从北京到乌鲁木齐的直达民航班机，飞行时间约为3个半小时，该机从乌鲁木齐返航北京，大约只需要3个小时，原因是：

第一步，本题考查自然地理知识。
第二步，本航线位于中纬度，在北纬40度高空常年存在着一股强大的西风，受到强大西风带影响，从西向东行使顺风；从西向东行使逆风。故该机从乌鲁木齐返航北京需要的时间要快一些。
因此，选择D选项。