一架客机在华盛顿特区的罗纳德·里根国家机场滑行起飞时,高温和热浪扭曲了它的形象
地球气温不断上升,导致飞机在某些机场起飞变得更加困难,这给民航业带来了又一个挑战。随着热浪变得更加频繁,问题可能会扩展到更多航班,迫使航空公司将乘客留在地面上。
英国雷丁大学大气科学教授保罗·威廉姆斯表示:“任何飞机在起飞时面临的基本挑战是飞机非常重,而重力希望将它们保持在地面上。” “为了克服重力,它们需要产生升力,即大气层推动飞机上升。
“升力取决于几个因素,但最重要的因素之一是空气的温度——随着空气变暖,空气会膨胀,因此可用于推动飞机上升的分子数量就会减少。
威廉姆斯说,温度每升高 5.4 华氏度(3 摄氏度),飞机的升力就会减少 1%。
“这就是为什么极端高温使飞机更难起飞,而在一些非常极端的条件下,这可能完全不可能,”他说。
这个问题尤其影响高海拔机场,那里的空气本来就很稀薄,而且跑道很短,导致飞机的加速空间更小。据威廉姆斯称,如果一架飞机在 68 华氏度(20 摄氏度)时需要 6,500 英尺的跑道,那么在 104 度(40 摄氏度)时则需要 8,200 英尺的跑道。
“全球静止”
威廉姆斯和他的团队研究了 10 个希腊机场的历史数据,所有这些机场的特点都是夏季气温高和跑道短。他们发现自 20 世纪 70 年代以来,每十年气温升高 1.35 华氏度(0.75 摄氏度)。
“我们还发现跑道沿线的逆风减少了,每十年减少 2.3 节,”威廉姆斯说。“逆风有利于起飞,并且有一些证据表明气候变化正在导致所谓的‘全球静止’,这就是风速似乎正在减慢的原因。”
然后,该团队将这些温度和逆风输入飞机起飞性能计算器,适用于各种不同类型的飞机,包括空中客车 A320(世界上最受欢迎的飞机之一)。
一架爱琴海航空公司的空客 A320 停泊在雅典国际机场的停机坪上
“我们发现,最大起飞重量每年减少 280 磅(127 公斤),大约相当于一名乘客加上行李箱的重量,这意味着每年可承载的乘客减少一名,”Williams 说道。
从 1988 年推出到 2017 年,A320 在希俄斯岛国家机场的最大起飞重量减少了 8,000 多磅,该机场是研究中的主要机场,跑道长度略低于 5,000 英尺(1,500 米)。
位于英国首都金融区的伦敦城市机场也有一条长度不到 5,000 英尺的跑道。2018年的热浪期间,十多个航班被迫将乘客留在地面才能安全起飞。一架航班有多达20 人发生碰撞。
2017 年,凤凰城天港国际机场的数十个航班在几天内完全取消,因为气温达到 120 华氏度(48.8 摄氏度),高于许多客机的最高运行温度 。
凤凰城天港国际机场
哥伦比亚大学的一项研究预测,到 2050 年,美国四大机场(拉瓜迪亚机场、里根国家机场、丹佛国际机场和天港机场)夏季期间对波音 737 等典型窄体飞机的重量限制将增加 50% 至 200%。
可能的解决方案
幸运的是,航空公司对于这个问题并非无能为力。
“有很多解决方案可供选择,”威廉姆斯说。“其中一种方法是安排出发时间远离一天中最热的时段,增加清晨和傍晚的出发时间,这是中东等炎热地区已经采用的策略。”
威廉姆斯说,较轻的飞机受该问题的影响也较小,因此这可能会加速机身碳纤维等复合材料的采用。
与此同时,波音等制造商已经在其部分飞机上提供了“热和高”选项,供航空公司计划在高海拔、高温机场广泛使用它们。该选项提供额外的推力和更大的空气动力表面,以弥补升力损失,而不会改变航程或载客量。
当然,更激进的方法是延长跑道,尽管这可能并非在所有机场都可行。
在某些情况下,如果这些解决方案都不适用,乘客将不得不放弃座位。但是,威廉姆斯表示,至少在不久的将来,这仍然是一个小问题:“人们因为天气太热而被从飞机上撞下来的情况很少见,而且将来也将很少见。” 大多数飞机从未达到最大起飞重量,因此这种情况只会在极少数情况下发生——主要是跑道短、海拔高的机场,而且是在夏季,”他说。
然而,从长远来看,未来可能会更加困难,他补充道:“我认为这不会成为该行业的一个大问题,但我确实认为有强有力的证据表明情况会变得更糟。”