噴氣時代航空安全理解/野生動物遭遇/鳥擊

鳥擊是飛機的一大危險。

鳥擊是對飛行安全的重要威脅，並已造成多起人員傷亡的航空事故。僅在美國，每年就有超過 13,000 起鳥擊事件。然而，涉及民用飛機的重大事故數量相當低，據估計，每十億飛行小時中，僅有一起事故會導致人員死亡。大多數鳥擊（65%）對飛機造成輕微損壞；然而，碰撞通常對所涉及的鳥類造成致命傷害。

大多數事故發生在鳥類撞擊擋風玻璃或被吸入噴氣式飛機發動機時。撞擊螺旋槳也會造成重大問題。鳥擊最常發生在起飛或降落期間，或在低空飛行時。然而，在高空也報告過鳥擊，一些鳥擊發生在距地面 6,000 到 9,000 米的高空。例如，在象牙海岸上空的一架飛機在 11,300 米的高度與一隻魯珀爾兀鷲相撞。大多數鳥類碰撞發生在機場附近或機場（據國際民航組織稱，為 90%），在起飛、降落和相關階段。根據美國聯邦航空管理局 2005 年的野生動物危害管理手冊，不到 8% 的鳥擊發生在 900 米以上，61% 的鳥擊發生在 30 米以下。

撞擊點通常是車輛的任何朝前邊緣，例如機翼前緣、機頭錐、噴氣發動機整流罩或發動機進氣口。

由於發動機風扇的轉速和發動機設計，噴氣發動機進氣是極其嚴重的。當鳥類撞擊風扇葉片時，葉片可能會被移位到另一個葉片，依此類推，從而導致級聯失效。噴氣發動機在起飛階段特別容易受到攻擊，因為此時發動機以非常高的速度旋轉，而飛機處於低空，鳥類更常見。

撞擊飛機的力量取決於動物的重量以及撞擊點的速度差和方向。撞擊能量隨速度差的平方而增加。高速撞擊，如噴氣式飛機，會導致相當大的損壞，甚至會導致車輛發生災難性故障。一隻以 275 公里/小時（171 英里/小時）的相對速度移動的 5 公斤（11 磅）重的鳥的能量大約等於一個從 15 米（49 英尺）高處掉落的 100 公斤（220 磅）重的物體。 然而，根據美國聯邦航空管理局的說法，只有 15% 的鳥擊（國際民航組織為 11%）實際上會導致飛機損壞。

鳥擊會損壞車輛部件或傷害乘客。鳥群特別危險，會導致多次撞擊，造成相應的損壞。根據損壞情況，低空或起飛和降落期間的飛機往往無法及時恢復。

對策

有三種方法可以減少鳥擊的影響。可以設計車輛使其更耐鳥擊，可以將鳥類移出車輛的路徑，或者可以將車輛移出鳥類的路徑。

車輛設計

大多數大型商用噴氣式發動機都包含設計特點，可確保它們在“吸入”一隻重量高達 1.8 公斤（4.0 磅）的鳥類後關閉。發動機不必在吸入後繼續運轉，只需要安全關閉即可。這是一項“獨立”要求，即，發動機（而不是飛機）必須透過測試。雙引擎噴氣式飛機上的多次撞擊（來自撞擊鳥群）是非常嚴重的事件，因為它們會使飛機的多個系統失效，需要採取緊急措施來降落飛機。

現代噴氣式飛機結構必須能夠承受一次 1.8 公斤（4.0 磅）的碰撞；尾翼（尾部）必須能夠承受一次 3.6 公斤（7.9 磅）的鳥類碰撞。噴氣式飛機的駕駛艙窗戶必須能夠承受一次 1.8 公斤（4.0 磅）的鳥類碰撞，而不會產生屈服或剝落。

最初，製造商的鳥擊測試涉及使用氣炮和脫殼系統將一隻鳥類屍體發射到測試單元中。屍體很快就被合適的密度塊（通常是明膠）所取代，以簡化測試。目前的測試主要透過計算機模擬進行，但最終測試通常涉及一些物理實驗。

飛行路徑

飛行員不應在有野生動物的情況下起飛或降落，應避開遷徙路線， 野生動物保護區、河口和其他鳥類可能聚集的地方。在有鳥群的情況下操作時，飛行員應儘快爬升到 3,000 英尺（910 米）以上，因為大多數鳥擊發生在 3,000 英尺（910 米）以下。此外，飛行員在遇到鳥類時應減速。必須在碰撞中消散的能量大約等於鳥類的相對動能 ($E_{k}$)，由公式 $E_{k}={\frac {1}{2}}mv^{2}$ 定義，其中 $m$ 是鳥類的質量，$v$ 是相對速度（鳥類和飛機的速度差，如果它們朝相同方向飛行，則結果為較低的絕對值，如果它們朝相反方向飛行，則結果為較高的絕對值）。因此，在減少碰撞中的能量傳遞方面，飛機的速度比鳥的大小重要得多。噴氣發動機也是如此：發動機的旋轉速度越慢，碰撞時傳遞到發動機的能量就越少。

鳥類的身體密度也是影響撞擊造成的損壞程度的一個引數。

美國軍方鳥類危害預警系統 (AHAS) 利用來自 148 個美國本土國家氣象局下一代天氣雷達 (NEXRAD 或 WSR 88-D) 系統的近即時資料，為公佈的軍事低空航線、靶場和軍事行動區 (MOA) 提供當前的鳥類危害狀況。此外，AHAS 將天氣預報資料與鳥類避碰模型 (BAM) 相結合，預測未來 24 小時內的鳥類升空活動，並在活動安排在 24 小時視窗之外時，預設使用 BAM 進行規劃。BAM 是一種基於聖誕節觀鳥計數 (CBC)、繁殖鳥類調查 (BBS) 和國家野生動物保護區資料的多年鳥類分佈資料的靜態歷史危害模型。BAM 還包含潛在的危險鳥類吸引物，例如垃圾填埋場和高爾夫球場。AHAS 現在是軍事低空任務規劃的組成部分，機組人員能夠訪問當前的鳥類危害狀況。AHAS 將為計劃中的任務提供相對風險評估，併為機組人員提供機會，在計劃航線被評定為嚴重或中等的情況下選擇一條危害較小的航線。2003 年之前，美國空軍 BASH 團隊的鳥撞資料庫顯示，大約 25% 的撞擊事件與低空航線和轟炸靶場有關。更重要的是，這些撞擊事件佔所有報告的損壞成本的 50% 以上。在使用 AHAS 避開嚴重等級航線十年後，與低空飛行作業相關的撞擊百分比已降至 12%，相關成本也減少了一半。

鳥類雷達 是民用和軍用機場整體安全管理系統中用於幫助減輕鳥撞的重要工具。設計和配備適當的鳥類雷達可以在白天和黑夜即時跟蹤數千只鳥類，覆蓋 360 度，對鳥群的探測範圍可達 10 公里及更遠，每 2-3 秒更新每個目標的位置（經度、緯度、高度）、速度、航向和大小。來自這些系統的資料可以用於生成各種資訊產品，從即時威脅警報到鳥類活動在時間和空間上的歷史分析。美國聯邦航空管理局 (FAA) 和美國國防部 (DOD) 分別對商用鳥類雷達系統進行了廣泛的基於科學的現場測試和驗證，用於民用和軍用。FAA 使用了對 Accipiter 雷達 開發和銷售的商用 3D 鳥類雷達系統的評估結果，作為 FAA 諮詢通告 150/5220-25 和關於使用機場改善計劃資金在第 139 部分機場 獲取鳥類雷達系統的指導信 的基礎。類似地，DOD 資助的鳥類雷達整合與驗證 (IVAR) 專案在海軍、海軍陸戰隊和空軍機場的實際條件下評估了 Accipiter® 鳥類雷達的功能和效能特徵。在西雅圖-塔科馬國際機場、芝加哥奧黑爾國際機場和海軍陸戰隊航空站櫻桃點執行的 Accipiter 鳥類雷達系統對上述 FAA 和 DOD 計劃中進行的評估做出了重大貢獻。有關鳥類雷達系統的更多科學和技術論文列於下方，以及在 Accipiter 雷達網站上。

美國一家公司 DeTect 在 2003 年開發了唯一一款用於即時戰術鳥機撞擊避碰的生產型鳥類雷達，供空中交通管制員使用。這些系統在民用機場和軍用機場均投入使用。該系統廣泛應用於現有的技術，用於鳥機撞擊危害 (BASH) 管理，以及在民用機場、軍用機場和軍事訓練場和轟炸靶場即時探測、跟蹤和預警危險鳥類活動。在經過廣泛的評估和現場測試後，MERLIN 技術被 NASA 選中，並最終被用於在 2006 年至 2011 年該計劃結束期間的 22 次航天飛機發射中探測和跟蹤危險的禿鷲活動。美國空軍自 2003 年起就與 DeTect 簽訂了合同，提供前面提到的鳥類危害預警系統 (AHAS)。