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| 內容簡介： |
“大飞机究竟是怎么飞的？”这是每个人都会问起的，也是《冲上云霄：大型喷气机的飞行》全面解答的问题。《冲上云霄：大型喷气机的飞行》的作者是拥有超过30年飞行经验的英国航空机长，具备深厚的飞行理论基础和丰富的飞行经验。作者以波音 777 为蓝本，把僵硬枯燥的飞行原理转变成了易懂有趣的飞行现象，把航空发展的历史不露声色地融入到许多内容之中，带你认识飞机与飞行的方方面面：飞机构造、飞行原理、飞行程序、飞行导航系统、空中交通管制、飞行机组职责，等等。同时，请你坐上机长之位，亲历一段从伦敦到波士顿飞越大西洋的实际飞行。文笔细腻流畅，深入浅出。
自首次出版以来，本书已经再版了三次。作者尽可能回答更多的问题，提供更多与飞行员的训练、知识与技能相关的信息，为读者提供飞机内在的数据，让本书读起来生动有趣，且有教益。本书内容介于科普读物和专业书籍之间，配有大量插图和照片，非常适合那些向往航空、热爱航空，尤其是对大型民用飞机感兴趣的读者阅读。对航空、飞行业内人士，也有重要的参考价值。
国际航协最高奖项“世界航空领导者奖”“飞行安全终身成就奖”获得者，飞行员出身的前民航总局局长杨元元审校并郑重推荐。
中国民航飞行学院继续教育学院院长、英语培训部主任吴土星教授，以及黄德先、张永忠两位教授专业翻译。
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| 關於作者： |
斯坦利·斯图尔特（Stanley Stewart）
英国航空公司机长，拥有超过30年飞行经验，驾驶大型喷气机经验超过18年。
航空科普作家。
航空无国界（Aviation Without Borders）慈善组织理事。
约翰·爱德华兹（John Edwards）
英国航空公司机长。
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| 目錄：
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[目录]
推荐序 认识飞机，了解飞行
引 言 揭开飞行之谜
第一部分 飞机内在与飞行细节
01 飞行基本原理
◎ 水平直线飞行的飞机受4个力的影响，当这4个力平衡时，即升力等于重力，推力等于阻力时，飞机就达到平衡飞行的状态。
◎ 大型喷气飞机以最大起飞重量起飞时，要求速度达到约165节（305千米小时），通常大型机场跑道长度达到约3 500米才能满足所需的起飞距离。
◎ 按7个小时的飞行来计算，波音777–200的平均重量为：使用空重144吨，业载30~40吨，燃油50~55吨（用掉约45吨，余下为备用油），起飞重量为220~240吨。
02 喷气发动机的工作循环
◎ 波音777设计时，全面调查了自喷气式飞机运营以来发动机失效的所有情况，并改进了所有辅助系统的设计，在适当的情况下还引进了备份系统。调查表明，绝大多数发动机停车都是由于辅助系统失效，如燃油泵或其驱动失效、滑油漏光、引气系统热空气泄漏导致的过热、假火警等。
◎ 喷气发动机多级增压，要比同样大小的活塞发动机产生的动力多得多。据估算，波音777起飞需要的最大功率，相当于18台类似大小的活塞发动机同时运行，而要保持正常的巡航需要的发动机更多。
03 无线电与雷达
◎ 所有的民航无线电传输都在高频和甚高频段。在甚高频段，商业和国内电台频率范围为88~108MHz，航空频率为108~136.95MHz。因此航空爱好者想听航空通话的声音，需要有整合了航空甚高频的专用无线电台才行。
◎ 随着飞机的飞行，飞行员从一个管制区到达另一个管制区，有时频率的改变非常快。欧洲的短途飞行，比如从法兰克福到伦敦的1小时短途飞行，频率改变甚至超过12次。
◎ 非洲的无线电通信依然是“黑色地区”，有时飞越整个国家，机组都无法联系上任何一名管制员。作为一种预防措施，飞行机组使用126.9MHz相互发送位置报，在这个频率上完全靠自己来安排间隔。
04 导航简史与导航图
◎ 最早的领航人对太阳与星星的运动知识了解得非常清楚，他们不仅知道基本的领航技巧，还知道怎样运用复杂的修正方法来使领航更加准确。
◎ 航路图包括大量的详细信息，如机场、无线电信标、通信频率等，飞行员用它来检查飞行的进程，可用于长距离飞行、航路飞行，以及机场本场区域进近或起飞阶段等。
05 飞行领航
◎ 标准领航系统使用墨卡托航图，用真北标图，用磁罗盘保持飞机预定航向。而在中纬度和极地，要使用兰伯特正形极地球面投影航图。
◎ 在大洋中或沙漠飞行，就需要远距无线电辅助设备，罗兰远程导航是最普通的位置线来源，尤其是飞越大西洋与太平洋。
◎ 惯性导航系统是一套独立的机载装置，不需要陆基或卫星信号独立导航。通过位于由陀螺稳定在平台上的加速度计来感知飞机的运动，能连续地计算并显示导航数据。
06 飞行仪表
◎ 飞行员训练与实践最重要的一部分就是仪表飞行。初始仪表飞行训练要克服的一个问题是空间定向障碍现象的影响，它由平衡感官（眼睛、肌肉、中耳内前庭）的冲突引起。
◎ 飞机颠簸时，唯一能够提供正确指示的仪表是人工地平仪，其他仪表都会剧烈波动，只有在这种情况下，飞行员驾驶飞机几乎仅参照一个仪表。
07 波音777驾驶舱
◎ 波音777驾驶舱布局的模拟开发阶段，约600名飞行员参与进来。在系统的设计、评估与测试期间，33名波音公司飞行员飞了1 500多小时，300多名航线飞行员又飞了300多小时。
◎ 波音777的自动驾驶仪在能见度为零（即云底为地面）时能完成自动着陆，但要求最低跑道视程（即水平能见度）75米，以便让机组能找到候机楼。
◎ 飞机巡航时就像航行的潜艇，潜艇船体的建造要考虑巨大的水下压力，以防止其压碎船体结构，飞机的机身设计要能容纳客舱的增压空气，防止飞机在高空稀薄的大气中爆裂。
08 气象条件
◎ 天气是所有影响飞行因素中最重要的，燃油紧随其后。天气往往决定燃油量，飞行前准备，天气检查是第一项。最最重要的因素是预计到达时目的地机场的预报天气，其次是选定为备降机场的天气预报。
◎ 低空薄雾或霾，会降低着陆的能见度。在高空中，垂直向下可以清楚看见地面，但进近时，透过薄雾层斜着看，能见度明显减小，甚至低于着陆最低限制。当报告能见度低于最低限制时，飞机往往在机场上空盘旋等待天气的好转。此时乘客可以清楚看见地面，这就难以向他们解释，飞机无法着陆是因为能见度不好。飞机下降进入薄的雾霭层时，乘客往往对能见度的降低惊讶不已。
09 空中交通管制
◎ 不论是飞行员，还是管制员，“飞行规则”是安全飞行的最基本要求。
◎ 所有大飞机都在管制空域内运行，遵循仪表飞行规则，按规定向空中交通管制报送详细飞行计划，服从放行许可与空中交通管制指令，携带合适的无线电设备，同时，飞行员必须持相应的执照。
10 飞行机组
◎ 飞行员的培训成本非常高，从零开始直至达到操作标准，在高速喷气机飞行中队培训一名空军飞行员，按最短时间计算，三年的成本是580万英镑。
◎ 不论是机长还是副驾驶，在其职业生涯中都需要保持飞行执照现行有效，还要定期参加法规要求的测试——体检（每6个月一次），飞行熟练水平检查（6个月），安全设备与程序检查（13个月），航路检查（13个月），技术调查问卷（13个月）等。再没有哪个行业有如此多的全面检查。
第二部分 波音 777-200 飞行实例
11 英航213：从伦敦到波士顿
◎ 起飞前机场的天气情况是：风向250度，风速15节，温度12℃，露点温度8℃。高度表拨正值1 023百帕，起飞跑道为27号左跑道。
◎ 本次飞行共需要燃油52吨，其中42.6吨燃油用于伦敦希思罗机场至波士顿机场的航程，7.2吨改航燃油（包括储备燃油）用于备降蒙特利尔机场（以防万一），1.4吨应急燃油和760千克用于在伦敦机场滑行的燃油。
◎ 本次飞行申请的航线为UG1飞至Dikas，高度为31 000英尺；UG1飞至Strumble，高度为35 000英尺；Upper Bravo Ten飞至Cork；UN523飞至52N 15W；之后以39 000英尺高度飞“Charlie”航线，到达加拿大纽芬兰海岸的Vixun；最后飞北美航线112B至位于波士顿东北部的Scupp。
附录 1 波音777相关参数
附录 2 飞行专用术语
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| 內容試閱：
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引言揭开飞行之谜
飞行方面的著述很多，从历史上人类早期飞行尝试的传说到太空旅行的科幻小说应有尽有。两次世界大战激发了很多有才华的航空人的创作，飞行原理方面的指导手册层出不穷，飞行方面的小说也很多，包括飞艇灾难、协和飞机戏剧般的命运、航空公司飞行员的故事，以及航空领域中的各种事件。那为什么我还要写一本飞行方面的书？很简单，需求存在。已有的资料无法满足公众对飞行的好奇，本书所提供的内容就是为了填补这个空缺。“大飞机究竟是怎么飞的？”这是每个人都会问起的，也是本书试图回答的问题。
坐过飞机的人很多，没有坐过飞机的人也从电视、电影中对航空界有一些了解。例如，对从巴黎到纽约的乘客而言，他们虽然对飞行过程比较了解，但对机组的一些基本飞行程序却不过一知半解。
机组在起飞前约一个小时到达机场，检查飞行文件，查看天气状况，机长决定所需的油量。机组登机，开始在驾驶舱做起飞前检查。检查完成后，乘客登机，详细检查离场程序后，启动发动机，用无线电联系各类管制员，按照他们的指令，飞机滑出、起飞，然后入航，前往目的地。
飞行途中，飞机沿着预定的航迹，从一个航空无线电管制中心飞到另一个管制中心。快到目的地时，机组检查进场程序，再次联络各类管制员，飞机开始下降程序，完成进近，下降到着陆高度，完成着陆，滑到候机楼。接着关断发动机，完成最后的检查。机组完成长途飞行后，可以下班休息；如果飞的是短途，他们很可能继续前往另一个目的地，再次开始飞行前检查，重复整个程序。当然，所有这些看上去并不复杂，但也差不多包括了飞机从甲地飞到乙地且可能继续飞往丙地的基本程序。然而，表面上似乎相当简单的程序，实际上却是非常复杂的操作。飞行机组需要大量的训练、丰富的知识、精湛的技术，才可能在恶劣的环境中安全完成任务。众所周知，他们的任何失误都不可原谅。尽管大多数的飞行都是正常的飞行，在众多的生命面临危险的情况下，保持较高的警觉与警惕就成为机组的第二天性，因此，墨菲定律（Murphy’sLaw）更适用于对飞机的操作。
墨菲定律是这样说的：（1）任何事情都不像表面看上去那么简单；（2）所有的事都会比你预计的时间长；（3）任何可能出错的事，终将会出错，还是在最不合适的时候。航空领域发生的事故很少，很大程度上是因为所有航空人都尊重这三条定律。
过去几年里，公众对大型喷气飞机产生了浓厚的兴趣。今天，选择航空旅行的公众尤其想了解围绕飞机所发生的事情。乘坐飞机时获得的信息极少，在机场或电影中看到的有关飞机的信息也很少，这足以吊起公众进一步了解飞机的胃口。人们想了解飞机的内在，想知道飞行的基本细节。任何航空公司的飞行员都遇到过这样的情况，没有驾驶过飞机的朋友若是得知了他的职业，就会抛出各种问题，对他进行狂轰滥炸。多久换一次轮胎？飞行员一直飞同一条航线吗？他是否不止飞一个机型？他同时要看所有的仪表吗？还有成百上千类似的问题。
对有些人而言，航空领域充满魔力与神秘，甚至出乎意料。飞行过程中发生的事超出他们的想象，即使那些机敏的人也摸不着头脑。在飞长航线时，比如从欧洲到澳大利亚，乘客看到第一航段的飞行机组，而近24小时后他们在悉尼下飞机话别的又是另一班人马，这也没有什么不寻常的。乘客可能乘坐同一架飞机完成旅行，而机组很可能中途下飞机休息。
然而公正地看，对粗心大意的人来说，飞行这一话题中充满了陷阱，因为许多想象的和看到的往往不是事实。看看海鹦，硕大的鸟嘴，怪模怪样的身子，人们可以轻而易举地想到两个事实——行走相当困难，不可能飞行。当然，没有人把这些告诉海鹦！尽管海鹦很笨拙，但它确实能飞。飞机尽管非常复杂，但终究还是一堆机械与电子设备，就像缝纫机、火车一样，同样需要精心照料、加油润滑与维护。比如，航空公司并非都用新轮胎换掉旧轮胎，就像家用汽车一样，只要可能也使用翻新轮胎。这一事实让初次听到的人感到惊诧！大型喷气飞机也有我们常见的风挡玻璃雨刮器和清洗器！
飞行机组也是如此，总体上他们也是普通人，简简单单，就像其他任何人一样，做着自己的工作，也有各种各样的兴趣爱好，不过，他们可能有一些特殊性。大众并不了解他们所遭遇的难处，比如，他们脚崴了，外科医生可能简单处理一下很快就会放行，却并不了解飞机的基本操纵面——方向舵，是由脚蹬来控制，刹车则由脚尖施加压力来操作。脚的力量稍微弱一点或一只脚动作不到位都可能带来灾难性的后果。出于对这份工作特殊性的考虑，大部分的航空公司都雇用自己专门的医务人员。
本书中，我们尽可能回答更多的问题，提供更多与飞行员的训练、知识与技能相关的信息，为读者提供飞机内在的数据，让本书读起来生动有趣，且有教益。《冲上云霄：大型喷气机的飞行》一书不想讲故事，而是以清楚简单的方式陈述人们想知道的信息。尽管很多材料都是关于技术的，但本书不是技术手册，仅仅是写给那些对大型喷气飞机感兴趣的外行人看的，是航线飞行的基本介绍。本书能够为所有具备基本科学素养的人所理解，并根据需要提供了插图和图片。
本书以飞行员的眼光，在“飞机内在与飞行细节”部分提供了很多的详细内容，让读者在第二部分能够坐在飞行员的座位上来一次想象之旅。本书聚焦大型飞机而省略了包罗万象的一般的航空信息，但对重要的内容并没有一笔带过。理解大型喷气飞机需要一定的基本航空知识，本书为读者提供的基本知识很容易让他们跨越这一步。由于本书主题的特性，内容重复不可避免，飞行本身就涉及各种不同的相关因素，但重复的细节会尽可能减少。根据需要，括号内注明了可参阅的其他章节。
航空语言充满了缩略词，有必要向读者做些介绍，如ND（导航显示器）、PFD（主飞行显示器）、EICAS（发动机指示与机组警告系统）等。过多使用不熟悉的缩略词让人生厌，本书会尽可能地避免。书后提供了飞行专用术语表（参见附录2）。
希望本书至少能满足部分读者想获知更多信息的愿望，当然它不可能让所有人都满意。现代飞机极其复杂，难以让飞行员同时飞几种机型，航空公司的飞行员大多数都只飞一种机型，如波音777。大型客机的构造与大小差异很大，在一种机型上的正常操作，在另一种机型上很可能带来危险。同样，飞行员也分为全球长途飞行与本土短途飞行，对某一类飞行员来说正确的操作，对另一类飞行员则未必正确。同时，即使同一航线上飞同一机型，航空公司与竞争对手有时也采取不同的做法。
现在波音777还在飞行，新的双发波音777在世界各地的天空都留下了优雅飞行的身姿，本书第4版展示了该机型的一些飞机内在。波音777是世界最大的双发飞机。波音777–300是速度最快的宽体双发飞机。波音777–300X是飞行距离最远的飞机，其翼展与747–400相同。波音777是波音公司生产的第一代电传操纵飞机，其300X型最新的发动机产生的总推力不低于747–400型4台发动机的推力。这是一部让人印象深刻的飞行机器。
书中所提供的飞机内在与数据主要来自波音大型喷气飞机，以及世界范围内的操作程序。本书尽可能介绍全面，但如前所述，难免有一些省略与不连贯之处。机组并非总是按照所说的来操作，所有地方的飞行员并非以同样的方式生活。尽管有如上申明，飞行员若被邀请赴宴，他应该带上几本《冲上云霄：大型喷气机的飞行》提前分发给朋友，这能保证他有充裕的时间享受一顿美餐。
第1章飞行基本原理
水平直线飞行的飞机受4个力的影响（见图1—1），当这4个力平衡时，即升力等于重力，推力等于阻力时，飞机就平衡飞行。
●升力是由机翼产生的向上的力，作用于一个中心点，即压力中心。
●重力由千克（kg）或磅（lb）来表示，作用于重心。
●推力是发动机产生的力，通常表示为千牛顿（kN）或磅，推动飞机在空气中前行，作用于同向来的阻力。
●阻力是空气阻止飞机运动的力。
升力
如果司机在疾驶的车辆中将手伸出窗外，手伸直朝向气流方向，气流流过手的表面就会产生一个抬升的力，并将手向后推（见图1—2）。这个向上的分力叫升力，向后的分力叫阻力。机翼的形状要比放平的手精确得多，其效率也大得多，不过产生升力的方式相同。机翼以一定的角度安装在机身上，飞行时与气流的方向形成一个相对位置。空气流过凸起的上表面，气流上升并沿着机翼弧线流动，距离加长，速度加快，这就在上表面形成低压区，向上拉升机翼。气流产生的升力使机翼的下表面压力增加，向上抬升机翼，但上表面由于压力减小所产生的升力远大于下表面所产生的升力。
机翼上表面的低压区不是真空区，只是相对于周围空气压力减小，称作负压。同样，机翼下表面的高压区相对于周围空气压力增加，称为正压。飞机的压力模式分布（见图1—3）清楚表明，负压在抬升过程中起到了更大的作用。为更准确地描述升力，可以这样认为，机翼上下表面的低压与高压区一起在机翼后缘形成下冲气流，机翼受到升力向上与向后的作用。简单说来，飞机好像是由机翼上表面的低压将其吸进空气中，这种说法并不荒谬。
升力受到很多因素的影响。空气密度影响升力：密度越大，升力越大。流过机翼的空速，即飞机的真空速（trueairspeed，TAS）也影响升力：速度越快，升力越大。机翼相对于气流的角度叫迎角（见图1—4），也会影响升力：迎角越大，升力越大。机翼固定在机身不动，向上或向下俯仰机头可改变迎角大小，即改变飞机的姿态。要保持升力不变，如水平飞行时，改变真空速需要调整飞机姿态；空速增加，需要降低机头，空速降低，需要抬高机头。机翼面积也影响升力：面积越大，升力越大。飞机越大越重，要产生足够的升力需要的翼展和机翼面积就越大。如今的大飞机都有着巨型的机翼，波音777–300X翼展长达64.9米，与波音747–400的翼展相同。
现代喷气飞机使用较大的后掠翼（波音777后掠角达32度），飞机高速巡航时，可以延迟气流达到音速时出现冲击波。低速飞行时，机翼产生升力的能力较差。这就需要前缘和后缘襟翼等增升装置，打开增升装置，机翼面积增加，机翼的弧高增加（见图1—5）。襟翼完全打开，机翼面积增加20%，升力增加超过80%。襟翼可增加升力，减慢速度，同时阻力也增加，让飞机慢下来。机翼下方的独木舟型整流罩把襟翼运行时的轨道与传动装置包裹起来。
起飞时要增加升力，根据不同情况使用5度或15度襟翼，由此增加的升力比产生的阻力要大。正常重量运行时，不可能无襟翼起飞。着陆时，正常情况下选用30度襟翼，系统不正常和道面污染时使用20度襟翼。
大型喷气飞机满载荷长途飞行需要50~60秒较长的起飞滑跑距离才能离陆。达到要求的起飞速度时，飞行员拉升机头（即起飞抬前轮）到预计的俯仰角，也就增大了与气流的迎角，升力增加，飞机爬升。大型喷气飞机以最大起飞重量起飞，要求速度达到大约165节（305千米小时），通常大型机场跑道长度达到约3500米才能满足所需的起飞距离。当然，并非所有的飞行都以最大重量起飞，重量减少，所需的升力也少，飞机所需的跑道滑跑距离也较短。
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