漫畫(huà) 姚震宇
平日里，我們在地面上步行或者開(kāi)車(chē)，會(huì )憑記憶和路牌的指示找到目的地。如果實(shí)在不知道該怎么走，可以打開(kāi)手機導航或者車(chē)載導航系統，根據指示前往目的地。然而，天空中除了藍天便是白云，沒(méi)有建筑、道路、山川、河流，飛行員在空中飛行的時(shí)候靠什么指示方向呢?那么多的航線(xiàn)真的是靠“唯手熟爾”記住的嗎？他們會(huì )不會(huì )迷路呢？
最原始：純粹依靠飛行員目視尋找標志
飛機在剛誕生的時(shí)候，導航的方式其實(shí)很簡(jiǎn)單：基本靠瞅。這意味著(zhù)飛行員基本靠純目視，然后配合地圖或者記憶力，尋找一下有特征的地形，來(lái)確認飛行的路線(xiàn)。這就是最原始的領(lǐng)航方法：地標領(lǐng)航，也是每個(gè)飛行員的必修科目。所謂地標領(lǐng)航其實(shí)就是靠目視，靠觀(guān)察地面并參照航圖來(lái)進(jìn)行領(lǐng)航。目視航圖一般包含大量的信息，尤其是易于識別的地面特征，比如城鎮、公路、河流、湖泊等。通過(guò)比照地面上的這些地理要素，飛行員就可以找到自己所在的位置，結合羅盤(pán)便可以確定正在飛向何處�？偟膩�(lái)說(shuō)，早期飛行員駕駛飛機所用的導航方式和在陸地上遠行的人區別不大。畢竟，當時(shí)飛機的飛行速度比較慢，有些可能還不如現在高速公路上的汽車(chē)快。而飛行距離上，就算是一戰時(shí)期的四發(fā)轟炸機也就是100多公里的航程。這個(gè)樣子，基本上不能飛出來(lái)很遠的距離，也飛不到大海的深處，所以這種最原始簡(jiǎn)單的導航方式就已經(jīng)足夠了。
事實(shí)上，上世紀20年代，為了解決飛行員的導航問(wèn)題，美國國會(huì )曾出資修建了巨型的航空郵件飛行指路路標——每個(gè)箭頭可達70英尺長(cháng)（約21.3米），橫跨整個(gè)美國的箭頭為飛行員們指明了方向。箭頭被刷成明亮的黃色，每個(gè)箭頭上都有一個(gè)50英尺（約15.2米）的高塔。高塔頂端方有一盞高亮度燃氣燈，塔底有小屋供應燃氣。由于采用了這種可以輕松辨認的設計，飛行員從16千米外就可以看到箭頭，每一個(gè)箭頭都指向4.8千米外下一個(gè)箭頭的位置。
隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，飛機的性能也逐步提升了，所能達到的航程越來(lái)越遠。不過(guò)對于陸地上的飛行來(lái)說(shuō)，依靠地圖仍然能滿(mǎn)足大部分的導航需求。對于開(kāi)始出現的跨洋飛行和深入荒漠的飛行來(lái)說(shuō)，就比較麻煩了。當時(shí)能采取的方式還是和航海一樣，使用天文導航和航路推算法，比如第一次飛越大西洋的查爾斯·林白。但是，這樣導航的精度不很高，而且受天氣的影響比較大，十分容易發(fā)生事故。因此在那個(gè)時(shí)候，長(cháng)距離飛行還是很危險的行為。
與此同時(shí)，比起長(cháng)距離導航，當時(shí)空中管制和機場(chǎng)附近的近距離導航問(wèn)題已經(jīng)開(kāi)始比較嚴重了。在一次大戰之前，天上的飛機是沒(méi)有管理的。大家想怎么飛就怎么飛。隨意的跨國越境，機場(chǎng)的起降管理也是很松散。畢竟那時(shí)候飛機也少，而且速度和現在比起來(lái)，簡(jiǎn)直如同自行車(chē)�？墒钱斆裼煤娇臻_(kāi)始興起以后，天空開(kāi)始變得擁擠，機場(chǎng)附近的空域尤其混亂。所以需要有人負責指揮飛機飛到指定的位置，然后服從命令降落。上世紀20年代，美國人想到的方法是搖旗子，也就是找一個(gè)人打旗語(yǔ)來(lái)指揮飛機的起降。起先搖旗手被布置在機場(chǎng)。之后被布置到更遠的地方，從遠距離開(kāi)始引導飛機。后來(lái)因為旗語(yǔ)的目視范圍比較近，又開(kāi)始使用信號燈，也就是針對天空的大型燈塔。
磁航向還是慣性導航？千萬(wàn)別搞混
到了上世紀30年代，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)開(kāi)始成熟了。地面和飛行員可以通過(guò)語(yǔ)言直接交流進(jìn)行引導。當然很快他們就發(fā)現了無(wú)線(xiàn)電更好的一個(gè)用處：無(wú)線(xiàn)電信標，并發(fā)展出了航空中的無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)航技術(shù)。無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)航基于地面的無(wú)方向信標臺（NDB），甚高頻全向信標臺（VOR），測距儀（DME）等。它們就像茫茫大海中的燈塔一樣忠實(shí)地向周邊無(wú)盡的空間發(fā)射著(zhù)信號，飛機上的接收機收到這信號后就可以獲得不同的信息，比如導航臺在哪里（NDB），飛機在導航臺什么方位（VOR），飛機離臺多遠（DME），然后結合多個(gè)臺或者多種信息，飛行員就能在萬(wàn)米高空，茫茫云海之中確定自己的位置了。
這種導航系統的運行離不開(kāi)地面導航臺�？墒�，在沙漠中、在海上都很難建起地面導航臺，而有些能設置地面導航臺的地方會(huì )因偏遠而難以維護。
不久之后，二戰時(shí)發(fā)展的慣性導航系統也被應用到了民航上。所謂慣性導航，就是利用萬(wàn)物皆有慣性這一定律，通過(guò)測量飛機相對于水平初始參考系的加速度，并進(jìn)行多次積分得出飛機的即時(shí)位置，從而進(jìn)行導航。其工作環(huán)境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣性導航系統最大的優(yōu)點(diǎn)在于它是不依賴(lài)于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式系統。曾有人夸張地說(shuō)，即使衛星爆炸、地面臺漂移、慣性導航系統依然在工作。
不過(guò)，即使是有較為完善的導航系統為飛行員指路，在真正飛行中也會(huì )發(fā)生迷航。1982年，大韓航空007號班機，從美國紐約肯尼迪國際機場(chǎng)起飛前往韓國首都金浦國際機場(chǎng)，這架波音747-200飛機在飛行過(guò)程中誤入當時(shí)的蘇聯(lián)領(lǐng)空，遭蘇聯(lián)空軍Su-15攔截機擊落于庫頁(yè)島西南方的公海，機上搭載240名乘客以及29名機組人員全部遇難。
因為時(shí)處冷戰時(shí)期，事故的調查幾度受阻。最初，由于蘇聯(lián)方面的不配合，調查人員無(wú)法找到飛機的黑匣子。1983年底，聯(lián)合國的一個(gè)獨立調查小組根據已有的證據進(jìn)行調查，提出飛機嚴重偏離航向的原因可能是在阿拉斯加州安克拉治起飛時(shí)副機長(cháng)錯誤輸入坐標導致飛機偏航；另外一個(gè)可能原因是飛機起飛后機長(cháng)忘記將磁航向（HDG）模式更改為慣性導航系統（INS）模式。但這是標準的飛行程序，經(jīng)驗豐富的機長(cháng)理應不會(huì )出現如此低級的失誤，所以調查人員認為出現第二種原因的可能性比較小。
蘇聯(lián)解體后，俄羅斯公開(kāi)承認擁有大韓航空007號航班的黑匣子，并于1992年將其歸還給韓國。 國際民航組織經(jīng)過(guò)新一輪的獨立調查后在1993年提出最終報告。調查小組發(fā)現，大韓航空007號航班在安克拉治起飛后一直到被擊落，一直使用磁航向（HDG）模式作為自動(dòng)駕駛的導航。也就是說(shuō)客機在起飛后機長(cháng)并沒(méi)有執行標準飛行模式，將磁航向（HDG）模式更改為慣性導航系統（INS）模式，這是導致大韓航空007號航班偏航進(jìn)入蘇聯(lián)領(lǐng)空的原因。
事后調查結果顯示，大韓航空007號航班機長(cháng)的大意造成偏航，加上蘇聯(lián)戰斗機駕駛員對形勢的錯誤判斷，直接導致空難的發(fā)生。這次空難最終被判定為是意外，但調查組在報告中仍然建議所有客機配載指示器，以清楚顯示自動(dòng)駕駛進(jìn)入航向模式，避免此類(lèi)意外再次發(fā)生。
飛行員：導航系統故障處理能力不可少
當然，導航系統也有故障的時(shí)候。2007年1月1日下午12時(shí)59分，印度尼西亞的亞當航空574號班機在印度尼西亞爪哇島泗水起飛，預定飛往蘇拉威西島萬(wàn)鴉老，途中墜毀，機上沒(méi)有人生還。這次事故的主因便是導航設備故障。
這架飛機載有96名乘客（85個(gè)成年人、7名兒童和4個(gè)嬰兒），主要是印度尼西亞國民；還有來(lái)自美國的一家三口。該機預計在當地時(shí)間16時(shí)正抵達萬(wàn)鴉老薩姆·拉圖蘭吉機場(chǎng)。但飛機于當地時(shí)間14時(shí)53分，從蘇拉威西島南部的馬卡薩的航空交通管制的雷達屏幕上消失。而一個(gè)新加坡的探測衛星，則探測到飛機最后的飛行高度位于35000英尺（10670米）。
該地區當時(shí)有暴風(fēng)雨，泗水機場(chǎng)曾給予警告，要求機組注意有關(guān)天氣情況。這架飛機于蘇拉威西島西部的望加錫海峽遇上時(shí)速達每小時(shí)70公里的側風(fēng)，并在那里改變航向向東，然后失去了聯(lián)系。在最后的通話(huà)記錄中，飛行員報告說(shuō)，側風(fēng)來(lái)自左方，但航空交通管制聲稱(chēng)風(fēng)應該從右方而來(lái)。直至現在還不清楚這是否是事故原因，但它可能表明導航錯誤。
印尼國家運輸安全局與美國國家運輸安全委員會(huì )的調查裁定，飛機失事主因是機上的導航設備發(fā)生故障，導致其后飛行員一連串的判決失誤。當飛機于35000英尺巡航時(shí)，飛行員開(kāi)始專(zhuān)注于處理機上的慣性導航系統故障。由于該儀器故障導致飛機偏離航道，機長(cháng)解除自動(dòng)駕駛系統，但解除自動(dòng)駕駛系統卻導致飛機的人工地平線(xiàn)短暫停止運作，飛行員未能及時(shí)發(fā)現飛機緩慢右轉，令飛機傾側角度過(guò)大并令機上警報響起。盡管傾側角度達到100度，機鼻朝下達60度的姿態(tài)，飛行員依然沒(méi)有發(fā)現異樣，因此沒(méi)有及時(shí)修正機翼平衡及嘗試重新控制客機。至于飛行員未能及時(shí)發(fā)現飛機飛行姿態(tài)出現問(wèn)題的原因，可能是他們專(zhuān)注于解決儀器問(wèn)題，而且當時(shí)天氣惡劣，有暴風(fēng)雨及雷暴，令飛行員沒(méi)法留意機外環(huán)境去判斷飛機當時(shí)的飛行姿態(tài)。這架飛機在通話(huà)中斷時(shí)，向下俯沖的速度達到接近音速的490節，超過(guò)了飛機的最高俯沖速度（400節）。最后飛機在黑匣子記錄結束前20秒，終于承受不了設計上限，而在墜海前解體，當時(shí)的調查結論是飛機已處于一個(gè)“無(wú)法恢復的嚴重狀態(tài)”。
調查亦發(fā)現，機上的慣性導航系統的問(wèn)題一直存在。雖然飛行員多次反映，可是亞當航空并未跟進(jìn)解決。結果出事時(shí)，飛機的自動(dòng)駕駛系統依據慣性導航系統給予的錯誤信息，導致飛機嚴重偏離航道。調查員還發(fā)現，出事的亞當航空的正副機長(cháng)在處理574號班機的問(wèn)題上，都有明顯的失誤。從接受調查的一些在職機師口中得知，航空公司并沒(méi)有提供相關(guān)的應對事故訓練。在當時(shí)，短短數年間連亞當航空在內有數十家廉價(jià)航空公司在印度尼西亞成立。這些航空公司為求降低成本，除了不提供免費餐飲、引進(jìn)機齡老舊的飛機，更連機員訓練也省掉了，直接導致574號班機的駕駛員在應付飛機一連串問(wèn)題時(shí)，接連失誤。
現如今隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，飛機的導航系統不僅越來(lái)越精準，設備的重量也逐漸減輕，功能日趨完善，令飛行員的工作更加高效。但同時(shí)，對于飛行員來(lái)說(shuō)，利用好先進(jìn)設備，保證飛行安全是當前技術(shù)發(fā)展的最終目的。
【鏈接】
不僅落下去，還能飛起來(lái)
1988年中國民航曾經(jīng)發(fā)生過(guò)一起客機由于迷航而迫降的事件，后來(lái)被稱(chēng)為“2603傳奇”。1988年7月11日，新疆航空公司TU-154M型2603號飛行機組在執行“烏魯木齊-廣州-上�！焙桨嗳蝿�(wù)時(shí)，機上滿(mǎn)載162名中外旅客及11名機組人員。飛機進(jìn)入湖北、安徽、江西三省交界區域時(shí)，由于進(jìn)入雷雨區，飛機作機動(dòng)飛行，離開(kāi)正常航路繞飛，很不幸的是，居然迷路啦！開(kāi)始機組也不在意，繼續繞吧，結果越繞下去越緊張，油量也開(kāi)始報警。而在那個(gè)時(shí)代，雷達設備還不發(fā)達，地面指揮了解空中飛機位置主要就是靠飛行員報告。
飛行員在利用導航系統無(wú)果之后，決定自救，開(kāi)始降低飛行高度找地標。功夫不負有心人，經(jīng)過(guò)與地面人員配合，終于讓地面明白飛機的較確切方位，地面引導給出航向、距離等指令指揮飛機飛向南昌機場(chǎng)。但機組這時(shí)意外發(fā)現附近有一簡(jiǎn)易機場(chǎng)，考慮到再飛往南昌油量也很緊張，于是就認準現在眼皮底下這個(gè)機場(chǎng)，準備降落。
機組看到的是“十里堡機場(chǎng)”，這座機場(chǎng)已于1972年廢棄，跑道長(cháng)1250米，寬50米，砂石土質(zhì)結構，凈空條件差，跑道南端為廬山，山峰起伏，北端為九江市，工廠(chǎng)、居民樓林立；水塔、高壓線(xiàn)柱子立在跑道延長(cháng)線(xiàn)上，機場(chǎng)南面為水稻梯田，北面為菜地，地形復雜，只能單向起落。所幸飛行員技術(shù)高超，在如此復雜環(huán)境、天氣狀況、能見(jiàn)度差的情況下，完全沒(méi)有地面設備輔助，成功迫降十里堡機場(chǎng)，162名中外旅客及11名機組人員全部安全脫險。
事后調查報告顯示，飛機迫降時(shí)在跑道北端270米處正常接地，向南沖出跑道127米，沖過(guò)一條深0.35米/寬0.4米的明溝后，又沖過(guò)一個(gè)直徑0.7米/深0.5米的土坑，沖開(kāi)三道田埂，其中一條高1.1米，停住時(shí)，前輪呈37度向左停在第三塊稻田中，主輪沖開(kāi)兩道田埂，騎在第三條田埂上，陷入泥中約0.7米，致使飛機趴在田里，機翼離田埂只有0.5米高，絕大多數旅客是從機翼撤離的。
雖然安全降落，但飛機不能永遠停在這個(gè)破舊機場(chǎng)。當時(shí)，民航局工作組、工程師、蘇聯(lián)專(zhuān)家聚集在“十里堡機場(chǎng)”，對飛機的檢查結論是：飛機迫降時(shí)屬正常接地，不存在重著(zhù)陸，對機身及機翼無(wú)結構性損傷，主要問(wèn)題在于起落裝置，第1、3號發(fā)動(dòng)機低壓壓氣機一級工作葉片……綜合當時(shí)的情況，專(zhuān)家們初步制定兩種解決方案，第一：就地修復飛機，飛回去。第二：就地拆解運回。當時(shí)世界上還沒(méi)有噴氣式客機在這樣短的土跑道上成功起飛的先例，所以蘇聯(lián)專(zhuān)家認為在這個(gè)機場(chǎng)上想把2603飛回去是不可能的。
然而，當時(shí)的新疆航空飛行大隊長(cháng)王祥春向民航局提出“讓我把2603飛回來(lái)，請批準我組建機組”的請求。綜合各種因素，民航局決定積極修好飛機，先飛至空軍馬回嶺機場(chǎng)，然后返回烏魯木齊。
9月8日，2603號客機在王祥春機組的駕駛下從一條只有1250米的土質(zhì)跑道上準備起飛轉場(chǎng)。9時(shí)46分，機組報告：“2603準備完畢，請求起飛”，指揮臺：“有一點(diǎn)順風(fēng)，請等一下”；9時(shí)49分，機組再次請求，指揮臺回復：“請再稍等�！�；9時(shí)51分，機組第三次請求起飛，指揮臺：“2603可以起飛，風(fēng)向不定，1米/秒至2米/秒，溫度27攝氏度”，機組隨即將三臺發(fā)動(dòng)機功率加到最大，松剎車(chē)，飛機在土跑道上像在風(fēng)浪中的小船一樣，顛簸跳躍著(zhù)奔向跑道盡頭，瞬間，飛機在滑跑740米后離開(kāi)地面，展翅飛向藍天，收起落架，保持有利速度，完成了整個(gè)起飛動(dòng)作。10分鐘后，2603順利降落空軍馬回嶺機場(chǎng)。9月10日13時(shí)05分，2603號從空軍馬回嶺機場(chǎng)騰空而起直飛烏魯木齊，18時(shí)33分安全降落在它離開(kāi)整整兩個(gè)月的地窩堡國際機場(chǎng)。
