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飛渡太平洋(上)-航空二三事(2)
2018/03/13 00:06
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現在飛渡太平洋已是稀鬆平常的事情,每天國籍加外籍航空平均有二十多個班次客機,從桃園機場,直飛北美各大都市,中間都不中停加油,想飛、或必須飛,很快就可以成行。 

我大學時的1970年代,飛越太平洋可還是件不得了的大事,人人稱羨;那時還不能出國觀光,除了出國留學,只能商務考察,要跟經濟部申請;不只安排時間很長,也要花不少錢。對學生而言,飛渡太平洋,可以在一萬公尺高空,聽一代天王安迪威廉斯(Andy Williams)的老鷹之歌(El Condor Pasa)、月河(Moon River)等,紅極一時的西洋名曲,那時大學校園很流行西洋歌曲,西洋歌曲也被視為時尚的象徵,不只瀟灑浪漫,也代表學業有成,家庭經濟情況良好;那時社會「萬般皆下品,唯有留學高」的觀念很濃,出國留學被當成是件光宗耀祖的事,台灣留學生人數,居各國留美學生人數的第二位,以台灣兩千多萬的人口,有這麼多的大學畢業生出國留學,也的確令人刮目相看。 

要到美國當然要飛越太平洋,1970年代,那時國際機場還在現在的台北松山機場(註1),美籍的西北航空(Northwest Airlines),首先在1970/11/11起,以當時奢華高科技象徵的波音747巨無霸,從松山機場飛美國,雖然仍須要中停,但是台灣唯一飛越太平洋的747。那時第一架波音747-100,才在1970年1月首航,台灣不到一年後就開航,可說跟得上時代;1970年代台灣經濟開始起飛,每年經濟成長率都在15%上下,是所謂「亞洲四小龍」之首,被國際公認是明日之星。 

波音747推出時,可以載三百多人,全部經濟艙的話,更可達近五百人,那時人們還很難想像一架噴射飛機,大到可以載那麼多人;1974年底,好萊塢推出一部描寫波音747,在空中跟小飛機相撞,名為「Airport 1975」的電影,台灣翻譯為「九霄驚魂」,是當年全美第三賣座的影片;影片中的747,內裝精緻奢華,飛機內部大到還有很漂亮的樓梯,令人無限嚮往。華航推出747飛越太平洋,已是1970年代末的事;記得大四時中科院到學校來招募研發人員,解說員講什麼內容都忘了,唯一還記得的是中科院承諾會送出國深造,搭乘西北航空的豪華波音747,飛渡太平洋。

1970/11/11以當時才推出不到一年的波音747-100首航台北松山,乘客登機情形。台灣那時仍未開放出國觀光,出國是不得了的大事,桃園國際機場也未完成。(摘自網路)

跟上圖同型的波音747-100,那時上層艙每邊才三個窗戶,主要供機師休息,後來機型才應航空公司要求,增加窗戶,改為客艙。(摘自Wikipedia)

汎美航空(PAN AM)是波音747-100的首家客戶。1970/1/15在華盛頓杜勒斯機場(Dulles Airport)舉行啓用典禮,由當時美國總統尼克森的夫人主持,首航則是1970/1/22汎美的紐約倫敦航線。只是江山代有才人出,當時航空界叱咤風雲的汎美及西北兩家龍頭,目前均已不存在。(摘自Wikipedia)

 飛行則是沿著地球表面的立體空間前進,而人的大部份活動以平面為主,所以感覺、直覺也是平面式的,因此對飛行的直覺,就經常出現與實際不一致情形。 

飛機的飛行航線,一般主要考量有下列幾個因素: 一. 大圓航線(Great Circle Route) ,二. 噴射氣流(Jetstream) ,三.雙引擎機延程飛行標準(Extended- range Twin-engine Operational Performance Standard,ETOPS)與備降機場(Diversion Airport) ,四.航權(Freedom of The Air),與五.業務考量。上面每一項,事實上都是一個很大的題目,為避免文章過長,本節「飛越太平洋(上)」,先談一及二項,下一節「飛越太平洋(下)」談第三項,第四及第五項則在下一篇「飛越歐亞大陸」中再談。 

首先談談大圓航線(Great Circle Route)

球形體上兩點最短距離是所謂大圓(Great Circle),不是直線,不能以平面考量(圖1),飛機沿著大圓飛的航線稱大圓航線,台灣與北美西岸之間的大圓航線,其實是以圓弧線繞經北太平洋。由台灣到洛衫磯航線,從平面地圖的直覺,是直接往東,經夏威夷,再到洛衫磯是最短的距離,如圖2的淺藍直線一樣;其實不然,最短的航線是先往東北飛到日本附近,沿北太平洋右迴轉,再往下到洛衫磯圓弧線的大圓航線。 

從所附的大圓與實際航線圖,可以看出由北美東岸紐約、多倫多等地,回台灣的航線,都飛入北極圈,事實上飛過俄羅斯勘察加半島(Kamchatka Peninsula),及庫頁島(Sakhalin)等地;有些人可能還記得,那不就是1983年韓航波音747型班機(KE007),被前蘇聯軍機以飛彈擊落的地方?的確是,但蘇聯解體,冷戰結束後,俄羅斯在1991年開放領空,只要付飛越費都可通過,但費用不低,這點下篇再談。 

再談談噴射氣流(Jet Stream)

北半球有一道自西往東的氣流如圖3所示,位置大約在日本列島附近,速度最高可達每小時300公里,夏季弱而冬季強;順著氣流,速度自然加快,反之則減慢,有人可能懷疑,會這麼強? 沒錯,我就曾碰過220公里/小時的頂風(Head Wind)。 

機艙的飛航資訊,可看到順風(Tail Wind)及頂風的資料,這即表示噴射氣流的強弱。往美洲飛時是順風,假如飛機與氣流速度每小時各為900及150公里,往東(北美)飛順風,速度相加,會加快到每小時1150公里;但往西(亞洲)飛時,飛機頂風而飛,速度相減,會減低到每小時只有750公里,因此如圖4所示,從亞洲飛往美洲西岸的飛機,都想搭上這道氣流,航線要往南一點;但由美西飛往亞洲時,則往北儘量靠近大圓航線,除了減少飛航距離,也避開逆風,但兩個因素加加減減,以冬季洛杉磯回台北而言,時間平均還是比去程,要多三個多小時,噴射氣流影響之大可見一斑;冬季由台北往返北美各大都市,所需時間及來回時間差如表5,夏季的噴射氣流較弱,時間差也會縮小。 

波音在1988年,推出第四代的747-400,是747系列登峰造極之作,從這個機型開始,即使滿載,一般都可由洛杉磯直接飛回台北,但之前的機型像747-100/200/300/SP等,都要在阿拉斯加的安克拉治(Anchorage,Alaska)中停加油,冬季頂風太強時,航空公司有時還要少賣一些座位,俾能多帶些油,才能飛回台北;但台北紐約航線,即使747-400,回程仍要在阿拉斯加的安克拉治中停,雖然去程可以直飛;順便一提,華航以747-400台北直飛紐約的航線,當年曾一度是全球最長的民航機航線。(待續)

註1: 桃園國際機場,1979年2月26日以「中正國際機場(CKS Airport)」名稱啟用,2006年10月改為現名。

▲飛渡太平洋班機,假如白天從桃機東北向(05)跑道起飛,會看到淡水河口是飛機降落前最後能看到的陸地,此後一路飛在3~4萬英呎的海上高空,什麼也看不到晚上起飛的話, 更是一片漆黑。

▲圖1: 圓球體上兩點的最近距離,是兩點與球心所形成的圓平面上的兩點,稱大圓,飛機沿大圓飛行的航線,稱大圓航線。(摘自Wikipedia)

圖2: 台北與洛杉磯間飛行最短距離,是往東北到阿留申群島附近,再往東南的圓弧形狀的大圓航線,而不是穿過太平洋中央夏威夷群島附近的直線。

圖3: 另一個影響飛行路線很大的因素是噴射氣流,在北半球中緯度如上圖藍線所示,方向由西往東,速度最高可到300公里/小時,平常也都有150公里/時左右。(摘自Wikipedia)

圖4: 在大圓航線及噴射氣流交互影響下,從東京往返洛杉磯,最適合的方式是去程沿綠色的噴射氣流,回程沿紅色的大圓航線,但實際航線每班次還是需要視當時狀況調整。(Wikipedia)

▲表5: 冬季台灣往返北美各城市距離,飛行時間及來回時間差列表。後兩項主要受噴射氣流,及大圓航線交互影響,去程短,而回程長,最多會差到三個多小時,夏季則會稍縮小。

▲▼18/2/6 長榮BR12,由台北至洛杉磯(上),及18/2/5 長榮BR11,由洛杉磯回台北(下)實際飛行路線,紅色虛線是大圓航線。(Flightradar24截圖,以下無註明者皆同) 

台灣時間18/2/23 21:13 長榮BR6台北洛杉磯班機的卽時位置,及其飛行軌跡,該班機起飛時間為11:20AM起飛,預計洛杉磯6:50AM抵達,此時已飛了快10小時,已接近洛杉磯。此時北太平洋上空可以看到密密麻麻,由亞洲飛往北美的飛機,很多沿著BR6的航線,應就是當天噴射氣流的路徑,許多飛機也搭上這道氣流,加快其速度,趕在白天抵達北美。

台灣時間18/2/10 10:16,北太平洋的所有民航機卽時位置圖,跟上圖不同,此時飛機排隊,沿阿留申群島俄羅斯堪察加半島庫頁島弧線,由北美飛往亞洲,趕在傍晚時抵達,裡面有數架是飛往台北此時航線在噴射氣流北側,原則儘量靠近大圓航線;圖下方則是夏威夷往亞洲及北美飛機。

台灣時間18/2/25 22:52 華航CI6台北洛杉磯班機的卽時位置,及其飛行軌跡,該班機表定起飛時間為17:10起飛,預計洛杉磯時間12:34抵達,此時已飛了五個多小時,同樣沿噴射氣流方向,在北太平洋上空,該班機由波音777執飛。

大約跟上圖同樣時間18/2/25 23:01華航CI6北方附近 ,另一架長榮BR15洛杉磯台北班機的卽時位置,及其飛行軌跡,該班機表定起飛時間為洛杉磯23:30,預計台北時間隔天清晨6:27抵達,該班機同樣由波音777執飛。

▲▼上面兩架飛機的高度及速度記錄放大圖,波音777巡航速度905公里/小時,CI6是順風,速度560(1037公里/小時),高度37000英呎,表示約有132公里/小時的順風(Tail Wind)BR15是逆風,速度457節(846公里/小時)高度32000英呎,表示頂風(Head Wind)59公里/小時。

台灣時間18/2/6 10:09,北大西洋上空的所有民航機卽時位置圖,也顯示跟北太平洋相同情形,很多飛機沿噴射氣流飛行所標示那架UAL956,是聯合航空由亞特蘭大飛往日内瓦的班機。

▲▼華航(上)及新航(下)的波音747-400,是747系列登峰造極之作,從這個機型開始,航程大幅增加,台灣到北美,洛杉磯或紐約,都可以直飛,但回程因逆風關係,紐約航線還是要中停加油,洛杉磯和舊金山則可不必此外機師也從三人減為兩人,少掉飛航工程師,翼尖也加了改善機翼效率得小翼(摘自Wikipedia)

▲▼上圖為當時華航與長榮,以波音747-400執飛的紐約航線,及大圓航線(白),分別在阿拉斯加的安克拉治(Anchorage, Alaska,只有回程),或西雅圖(去及回)中停加油。後來華航曾改以空中巴士A340(下圖)執飛,回程可以不必中停。A340也創下許多當時的飛航距離記錄,例如新航從新加坡,經北極航線,直飛紐約SQ21/SQ22,大圓航線距離16,600公里,飛行時間約18小時。 

1994年波音推出雙引擎的777機型,1997年大陸南方航空以B777-200由廣州直飛洛杉磯,首開以雙引擎機飛渡太平洋記錄。777也是目前很能飛的飛機之一,下篇會詳細說明,照片為長榮航空的一架777,波音777也是目前長榮主力機種。(摘自Wikipedia)

▲▼另外兩種很能飛的飛機2013年正式服役的波音787(上),目前國籍航空公司都未購置,日航(JAL)及全日空(ANA)目前都是以這個機型,執飛松山羽田航線;和2015年正式服役的空巴A350(),華航則在2016年開始引進A350,目前也是該公司主力機種之一。(摘自Wikipedia)

▲▼2018/2/6 長榮BR52 台北休士頓(上)及2018/2/5 BR51 休士頓台北(下)實際飛行路線,紅色虛線是大圓航線,去程沿噴射氣流,回程則是沿大圓航線。

▲▼2018/2/6 華航CI12台北紐約(上)及2018/2/6 CI11 紐約台北(下)實際飛行路線,紅色虛線是大圓航線,兩者有很大差異,但每班次會視天候狀況調整長榮的實際飛航線,跟華航的一般大同小異。

▲▼每班次航線會視天候狀況調整,上圖是2018/2/27 長榮BR31 紐約台北實際飛行路線,基本上是沿大圓航線,事實上已飛入北極圈,經俄羅斯領空下圖則是該班機在大陸黑龍江烏蘇里江交會處,中蘇邊境附近的航線放大圖。1983年韓航KE007被擊落墜海處,即在下圖庫頁島「島」字的左下處海上。

▲從北極上方視角的台北紐約大圓航線,事實上已進入北極圈(北緯66.5度),也飛越俄羅斯領空,這當然要付給俄羅斯飛越費(overflight fee),下篇飛越歐亞大陸再解釋

國泰航空18/3/17 CX899紐約香港實際飛行路線,去程跟長榮華航一樣,從太平洋,但回程則由大西洋,經格陵蘭北極西伯利亞蒙古等地,回到香港,平均時間才15:01,但不一定每班如此。

▲▼2018/2/6 華航CI4台北舊金山(上)及2018/2/6 CI3 舊金山台北(下)實際飛行路線,情形跟上面台北洛杉磯往返航線類似。

 

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8樓. 一畝桑田
2018/03/26 14:56
雖常坐飛机但不求甚觧,
大作洋洋洒洒深入淺出,
佩服格主的用心。

謝謝校長來訪與讚賞。

當初也對貼這類比較"硬"的貼文,有些猶豫,不過後來想,搭飛機是現在很多人的共同經驗,就如校長所說,常坐飛機,但可能知其然,而不知其所以然,分享心得,或可有共鳴。

Charles Lin 2018/03/27 11:19回覆
7樓. 張鳳哈佛 哈佛問學錄 得首獎
2018/03/21 10:15

真夠詳盡!👍

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謝謝來訪與讚賞。

先預祝發表會成功,新書熱銷。

Charles Lin 2018/03/22 12:02回覆
6樓. Bianca
2018/03/18 14:48

別說1970年代,即使是現在,對於能夠載著數百人在天上飛上十幾個小時的飛機,依然令我感到不可思議,這個發明實在是太偉大了!

搭飛機時常常對於圓弧形的飛航路線感到納悶,心想直直飛過去不是比較快嗎,幹嘛繞遠路呢?原來學問就在於「大圓航線」,和我的想像剛好相反。而因爲「噴射氣流」,所以飛歐洲的時間較長,返航則時間較短。

雖然搭飛機的經驗也不少,但總是不求甚解。Charles 大哥這篇既知性又有趣的航空二三事,讓Bianca茅塞頓開啊!崇拜

謝謝Bianca來訪與讚賞。

其實不只妳,也聽很多理工科,經常飛來飛去的男士說,不知為何不飛直線。

另外飛歐洲要飛過很多國家,除了大圓航線跟噴射氣流,還有航權問題。國籍航空公司,很多去回是走不同路線,會在下下篇說明。

Charles Lin 2018/03/20 12:21回覆
5樓. 航迷老叟
2018/03/16 19:27

人類因夢想而偉大,萊特兄弟的飛行夢想,

開啟了人類與天空百年來的情緣,

我是一個航空迷喜歡組合飛機模型,也可略窺航空領域,

格文中有些知識是我以前未知悉的,先回應,有些還要仔細的閱讀吸收。

謝謝大哥來訪及讚賞,也可跟您多請教。

每次看A380載5~600人,連續飛超過15小時,對航空的發展,真的令人嘆為觀止

Charles Lin 2018/03/20 11:50回覆
4樓. 曉澄
2018/03/16 06:46

能否求教?

好奇, 飛過無數航線, 常常在日本周圍遇到較大顛簸, 應該不是巧合吧?

好奇, 你對 380 前景的看法?

謝謝曉澄老師來訪。

個人非這方面專家,就了解噴射氣流通常在7~10公里以上高度,另外陸地與海洋交會處中低空氣流通常較不穩,所以日本列島附近的顛簸,可能要看當時的高度。

A380前景,個人以為堪憂,叫好但不叫座,主要是營運彈性比747更低。以下是最近A380生產線裁員的報導 。

Toulouse, France: Aircraft giant Airbus is to axe around 3,700 jobs in Europe as it cuts back production of its troubled A380 superjumbo and A400M military transporter, the company and union officials said Wednesday.

The cuts come as France-based Airbus downscales deliveries of the under-selling A380 — the world’s biggest passenger jet — from eight this year to six in 2020.

Charles Lin 2018/03/16 10:53回覆
3樓. ono
2018/03/14 18:35

真好笑

我上禮拜搭了一架發動機結冰的飛機害羞


謝謝。

我想可能是妳最近去東北的經驗,雪地難免結冰,其實起飛前除冰,飛行中防止結冰是航空公司很重要的課題。

Charles Lin 2018/03/15 14:53回覆
2樓. 何希奇
2018/03/14 10:44
還以爲您是飛航人員,好仔細的解說,謝謝您,獲益良多!

謝謝,其時小時候的確曾夣想當飛行員,不過帶了眼鏡後夢就破碎了。

另外當初也對貼這類比較"硬"的貼文,有些猶豫,不過後來想,搭飛機是現在很多人的共同經驗,但可能知其然,而不知其所以然,分享心得,或可有共鳴。

Charles Lin 2018/03/15 14:49回覆
1樓. 雲霞
2018/03/13 05:10
佩服您的仔細用心,做如此詳盡的說明!

謝謝雲霞姐來訪與讚賞。

其實我算半個航空迷,小時候就喜歡摺紙飛機,工作後出差不少,2000年前後,有6~7年時間,還是華航當時等級最高的翡翠卡會員(還沒有鑽石卡),平常喜歡看飛機,也關心航空的事物,但沒有到常常拿著大砲相機,去機場追飛機的程度,所以只能說是半個航空迷。

Charles Lin 2018/03/13 18:31回覆
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