飞机在万米高空飞行时,机舱又是密闭式,飞机上的氧气是如何来的?
▍飞机在万米高空飞行时,机舱又是密闭式,飞机上的氧气是如何来的?
首先把答案告诉大家:飞机的机舱确实是相对密闭式的,但不是绝对密闭式的。另外我们在乘坐飞机时呼吸的氧气也是从高空中得来的。
大家肯定会说:别说几万米高空了,就是海拔几千米以上的高山或者高原上很多人都会呼吸困难的。于是很多人就产生了一个严重的知识误区,那就是:高空中是没有氧气的。
我很明确地告诉大家:无论是高原上、还是高山上,还是在上万米的高空中都是有空气的、而且氧气的含量和地表差不多也是占大气的21%左右。人之所以会感到呼吸困难或者无法呼吸主要有两个方面的原因:
一是,高空中的空气是非常稀薄的、密度是非常之低的。打个比方:地面你呼吸一口的话,可以得到105ml的氧气;可是你在高空中呼吸一口的话估计连1ml的氧气都得不到。
于是,人就出现极度缺氧或者呼吸极度急促的问题了。
二是,高空中空气稀薄,人体外面的大气压比较低,于是呼吸起来也就更加费劲了。
总之一句话,飞机即使行驶在万米的高空之中,外面也是有空气、也是有氧气的。
那么问题来了:即使高空中是有氧气和空气的,可是机舱是相对密封的。那么机舱里面的乘客是如何得到氧气的供应和补给的呢?
如今几乎所有的民航客机都采用了一个极其有效的办法来解决:客机内部供氧的问题——发动机引气模式。
大型民航客机的涡轮喷气式发动机除了提供飞行的动力以外,还能够“引入”热压缩空气,热压缩空气是由发动机内部的风扇叶片压缩而成,大部分作为动力,一部分则被“引入”到了飞机内部。
这些温度极高的压缩空气被“引入”到飞机内部之外,还要经过专门设备的降温以及增压,一般会达到0.7个大气压。
大家都知道地面上的大气压一般是1个大气压,可是高空中机舱外部的气压一般只有0.3左右。
这样一来的话,飞机内部的大气压就不能太高,要不然飞机外壳扛不住,所以飞机在高空内部的大气压往往只维持在0.7左右。这也是大家经常在飞机起飞或者降落时感到耳膜不适的原因——气压发生了变化而已。
很多人都觉得机舱内部是个完全封闭的地方,其实也并不是这样的。飞机客舱内的空气是来自外界的,这样就可以循环了,所以机舱内的空气在5至10分钟之内就会被换新一遍。一般在飞机后部还有一个排气阀,是可以把机舱内部的空气排出去的。
总之一句话,高空中飞机机舱严格意义上来说也不是完全封闭的,内部是是有排气阀的。另外机舱内部的空气或者说氧气主要来自于发动机的“吸气”带来的并且可以不断与外部进行循环。
当然了,以上只是在正常状态下机舱乘客获得氧气的来源,一旦出现不正常的情况。一般坐过飞机的人都知道飞机上的每个座位是有氧气面罩的,这玩意虽然好多人从来没有用过,但是这也是给乘客供氧用的。
座位上方释放的氧气面罩的氧气是由化学氧气发生器产生的;驾驶舱的飞行机组人员则有专门的氧气瓶提供的应急供养系统。
最后总结一下就是:高空中也是有空气和氧气的而且含量也是一样的,只不过密度和压力较低而已。客机在高空中机舱内部提供给乘客的氧气主要是由:发动机“吸气”、压缩、增压之后而来的并且能够循环。
▍飞机在万米高空飞行时,机舱又是密闭式,飞机上的氧气是如何来的?
梁老师说事为您回答这个问题。
高空缺氧这是常识。那么一万米的高空有多缺氧呢?
有数据说明,一万米的高空,气压只有地面气压的三百分之一,也就是说这里的空气含量和地面比较起来,低到一个可怕的程度。
就这个高度,如果完全暴露在空气中,不说这里的气温只有零下五十七度,就说这含氧量。
就算是拼命张开嘴巴,连鼻子带嘴巴一块呼吸,都不见得能吸进去多少氧气。
所以现在在国际上有规定,自由跳伞爱好者,如果不携带氧气瓶的情况之下,最多只能在五千米的高空上,进行跳伞。
如果是想要在超过五千米的高空中进行跳伞,首先第一点必须是职业高空跳伞人员,而且事先必须经过气压舱训练,适应一下高空气压的变化,最为重要一点,必须携带氧气设备。
如果不携带氧气设备,很有可能在下降的过程中,缺少氧气,人体发生晕厥的现象。
所以在高空中飞行是一件非常危险的事情。
说道这里,问题就来了,客机为什么总会在一万米的高空飞行?
其实原因很简单,客机为了省点油料,和减少与飞鸟接触的机会,这才在万米高空上飞行。
那么和飞鸟接触好理解,毕竟飞机和飞鸟相撞,甚至飞鸟被发动机吸入导致停车的事情,发生了不少。
那么飞机飞倒高空怎么还能省油呢?
怎么说呢?一万米的高空中,空气是非常稀薄,只有地面三百分之一的量,那就意味着飞机受到的空气阻力也是很小的。
说个数据就明白了。
同一架客机,在五千米高空飞行的时候,速度只能保持在五六百公里一小时的样子,但飞到一万米高空的平流层就可以达到八九百公里每小时的样子。
这就是空气阻力造成的影响。
面对这么划算的经济账,所以客机总是在一万米的高空飞行。
在这种情况下,乘客坐在飞机里边,如何保证他们呼吸顺畅呢?
在一般人看来,飞机是一个密闭的空间,这个空间说起来并不大,存储的空气也高不到那里去。
十几分钟,甚至是几分钟,这点空气就得让乘客给消耗殆尽。
那么飞机如何解决这个问题呢?
这就得从飞机的发动机上说起。
话说飞机发动机说到底就是一台内燃机,氧气少了发动机想燃烧燃料?别想了,点都点不着。
所以在飞机发动机的前边,必须给他安排一套压气机才行。
只有这样,发动机吸入的空气,经过压气机,而且必须是经过两次压气,这个时候出来的压缩空气的密度就完全够发动机使用了。
当然在压缩空气的这个过程中,还会对这部空气进行除杂,将水分和杂质去除掉。
所以在飞机上,有着足够空气的地方,其实就是压气机。
其实说道这里,答案已经出来了。
简单地说,飞机上的空气,其实就是发动机从万米高空中吸入的空气,然后经过压气机,得到了足够压缩的空气。
这部分被压缩的空气,一部分进入了发动机的燃烧室,另一部分通过专门的管道,进入到了飞机的空调系统。
当然,这部分压缩空气的密度太高了,高到人类无法直接使用,这个时候,这部分压缩空气,会通过一套系统,将压缩空气进行减压,让他达到一个适合人类呼吸的压力。
然后在把这部分空气进行加热,再从通风口吹入到飞机内部。
为什么要加热呢?因为在减压的过程中,这部分空气的温度会降低,对于人类的肺泡来说,太冷了。
说道这里问题就来了。
其实这里边还有一个空气中含氧量的问题。
在地面上空气的含氧量是20.95%,这个数字非常适合人类的呼吸,那么空气有这么个特点,越往高走,大气压强不仅会减弱,空气中的含氧量也会逐步减弱。
以至于到达万米高空的时候,空气中的含氧量就变成了4.95%。
所以发动机在吸入万米高空的空气之后,就算是经过了压气机的压缩,这个压缩过后的空气含氧量是不会变的。
如果将这部分空气直接注入到飞机内部,估计里边的乘客呼吸了这样空气,会出现很多状况的。
所以在向客舱里吹入空气的时候,还得提高空气中的氧气含量。
这么去做呢?
其实在飞机的系统中,这套系统被叫做机载制氧系统。
详细划分,被分为气源部分,制氧部分,供氧部分,备用氧部分,以及控制部分。
那么在制氧部分中,有一个叫做分子筛制氧系统。
这套系统是这么工作的,首先这套系统使用分子筛对空气中的氧,氮分子进行一个选择性地吸附,从而获得氧气。
通过这样的方法,来提高吹入客舱内的氧气含量。
说到这里,问题就来了。
持续不断的新鲜空气被空调系统吹到飞机内部,那么使用过的空气怎么处理?
这个问题问得好,如果使用过的空气没有及时排出,飞机内部的气压可就要高到离谱的程度了。
所以为了解决这个问题,工程师们就在飞机客舱的后面制作了一个气阀。
这个气阀每隔五到十分钟左右的的时间,打开一次,自动地将飞机内部使用过的空气排出客机。
这样就保证了飞机内部的空气,总是新鲜的。
以上算是正常情况下,飞机给客舱供氧气的一个过程。
在非正常情况下,给客舱供氧又是一个什么情况呢?
非正常情况下,这说明飞机出了问题了。
比如在2011年的四月四号,美国的西南航空公司,有一架飞机飞在万米的高空中。
一开始很正常,乘客该休息休息,该喝水喝水。
结果飞机突然之间,在客舱的位置上,就被撕开了一个大口子。
这直接就导致客舱内部的压力骤减,情况相当危险,不过驾驶员处理得很及时,很快降低了飞行高度,让机舱里的压力保持在人类能够承受的一个范围,最终稳妥的降落了下来。
这一趟危险之旅,算是不幸中的万幸,没出现人员的伤亡。
严重的情况下,出现伤亡也是有可能的。
比如说在1988年的时候,也发生过类似的事件。
同样是客舱被撕开了一个口子,其中一个乘客非常不幸,在撕开口子的同一时间,他就被客舱内外巨大的压强差,给挤了出去。
最终这位乘客,坠地身亡。
怎么说呢?遇到这种情况,如果安全带固定在身上,大概率是不会被吸出飞机的。
那么遇到这种情况,飞机客舱内外的空气就会直接沟通。
飞机自身的供氧系统就不起作用了,这个时候需要的氧气,从何而来呢?
说道这里,很多人都明白,飞机的座位上,就会掉下一个接着一个的氧气罩。
人们只要把这东西扣到脸上,就可以呼吸了。
电视,电影里遇到这种情况老这么演。
那么这个氧气又是从哪里来的呢?
首先这个不是提前存放起来的液氧,这种氧气就是一种化学反应之后产生的氧气。
毕竟航空公司也是要考虑成本问题,液氧的话,时间久了会有问题的。
那么这种氧气,其实就是一些铁屑和氯酸钠混合以后,放热所产生的氧气。
平时铁屑和氯酸钠是分别放在不同的容器中,当乘客有需要的时候,拉动掉下来的氧气面罩的时候,铁屑才会和氯酸钠进行反应。
怎么说呢?这个通过化学反应得到的氧气,维持的时间并不会太长,只有十二到二十分钟的时间。
那么这个时候,机长就需要利用这一点时间,将飞机下降到一个低海拔的高度,让乘客呼吸到客舱外的空气才行。
哪个高度比较适合呢?五千米这个高度就可以了。文章之前就提到过,自由跳伞爱好者,不携带氧气瓶的情况下,最高也就只能在这个高度,再往上就需要氧气瓶了。
而飞机从一万米的高空下降到五千米的位置上,需要一分钟到两分钟的时间。
说道这里,有些人会产生一个疑问,如果只有这么短的时间话。
氧气罩在没有氧气的情况下,是不是可以依靠憋气的动作,硬抗过这段时间呢?
这个想法很好,体外的氧气低,干脆就不吸空气不就完了吗?
其实吧,暴露在高空中,想要憋气,根本是不可能的。
为什么呢?
空气中不仅含有氧气,还有大量的氮气,以及其他气体和杂质。
那么在这里就会出现一个问题。
氧气不仅可以溶解在血液里,其实氮气也是可以的。
而气体溶解到液体中,有一个特点,外界的气压越高,气体在液体中的溶解度就会越高;如果外界的气压变低,气体的溶解度就会变低。
当乘客在安全的客舱里,这个环境相对于客舱外边属于高压环境。
而客舱被撕开一个口子,这个时候客舱内和客舱外边的气压一致,客舱内就变成了低压环境。
压力变小之后,之前溶解在血液中的氮气含量就会急速下降,血液中就会出现大量的气泡。
这个时候,就需要通过呼吸将这些氮气给推出体外,不然在很短的时间内,气泡就会阻塞血液循环,情况严重就会出现中风,甚至是脑溢血的症状。
所以遇到这种情况是不能憋气的。
而且所谓的憋气,其实并不是让身体和氧气彻底断绝关系,是身体利用肺泡里残存的氧气来进行气体交换的。
随着氮气不断的从血液中被挤出来,肺泡里的的氧气空间会被挤压到没有的状态。
所以就算是想要憋气,都是憋不住的,因为肺泡里的氧气根本就不足以提供身体需求。
不仅憋气做不到,在很短时间内,身体就会陷入黑屏状态,没有人帮忙提供氧气,时间一长,七窍都会流血的。
再加上高空的气温很低,一万米高空只有零下五十七摄氏度,飞机的速度还不低,达到了八百公里每小时。
这种速度带起来的风,吹到身上,和低温一叠加,身体会变的更加冷的。
没有氧气,在这段时间里,基本上是扛不过去的。
最后,再说说战斗机飞行员的供氧系统。
话说在三代机之前,战斗机飞行员使用的氧气,其实就是高压氧气瓶里存储的液态氧气。
这些液体氧气通过减压后,直接给飞行员进行供氧。
这套供氧系统,其实从二战结束后一只使用到了上个世纪九十年代,包括美军使用的F—5,F—18都是这种氧气瓶。
但这套供氧系统有着很大的缺陷,首先是一升的液氧其实只能提供八百升的氧气,而且这套装置还存在着气化蒸发的现象,这就导致有着氧气不断泄露的毛病。
这就给战斗机带来大量的维护成本,这些成本不仅是人力上的,还包括添加的维修设备。
除此之外战斗机的每一点空间和重量,和黄金是画等于号的。
这也就限制了这种氧气瓶不会装的太大。
那么随着战斗机的各项技术的突破,战斗机的续航能力也越来越长,小小的氧气瓶显然就不够用了,在加上氧气瓶这种东西,其实并不安全。
后来美国海军本身就有着在全球各个领域作战的需求,所以他们最先向着战斗机供氧系统下手了。
这就有了前文当中提到的机载制氧系统,利用分子筛变压吸附远离,将氧气和氮气分离。
这套系统基本上就成了欧美三代机的标配了。
需要在这里说明一下,我们是第四个会制造这种系统的国家,前三个是美国,英国和法国。
此后到了F—22开始研发的时候,传统的氧气系统,已经变更为了生命保障系统。
不过这套生命保障系统不是很好用。
不说别的,在2010年的十一月十六号的时候,一架F22发生过一起事故。
事故是在F22飞行在十五公里的高空中,主引气管变热,于是飞机对飞行员发出了警告,并自动关闭了主引气管,直接导致环控系统失效,跟着各种相关联的系统也开始失效。
而飞行员想要用手动接通应急氧,以失败告终,最终就出现了坠机事故。
这件事直接到全部的F22全面停飞。
怎么说呢?F22的这种生命保障系统,一直被诟病,很多毛病都是由这套系统引起的。
总之战斗机使用的供氧系统,比客机的要先进。
但目前来看,这种先进还是有缺陷的。
那么今天就到这了,喜欢的话,点个赞,再加个关注,方便以后常来坐坐。
▍飞机在万米高空飞行时,机舱又是密闭式,飞机上的氧气是如何来的?
我们大部分人都坐过飞机,当飞机飞行在万米高空的时候,我们呼吸的氧气其实是来自飞机外面的高空之中。
飞机机舱不是密封的吗?我们怎么可能呼吸高空的氧气呢?
这里给大家介绍一下民航客机的客舱氧气系统:发动机引气
大型民航客机的涡轮喷气发动机除了提供飞行的动力,还能够“引入”热压缩空气,热压缩空气是由发动机内部的风扇叶片压缩而成,大部分作为动力,一部分则被“引入”飞机内部。
热压缩空气被“引入”后由热交换器进行降温,达到我们感觉舒适的温度和密度,然后经过过滤之后进入客舱内的空调循环系统,供乘客和空乘人员正常呼吸。
大家一定觉得机舱内部是个大闷罐吧,如果有人打嗝放屁,大家就要跟着闻一路!其实并不是这样的,正是因为飞机客舱内的空气来自外界,可以循环,所以机舱内的空气在5至10分钟之内就会被换新一遍。在飞机客舱后面有一个气阀,能够将用过的空气排出机舱。
所以,尽管我们乘坐的飞机在高空飞行,机舱也是密封的,但是我们却能够呼吸万米高空的新鲜空气,客舱内的氧气来自飞机外面,没想到吧!
上面介绍的是在正常情况下大型民航客机机舱内的氧气来源,如果发生突发情况,座位上方释放的氧气面罩的氧气是有化学氧气发生器产生的,驾驶舱的飞行机组则有有氧气瓶提供的应急供养系统。当然啦,这些平时都是用不上的。
最后要说一下,大家或许都认为高空空气稀薄,无法呼吸。其实一万米高空的氧气含量和我们在地面上呼吸的空气中氧气含量是一样的,都是20.9%,只不过因为高空的空气密度低,所以氧气绝对量少,人类无法正常呼吸。
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▍飞机在万米高空飞行时,机舱又是密闭式,飞机上的氧气是如何来的?
2005年8月14日,希腊上空出现诡异一幕,一架波音737客机一直在空中盘旋,类似被劫机,里面乘客全部睡着,似乎陷入了昏迷。
911事件刚刚过去4年,各国还记忆犹新,看到这样的一幕,希腊航空公司认为可能被劫机,派出2架F16战斗机,看到客机后,飞行员不断给客机发送信号:“太阳神522号航班,听到请回答”,但是无论怎么呼叫,客机都没有任何回应。
最后战斗机飞行员眼睁睁看着飞机坠落,在地上砸出深坑,飞机上121名人员全部死亡,而造成这一次灾难,和飞机里的缺氧有关。
2005年希腊空难过程
2005年8月14日早晨,在塞浦路斯拉内卡国际汽车机场,太阳神522号航班机组人员正在做起飞前的最后准备。
这趟航班的机长是汉斯莫顿,他拥有16900小时的飞行经验,副机长也有7500小时的飞行经验,机组人员对这次飞行非常有把握。
飞机上有115名游客,大部分都是度假结束,或者正要去度假的游客,从塞浦路斯飞往希腊只需要一个多小时,属于短程航班。
早上9点整,两名机长已经检查完毕,一切正常后准备起飞,9:07时,太阳神522号航班得到空管允许后正式升空。
原本客机设定要爬升到34000英尺的高空飞行,而在飞行13分钟后,驾驶舱内想起了警报。
机长汗斯莫顿认为这是起飞时设定的警铃声,主要提醒飞行员还不能飞行。
一般情况下,起飞时设定的警铃只在地面时才会响起,所以机长和副机长对这个突然响起的铃声非常疑惑。
9:25分,机长无法确定问题,于是通过无线电联系塞浦路斯拉纳卡国际机场内的签派中心。
机长跟地面工作人员沟通的过程中,飞机主警报灯亮起来,这个灯亮起来,说明飞机安全存在问题,提示飞行员及时找出问题并解决,不然可能会出现事故。
引发警报的原因非常多,而机长认为这是飞机某个系统过热导致警报器亮灯,在机长和地面人员还在寻找警报器响起原因时,客舱内的氧气面罩突然掉下来。
客舱的空乘让乘客带上氧气面罩,等待机长的下一步处理,然而意外出现了,地面人员发现机长说话不正常了。
机长一直重复一句话:“我们起飞设定警铃响了”,而地面工作人员不管如何询问,机长都只说这句话,过了一会,通话中断了。
10:37分,太阳神522航班进入雅典区域,但是雅典航管无法联络这架飞机,根据雷达显示,这架飞机一直在空中盘旋。
911恐怖袭击事件才过去4年,那悲惨的画面深深印在全世界老百姓的脑海里,各国对客机劫持事件处于高度警戒状态。
航空公司觉得可能被劫机,于是联系希腊军方,希腊军方派出2架F-16战斗机查探,后来在34000英尺发现盘旋的522航班。
当战斗机靠近客机时,他们发现恐怖的一幕,飞机上的乘客都低着头,一动不动,就算战斗机靠得非常近,乘客也没有一点反应,感觉已经睡着了一样。
战斗机飞行员又绕到客机驾驶舱,发现驾驶员都趴着不动,战斗机飞行员用无线电给客机发送信息,一直得不到回复。
战斗机飞行员看到飞机上的人很奇怪,但是没有发现被袭击或者劫机的情况。
到12点04分,太阳神522航班开始左转并快速下降,最后从空中坠落,在地上砸出一个深坑,飞机上121人全部死亡。
客机太阳神522航班出现空难真相
这场空难的确非常奇怪,经过调察发现,出事时,飞机上的增压板的压力控制器旋钮处在手工模式,而不是自动模式。
正常情况下,这个旋钮应该是自动模式,当飞机的高度提升,自动增压系统会利用引擎动力把外面的空气打入坐舱内,以提高舱内的空气浓度,维持适合人类生存的氧气浓度,为了让空气循环,飞机尾不一个小阀门,会让部分空气溢出。
如果没有进行增压,那么在高空时,因为氧气太过于稀薄,飞机里的人会因为缺氧而昏迷,,所以飞机的增压非常重要,如果起飞后飞机的自动增压没有开启,那么飞行员必须手动打开。
522航班出事当天,工程师进行加压测试,因为在地面进行增压监测时,引擎没有启动,所以就需要将增压开关从自动模式调成手动,再用备用电机给飞机座舱入空气,实现增压。
在进行一系列检测结束后,工程师忘记调回自动增压,这也是事故直接的时间原因。
在起飞前,两名飞行员也没有发现这个异常,当飞机飞到一定高度后,因为飞机内的加压系统属于手动模式,不能给机舱加压,导致机舱内空气非常少,最后氧气不足。
这时飞机警报器响,这个警铃和起飞设定的警报声相似,两位机长以为是起飞警铃声。
飞到5000米时,主警报灯亮起来,机长又误以为是空调系统出现问题,因为这个灯在系统过热时,也会亮起来。
因为驾驶舱的飞行员错误判断,他们也没有带上氧气面罩,所以相比乘客,他们缺氧更加严重,当跟地面工作人员沟通时,说话颠三倒四。
最后飞行员和乘客在恍惚中失去意识,进入昏迷状态,飞机就盘旋在空中,最后坠落。
飞机在万米高空,机舱里的氧气如何来的?
一般来说,由于高空垂直方向气流比较稳定,且多为水平方向气流,视线也比较好,对于飞机飞行十分有利引,所以民航飞机在飞行时,通常会处于8400-1.2米之间的平流层。
但由于空气稀薄,其氧气不足以支撑客舱乘客呼吸需求,因此在飞行过程中,如果无法进行持续性氧气供应,那么就很有可能导致飞机上人员出现高空缺氧的情况,对乘客生命造成威胁。
在民航客机内,为了保证乘客有足够氧气,会通过飞机发动机引气,飞机飞行时,快速流动的空气进入两个喷气涡轮发动机,这种快速流动的空气,再通过涡轮机内的风扇片层时被压缩。
在压缩机阶段,一部分热空气中涡轮机内部的“引入”,这个时候产生的空气称为压气机引气。
现代客机为了减少发动机功率损耗,一般会采用两极引气,当低压引气不足,可以用高压级引气补充,这时低压级有单向活门,防止空气反流。
被引入的空气温度非常高,可以达到几百度,所以必须先通过热交换器完成冷却,使引气冷却到一个舒适的温度,最后再进入空调系统,通过空气过滤、温度、湿度调节之后,把适宜的新鲜空气释放到客舱。
所以说飞机发动机其实是非常强大的,不仅保证发动机动力的输出,保护飞机的安全,同时还负责飞机内的氧气循环和供应。
至于客舱里面需要多少新鲜空气,适航规章也有规定:“飞机空调要能保证,飞机里面的每人每分钟分到的新鲜空气量,不能低于250克”。
大部分民航客机设置了再循环系统,以新鲜空气和再循环空气相混合的方式实现对客舱供气,该系统平均每3分钟全部更新一次客舱中的空气。
再循环系统主要由空气过滤器、再循环风扇、单向活门、混合腔管道、传感器等组成,客舱
部分空调排气经过滤器除尘、除菌净化后,由再循环风扇抽吸,进入混合腔内,与来自制冷组件的新鲜供气进行充分混合后送入客舱。
飞机客舱出现失压事件,氧气如何解决?
在一些飞机出现故障时,我们经常会看到客舱内出现氧气面罩,氧气面罩连接的并不是一个带有开关阀门的氧气瓶,而是连接固体化学氧气发生器。
民航客机氧气系统会设置两种氧气源,一种是高压氧气瓶,由于其储存的氧气为气态,因此被称为气氧,另外一个是固体化学发生器提供的氧气,成为固氧。
气氧在民航飞机应用比较早,不仅能够持续供氧,还可以根据实际情况进行间断性使用,但由于现在民航飞机内部空间比较大,氧气系统又需要把氧气输送到客舱每个位置,满足每一位乘客的生存需求。
如果采用气氧作为氧气源,那么就需要在飞机内部设计比较复杂的供氧管道,这样不仅会占用客舱内的空间,影响民航飞机的载客量,同时还会给飞机带来氧气泄漏、氧气爆炸等安全隐患。
目前民航飞机通常将气氧作为驾驶舱以及机组人员的氧气源,客舱供应的氧气由固体氧气发生器提供。
由于氧气发生器以固体形态存储氧气,体积小,所以把它安装在乘客座椅上方以及卫生间顶部,可以实现稳定的氧气供应,不需要设计输送管道,也不存在氧气泄露、爆炸等风险。
固体化学氧气发生器原理
氧气发生器中的产氧物质主要是氯酸盐或者高氯酸盐,自己产氧物质以固体形态储存在产氧药柱之中。
当需要供氧时,只需要加入金属粉、催化剂、反应稳定剂,就可以使氯酸盐发生热分解化学反应,从而产生氧气,化学方程式为:“2MClO3→2MCl+3O2↑”。
当飞机在巡航高度发生客舱失压时会释放氧气面罩,氧气面罩掉落后,用手轻轻向下一拉,就可以触发氧气发生器内部的释放销撞针,使其刺穿发生器内的化学物质腔,氯酸盐和铁粉迅速混合,发生化学反应而生成氧气。
再通过导管输送到氧气面罩,当乘客带上氧气面罩,供氧是连续的,不管呼气还是吸气,都会供氧,客舱压力越小,供氧量就越大。
氧气面罩提供的氧气可以保证乘客不会因为客舱失压而缺氧,但是制氧装置只能维持全机人员10-20分钟的时间。
一旦飞机出现失压事件,机长除了放下氧气面罩,还要尽快把飞行的飞行高度降到3000米以下,这个下降过程只需要3-4分钟,所以带上固体化学氧气发生器提供10-20分钟的氧气足够了。
固体化学氧气发生器属于单独氧气生成装置,由启动机构、壳体、产氧药柱、隔热过滤层、安全泄压阀、出气嘴等几部分组成。
但是能够生产氧气供应装置的公司却很少,在全球范围内,之前只有美国AVOX系统公司和B/E宇航公司具有独立生产固氧发生器的能力,我们国产飞机研发能力越来越好,也会有更好的固体化学氧气发生器。
比民航客机飞得更高的空间站,如何获取氧气
第一、带上纯氧气罐
我国宇航员王亚平,叶光富,翟志刚在空间站工作6个月,一位宇航员一天需要550升氧气,半年就是90000升氧气,而且三个宇航员在上面一起工作,单单一天,就需要消耗1650升,如果半年就需要90000x3=27万升氧气。
一开始宇航员上太空,使用的氧气都是用压缩氧气罐供应,但是这种方式非常危险,美国探月计划先行者阿波罗1号发生事故,3位宇航员被活活烧死在太空舱内。
后面通过调察,是电路出现问题,产生了火花,由于飞船带纯氧罐,一点点火焰就会引起大火,最后整个太空舱都烧了,3位宇航员也在高温和浓烟中死亡。
第二、水电解
在太空携带纯氧的危险系数太高,而且宇航员一天消耗的氧气太多,如果还使用储存氧气罐,那么航天器负重太大,制造成本和发射难度提高,为了安全和成本,利用点解水制氧。
中学的时候,我们在化学课堂上就学习过电解水,这个过程需要电能,而航天器有太阳能电池板,可以自主产电。
利用电分解水得到氧气和氢气,而氢气是易燃气体,还会发生爆炸,但是氢气和宇航员呼出的二氧化碳反应,生成甲烷和水,水再返回制氧系统,实现循环,而甲烷可以安全排到太空。
一升水可以分解出600升氧气,3名宇航员只需要3升水就可以安全度过一天,而水被打包成一个包,每个容量20升,够3名宇航员22天使用,半年只需要8包左右,这比纯氧罐方便多了。
因为水非常珍贵,所以太空中,宇航员的水蒸气、皮肤蒸发的汗液、排泄物里面的水都会被回收再利用。
在太空里,宇航员也会使用和飞机一样的固体化学氧气发生器系统,利用氯酸盐和铁反应产生氯化钠和氧气。
水中潜艇的氧气又从何而来?
第一、化学品制氧
1、潜艇经常使用氧气储存罐、氧气再生药板、氧气蜡烛,而氧气蜡烛含有氯酸钠、过氧化钡和铁粉粉的混合物,产生氧气的化学物质是氯化钠。
点燃氧气蜡烛大约可以燃烧60-90分钟,产生2600升氧气,这个量足够提供4个人持续呼吸空气20个小时。
2、药板是由很多涂抹过氯化钠的薄板构成,使用时发生化学反应,呼吸二氧化碳,释放氧气,每一箱药板可供40个人使用1.5小时。
第二、水电解制氧
上面几种制氧已经无法满足现在潜艇的需求了,现在我国核潜艇都采用水电解制氧,只要有电,就能源源不断地产生氧气。
而且现在的核动力潜艇不仅能够驱动核潜艇的动力,更是能够产生足够的电能,供应潜艇内的设备和制氧。
核潜艇为了保持良好的空气质量,专门设有空气监测分析系统、空气再生系统、空气净化系统和通风换气系统。
利用电离分解法,把水分解出氧气和氢气,氧气通过全船通风换气系统输送到船舱的每一个角落,供给船员呼吸,而氢气被储存在氢气罐,最后找到机会再排出船外。
这种制氧方式的确适合核潜艇,但不太适合常规潜艇,因为消耗电能太多了。
写到最后:当飞机正常的时候,飞机通过发动机引入空气再压缩,然后调节湿度、温度再输送到客舱里,保证乘客呼吸通畅。
当飞机出现失压时,乘客座位上的氧气面罩落下,拉扯氧气面罩触发固体化学氧气发生器里的化学物质发生化学反应,从而产生氧气,给乘客提供10-20分钟的供氧。
而太空中和潜艇的氧气来源主要靠电离分解法制作氧气,所以不管天上飞的,水里游的,地上跑的,没有氧气真不行。
出门在外,希望坐飞机时,永远不要出现氧气面罩掉落下来的情况。
▍飞机在万米高空飞行时,机舱又是密闭式,飞机上的氧气是如何来的?
飞机在万米高空飞行時,机舱密闭式,飞机上的氧气是怎么来的?,民航不大清楚,军用战斗机和轰炸机,略知一二,因为空气温度,伴隋飞机上升,快速下降。每上升一千米,大约温度下降五度。这样假如地面气温三十摄氐度,飞机上升至一万两千米,大约应是负三十度,这么低的温度任何人也受不了。
伴随飞机上升,气压也逐步下降,如果飞机座舱不增压,高到一定成度,人也容易因身体内外压差,爆炸而死。再者氧气含量逐渐下降,四千米之上,称为生命禁区。气压、气温、氧气减少长期下去,高原病就会找上你。
战斗机飞行员高空飞行,首先地面上,就戴上了氧气面具,为防脱落,还有个东西,可含在嘴里,氧气面罩也就很结实。座舱密封后,增压加温只要开着开关,就会开始,不用担心,非常舒适。高空飞行,饮食也得注意,不吃含气的食品,例如肥肉,豆制品,不能吃,汽水、啤酒更不允许。当然我说的是上世纪,六、七十年代。估计现在会更先进,现在又出現了多少新科技。
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