御风飞行的客机,在地面上却怕强风,为求安全只能五花大绑



重量抵得上4,5辆大巴,同时也能装下4,5辆大巴乘客的飞机,这样一个又大又重的家伙,你能想象它会被风刮跑、刮坏吗?没错,这样的情况真的会发生。
2022年第11号台风“轩岚诺”来袭,东航于9月4日,将停靠在虹桥机场的数架B737客机实施了系留,就是用缆绳将飞机固定在地面上,防止飞机在台风光临期间,被风吹得到处滑行,碰撞到其他飞机引起损坏。接下来就给大家分析一下,代表人类冲天傲气的飞机是如何被台风玩弄的。

“特别关照”上海机场的台风
上海所处的沿海地区,是台风首先光顾的陆地,否则我们也不会听到“台风登陆”这样的说法了,另外沿海城市大多数是冲积平原,地势底、平缓,可以任凭台风撒开了狂奔。我国台湾岛四面环海,几乎处处是沿海地区,每年都会因为台风遭受严重的损失,“台风”这个词可能也源于此。
据上海市气象局消息,“轩岚诺”预计5日下午越过上海同纬度。受其影响,5日上海内陆地区最大阵风7-9级,具体到不同的区县,风力也有所不同,宝山罗泾镇就有8级,而我们今天所说的虹桥机场的风力完全可以出现9级的最大值,因为机场为了起降不受干扰,一定选址在人口稀少的空旷区域,远离植被、建筑密集的地方。所以,机场更加需要加强防台风灾害的工作。

道理很简单,台风吹进陆地的时候,一定会往阻力小的地方跑。就好比熊孩子总是钻到宠爱他的爷爷奶奶那里去撒野,而不会傻乎乎地到严厉的爸妈面前做作业。城市的高楼、绿化很大程度上会阻碍风的流动。而平坦空旷数十公里都见不到一座楼的地方,就是风最爱去的地方。因此,机场也就成了除了滨海地区风力最大的地方之一。

台风专挑沿海和空旷区域进行破坏是常规操作,而这次的“轩岚诺”还自带有两个特殊技能,一是强度超大,二是路径诡异。
异常酷热孕育出超强台风
今天夏天异常炎热,很大的原因是全球变暖的情况一直没有好转。
2005年美国《Nature》有篇文章,证明全球变暖后,海温升高,台风强度变强。文中科学家们用观测、理论和数值模拟等诸多手段,证明了这个结论。此文至今被引用了3400多次,足以证明结论的权威性。
大致的原理是这样的,异常的高温会加快太平洋上海水的蒸发,加速台风的形成,每年台风的数量也会增加,台风形成规模也会扩大,它的中心风速会比以往来得更强烈。

除了强度以外,这次台风的路径可能是有史以来最复杂的。因为今年的高温使得影响台风行进路线的高压区域变多,低压的台风被多个高压吸引,硬生生走出了v字型,和去年的台风路径相比,就像是成精了一样,有自己的想法。面对难以捉摸的走向,作为重点防范区的机场,不得不按照最坏的打算来进行防护。


飞机脸面(积)大招风
飞机是依靠升力在空气中不掉下来的,而影响升力的因素很多,很重要的就是飞机机翼正面的迎风面积,在一定的范围内这个面积越大升力越大,所以飞机的迎风面积设计得都很大,于是在地面上就很容易受到风的干扰。

不过相比正面吹来的风,侧向的风则对飞机的威胁最大。很多人可能不知道,飞机最好的起飞和降落状态就是逆风。而侧风让起降变得非常危险,大风天停航主要就是这个原因。
侧向风的危险,在于一侧的机翼受风,一侧的机翼背风,造成了飞机两边的升力差异,一边大一边小,飞机就很容易倾斜翻滚起来,就像一侧超重的卡车开着开着翻掉一样。就算飞机受得了,乘客也会崩溃。

即便停在地面的飞机,依靠起落架站在地上,也会因为左右机翼不同的升力而让飞机一侧有悬空的趋势 ,造成某个起落架受到的力减少,而其他几个起落架受力急剧增大,增大起落架损坏的风险。
机场绑飞机主要就是将起落架牢牢固定在地面上,用绳索拴住起落架,锚定在地面上。这样绳索就可以拉住飞机,减轻侧风产生对飞机产生的倾斜作用。有点像路边树木,用木棍拉住树干,这样树就不容易被风吹得连根拔起。

经不起吹捧的飞机
有人要说,风虽然大,顶多让飞机微微抬起来,何况飞机也有自己的重量,怎么可能让飞机滑行移动?
要知道,飞机接触地面的轮子也就那么多,摩擦力不会很大,9级的风力再加上飞机很大的迎风面积,完全可以推动飞机的。

因为风造成的升力会减少飞机对地面的压力,从而减少阻止飞机滑行的摩擦力。拿波音737-300为例,其重量是28吨左右。起飞的速度约240公里的时速,也就是说,如果飞机被这样的风吹,即使不开发动机,飞机也能够慢慢地离开地面,而机场9级的风速约80公里的时速,产生的升力会让飞机损失约15%的摩擦力。因此这个大家伙,其实极容易被风吹得滑到不知道什么地方,要是撞上其他飞机损失可就大了。

会反复折磨你的风
上面描述的风产生的力,属于一个基本保持不变的力,力量大而相对持久。如果力随时间有规律地变化,会造成一种风振破坏。
上世纪40年代,美国有一座海峡大桥,名叫塔科马大桥,建成通车仅仅4个月,这座号称美国当时的“第三大悬索桥”,就因为风振被摧毁。其整个垮塌的过程非常具有“观赏性”。

起初在建造中就发现了桥面有轻微、有节奏的起伏,当时的风速非常温和,只有2级左右,因此工程师也没有特别在意,因为他的设计能让桥梁抵抗16级的飓风,他也认真监督了整个施工过程,根本不存在偷工减料的事情。
然而,通车后不久,桥梁的振动幅度越来越大,整个桥面就像是大浪翻滚的海面,停在上面的车时而出现时而消失,很快,这座桥扭曲的更加夸张,就像一个巨型钢铁麻花一样,最终整个垮塌掉进了海里。
经过研究发现,发生破坏的原因是风吹过桥面时产生了“涡”,当“涡”离开桥面时,就产生了力,由于“涡”的产生和脱离是有规律的,所以产生的力也有规律,就引起了桥的共振,最终摧毁桥梁。就像女高音对着杯子尖叫,杯子震碎的情景。这个事故在工程界是一个里程碑,导致人们修改了很多设计规范来避免类似的悲剧。

风振在生活中也很常见,比如你快速挥动挂着重物的绳子,能够听到呼呼的声音,其实就是绳子略过周围的空气时,让空气产生了一定频率的振动,变成了声波传到你的耳朵里了。
要避免风振产生的破坏,主要的方法是改变物体的质量分布,比如常年暴露在户外的高压输电线,上面会安装防震锤,防震锤其实就是一个悬挂在电线上的重物,可以避免风引起的共振,从而保护至关重要的电线。

你看,在大自然的绝对力量面前,能够上天入地的人类真的是微不足道,要知道我们那些所谓的对自然的“征服”,只是自然为我们的探索精神的一点点奖励而已。而更多的是各种天灾人祸给我们敲响的警钟,时刻提醒我们人类要对自然抱有敬畏之心。
作者:热达达         校稿编辑:川川


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