飞机并不总是绕一圈才落地——它有时候不绕圈,有时候绕半圈,有时候绕好多圈,然后才落地。不论是空中的飞机,还是地面的交通管制,其实都不想让飞机多绕圈,这种耗时、耗油、耗钱的事情,大家都想避免。然而,“绕圈”依然是航空交通随处可见、也不可或缺的一部分,这是效率与安全妥协的结果。
先从最简单的情形说起,假如你拥有自己的私人机场、私人空域,起降完全不需要考虑到其它飞机的话,那就可以怎样便捷怎样来飞,想不绕圈就不绕圈,想绕几圈就绕几圈。不过就算没有人为的规矩限制,自然规律还是要遵守的,那就是:飞机要逆风降落(飞机起飞和降落时为什么逆风比较好? - 飞机 - 知乎)。比如跑道是南北走向,此时风自北边吹过来,而你从南边向北飞来,那么瞄准跑道直着飞过去落地就可以了,这就是straight-in approach & landing。而同样的情形下,如果你从北边向南飞过来,那么为了能够逆风降落,必须绕半圈变成头朝北再落地。在飞行刚刚诞生的阶段,天空鲜有别的飞行器,这样飞并没有什么问题。
随着飞机增多,机场不再仅仅属于一两架飞机,而是变成一处公共设施。这时候再随意飞就会有安全隐患产生——飞机从东西南北各个方向飞进来,这个想straight in,那个想顺时针绕圈,另一个想逆时针绕圈,迟早要乱套。为了解决这样的问题,人们为机场设定了所谓的traffic pattern(称为起落航线,或称五边飞行)。Traffic pattern相当于一条半浮在空中的矩形“车道”,以跑道为其中一边,大家约定了行进方向、高度和entry point,并且给矩形的每个边都起了名字。大家都遵守这样的路线,方便了同一机场不同飞机互相发现、避让和预判彼此的行动。
上图中所画的,是一个无塔台管制的机场的两种traffic pattern,一种是所有的转弯都向左(left pattern),另一种是所有的转弯都向右(right pattern)。在无塔台管制的机场,飞行员之间用无线电沟通,报告自己的位置以及听别的飞机的位置报告。
然而随着机场交通流量的进一步增加,仅仅靠约定的traffic pattern和飞行员之间通话也无法满足安全飞行的要求了,这时候机场会设置管制塔。
有了塔台指挥往来机场的飞机,飞行路径就不必拘泥于traffic pattern了。塔台管制人员可以在雷达屏幕上看到每架飞机的位置,给他们相应的指令来确保飞机安全起落。不过,塔台给指令时,依然大量使用traffic pattern里的术语来描述给你分配的路线相对于跑道的位置。例如让你“Enter left base runway 35”,就是垂直飞向跑道再左转90度与跑道对齐。
Traffic pattern还有一个巨大的局限,就是飞行员必须能够看到跑道才能知道自己在traffic pattern中的位置。而在能见度很低的天气条件下,这一套办法就行不通了,于是,人们建立了仪表进近(instrument approach)系统,飞机依靠位于机场或其它地方的导航设备来获知自己和跑道的位置,来飞到机场并降落。仪表进近程序无非是帮助飞机在窗外什么都看不到的情况下,能够依靠导航设备知道自己在什么位置应该在什么高度。仪表进近程序的设计,与地形、地面导航设施、空域情况等诸多因素有关,进近路线出现多次拐弯也是常见的情形。下图是洛杉矶国际机场的一条仪表进近路线,算是饶了一大圈才对准跑道。
有的进近程序还有procedure turn, DME arc这样的路线(不用明白是什么意思,看图就可以了),也是大大小小的绕圈圈。
当然,绕圈圈之王还当属holding。试想地面交通里,我们为了避免车流冲突,可以在路口设置红灯让车停下来,而在空中,飞机无法说停就停,于是交通管制会让他们原地绕圈,起到“红灯”的作用。你能想象到的需要让飞机“停下来”的地方,几乎都会用到holding——机场因天气等原因不能接收飞机降落、航路上交通拥堵需要疏通、飞行员需要时间处理机舱里的问题、给出现险情的飞机让路,等等等等。
在普通人眼里hold可能是这样的:
在飞行员眼里hold是这样的:
不过这样也行吧。。
总结一下,飞机下降前先绕圈的三大罪魁祸首是:
1) Traffic pattern
2) Instrument approach procedures
3) Holding
如一开头所说,这些程序出现的初衷,都是为了安全而对效率做出的妥协。