喷气时代航空安全理解/野生动物遭遇/鸟击

鸟击是飞机的一大危险。

鸟击是对飞行安全的重要威胁，并已造成多起人员伤亡的航空事故。仅在美国，每年就有超过 13,000 起鸟击事件。然而，涉及民用飞机的重大事故数量相当低，据估计，每十亿飞行小时中，仅有一起事故会导致人员死亡。大多数鸟击（65%）对飞机造成轻微损坏；然而，碰撞通常对所涉及的鸟类造成致命伤害。

大多数事故发生在鸟类撞击挡风玻璃或被吸入喷气式飞机发动机时。撞击螺旋桨也会造成重大问题。鸟击最常发生在起飞或降落期间，或在低空飞行时。然而，在高空也报告过鸟击，一些鸟击发生在距地面 6,000 到 9,000 米的高空。例如，在象牙海岸上空的一架飞机在 11,300 米的高度与一只鲁珀尔兀鹫相撞。大多数鸟类碰撞发生在机场附近或机场（据国际民航组织称，为 90%），在起飞、降落和相关阶段。根据美国联邦航空管理局 2005 年的野生动物危害管理手册，不到 8% 的鸟击发生在 900 米以上，61% 的鸟击发生在 30 米以下。

撞击点通常是车辆的任何朝前边缘，例如机翼前缘、机头锥、喷气发动机整流罩或发动机进气口。

由于发动机风扇的转速和发动机设计，喷气发动机进气是极其严重的。当鸟类撞击风扇叶片时，叶片可能会被移位到另一个叶片，依此类推，从而导致级联失效。喷气发动机在起飞阶段特别容易受到攻击，因为此时发动机以非常高的速度旋转，而飞机处于低空，鸟类更常见。

撞击飞机的力量取决于动物的重量以及撞击点的速度差和方向。撞击能量随速度差的平方而增加。高速撞击，如喷气式飞机，会导致相当大的损坏，甚至会导致车辆发生灾难性故障。一只以 275 公里/小时（171 英里/小时）的相对速度移动的 5 公斤（11 磅）重的鸟的能量大约等于一个从 15 米（49 英尺）高处掉落的 100 公斤（220 磅）重的物体。 然而，根据美国联邦航空管理局的说法，只有 15% 的鸟击（国际民航组织为 11%）实际上会导致飞机损坏。

鸟击会损坏车辆部件或伤害乘客。鸟群特别危险，会导致多次撞击，造成相应的损坏。根据损坏情况，低空或起飞和降落期间的飞机往往无法及时恢复。

对策

有三种方法可以减少鸟击的影响。可以设计车辆使其更耐鸟击，可以将鸟类移出车辆的路径，或者可以将车辆移出鸟类的路径。

车辆设计

大多数大型商用喷气式发动机都包含设计特点，可确保它们在“吸入”一只重量高达 1.8 公斤（4.0 磅）的鸟类后关闭。发动机不必在吸入后继续运转，只需要安全关闭即可。这是一项“独立”要求，即，发动机（而不是飞机）必须通过测试。双引擎喷气式飞机上的多次撞击（来自撞击鸟群）是非常严重的事件，因为它们会使飞机的多个系统失效，需要采取紧急措施来降落飞机。

现代喷气式飞机结构必须能够承受一次 1.8 公斤（4.0 磅）的碰撞；尾翼（尾部）必须能够承受一次 3.6 公斤（7.9 磅）的鸟类碰撞。喷气式飞机的驾驶舱窗户必须能够承受一次 1.8 公斤（4.0 磅）的鸟类碰撞，而不会产生屈服或剥落。

最初，制造商的鸟击测试涉及使用气炮和脱壳系统将一只鸟类尸体发射到测试单元中。尸体很快就被合适的密度块（通常是明胶）所取代，以简化测试。目前的测试主要通过计算机模拟进行，但最终测试通常涉及一些物理实验。

飞行路径

飞行员不应在有野生动物的情况下起飞或降落，应避开迁徙路线， 野生动物保护区、河口和其他鸟类可能聚集的地方。在有鸟群的情况下操作时，飞行员应尽快爬升到 3,000 英尺（910 米）以上，因为大多数鸟击发生在 3,000 英尺（910 米）以下。此外，飞行员在遇到鸟类时应减速。必须在碰撞中消散的能量大约等于鸟类的相对动能 ($E_{k}$)，由公式 $E_{k}={\frac {1}{2}}mv^{2}$ 定义，其中 $m$ 是鸟类的质量，$v$ 是相对速度（鸟类和飞机的速度差，如果它们朝相同方向飞行，则结果为较低的绝对值，如果它们朝相反方向飞行，则结果为较高的绝对值）。因此，在减少碰撞中的能量传递方面，飞机的速度比鸟的大小重要得多。喷气发动机也是如此：发动机的旋转速度越慢，碰撞时传递到发动机的能量就越少。

鸟类的身体密度也是影响撞击造成的损坏程度的一个参数。

美国军方鸟类危害预警系统 (AHAS) 利用来自 148 个美国本土国家气象局下一代天气雷达 (NEXRAD 或 WSR 88-D) 系统的近实时数据，为公布的军事低空航线、靶场和军事行动区 (MOA) 提供当前的鸟类危害状况。此外，AHAS 将天气预报数据与鸟类避碰模型 (BAM) 相结合，预测未来 24 小时内的鸟类升空活动，并在活动安排在 24 小时窗口之外时，默认使用 BAM 进行规划。BAM 是一种基于圣诞节观鸟计数 (CBC)、繁殖鸟类调查 (BBS) 和国家野生动物保护区数据的多年鸟类分布数据的静态历史危害模型。BAM 还包含潜在的危险鸟类吸引物，例如垃圾填埋场和高尔夫球场。AHAS 现在是军事低空任务规划的组成部分，机组人员能够访问当前的鸟类危害状况。AHAS 将为计划中的任务提供相对风险评估，并为机组人员提供机会，在计划航线被评定为严重或中等的情况下选择一条危害较小的航线。2003 年之前，美国空军 BASH 团队的鸟撞数据库显示，大约 25% 的撞击事件与低空航线和轰炸靶场有关。更重要的是，这些撞击事件占所有报告的损坏成本的 50% 以上。在使用 AHAS 避开严重等级航线十年后，与低空飞行作业相关的撞击百分比已降至 12%，相关成本也减少了一半。

鸟类雷达 是民用和军用机场整体安全管理系统中用于帮助减轻鸟撞的重要工具。设计和配备适当的鸟类雷达可以在白天和黑夜实时跟踪数千只鸟类，覆盖 360 度，对鸟群的探测范围可达 10 公里及更远，每 2-3 秒更新每个目标的位置（经度、纬度、高度）、速度、航向和大小。来自这些系统的数据可以用于生成各种信息产品，从实时威胁警报到鸟类活动在时间和空间上的历史分析。美国联邦航空管理局 (FAA) 和美国国防部 (DOD) 分别对商用鸟类雷达系统进行了广泛的基于科学的现场测试和验证，用于民用和军用。FAA 使用了对 Accipiter 雷达 开发和销售的商用 3D 鸟类雷达系统的评估结果，作为 FAA 咨询通告 150/5220-25 和关于使用机场改善计划资金在第 139 部分机场 获取鸟类雷达系统的指导信 的基础。类似地，DOD 资助的鸟类雷达集成与验证 (IVAR) 项目在海军、海军陆战队和空军机场的实际条件下评估了 Accipiter® 鸟类雷达的功能和性能特征。在西雅图-塔科马国际机场、芝加哥奥黑尔国际机场和海军陆战队航空站樱桃点运行的 Accipiter 鸟类雷达系统对上述 FAA 和 DOD 计划中进行的评估做出了重大贡献。有关鸟类雷达系统的更多科学和技术论文列于下方，以及在 Accipiter 雷达网站上。

美国一家公司 DeTect 在 2003 年开发了唯一一款用于实时战术鸟机撞击避碰的生产型鸟类雷达，供空中交通管制员使用。这些系统在民用机场和军用机场均投入使用。该系统广泛应用于现有的技术，用于鸟机撞击危害 (BASH) 管理，以及在民用机场、军用机场和军事训练场和轰炸靶场实时探测、跟踪和预警危险鸟类活动。在经过广泛的评估和现场测试后，MERLIN 技术被 NASA 选中，并最终被用于在 2006 年至 2011 年该计划结束期间的 22 次航天飞机发射中探测和跟踪危险的秃鹫活动。美国空军自 2003 年起就与 DeTect 签订了合同，提供前面提到的鸟类危害预警系统 (AHAS)。