重量抵得上4,5輛大巴,同時也能裝下4,5輛大巴乘客的飛機,這樣一個又大又重的家夥,你能想象它會被風刮跑、刮壞嗎?沒錯,這樣的情況真的會發生。
2022年第11号台風“軒岚諾”來襲,東航于9月4日,将停靠在虹橋機場的數架B737客機實施了系留,就是用纜繩将飛機固定在地面上,防止飛機在台風光臨期間,被風吹得到處滑行,碰撞到其他飛機引起損壞。接下來就給大家分析一下,代表人類沖天傲氣的飛機是如何被台風玩弄的。
“特别關照”上海機場的台風
上海所處的沿海地區,是台風首先光顧的陸地,否則我們也不會聽到“台風登陸”這樣的說法了,另外沿海城市大多數是沖積平原,地勢底、平緩,可以任憑台風撒開了狂奔。我國台灣島四面環海,幾乎處處是沿海地區,每年都會因為台風遭受嚴重的損失,“台風”這個詞可能也源于此。
據上海市氣象局消息,“軒岚諾”預計5日下午越過上海同緯度。受其影響,5日上海内陸地區最大陣風7-9級,具體到不同的區縣,風力也有所不同,寶山羅泾鎮就有8級,而我們今天所說的虹橋機場的風力完全可以出現9級的最大值,因為機場為了起降不受幹擾,一定選址在人口稀少的空曠區域,遠離植被、建築密集的地方。所以,機場更加需要加強防台風災害的工作。
道理很簡單,台風吹進陸地的時候,一定會往阻力小的地方跑。就好比熊孩子總是鑽到寵愛他的爺爺奶奶那裡去撒野,而不會傻乎乎地到嚴厲的爸媽面前做作業。城市的高樓、綠化很大程度上會阻礙風的流動。而平坦空曠數十公裡都見不到一座樓的地方,就是風最愛去的地方。因此,機場也就成了除了濱海地區風力最大的地方之一。
台風專挑沿海和空曠區域進行破壞是常規操作,而這次的“軒岚諾”還自帶有兩個特殊技能,一是強度超大,二是路徑詭異。
異常酷熱孕育出超強台風今天夏天異常炎熱,很大的原因是全球變暖的情況一直沒有好轉。
2005年美國《Nature》有篇文章,證明全球變暖後,海溫升高,台風強度變強。文中科學家們用觀測、理論和數值模拟等諸多手段,證明了這個結論。此文至今被引用了3400多次,足以證明結論的權威性。
大緻的原理是這樣的,異常的高溫會加快太平洋上海水的蒸發,加速台風的形成,每年台風的數量也會增加,台風形成規模也會擴大,它的中心風速會比以往來得更強烈。
除了強度以外,這次台風的路徑可能是有史以來最複雜的。因為今年的高溫使得影響台風行進路線的高壓區域變多,低壓的台風被多個高壓吸引,硬生生走出了v字型,和去年的台風路徑相比,就像是成精了一樣,有自己的想法。面對難以捉摸的走向,作為重點防範區的機場,不得不按照最壞的打算來進行防護。
飛機臉面(積)大招風
飛機是依靠升力在空氣中不掉下來的,而影響升力的因素很多,很重要的就是飛機機翼正面的迎風面積,在一定的範圍内這個面積越大升力越大,所以飛機的迎風面積設計得都很大,于是在地面上就很容易受到風的幹擾。
不過相比正面吹來的風,側向的風則對飛機的威脅最大。很多人可能不知道,飛機最好的起飛和降落狀态就是逆風。而側風讓起降變得非常危險,大風天停航主要就是這個原因。
側向風的危險,在于一側的機翼受風,一側的機翼背風,造成了飛機兩邊的升力差異,一邊大一邊小,飛機就很容易傾斜翻滾起來,就像一側超重的卡車開着開着翻掉一樣。就算飛機受得了,乘客也會崩潰。
即便停在地面的飛機,依靠起落架站在地上,也會因為左右機翼不同的升力而讓飛機一側有懸空的趨勢 ,造成某個起落架受到的力減少,而其他幾個起落架受力急劇增大,增大起落架損壞的風險。
機場綁飛機主要就是将起落架牢牢固定在地面上,用繩索拴住起落架,錨定在地面上。這樣繩索就可以拉住飛機,減輕側風産生對飛機産生的傾斜作用。有點像路邊樹木,用木棍拉住樹幹,這樣樹就不容易被風吹得連根拔起。
經不起吹捧的飛機
有人要說,風雖然大,頂多讓飛機微微擡起來,何況飛機也有自己的重量,怎麼可能讓飛機滑行移動?
要知道,飛機接觸地面的輪子也就那麼多,摩擦力不會很大,9級的風力再加上飛機很大的迎風面積,完全可以推動飛機的。
因為風造成的升力會減少飛機對地面的壓力,從而減少阻止飛機滑行的摩擦力。拿波音737-300為例,其重量是28噸左右。起飛的速度約240公裡的時速,也就是說,如果飛機被這樣的風吹,即使不開發動機,飛機也能夠慢慢地離開地面,而機場9級的風速約80公裡的時速,産生的升力會讓飛機損失約15%的摩擦力。因此這個大家夥,其實極容易被風吹得滑到不知道什麼地方,要是撞上其他飛機損失可就大了。
會反複折磨你的風
上面描述的風産生的力,屬于一個基本保持不變的力,力量大而相對持久。如果力随時間有規律地變化,會造成一種風振破壞。
上世紀40年代,美國有一座海峽大橋,名叫塔科馬大橋,建成通車僅僅4個月,這座号稱美國當時的“第三大懸索橋”,就因為風振被摧毀。其整個垮塌的過程非常具有“觀賞性”。
起初在建造中就發現了橋面有輕微、有節奏的起伏,當時的風速非常溫和,隻有2級左右,因此工程師也沒有特别在意,因為他的設計能讓橋梁抵抗16級的飓風,他也認真監督了整個施工過程,根本不存在偷工減料的事情。
然而,通車後不久,橋梁的振動幅度越來越大,整個橋面就像是大浪翻滾的海面,停在上面的車時而出現時而消失,很快,這座橋扭曲的更加誇張,就像一個巨型鋼鐵麻花一樣,最終整個垮塌掉進了海裡。
經過研究發現,發生破壞的原因是風吹過橋面時産生了“渦”,當“渦”離開橋面時,就産生了力,由于“渦”的産生和脫離是有規律的,所以産生的力也有規律,就引起了橋的共振,最終摧毀橋梁。就像女高音對着杯子尖叫,杯子震碎的情景。這個事故在工程界是一個裡程碑,導緻人們修改了很多設計規範來避免類似的悲劇。
風振在生活中也很常見,比如你快速揮動挂着重物的繩子,能夠聽到呼呼的聲音,其實就是繩子略過周圍的空氣時,讓空氣産生了一定頻率的振動,變成了聲波傳到你的耳朵裡了。
要避免風振産生的破壞,主要的方法是改變物體的質量分布,比如常年暴露在戶外的高壓輸電線,上面會安裝防震錘,防震錘其實就是一個懸挂在電線上的重物,可以避免風引起的共振,從而保護至關重要的電線。
你看,在大自然的絕對力量面前,能夠上天入地的人類真的是微不足道,要知道我們那些所謂的對自然的“征服”,隻是自然為我們的探索精神的一點點獎勵而已。而更多的是各種天災人禍給我們敲響的警鐘,時刻提醒我們人類要對自然抱有敬畏之心。
作者:熱達達 校稿編輯:川川
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