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,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。




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。

图片来自网路,侵删




航空专业的同学来回答一下这个专业问题。

确实,在很多人的印象中,客机的机舱就是一个密封的大罐子,外面的气体进不了机舱里面,机舱里面的气体也跑不到外面,那么机舱里面那么多的乘客呼吸的氧气是怎么来的呢?

首先,我们知道,即便是飞在万米高空,大气中仍然是有氧气的。

如下图所示,是大气压与海拔高度之间的关系。实际上,即便是飞机飞得很高,周围的环境中仍然有氧气,只是氧气的含量低了很多,气体温度也非常低,所以飞机只要通过适当的方法把周围大气中的空气压缩、加热一下就可以用来供给机舱内的乘客呼吸。

那么飞机是如何给氧气加压、加温的呢?这就要看飞机的心脏——航空发动机的了。

飞机的发动机中几乎都会有“压气机”这个部件【如下图所示】,看到这个名字就知道了,这个部件是用来给气体加压的。稀薄的空气通过了这个部件之后,气压会上升,一定体积的气体内含氧量也会增加。

同时,压气机在给空气增压的同时,还会让气体的温度升高。所以飞机外低温、少氧的气体经过这么一处理之后,就变成了高温、富氧的气体,这个时候用一定的方式把这些气体导入到机舱中,自然就可以让机舱内的乘客呼吸了。

如下图所示,就是连接飞机发动机与机舱的导管。我们在飞机上呼吸的空气就是飞机发动机源源不断从外面环境中吸收后“加工”出来的。

当然了,这些直接从发动机中导出来的气体不能直接排放到机舱中【因为这些气体的温度还是会过高】,需要经过复杂的空气处理系统处理之后才能够排放入机舱中去。如下图所示,就是这套空气处理系统。

有些时候我们会在一些老旧的飞机机舱中闻到浓重的煤油味,实际上就是这条与外界联通的管路一不小心混进去少量的煤油而产生的。

所以说,飞机的发动机真的是劳动标兵,不光要给飞机提供推力,还要用力吸气供给机舱内的氧气,甚至于还要作为发电机提供整个飞机的电力,所以难怪要把飞机发动机称为发动机的“心脏”。




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。




  飞机上面的氧气依然是通过外面的空气所带来的,虽然机舱是密闭的,但是机舱内的空气一直是流动的。可以想象一下,这么多人在一个密封的空间内,如果空气不能流通,那么里面的氧气很快就会被消耗完了,人就没法呼吸了。

  空气不流通另外一个情况就是会造成内部的空气非常浑浊,不知道大家有没有住过集体寝室,特别是冬天的时候睡觉门窗都关得死死的,早上起床那个味道是相当的难闻。

  那飞机上是如何给机舱内部换气的呢,我们知道飞机在万米高空的时候机舱外的空气是非常稀薄的,空气稀薄带来的另一个问题就是氧气含量非常的低,如果让外界的空气和机舱里的空气自由流通,那么这一点点的氧气人是没法呼吸的。

  可是飞机就是要飞这么高那该怎么办呢?于是我们就想办法往机舱里面增压,就是让机舱里的空气 变得浓一点,说得形象一点就跟我们往轮胎里面打气是一样的,把外界的空气一直往机舱里面压进来。那这个过程是怎么实现的呢,飞机发动机在工作的时候会把大量的气体压缩后送到燃烧室,我们就把那个压缩的气体在送到燃烧室之前分一点点来给机舱,所以在整个飞行过程中就会源源不断地有新鲜的空气被缩到机舱里面来。

  一直有空气被送到机舱内部,那机舱的压力是不是会变得越来越大了?确实是这样的,万米高空的压强非常小,在这个高度人是特别不舒服的,就算给你足够的氧气你也不一定能呼吸,所以为了让人类能够很好的在这个高度生存,我们会把机舱的压力不断增大,增大到什么程度呢?大概是相当于海拔2400米这个高度的压强就可以了。

  2400米这个高度算是高原了,但是人们在这个高度上一般也不会感到难受,同时这个高度的氧气含量是能够满足人类呼吸的。当机舱内部的压强高于这个高度的压强以后,那么机舱底部的一些活门就会自动打开,排除多余的气体。就相当于前面在不断的进气,后面在不断的排气,所以机舱内一直保持着新鲜的空气。

  举个例子,当你给轮胎打气的时候,轮胎鼓起来以后你把它扎一个小口放气,只要你一直往里面打气,轮胎就一直是鼓起的状态。

  这里留个疑问,为什么机舱的压力要保持在相当于海拔2400的高度呢,直接增加到相当于海平面的压强人不是更舒服吗,有知道的小伙伴可以在评论区留言,大家一起讨论。

  当飞机遇到特殊情况机舱失压以后,也就是说机舱不密封了,这个时候头顶上面的氧气面罩会自行脱落,我们需要把这个氧气面罩按照规定带到自己的口鼻部位。因为这个时候用的氧气是飞机上自带的,也就是地面弄好氧气以后装在瓶子里面的,但是这个氧气量并不大,飞机上这么多人是用不了多长时间的。所以一旦出现什么情况飞行员就会操纵飞机下降高度,飞行高度比较低的时候我们不需要飞机上的氧气就可以呼吸了。

  不要抱怨航空公司小气舍不得给大家吸纯氧,纯氧是不能呼吸的,并且氧气浓度太高的话容易掉头发,而且一架飞机上那么多人那得带多少氧气瓶才够用呀,所以大自然的才是最好的。

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页面更新:2024-04-15

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