天使与魔鬼系列，是大C推出的探究飞机和航空的一系列文章，包括飞机的构造、飞机的安全性、乘坐飞机的相关知识、周遭环境对飞机的影响等等。通过天使与魔鬼系列的文章，能够帮助大家全面的了解飞机和飞行安全知识，对大家乘坐飞机出行更有帮助。本次为大家带来天使与魔鬼系列文章的第五篇，聊聊民航客机和航线的那些事。
我们出远门的时候，大多数都会乘坐飞机，不论我们飞去哪里，飞机都会按照制定好的航线进行飞行。除了一些喷洒农药级别的超小型低空私人飞机外，大部分飞机都要遵循航线飞行，不能够随意的在天空翱翔。就在5月底，一架在首都机场起飞的俄罗斯全禄航空班机飞进北京三环以内，闯入保护区。知情人士透露，俄航机长是因为弄错方向，所以才会偏离航线飞行，还好没有对乘客和北京的居民造成影响。历史上，有很多的飞行事故起因是飞机偏离航线酿成的。因此航线对于飞机飞行来说，尤其是民航飞机，是至关重要的。今天，我们就一起来讨论讨论民航客机和航线的那些事。
天使与魔鬼5：为什么飞机不能随意飞行
● 飞机为何需要航线？
在地面上，我们的交通工具由于障碍和其它局限性，不能够随意的行驶。但是飞机在天空中并没有任何的障碍物，为什么也不能够随意的飞行，而需要按照固定的航线来飞行呢？
目前国外的一些低空区域是开放的，但是仍然需要大家一起遵守一些规则，包括很多禁区和固定的走廊，我国国内目前还没有这种开放的区域。在其它的空中区域，需要严格遵守航线来飞行。
为什么飞机需要航线，其实答案很简单，就跟我们开车一样，如果我们随便开，那么相撞和出事故的几率是非常大的。飞机航线就好比我们的汽车的道路，按照道路顺序前进，这样才能够有效的保证飞行安全。此外，每天同一时间会有无数架飞机在天空同时飞行，就像北京上下班高峰时的汽车一样，如果不设置道路随便开，不仅会堵死，还会出很多事故的。
天上这么多客机同时飞行，没有航线会出大事的。。。
在这里，还是要给大家简单的普及一下航线的知识，否则很多人对航线并没有概念。航线虽然是类似我们地面的道路，但是在空中并没有那么简单，因为空中是一个立体的环境。航线确定了飞机飞行的具体方向、起讫和经停地点，并根据空中交通管制的需要，规定了航线的宽度和飞行高度，以维护空中交通秩序，保证飞行安全。
简单来说，飞机的航线是一个立体的通道，飞机在一般情况下都会在这个通道内飞行，除非遇到一些特殊情况，会联系附近的塔台告知稍作航线的调整，当然这个调整与原来的航线相比不会偏差过大的。
● 如果不制定航线，客机能依靠雷达导航安全飞行吗？
对于这个问题的回复，如果你富可敌国，而且有足够的权利架设足够的雷达，其实还是可行的。但是对于目前全球客机的现状来说，是不可行的。首先，客机需要按照一个预先设定好的路线飞行，不能够随意的抄近路，否则会对其它飞机造成威胁的。然后，雷达的精度再高，也会有误差，探测远距离的飞机，精度会比较低。再有，一般对于客机的航行距离，几千公里到上万公里不在话下，任何地面雷达是不能够达到全程监控和指挥的，所以需要在航线上建立大量的雷达站，成本和维护成本之高无法负担。最后，雷达同时处理、跟踪和指挥的目标数量有限，面对目前民航客机的数量来说，雷达分分钟就会“蓝屏”的。综上所述，客机是无法依靠雷达导航安全飞行，需要预先制定好航线，然后根据航线进行飞行。
所以，制定航线、遵守航线是目前保证无数架民航客机同时安全飞行、成本相对很低的唯一可行性方案。
● 延伸阅读
● 飞机的航线为什么很少有直线的？
两点之间，直线的距离最近，这是我们学到的公理，这一点不会错。我们在看地图的时候，比如从北京到西雅图，最近的距离肯定是要画个直线。但是如果我们看到飞机的航线，可以发现它不可能是直线的。
北京到西雅图，飞机的航线为什么不是这样？
两点之间，北京到西雅图，的确最近的距离是画个直线，但是我们要知道，地球是三轴椭球体，接近圆形，而不是地图这样的平面，所以在地球上的两点之间，并不是这种直线。
在地球上的两点之间的直线，其实是这样的
因此转换到平面地图上，航线差不多就是这样了
还是按我们的例子来说，在圆形地球上的直线，北京到西雅图的飞行距离大约为8700多公里，如第二张和第三张图所示那样。假如我们按照第一张图的样子飞行，飞行的距离会超过10000公里，相差非常明显。所以，我们乘坐飞机时候看到的航线图大多数都是曲线，除非是很近距离的飞行，才会看到比较像直线的航线图，其实并不是直线，只是因为距离短很接近直线形状。
当然，地球是圆的，地图是平面的这只是其中的一个方面，还有其它几个因素导致飞机的航线不可以是直线，这里个大家简单的介绍一下：
1、导航技术限制。很多民航飞行的导航仍然依靠惯性导航（IR）和指向台导航（VOR/DME）技术。这两种技术叠加使用可以保证飞机导航精度达到非常高的程度（RNAV2级别），航行全过程中有95%以上的时间中，定位精度在2海里以内。VOR导航技术的一个缺点是导航需要依赖于导航台，且飞机只有在面向或背向导航台飞行时才能获得高精度导航，所以飞机的飞行轨迹本质上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。不过，目前GPS导航技术的发展帮助我们进行更便捷、精度更好的导航，正在全面取代之前的导航技术。
2、规章限制（ETOPS规定限制）。由于早期飞机发动机可靠性不强，当时双发飞机很容易在飞行过程中出现一个发动机失效的情况，造成严重的安全隐患，因此规定飞机的全航路中，任何一点到最近的备降机场的距离不得超过60分钟的航程，在飞机不可控之前能够安全着陆。现在随着发动机可靠性提升，普遍提升到了120分钟的航程，新型的空客A380和波音787都在申请150分钟航程的ETOPS限制。
3、根据地形、气象和空中管制限制，某些区域不允许飞行。有的时候，飞机遇到高山、雷雨云、军事禁区等等地形，需要及时修正航线并且绕行，所以航线也不能够是固定的直线。
● 如何制定飞机的航线？
上面介绍过，飞机的航线不仅确定了飞机飞行具体方向、起讫点和经停点，而且还根据空中交通管制的需要，规定了航线的宽度和飞行高度，以维护空中交通秩序，保证飞行安全。
确定飞机航线除了考虑安全因素外，还要取决于经济效益和社会效益的大小。一般情况下，航线安排以大城市为中心，在大城市之间建立干线航线，同时辅以支线航线，由大城市辐射至周围小城市。航线按起讫点的归属不同分为国际航线和国内航线。
从纽约和波士顿出发的航班的部分航线示意图（点击放大）
这之中，国内航线又可分为干线航线和支线航线。干线航线是指连接北京和各省会、直辖市或自治区首府或各省、自治区所属城市之间的航线，如北京到上海的航线、上海到南京的航线、青岛到深圳航线等。支线航线则是指一个省或自治区之内的各城市之间的航线。
当然，制定航线是极其复杂的事情。由于同一时间在天上正在飞行、等待起飞、等待降落的飞机有无数架，所以在经济性的基础上，保证每个飞机能够安全、有序、按时的执行飞行和运输任务是非常复杂的任务，要考虑的因素非常多，因此每次建立一个新的航线，都是极其繁琐的。但是我们的航空部门仍然在为了大家能够拥有更便捷的出行，建设新的机场、规划新的航线，我们要感谢这些辛勤的工作人员和部门。
● 什么情况会使飞机偏离航线？
每个飞机都有自己固定的飞行航班规划，因此都会有自己固定的航线执行飞行和运输的任务。但是飞机在航线上飞行时也不是一尘不变的，有的时候需要被迫改变航线，究竟什么情况会使飞机偏离航线？
其实如果先要改变飞机的航线，一定是遇到突发状况，否则没有改变航线的必要性。突发状况可以归为几个分类，比如天气因素、飞机自身的安全性、遭遇其它物体等等。
1、天气因素。其实飞机改变航线，最常见的原因就是天气因素。我们在自己坐飞机的时候，经常会遇到飞机颠簸，如果颠簸十分剧烈，机长就会将飞机的航线稍作改动，飞向颠簸较小或者无颠簸的区域，保证飞机的飞行安全。当然，如果遇到雷暴或者雷雨云，飞机也会稍作航线的调整，绕过这些雷雨区域，保证安全的飞行。
飞机改变航线绝大部分是受天气因素的影响
2、飞机自身的安全性。飞机的改变航线还有一种可能，就是它自身的安全性被破坏或者遭到威胁，飞机会临时改变航线，迫降到就近的机场。比如飞机发动机故障、机身部分损坏等等，当然这些都是比较小的故障。如果是飞机自身遇到很大的故障或者机体破损，改变航线也是挽救不了的。
3、遭遇其它物体。飞机在飞行过程中，虽然天空是很大的，但是也不是属于一架飞机的。有的时候飞行过程中会遭遇到其它飞行物体，比如另一架飞机、鸟群等等，这个时候机长也会临时改变航道，避开这些其它的飞行物体。当然，前一阵在乌克兰被击落的马航飞机是因为没有能力避开导弹，毕竟不是军用飞机，没有预警和那么灵活的操控性，所以说这种情况只能够避开非攻击性的飞行物体。
4、其实还有其它的原因。比如笔者之前看过一个报道，今年3月20日，欧洲迎来全球唯一一次日全食，最佳的观测地点是冰岛、挪威和丹麦的一些区域。为了让乘客可以看到完美的空中日全食景象，很多机长临时改变航线，特地飞到最佳观测地点观看日全食，还有空中原地转圈等待日全食的。不过这种情况实属百年难遇，所以简单跟大家分享一下。
不过，这些偏离航线的情况，机长和副驾驶都会联系相关的地面工作人员做临时修改，地面人员也会通知其它附近区域的飞机，避免出现相撞或者影响其它飞机正常飞行的情况。所以这种改变航线其实是没有问题的，因为如果有其它状况，地面人员会通知机长和副驾驶再次改变航线，以保证安全的飞行。
● 偏离航线后果如何？
如果上面谈到的改变航线是安全的，那么接下来我们来看看不安全的改变航线会造成什么后果。很多情况下，飞机的驾驶员可能会遇到很多突发状况从而改变航线，历史上也有一些航空事故就是因为这些航线的改变从而酿成的。
改变航线之后，如果遇到情况，能够及时修正回来，其实并不会发生多大的危险，但是就怕没有及时修正回来，这样飞机可能会遇到危险。
1、如果飞入禁区。很多国家都有很多禁区，比如人口密集的市区、军事禁区等等，飞机如果从这些地方经过，会造成影响。如果飞机在收到警告之后仍然不改变航线，尤其是飞到军事禁区这种敏感地带，可能会遭到战斗机护航离开或者直接被导弹击落。
飞入禁区是很危险的……
2、撞到物体。就在不久前法国航空从赤道几内亚飞往喀麦隆的客机为了躲避雷暴偏离航线，险些撞上了活火山喀麦隆山（西非第一高峰）。其实这种历史上的例子还有很多，骇人听闻的日本航空123号空难事件，最后的结果就是撞山。美国911事件也是飞机被劫机之后，撞上了世贸大厦。因此飞机因为某些因素改变航线没有修正，很容易会撞上比较高的物体，尤其是起飞降落阶段的低空飞行时期。
但是好消息是，今年3月份，罗克韦尔柯林斯公司推出了ARINC MultiLink航班跟踪服务，旨在为全球航空公司提供全面、经济高效的全球航班跟踪解决方案。罗克韦尔柯林斯采用一种专有算法整合这些数据源，从而提供更加精准的位置报告。此外，使用多个数据源还意味着能够更加频繁地报告飞机的位置。该服务还能通知航空公司飞机何时意外地停止发送位置数据，或何时偏离了航线。这样可以帮助飞机更快速的及时纠正航线，避免不必要的损失。
一般航班延误，最常见的两种原因就是天气因素和空中交通管制。天气情况不好的时候，大家其实可以通过天气预报和机场的通报来了解出发和到达机场的状况，但是我们经常在登机之后，听到由于空中交通管制，航班会延误多少多少时间。这个空中交通管制到底是什么，它的作用是什么，接着我们就来一起探讨一下。
● 什么是空中交通管制？
空中交通管制，其实就是空中的交通管理员（可以认为这是交警）对每架飞机从起飞到降落的整个飞行过程中的指挥和调配。
空中交通管制中心和空管员
空中管理系统为每架飞机构建了一个无缝隙的安全保护网，从起飞机场到空中航路，再到目的地机场，飞机就是在被“交警”一次次交接“护送”中安全到达目的地的。飞机在飞行过程中要接受地面空中交通管制员的指挥和安排，遇到航路拥堵时，就需要进行流量控制。
● 什么是流量控制？
飞机在天上飞行，就像汽车在道路上奔驰一样，也要按照规定的航线飞行并严格遵守相关规则。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，否则会相互受到影响甚至发生危险。而这些垂直间隔和水平间隔都有着具体的数值规定，并且要依赖管制员的指挥得以保证。
流量控制时候飞机排队一两个小时都是很平常的事……
简单的说，如果同一个空中领域中的飞机数量过多，超过了这个领域的负荷量，这样飞机之间就无法保证规定数值的高度差和水平距离差了，容易发生危险。这时候空中管制员就会通知机场要起飞的航班，让他们延迟起飞时间，目的是限制这片空中领域的飞机数量，达到安全值之后再放行起飞。
这就是我们每次在机场遇到空中交通管制延迟起飞的原因，希望大家能够了解。在重大节日和重要活动发生的时候，空中交通管制是经常会遇到的，比如五一、十一、春节等等。
● 一些常遇到的小问题
（1）都是一起排队的飞机，为什么我们飞机等的时间比别人的长？
在机场的时候，由于每个飞机目的地不同，因此航线的差别很大。有的时候比如我们飞东南亚航班很多，航线拥挤，但是飞欧洲的航班少，航线就比较顺畅，因此流量控制的时候可能只限制飞往东南亚的航班，所以会遇到等到时间比一起排队的其它飞机时间更长。
（2）飞机准备好，滑行一段距离之后又停了，如此走走停停，为何一直不起飞？
即便是大型的国际机场，飞机的跑道数量是有限的，起飞和降落的航班又如此多，所以需要按顺序和规划依次安全使用跑道。因此并不是说飞机准备好，就可以马上起飞，总是会遇到很多其它状况。
（3）流量控制的时候，为什么不能够晚点登机，非要让乘客在狭小的机舱内等待呢？
正常的流量控制，时间不会太久，但是同一个方向的航班却有很多。只有一架航班准备就绪之后，机长才可以向空管部门申请起飞，申请的越早，等待的时间就越短。如果让乘客在机场候机大厅内等待，迟迟不登机，那么可能等待的时间会越来越长。
另外，如果没有通报空中管制预计等待的时间，那么就需要飞机做好一切的起飞准备工作，因为随时都可能起飞，总不能等空中管制结束之后才开始准备登机，这样也许会遇到下一次空中管制。
● 写在最后
飞机的航线是很简单又很深奥的，为了能够帮助大家安全的达到目的地，相关工作人员辛勤的监控和调配所有航线上的航班。其实这之中与我们关系最大的就是空中交通管制，因此我们再遇到这种原因导致飞机晚点的情况，一定要耐心等待，不要急躁，毕竟工作人员比大家更着急，所付出和操心的也更多。
● 延伸阅读
根据Flightglobal Innovata数据库各航空公司的航班数据，我们来为大家总结了目前全球最长的10条飞机航线。
1、美国达拉斯至澳大利亚悉尼，澳洲航空。执飞机型：空客A380。航程距离：13790千米。
2、美国亚特兰大至南非约翰内斯堡，达美航空。执飞机型：波音777-200LR。航程距离：13572千米。
3、阿联酋阿布扎比至美国洛杉矶，阿提哈德航空。执飞机型：波音777-200LR。航程距离：13494千米。
空中客车A380
4、沙特阿拉伯吉达至美国洛杉矶，沙特阿拉伯航空。执飞机型：波音777-300ER。航程距离：13422千米。
5、阿联酋迪拜至美国洛杉矶，阿联酋航空。执飞机型：空客A380。航程距离：13412千米。
6、阿联酋迪拜至美国休斯顿，阿联酋航空。执飞机型：空客A380。航程距离：13140千米。
7、美国达拉斯至中国香港，美国航空。执飞机型：波音777-300ER。航程距离：13053千米。
波音777-300ER
8、阿联酋迪拜至美国旧金山，阿联酋航空。执飞机型：波音777-300ER。航程距离：13037千米。
9、中国香港至美国纽约，国泰航空。执飞机型：波音777-300ER。航程距离：12983千米。
10、中国香港至美国纽瓦克，国泰航空/美联航。执飞机型：波音777-300ER。航程距离：12971千米。
通过这10条航线，我们可以看到执行超远距离飞行的飞机无外乎空客A380或者波音777延程型飞机，其它飞机无法适应这种距离航线的飞行。
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