体态轻盈的小鸟与飞机相撞是以卵击石吗?

2009年1月15日,美国全美航空公司的一架空中客机A320-214从纽约市拉瓜迪亚机场起飞,在飞机爬升的过程中,飞机的两个引擎同时停止了工作,飞行失去了动力。在确定飞机无法降落在任何一个机场的前提下,机组的工作人员选择了迫降在曼哈顿中城西侧的哈德逊河上。

万幸,这次紧急地迫降成功了,机上155人全数生还,这就是有名的飞机迫降事件“哈德逊河上的奇迹”,而导致这一次迫降的“罪魁祸首”是一群加拿大黑雁

鸟类撞到飞机上引发事故并不是什么新闻了,据统计,在我国所有的事故征候(指在航空器运行阶段或在机场活动区内发生的与航空器有关的,不构成事故但影响或可能影响安全的事件)中鸟类撞击占比约1/3。

在鸟类撞击飞机的案例中,只有不足1%是发生在760米以上的高空中,大部分都发生在低空,尤其是在飞机场以及附近的空域中。

在撞击飞机的鸟类中,主要以中小型的鸟类为主,比如麻雀、绿头鸭、大雁等等,显然以这些鸟的体型去对抗体型庞大且“铜墙铁壁”的飞机,无疑是以卵击石。那么,鸟为何会撞击飞机呢?鸟撞击飞机会发生什么呢?又如何避免这种情况的发生呢?我们一起来聊一聊这几个问题。

鸟撞飞机?

其实,在猎奇君看来,与其说是“鸟撞飞机”倒不如说是“飞机撞鸟”,为什么这么说呢?

首先,鸟类从恐龙时代就已经出现了,它们比我们人类最早的灵长类祖先都早出现了几千万年,在这几千万年的时间里,鸟类们大都选择了天空这片广阔、竞争性又小的空间活动,大家都相安无事。

但是,随着人类的进步,人类并不满足只在地面上活动,于是各种船只被发明和创造了出来,之后,人类开启了大航海时代。

既然水上活动没问题了,那就剩天上,于是在20世纪初,莱特兄弟发明了人类史上第一架完全受控的飞机,至此拉开了人类的航天史。

船在水上航行,除了与船有冲突外,不会遇到在水面上行走的动物,但是飞机在天上飞就不同了,在天上有超过10000种不同的鸟类,它们每一种数量又非常的庞大,所以飞机上天必然会与鸟类相遇。

其次,“鸟撞击飞机”有一个学名“鸟击”,上面我们也说过鸟击主要发生在低空, 而在低空,飞机场附近,鸟类基本上是正常活动,而不是迁徙(飞机场的建造以及航线的规划会尽量避开鸟类的迁徙路线),所以它们的速度是比较慢的。

而即便是一架民航客机,它在着陆时的速度也有200-300公里每小时,在这种速度下,鸟类即使发现了客机,它们也躲不开。因此,鸟击严格意义上说是飞机撞鸟。

鸟击的威力和危害?

表面上看鸟的体型很小,撞到飞机上也没有太大问题,但是不要忽略了动力学中的一个定理-动量定理。在鸟与飞机相撞时,鸟本身有一个重量和飞行速度,而飞机的重量更大,速度更快。

在撞击时,根据动量定理,一只体重为0.45千克的鸟撞上一架时速为80公里的飞机,就能产生153公斤的冲击力,而冲击力会随着鸟的体重增加、飞机的飞行速度加快而增大,因此,即使飞机以着陆的速度(200-300)撞上一只小麻雀,被撞部位也至少是有个小坑的,如果是撞上更大的鸟,速度更快一些,那么一个大坑是避免不了的,如果是鸟喙先接触飞机的话,甚至会把飞机的外壳给戳破。

鸟击除了对飞机的外壳有一定的威胁外,还有两大威胁:

第一,鸟击通常是会撞击到飞机头或者是前挡风玻璃上,而飞机头上是导航系统的聚集地,一旦损伤了导航系统,就如同在白天蒙上了我们的眼睛,在降落时,容易发生意外。

至于撞上挡风玻璃也是极其危险的,因为强大的气流会进入到驾驶舱,对人和飞机造成威胁。

第二,鸟击的位置可能是引擎。众所周知,引擎就是飞机飞行的动力,我们在开始举的那个例子就是因为加拿大黑雁撞进了飞机的两个引擎中,导致了引擎停止工作(这次是卡住,但是有时候会直接引起燃烧)。因此,这对飞机以及乘客的威胁也是非常大的。

如何尽可能地减少鸟击事件?

由于鸟击可以导致的结果是非常严重的,因此,如何尽可能少地减少鸟击成为了世界性的问题。一般情况,减少鸟击事件的方法有三种:

第一是通过驱鸟的方式,这是治本的问题,既然多数的鸟击发生在机场和附近的空域,那么用各种驱鸟设备(比如驱鸟弹)驱赶鸟类成为了一个有效的办法,除此之外,机场附近还会采用禁养鸟类的方式尽可能避免鸟在飞机场活动。

第二“搬家”。在许多飞机场附近,人们会针对那些发生鸟击的鸟类进行栖息地的破坏,同时在远离飞机场的地方建造相似的栖息地,用这种方式逼迫鸟类搬家,也是常用的方式之一。

第三“加装”。既然鸟击无法完全的避免,所以科学家们想到了一个办法,那就是加固飞机的外壳,尤其是对容易撞击且关键的部位进行材料的替换,用更具承受力的材料去替代。

最后

体态轻盈的小鸟撞击飞机显然是以卵击石、有去无回的,但是从根本上说这并不是鸟的本意,因为一方面是人类占用了它们的生存空间,一方面是飞机速度快,鸟儿很难即使的躲避。

虽然鸟的体型小,重量轻,但在飞机的快速撞击下,不但会将鸟撞成“泥”,还会损伤飞机。除了飞机外,人类建造的高楼大厦也成为了鸟类撞击的主要目标,这足见鸟类的生存是堪忧的。

希望在未来,在建造高楼大厦或者飞机场时,能够考虑一下鸟类的迁徙路线或者鸟类的栖息问题。

体态轻盈的小鸟与飞机相撞是以卵击石吗?

在世界航空中,术语 BIRD Strike 是指飞机与鸟群相撞事故,这是飞机的紧急事故。1977年4月1日,俄罗斯格里戈罗夫上校和托尔博夫斯基少校驾驶的米格-15歼击教练机从福尔肯伯格机场(德意志民主共和国)起飞进行天气侦察。起飞几分钟后在120米的空中。突然一只斑鸠撞破驾驶舱的天窗并打中了格里戈罗夫上校的右眼,现场一片混乱,幸好飞行员安全着陆了。这场紧急事故却是一只小鸟造成的,闪电击中机身都比鸟儿进入驾驶舱或者进气口安全得多。

鸟类造成的飞机紧急事故首次发生在1912年的加利福尼亚,一只海鸥切断了飞机控制方向盘,导致飞机掉进海里。在第二次世界大战期间,俄罗斯的战机经常与大型水禽(大雁和野鸭)相撞导致飞机失事和损坏。1942-1946年间,美国飞机在飞行时共发生了473起与鸟相撞事件,产生各种严重的后果。而俄罗斯航空似乎不太关注飞机与鸟相撞事故,1946年一架伊尔-2飞机在查纳湖上低空飞行时与一只重达几公斤的天鹅相撞,结果可知:伊尔-2坠湖了。

1953年,伊尔-12客机撞上了一群鸭子,机身部分毁坏,通往引擎发动机的电线被切断。飞机引擎熄火,迫降伏尔加河,所幸没有造成伤亡。在20世纪60年代早期,随着喷气机的发展,飞机与鸟类碰撞的事故频率急剧上升。首先,鸟儿现在更难逃脱时速800到1000公里的飞行器物碰撞。其次,即使是一只小鸽子被吸进喷气机发动机进气口,也会造成很多麻烦,涡轮叶片破裂、起火、飞机坠毁。再者,飞机航速增加加剧了鸟类撞击机身的影响。一些粗略的计算表明,当飞机的时速为700公里碰撞上1.8千克的海鸥,造成的破坏相当于3枚30毫米的炮弹攻击机身,没有任何防弹玻璃能承受这种能量的冲击。

1960年10月,Lockheed L-188A Electa 客机发生灾难,成为民用航空运输的一个转折点。一架从波士顿起飞的飞机撞上了一群椋鸟,造成两台左引擎失灵。飞机坠毁于波士顿湾,造成62人死亡。

最初对飞机与鸟类碰撞的抵抗力的研究表明,改变飞机结构是很难做到的。事实上,只对飞机的设计进行了一次技术修改,即驾驶舱的丙烯酸聚碳酸酯玻璃能够承受1.6公斤重的鸟类的冲击,而时速可达到970公里。航空飞机与鸟类相撞事故数据表明,水禽的风险最大,达30%或更高,海鸥排在第二位(26%),第三类猛禽高达18%。

飞行最危险的时刻是起飞和着陆,多达75%的碰撞发生在这一时期。1978年,波音747在里昂机场起飞前加速,时速290公里,在四个引擎中吸进了几只海鸥,飞机不得不在跑道上停下。狐狸、狼和流浪狗也可以使民用机场和军用机场瘫痪数小时。理想情况下,机场服务不仅要保护该地区,还要打击任何以捕食者为食的小型动物(鼹鼠、田鼠等)。除了起飞和降落模式,飞机还可以在100-500米高空与鸟类相撞。鸟类的季节迁徙和昼夜迁徙造成的BIRD Strike概率有35%。1000-3000米的高空也可能发生BIRD Strike事故。1962年,一只秃鹫冲破一架印度客机的驾驶舱玻璃,副驾驶不幸身亡。

体态轻盈的小鸟与飞机相撞是以卵击石吗?

按理说,以鸟类的体型,若是与钢筋铁骨的飞机相撞,确实算是以卵击石,但是效果却不是以卵击石的效果,因为鸟类与飞机相撞所取得的破坏性效果并不是因为鸟类的质量,而是因为飞机本身的速度。

一只鸟相当于一发炮弹

如果一架飞机以300米/秒的速度飞行,而一只质量为一公斤的鸟以10米/秒的速度相向飞行,那么此时鸟儿相对于飞机所产生的动量就是310千克.米/秒,相撞之后,这些动量会全部转化为对飞机的冲量,那么在相撞的一瞬间飞机局部所受的冲击力大约是103千牛,局部位置受到的压强是5.15兆帕,完全相当于一颗炮弹所带来的冲击力和能量,所以这便是鸟撞飞机为何能取得如此大的破坏效果的原因。(非物理专业,物理专业者见到请见谅)

危害的大小

飞机的各种精密仪器大多位于飞机的前部,而且为了视野需要大多使用挡风玻璃,这就决定了飞机前部防护罩和挡风玻璃的机械强度会稍弱一些,所以在撞击之后非常容易损毁;不过这里还有一个发生环境问题,飞机撞鸟多发生于飞机起降阶段,这时候飞机的速度大多较慢,所以即便发生撞鸟事件,也不至于造成机毁人亡的事情。

但是撞到发动机就不一样了,发动机的叶片更为脆弱,高速旋转的情况下更容易被不明物体打碎,加上其对周围空气较强的吸力,被鸟撞坏的几率还是挺大的(世界鸟害专家研究报告曾指出,在500次鸟击事件中,发动机损坏占将近100次),一旦发生这种事情,发动机停车就成了必然事件,若该飞机只有一个发动机,那么坠毁的可能性会非常高;不过目前不论是民航还是战机大多采用双发动机布局,在失去一台发动机的情况下,飞机依旧可以照常飞行,只是需要尽快返航。

防备

预防鸟撞是世界航空界的一大难题,为了解决这个问题,各机场都是法子尽出,成立专业驱鸟队,采用强声驱鸟、设网拦鸟、猎枪驱赶等等方式,不过目前还开发出了新的方式,那就用雷达进行鸟情探测预警,通过预警的方式提前提醒客机或者战机,不过目前这一方式还在进一步的完善之中,并不能取代其他的治鸟手段。

体态轻盈的小鸟与飞机相撞是以卵击石吗?

不是;恰似一枚炸弹。飞机时速550公里+小鸟时速90公里=640公里时速,其威力之大;若撞上油箱,当即起火爆炸!迎面相撞,飞行员将有生命危险,恐怖至极。

体态轻盈的小鸟与飞机相撞是以卵击石吗?

如果飞机是静止的,鸟是以卵击石。如果飞机是运动的,那是借力打飞机。

体态轻盈的小鸟与飞机相撞是以卵击石吗?

考虑到相对速度,以卵击石应该反过来理解,小鸟撞飞机前者很自然上西天。后者运气不好的话跟着机毁人灭,运气好就准备找保险索赔,飞机修理费肯定不会少。

找到一组数据供参考,0.45千克小鸟和800千米时速飞行的飞机相撞,将产生153千克冲击力。而一只7千克重猛禽和960千米时速飞机相撞,将产生144吨的冲击力,随着重量和速度产生的冲击力将成倍数增加。

起降阶段的大型飞机撞鸟,正常都是下面这种情况,发动机引入小鸟导致起飞推力不足,很大程度上将造成机毁人亡。

对于空中相撞就是下面这种场景,这是一架战斗机飞行速度应该不会慢,不知道撞上的是多大的鸟,前机头部位已经撞出一个大洞。

下面这架战斗机运气相对较好,注意看座舱风档上的血,很明显是擦着座舱盖过去的,没有直接撞击再加上光滑的表面飞行员绝对是死里逃生。

重量和速度相比,速度带来的效果更加惊人,按上面的冲击力其实跟地面拿着RPG对着飞机打是一样道理,只是威力大小取决于飞行速度快慢。以卵击石只是相对而言,撞击之后小鸟的生命终结,飞机就取决于机体大小和运气而定了。

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