简短回答: 飞行员把颠簸分为四个等级:轻度、中度、严重和极度。轻度时身体会轻轻压向安全带;中度时走动和送餐变得困难;严重颠簸会把没固定的物品抛起来,很少见;极度颠簸更罕见。换算成加速度,中度颠簸大约是飞机重心处 0.5 到 1.0g 的变化,而客机的设计至少能承受 2.5g。
关键事实
- 美国联邦航空局(FAA)的颠簸等级分为轻度、中度、严重和极度四级,依据是飞机和机上人员的反应 [1]。
- 世界气象组织(WMO)的指南把中度颠簸定为飞机重心处加速度计变化 0.5 到 1.0g,严重颠簸为超过 1.0g [2]。
- 按国际民航组织(ICAO)的客观标尺 EDR,对中型运输机而言,轻度为大于 0.10,中度为 0.20 至小于 0.45,严重为 0.45 及以上 [3]。
- 美国的颠簸预报对重型飞机(136 吨以上)在 EDR 0.54 时才算严重,中型飞机则是 0.44 [4]。
- 客机必须承受至少 +2.5g 和 −1.0g 而不损坏,之上还有 1.5 倍的安全系数 [5][6][10]。
- 2009 至 2018 年美国航空公司的 111 起颠簸事故中,报告的强度 44.1% 为严重,41.4% 为中度,0.9% 为轻度 [1]。
飞机上的“g”是什么意思
g 是一个加速度单位,等于正常的重力。在地面上静坐,或在平稳的空气中平飞,你感受到的都是 1g,也就是你平时的体重。
一次颠簸会让这个数字短暂改变。飞机猛地往上一抬,你会被压进座椅,觉得身体变重,比如 1.3g;飞机往下一沉,你会觉得身体变轻,比如 0.7g,这就是常说的失重感。颠簸通常用这种变化量来描述,写作 Δg(“delta g”):上面两个例子的变化都是 0.3g。
人体对 g 的细微变化非常敏感,所以对飞机来说微不足道的一颠,你的胃却觉得很大。飞机到底能扛住多少,可以读飞机颠簸会有危险吗。
颠簸的四个等级
飞行员报告颠簸时,使用 FAA 的一套等级,同时描述飞机的状态和客舱里的感受;NTSB 在 2021 年的颠簸研究中完整引用了它 [1]。下表的 g 值范围来自 WMO 的指南 [2],EDR 数值来自 ICAO 针对中型运输机的标准 [3]。
| 等级 | 飞机的状态 | 你在客舱里的感受 | g 值变化(WMO) | EDR(ICAO) |
|---|---|---|---|---|
| 轻度 | 高度或姿态有轻微、不规则的变化 | 身体轻轻压向安全带;没固定的物品可能轻微移动;饮料服务可以继续;走动很轻松 | 低于中度 | 大于 0.10,小于 0.20 |
| 中度 | 高度或姿态有变化,但飞机始终处于可控状态 | 身体明显压向安全带;没固定的物品会移位;走动和送餐变得困难 | 0.5 至 1.0g | 0.20 至小于 0.45 |
| 严重 | 高度或姿态发生剧烈、突然的变化;可能短暂失控 | 身体被猛地压向安全带;没固定的物品被抛来抛去;无法走动 | 超过 1.0g | 0.45 及以上 |
| 极度 | 被剧烈抛动,几乎无法操控 | 比严重更明显 | 未给出 | 未给出 |
有两点能让这张表看起来没那么吓人。第一,这些是写给飞行员的报告分类,适用于各种飞机,从小型飞机到大型客机都在内。第二,极度颠簸极为罕见,在 NTSB 10 年的事故数据中根本没有出现:所研究的 111 起美国航空公司颠簸事故中,没有一起被报告为极度 [1]。
轻度抖动和轻度颠簸
飞行员还会用“抖动”(chop)这个词。抖动是指“轻微、快速、略有节奏的颠动,高度和姿态没有明显变化” [1],就像汽车开在碎石路上。当乘坐感觉是一阵阵细碎的抖、飞机并没有真正上下起伏时,轻度和中度颠簸都可以改报为抖动 [1]。
偶尔、间歇、连续
飞行员报告里还可能说明颠簸出现得有多频繁 [1]:
- 偶尔: 少于三分之一的时间。
- 间歇: 三分之一到三分之二的时间。
- 连续: 超过三分之二的时间。
所以“偶尔轻度抖动”差不多是飞行员能报告的、仅次于“平稳”的最温和状态。关于这类报告,可以读 PIREP 与 SIGMET 详解(英文)。
颠簸有多少 g?和飞机能承受的比一比
看到这里,数字就开始让人安心了。一次 +0.5g 的颠簸已经处在中度一端,它让飞机从 1g 变成 1.5g。而飞机按以下标准设计:
| 情况 | 载荷因数 |
|---|---|
| 正常飞行 | 1g |
| 一次 +0.5g 的中度颠簸 | 1.5g |
| 限制载荷:不允许产生永久变形 [5][7] | 至少 +2.5g 和 −1.0g |
| 极限载荷:限制载荷 × 1.5,至少承受 3 秒而不破坏 [6][7] | 至少 +3.75g |
中国民航的《运输类飞机适航标准》(CCAR-25)也有同样的规定:正限制机动载荷系数不得小于 2.5,负值不得小于 −1.0,安全系数 1.5,极限载荷至少承受三秒钟而不破坏 [10]。此外,客机还按强烈的垂直阵风设计:海平面 56 英尺/秒(约 17 米/秒),到 15,000 英尺(约 4,575 米)逐渐降到 44 英尺/秒(约 13.4 米/秒)[8]。
一次普通航班上最常见的颠簸,也就是轻度颠簸和抖动,只落在这个范围最低的一小段。所以轻度颠簸是舒适问题,不是安全问题。较强颠簸的真正风险在于没系安全带的人,飞机颠簸会有危险吗对此有详细说明。
为什么同样的空气,不同飞机感觉不同
颠簸等级一部分取决于飞机本身。同一片空气,对小型支线客机的颠动比对大型宽体客机更大,就像同样的浪,小船比渡轮晃得厉害。
为此,气象学家使用一个与机型无关的指标:涡流耗散率(EDR)。EDR 描述的是空气本身,就像不随船大小而变的“海况” [1]。它是 ICAO 认可的官方颠簸强度指标 [1]。
然后阈值再按飞机大小调整。美国航空气象中心的预报使用以下 EDR 数值(×100 显示)[4]:
| 飞机类别 | 轻度 | 中度 | 严重 |
|---|---|---|---|
| 轻型(15,500 磅以下,约 7 吨) | 13 | 16 | 36 |
| 中型(15,500 至 300,000 磅,约 7 至 136 吨) | 15 | 20 | 44 |
| 重型(300,000 磅以上,约 136 吨) | 17 | 24 | 54 |
说白了:重型客机需要明显更乱的空气,乘坐感受才会变成“严重”。ICAO 对重型飞机也有同样的说明 [3]。这也是为什么坐在哪里、坐什么飞机会影响一趟飞行的感受。
严重颠簸有多罕见?
严重颠簸并不常见,预报员也在努力让航班远离它。举个尺度:2023 年的一项研究发现,在北大西洋巡航高度的一个典型位置,2020 年出现严重及以上晴空颠簸的时间约为 27.4 小时 [9]。这大约只占一年的 0.3%,而且是在全球最繁忙的飞行区域之一。
预计会有严重颠簸时,气象部门会发布名为 SIGMET(重要气象情报)的警报,让航班提前绕开。一份针对你航班的预测,只有在存在这类警报时才应该显示“严重”,详见飞机颠簸查询。更多让人安心的数字,见恐飞统计数据(英文)。
每个等级对你意味着什么
- 轻度: 很多航班上都很正常。安全带指示灯可能会亮,服务通常照常进行。
- 中度: 乘务员可能会暂停服务并坐下。系紧安全带,把饮料放在小桌板上,慢慢呼气。不舒服,但在飞机日常就能应付的范围内。
- 严重: 很少见。坐好、系紧安全带,听从机组的每一条指示。
如何借助 Sorapuff
Sorapuff 的颠簸计在飞行模式下也能用,它用手机的运动传感器测量每一次颠簸,用 g 显示,旁边就是飞机按设计能承受的 2.5g。落地后,颠簸报告会统计轻度、中度和较强的颠簸各有几次,并告诉你最大的那次只用掉了这份余量的多少。颠簸计免费,详见价格。手机测的是你座位上的感受,而不是飞机重心处的数值,读数请当作参考。
常见问题
中度颠簸是什么感觉?
你会明显感到身体压向安全带,杯子、手机等没固定的物品可能会移动,走动和送餐变得困难。飞机的高度或姿态会有些变化,但始终处于可控状态。换算成加速度,中度颠簸大约是重心处 0.5 到 1.0g 的变化。它让人不舒服,但完全在飞机的设计范围之内。
严重颠簸有多少 g?
WMO 的指南把严重颠簸描述为飞机重心处加速度计变化超过 1.0g。作为对比,客机必须承受至少 2.5g 而不产生永久变形,并承受 1.5 倍于此的载荷而不破坏。严重颠簸很少见,飞行员会绕开预报有严重颠簸的区域。它的主要风险在于没系安全带的人。
轻度抖动和轻度颠簸有什么区别?
轻度抖动是快速、略有节奏的颠动,高度和姿态没有明显变化,像汽车开在碎石路上。轻度颠簸则是高度或姿态有轻微、不规则的变化。两种情况下你都可能感到身体轻轻压向安全带,送餐通常照常进行。飞行员会选择最贴切的那个词来报告。
颠簸的 EDR 是什么?
EDR 即涡流耗散率,是衡量空气本身有多乱的客观指标,与飞机型号无关。ICAO 和 WMO 把它作为官方的颠簸强度指标。对中型客机,ICAO 把 EDR 从 0.20 起定为中度,从 0.45 起定为严重。很多客机会自动计算 EDR,预报图也使用它。
手机能测颠簸吗?
可以,大致可以。每部手机都有加速度计,能感知 g 值的变化。放在座位上的手机感受到的就是你感受到的颠簸,根据座位位置,可能与飞机重心处略有不同。它和飞机自身的传感器不会完全一致,但能诚实地反映你这一趟的乘坐感受。
来源
- Preventing Turbulence-Related Injuries in Air Carrier Operations Conducted Under Title 14 CFR Part 121, Safety Research Report SS-21/01 (2021), NTSB(美国国家运输安全委员会)
- Aviation Hazards: Turbulence and Wind Shear, World Meteorological Organization(世界气象组织)
- New 0.25 degree WAFS Hazard Data, training material (November 2020), ICAO(国际民航组织)
- Graphical Forecasts for Aviation help: Turbulence, Aviation Weather Center (NOAA)(美国航空气象中心)
- 14 CFR § 25.337, Limit maneuvering load factors, Legal Information Institute (Cornell Law School)
- 14 CFR § 25.303, Factor of safety, Legal Information Institute (Cornell Law School)
- 14 CFR § 25.305, Strength and deformation, Legal Information Institute (Cornell Law School)
- 14 CFR § 25.341, Gust and turbulence loads, Legal Information Institute (Cornell Law School)
- Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over the Past Four Decades, Geophysical Research Letters (2023)
- 《运输类飞机适航标准》(CCAR-25,2016 年交通运输部令第 19 号公布),第 25.303、25.305、25.337 条,中华人民共和国交通运输部