,机翼折断,教你“接化发”_哔哩哔哩_bilibili,六分半左右有一段颠簸视频的评级,可以看下跟我们日常的感觉有多大差异)

其他克服恐飞的小tips

说了这么多,总结一下,只要有空气,有速度飞机就能飞,飞机结实得很,颠不坏。退一万步讲,即使飞机失速,升力不足,万米高空有足够的时间和空间共飞行员调整飞机重新复飞。此外呢,除了了解原理之外,我还有总结了一些其他小tips希望也可以帮你克服恐飞:

  • 尝试模拟飞行游戏,如微软模拟飞行等,了解了飞行原理的你,如果亲自体验开飞机的感觉,亲自体验下失速改出的操作,是不是会对飞行更有信心呢?
  • 多进行失重训练,如过山车、大摆锤🤣,不过这个因人而异,根据个人情况选择。
  • 下载Flying Calmly这个app,起飞之前可以看到相应航线的颠簸预测,预先提供心理期望,很大程度上可以减少不确定性带来的恐惧感。 center|400
  • 靠近机翼入座,通过飞行原理我们知道,升力来源一主机翼,不难推断,尾翼则是用来调整飞机姿态的,因此靠近机翼位置一定是更靠近飞机重心更不容易产生颠簸的位置。
  • 分散注意力:观看电影、听音乐、阅读或打游戏,可以帮助转移注意力,降低对飞行的焦虑😐。
  • 快速入睡:提前把身体需要休息的时间安排在飞行途中,穿着舒适衣物、戴眼罩和颈枕可以辅助入睡。
  • 预防性药物:对于少数重度恐飞人群,若不得不搭乘飞机,根据医生建议,可以使用抗焦虑药物或晕机药,如茶苯海明等。

让我们相信科学,自在飞行,下期再见。

参考

59 【这个APP能拯救每个恐飞人! - 知和_ X.x. Lego city | 小红书 - 你的生活指南】 😆 5lCMbUQ7GGrAkMq 😆 http://xhslink.com/b1up7K

42 【成功克服恐飞症!恐飞症不要错过这一篇! - umesu | 小红书 - 你的生活指南】 😆 pUonNXrBDJTgLul 😆 http://xhslink.com/cpQp7K

98 【恐飞不可怕,怕的是你不知道怕什么 - Eric机长 | 小红书 - 你的生活指南】 😆 NAs2hGWu3lT9oB1 😆 http://xhslink.com/Dywq7K 旋梯训练可克服失重超重带来的恐惧感

25 【还恐飞吗?科普不够训练来凑 - Eric机长 | 小红书 - 你的生活指南】 😆 BxBniGEgIe28aTd 😆 http://xhslink.com/FeVq7K

76 【恐飞该如何克服❓ - 会飞爸 | 小红书 - 你的生活指南】 😆 NBDUaE8oC5aUoiF 😆 http://xhslink.com/oF6u7K

7 【头晕 晕车晕船用药 茶苯海明 - 神经内科徐洪亮 | 小红书 - 你的生活指南】 😆 62ciydZqGyjN8A4 😆 http://xhslink.com/YJJD7K

已经有晕车晕船的朋友们就建议大家常备一些晕机药,比如常见的茶苯海明、苯海拉明等,如果实在没有备药,还可以向空乘人员求助,一般的航空公司也都会配备一定的晕机药的。

news.carnoc.com/list/618/618771.html

數據看航空安全:着陸事故最多 嚴重湍流風險未來大增兩倍?

最后更新于 2024-07-09 05:22
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