2026年3月6日

 

• 德國航空航天中心 (DLR) 正在利用定期航班的即時數據測試尾流渦旋預警和規避系統的準確性。
• 為了做到這一點，研究人員故意飛入尾流渦旋中，以評估巡航飛行條件下的渦旋預測。
• 許多專家共同努力，才使得這些複雜的實驗成為可能。
• 重點領域：航空、飛行系統工程

 

尾流渦旋－飛機產生升力時在其後方產生的湍流－會對後方飛機造成不利影響。因此，必須足夠精確地發出尾流渦旋預警，以應對潛在的危險進場。德國航空航天中心（DLR）利用商業航空交通的即時數據，進行了首次飛行測試，以評估其開發的尾流渦旋預警系統。該系統的基本功能已在先前的飛行測試中得到成功驗證。

 

強烈的空氣湍流

尾流渦旋通常由兩個反向旋轉的渦旋組成，它們緩慢地在飛機後方下降。它們蘊含著相當大的能量，尤其是在大型飛機上。如果沒有高濕度和低溫等特定的大氣條件，這些渦旋是無法被肉眼看到的。 「飛入尾流渦旋會突然引發接近飛機的強烈反應，」德國航空航天中心（DLR）飛行系統研究所的安德烈·科洛辛解釋。 「這種情況通常可以透過操作規程和安全距離來避免。正如先前的研究表明，額外的警告可以進一步提高飛行員的態勢感知能力，」科洛辛補充道。

 

渦旋預報與預警

在德國航空航天中心（DLR）飛行系統研究所的領導下，研究人員正在開發一種尾流湍流預警和規避系統：WEAA（尾流遭遇規避與諮詢系統）。 DLR大氣物理研究所提供了一個用於預測渦旋行為的模型，其中包括渦旋輸送和渦旋強度資訊。 「挑戰在於如何基於來自各種來源的可用氣象數據，實現足夠精確的渦旋預報，」大氣物理學家弗蘭克·霍爾扎普費爾解釋道。來自飛機本身和周圍空中交通的額外數據能夠預測潛在的衝突並顯示替代航線。

 

渦旋飛行服務於研究

為了評估渦旋預測，需要渦旋的實際位置。為了精確確定渦旋位置，尤其是在高空巡航飛行條件下，德國航空航天中心（DLR）特意駕駛其研究飛機ISTAR（機載系統與技術研究飛機）飛入渦旋區域。所有飛行數據均被記錄。只有當渦旋可見時，才能刻意飛入渦旋區域。在某些大氣條件下，會形成凝結尾跡，這些凝結尾跡會被捲入渦旋區域，從而使渦旋變得可見。因此，測試飛行是在有利於凝結尾跡形成的大氣條件下進行的。

 

複雜測試場景

「這類試飛需要所有參與者進行廣泛的協調，」安德烈·科洛辛解釋。空中交通管制部門已提前收到通知。在飛行期間，德國航空航天中心（DLR）的研究飛機ISTAR、空中交通管制部門和相關航班之間透過無線電進行了精確通訊。 「在五次試飛中，我們總共進行了120次渦旋遭遇，從而收集到了大量數據，可用於後續的研發工作，」科洛辛總結道。 “利用我們目前的預測系統，我們能夠在飛行過程中直接進行初步評估。從定性角度來看，所有預測都符合預期。現在，我們需要對數據進行系統的定量分析。這將有助於該技術進一步發展，最終應用於實際應用。”

 

[照片]

(A) 布倫瑞克-沃爾夫斯堡機場的 DLR 研究飛機 ISTAR

ISTAR（機載系統與技術研究）能夠在真實的飛行條件下運行實驗軟體和駕駛艙顯示器。研究人員在機上監控實驗過程，並對記錄的大量數據進行後續的科學分析。

(B) 在凝結尾跡條件下追蹤尾流渦旋

飛機尾跡可以標記尾流渦旋的位置，並允許有針對性的科學飛行。

(C) 尾流渦旋警告系統顯示

在 ISTAR 駕駛艙中，有關尾流渦旋和可能與飛機自身飛行路徑發生衝突的信息，會以實驗的方式顯示在導航顯示器上。

(D) 德國航空航天中心 (DLR) 研究飛機 ISTAR 上的團隊

機上飛行員、工程師和研究人員通力合作，與空中交通管制部門協調，共同完成了穿越尾流渦旋的複雜飛行。為此，實驗軟體受到監控，並將輸出即時顯示。