飞机的航线为什么不是直线？

　　我们出远门的时候，大多数都会乘坐飞机，不论我们去哪里，飞机都会按照制定好的航线飞行。除了一些喷洒农药级别的超小型低空私人飞机外，大部分飞机都要遵循航线飞行，不能够随意地在天空翱翔。历史上，有很多的飞机事故是飞机偏离航线酿成的，因为航线对于飞机飞行来说，尤其是民航飞机，是至关重要的。

　　什么是航线？

　　简单来说，飞机的航线是一个立体的通道，它确定了飞机飞行的具体方向，起讫点和经停点，并根据交通管制的需要，规定了航线的宽度和飞行高度 ，以维护空中交通秩序，保证飞行安全。飞机在一般情况下都会在这个通道内飞行，除非遇到了一些特殊情况，会联系附近的塔台告知稍作航线的调整，当然这个调整与原来的航线相比不会偏差过大。

　　飞机的航线是怎么制定的？

　　确定飞机航线除了安全因素外，还要取决于经济效益和社会效益的大小。一般情况下，航线安排以大城市为中心，在大城市之间建立干线航线，同时辅以支线航线，由大城市辐射至周围小城市。航线按起讫点的归属不同分为国际航线、地区航线和国内航线。

　　其中，国内航线又可分为干线航线和支线航线。干线航线是指连接北京和各省会、直辖市或自治区首府或各省、自治区所属城市之间的航线，如北京到上海的航线，上海到南京的航线，青岛到深圳航线等。支线航线则是指一个省或自治区之内的各城市之间的航线。

　　当然，制定航线是极其复杂的事情。由于同一时间正在天上飞行、等待起飞、等待降落的飞机无数架。所以在经济性的基础上，保证每个飞机能够安全、有序、按时的执行飞行和运输任务是非常复杂的任务，要考虑的因素非常多，因此每次建立一个新的航线，都是极其繁琐的。

　　飞机的航线为什么这么怪异？

　　两点之间，直线的距离最近，这是我们学到的公理，也是绝对正确的。我们在看地图的时候，比如从香港到旧金山，最近的距离肯定是要画个直线。但是如果我们查看飞机的航线时，你会发现它为什么这么弯呀？

　　要解释这个问题，首先我们要明确一个概念：地图投影。

　　我们都知道，地球是个球体，而地图是平的。我们面临着把一个立体的地球映射到平面的地图上的问题，这就是地图投影。基于我们朴素的直观认识，我们都知道不可能将一个球面和平面相互转换而不产生任何变形和破损。一般这些变形相互之间只能做出妥协，要减小某一个变形，另两个变形就有可能增加。

　　在1569年，有一位比利时的地图学家创立了一种以他的名字命名的经典的投影方法：墨卡托投影，也就是贴在我们墙上的地图这个样子，正式名称叫做“正轴等角圆柱投影”。就像下图：

　　是把地球表面投影到一个在赤道和地球相切，对称轴和地轴相同的圆柱面上，然后再把圆柱面展开成平面，这样经线就可以保持平行。而纬线为与经线垂直的平行线，但间隔不等，且离赤道越远间隔越大。这种不均匀的程度经过精心构造，可以保证经过投影后低地物角度保持不变，所以是等角投影。

　　墨卡托投影的最大特点是，在该投影图上，能使等角航线表示为直线，因此对航海、航空具有重要的实际应用价值。只要在图上将航行的起讫点连一直线，并量好该直线与经纬线夹角，一直保持这个角度航行即可到达目的地。我们可以看到上图越靠近两极，圆越变越大，说明靠近两极 的地方经过投影后被拉伸了，虽然面积形状没有变，但是长度和面积有了显著增加，墨卡托投影为了保持角度的准确，牺牲了长度和面积的准确，尤其在靠近极点的位置。

　　在实际应用中，由于等角航线在地球上是一条螺旋线，不是最短航线，若按等角航线航行显然并不经济。其实大圆航线才是最短航线。何为大圆航线？球面上任意两点和球心所确定的平面，与球面相交所得的圆。在这个圆上，两点之间的弧线就是最短距离，若按这个弧线航行即为大圆航线。而这个大圆航线在地图上的投影就是曲线了。

　　甲乙两地A线（大圆航线）最短

　　这只是其中的一个方面，还有其他几个因素导致飞机的航线不可以是直线，它主要包括以下几个原因：

　　1、导航技术限制。很多民航飞机的导航仍然依靠惯性导航（IR)和指向台导航（VOR/OME)技术。这两种技术叠加使用可以保证飞机导航精度达到非常高的程度（RNAV2级别），即航行全过程中有95%以上的时间中，定位精度在2海里以内。指向台导航技术的一个缺点是导航需要依赖于导航台，且飞机只有在面向或背向导航台飞行时才能获得高精度导航，所以飞机的飞行轨迹本质上就是从一个导航台飞向另一个导航台，因此无法实现直线飞行。

　　据上图所示，十字星标的就是不同的导航台，粉红色的线就是飞机的航线，由于导航台的数量限制，飞机只能采取曲线飞行。不过，目前GPS导航技术的发展帮助我们进行更便捷，精度更好的导航，正在全面取代之前的导航技术。

　　2、规章限制（ETOPS规定限制）。由于早期飞机发动机可靠性不强，当时双发飞机很容易在飞行过程中出现一个发动机失效的情况，造成严重的安全隐患，因此规定飞机的全航路中，任何一点到最近的备降机场的距离不得超过60分钟的航程，在飞机不可控之前能够安全着陆。现在随着发动机可靠性提升，普遍提升了120分钟的航程，新型的空客A380和波音787都在申请150分钟航程的ETOPS限制。

　　3、根据地形、气象和空中管制限制，某些区域不允许飞行。有的时候，飞机遇到高山、雷雨云、军事禁区等等地形，需要及时修正航线并且绕行，所以航线不能够是固定的直线。

　　如果你还想进一步了解有关飞机航线的知识，不如来武汉科技馆新馆的交通展厅，看一看“飞机的航线”这个展品，该展品有一个显示旋转的3D地球，利用延时影像合成技术，模拟地球上空飞机航线的绚丽轨迹，你还可以通过和多媒体互动的方式，了解感兴趣的飞机航线的那些事。

　　责编：江婧