飛機在萬米高空飛行時,機艙又是密閉式,飛機上的氧氣是如何來的?

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大家都知道在萬米高空,空氣稀薄。飛機在萬米高空飛行,外部氣壓和溫度非常低,為了保證乘客安全,機艙都是密封的。不過,機艙內的氧氣還是從飛機外面來的,飛機高空飛行時,通過發動機帶動壓縮機把空氣壓縮,提高氣壓到和地面一樣的水平,經過濾後輸送進機艙,再通過排風口排出去,實現循環。



除此以外,飛機還配備一套應急氧氣系統,以便機艙失壓燈特殊情況下,為乘客提供氧氣,這是安全保障措施的一種,也是機械增壓供氧的備份 。在正常情況下,還是用機械裝置給機艙供氧。



現代飛機的飛行高度都很高,所以機艙基本都是增壓的,以達到和地面一樣的氣壓,保證駕駛人員和乘客的安全。


科技流隊長


我們大部分人都坐過飛機,當飛機飛行在萬米高空的時候,我們呼吸的氧氣其實是來自飛機外面的高空之中。


飛機機艙不是密封的嗎?我們怎麼可能呼吸高空的氧氣呢?

這裡給大家介紹一下民航客機的客艙氧氣系統:發動機引氣

大型民航客機的渦輪噴氣發動機除了提供飛行的動力,還能夠“引入”熱壓縮空氣,熱壓縮空氣是由發動機內部的風扇葉片壓縮而成,大部分作為動力,一部分則被“引入”飛機內部。


熱壓縮空氣被“引入”後由熱交換器進行降溫,達到我們感覺舒適的溫度和密度,然後經過過濾之後進入客艙內的空調循環系統,供乘客和空乘人員正常呼吸。




大家一定覺得機艙內部是個大悶罐吧,如果有人打嗝放屁,大家就要跟著聞一路!其實並不是這樣的,正是因為飛機客艙內的空氣來自外界,可以循環,所以機艙內的空氣在5至10分鐘之內就會被換新一遍。在飛機客艙後面有一個氣閥,能夠將用過的空氣排出機艙。

所以,儘管我們乘坐的飛機在高空飛行,機艙也是密封的,但是我們卻能夠呼吸萬米高空的新鮮空氣,客艙內的氧氣來自飛機外面,沒想到吧!

上面介紹的是在正常情況下大型民航客機機艙內的氧氣來源,如果發生突發情況,座位上方釋放的氧氣面罩的氧氣是有化學氧氣發生器產生的,駕駛艙的飛行機組則有有氧氣瓶提供的應急供養系統。當然啦,這些平時都是用不上的。

最後要說一下,大家或許都認為高空空氣稀薄,無法呼吸。其實一萬米高空的氧氣含量和我們在地面上呼吸的空氣中氧氣含量是一樣的,都是20.9%,只不過因為高空的空氣密度低,所以氧氣絕對量少,人類無法正常呼吸。

圖片來自網路,侵刪


古生物探索


航空專業的同學來回答一下這個專業問題。

確實,在很多人的印象中,客機的機艙就是一個密封的大罐子,外面的氣體進不了機艙裡面,機艙裡面的氣體也跑不到外面,那麼機艙裡面那麼多的乘客呼吸的氧氣是怎麼來的呢?

首先,我們知道,即便是飛在萬米高空,大氣中仍然是有氧氣的。

如下圖所示,是大氣壓與海拔高度之間的關係。實際上,即便是飛機飛得很高,周圍的環境中仍然有氧氣,只是氧氣的含量低了很多,氣體溫度也非常低,所以飛機只要通過適當的方法把周圍大氣中的空氣壓縮、加熱一下就可以用來供給機艙內的乘客呼吸。

那麼飛機是如何給氧氣加壓、加溫的呢?這就要看飛機的心臟——航空發動機的了。

飛機的發動機中幾乎都會有“壓氣機”這個部件【如下圖所示】,看到這個名字就知道了,這個部件是用來給氣體加壓的。稀薄的空氣通過了這個部件之後,氣壓會上升,一定體積的氣體內含氧量也會增加。

同時,壓氣機在給空氣增壓的同時,還會讓氣體的溫度升高。所以飛機外低溫、少氧的氣體經過這麼一處理之後,就變成了高溫、富氧的氣體,這個時候用一定的方式把這些氣體導入到機艙中,自然就可以讓機艙內的乘客呼吸了。

如下圖所示,就是連接飛機發動機與機艙的導管。我們在飛機上呼吸的空氣就是飛機發動機源源不斷從外面環境中吸收後“加工”出來的。

當然了,這些直接從發動機中導出來的氣體不能直接排放到機艙中【因為這些氣體的溫度還是會過高】,需要經過複雜的空氣處理系統處理之後才能夠排放入機艙中去。如下圖所示,就是這套空氣處理系統。

有些時候我們會在一些老舊的飛機機艙中聞到濃重的煤油味,實際上就是這條與外界聯通的管路一不小心混進去少量的煤油而產生的。

所以說,飛機的發動機真的是勞動標兵,不光要給飛機提供推力,還要用力吸氣供給機艙內的氧氣,甚至於還要作為發電機提供整個飛機的電力,所以難怪要把飛機發動機稱為發動機的“心臟”。


航小北的日常科普


萬米高空,就是距離地面10公里的高空,這裡通常就是我們所說的對流層頂部,屬於平流層。

平流層因為氣流平穩,不存在大氣上下對流,非常適合民航飛機的飛行,不容易產生顛簸,有利於乘客保證乘客舒適的飛行體驗和保障飛行安全。

簡單理解,飛機通常大部分時間都是在雲上飛行,這裡大氣稀薄,人類如果直接暴露在該環境下,很快就會窒息死亡。但飛機不一樣,通常的民航飛機,機艙實際上也並非嚴格密閉。

為保證機艙內氧氣供應正常,民航飛機從一開始就有了一個被稱為空氣循環機的重要系統,發展到在今天,只要飛機運行正常,你吸入的通過這個系統的空氣,甚至比通過自家的空調更加乾淨舒適。



具體的過程就不說了,簡單來說,這個系統要做的就是:通過發動機將稀薄的大氣吸入,用壓氣機加壓後分配給系統中的空調組件,然後一系列的降溫混合等操作。

然後通過飛機兩邊的天花板中的管道,將舒適(較冷)的空氣放入客艙,供給乘客呼吸,最後從兩側的底部格柵中流出,形成一個循環系統。


一般來說,對流層的頂部,儘管空氣已經很稀薄了,但空氣中氧氣的佔比,與低層大氣相比變化並不大,仍然是21%左右,這也是發動機能正常點火工作的重要原因。因為整個空氣都是經發動機流入的,空氣循環機的正常工作,也就依賴於發動機的正常工作了

所以如果飛機遇到異常天氣,或者其他突發情況,發動機不正常,或者是需要滿功率工作,空氣循環機就無法得到充足的空氣,就會導致機艙內缺氧,這時候飛機內隱藏懸掛的氧氣袋,還有儲備的氧氣罐就能當做救急用了。

所以,乘客不用太擔心高空缺氧的問題了。


科學新視野


飛機上的氧氣正常來自外界空氣,緊急狀態用飛機自帶的氧氣供氧。

萬米高空空氣稀薄沒錯,但並不是沒有氧氣。空氣稀薄沒關係,只要壓縮後供給客艙就可以保證足夠呼吸的含氧量。

發動機運轉的時候不斷吸入外界空氣,通過多級壓氣機的壓縮,達到高溫高壓進入燃燒室。而一部分壓縮後的高溫高壓空氣並沒有進入燃燒室燃燒,而是通過引氣活門和管路,被導入飛機的空調系統,再經過調溫調壓和過濾,供給客艙,最後通過機身的排氣活門排出機外。輔助動力裝置(APU)同樣具有引氣功能。圖片中低壓壓氣機和高壓壓氣機分別有一路引氣供給飛機。

由於機身強度所限,客艙內外氣壓差不能太大。飛機的空調系統通過控制排氣活門的開度調節客艙的氣壓,客艙氣壓用座艙高度來表示,座艙高度XX英尺即相當於海拔XX英尺處的大氣壓。在駕駛艙有座艙高度指示和內外壓差、升降率指示。

飛機在高空,客艙內的氣壓控制在最低不超過相當於海拔8000英尺的壓力。如果由於種種原因客艙氣壓過低,可能發生呼吸困難,那麼旅客頭頂內藏的氧氣面罩就會自動落下,內部的化學氧氣發生器開始工作,給旅客供氧。飛行員的氧氣面罩則是連通著一個專門的氧氣瓶供氧。這時候也觸發了座艙壓力報警,機組會盡快降地高度或者備降。


航空二三事


萬米高空空氣稀薄沒錯,但並不是沒有氧氣。空氣稀薄沒關係,只要壓縮後供給客艙就可以保證足夠呼吸的含氧量。

發動機運轉的時候不斷吸入外界空氣,通過多級壓氣機的壓縮,達到高溫高壓進入燃燒室。而一部分壓縮後的高溫高壓空氣並沒有進入燃燒室燃燒,而是通過引氣活門和管路,被導入飛機的空調系統,再經過調溫調壓和過濾,供給客艙,最後通過機身的排氣活門排出機外。輔助動力裝置(APU)同樣具有引氣功能。圖片中低壓壓氣機和高壓壓氣機分別有一路引氣供給飛機。

平流層因為氣流平穩,不存在大氣上下對流,非常適合民航飛機的飛行,不容易產生顛簸,有利於乘客保證乘客舒適的飛行體驗和保障飛行安全。

簡單理解,飛機通常大部分時間都是在雲上飛行,這裡大氣稀薄,人類如果直接暴露在該環境下,很快就會窒息死亡。但飛機不一樣,通常的民航飛機,機艙實際上也並非嚴格密閉。

為了乘客的安全能夠得到雙重保障,每一架飛機都安裝了專業的應急氧氣供應系統,用來應對客艙內出現意外失壓的情況。一旦有任何意外發生,便攜式的氧氣瓶和氧氣面罩就會發揮它的作用,來保障乘客們的生命安全; 不過,這種緊急措施存在一點缺陷,就是不能為乘客們長時間的提供氧氣,大約會維持12-20分鐘左右。只是一個應急的作用,出現意外情況的話,最好還是要儘快的降落。

由於飛機的內壁很薄,為了保證飛機的壽命,飛機內外的氣壓壓力差不能相差太大,因此,在給空氣加壓的時候,並不會把壓力加到和的面相同的一個大氣壓,一般萬米高空機艙外是0.2個大氣壓,機艙內只要加到0.8個大氣壓即可,並且乘客也能適應。

另外,遇到緊急情況,飛機上有便攜式的氧氣瓶和氧氣面罩來應急,這個就是化學方式造氧,通常飛機只要遇到一點危險,機艙頂部氧氣面罩就會自動脫落。當乘客戴上面罩,後,飛機上的氧氣發生器工作造氧,保證乘客的安全。

起飛前需要打開氧氣儲存罐向艙內加壓,因此B-29轟炸機的機組成員在10多個小時的飛行中是不需要佩戴氧氣罩的,即使飛行高度達到10000米的高空飛行,機艙內的氣壓也能保持0.6個大氣壓值(地面上是1個大氣壓值),現代大型客機依舊採用與B-29轟炸機相同的供氧方法。

而現代戰鬥機則是通過製氧機為飛行員供氧,即機載製氧系統,製氧機的製氧氣源來自飛機外部,入氣口通常設置在發動機壓縮機內,以分子篩或者膜分離技術從壓縮空氣中獲得氧氣,然後通過供氧管道為機艙加壓和直接從氧氣罩為飛行員供氧

飛機無論飛得有多高,周圍其實都還是有氧氣存在的,只是隨著高度的增加,氧氣的量會逐漸減少,氣體的溫度也會越來越低,所以,其實飛機只要能夠把周圍的空氣壓縮,並且適當地加熱就可以提供給乘客呼吸了。

完成者操作的就是壓氣機,它可以把稀薄的空間通過加壓的方式,使得含氧量升高,同時氣體溫度也會被提升,然後再經過一系列的加工之後,通過氣體導管導入機艙內部,以此來給乘客提供氧氣。

高空只是空氣少,氮氧比例和地面差不多,所以把外面的空氣增壓後就可以供給艙內使用了,艙內空氣一部分排到艙外實現新風循環。溫度、溼度就靠飛機上空調來調節了,實際上取艙外空氣增壓、向艙外排廢氣都是機上空調的一部分。

機上也備有氧氣,那是緊急狀況下用的,比如動力故障、機艙失壓,這時頭頂上的氧氣面罩就會落下來。


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客機的機艙確實是封閉的

實際上,正如很多人想象的那樣,客機的機艙是封閉的,外面的氣體是進不到裡面的,裡面的氣體也不會到外面去。所以,這也就存在一個問題,如何確保乘客的氧氣充足呢?

飛機的壓氣機

飛機無論飛得有多高,周圍其實都還是有氧氣存在的,只是隨著高度的增加,氧氣的量會逐漸減小,氣體的溫度也會越來越低,所以,其實飛機只要能夠把周圍的空氣壓縮,並且適當地加熱就可以提供給乘客呼吸了。

完成者操作的就是壓氣機,它可以把稀薄的空間通過加壓的方式,使得含氧量升高,同時氣體溫度也會被提升,然後再經過一系列的加工之後,通過氣體導管導入機艙內部,以此來給乘客提供氧氣。

因此,即使機艙是封閉的,也能夠確保氧氣的供給。


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由於幾萬米高空的空氣稀薄,而且機艙是嚴格密閉的。空氣也只能從飛機的噴氣渦輪發動機進入了,發動機的扇頁就會將它們壓縮,這些被壓縮的空氣進入到機艙的空調系統中,經過過濾、溫度調節等步驟,才會被釋放到機艙中,為乘客提供充足的氧氣,同時空調通風系統還會把不新鮮的空氣排到機艙外,以確保空氣氣流的流通。

由於飛機的內壁很薄,為了保證飛機的壽命,飛機內外的氣壓壓力差不能相差太大,因此,在給空氣加壓的時候,並不會把壓力加到和地面相同的一個大氣壓,一般萬米高空機艙外是0.2個大氣壓,機艙內只要加到0.8個大氣壓即可,並且乘客也能適應。

另外,遇到緊急情況,飛機上有便攜式的氧氣瓶和氧氣面罩來應急,這個就是化學方式造氧,通常飛機只要遇到一點危險,機艙頂部氧氣面罩就會自動脫落。當乘客戴上面罩,後,飛機上的氧氣發生器工作造氧,保證乘客的安全。






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高空只是空氣少,氮氧比例和地面差不多,所以把外面的空氣增壓後就可以供給艙內使用了,艙內空氣一部分排到艙外實現新風循環。溫度、溼度就靠飛機上空調來調節了,實際上取艙外空氣增壓、向艙外排廢氣都是機上空調的一部分。

機上也備有氧氣,那是緊急狀況下用的,比如動力故障、機艙失壓,這時頭頂上的氧氣面罩就會落下來。


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客機在萬米高空巡航時,不但氣壓低,含氧量也非常少。這就需要給客機配備增壓系統和供氧系統。在正常情況下,客機的空調系統可以通過發動機引氣提供壓縮空氣維持客艙內的增壓和氧氣供應。特殊情況下還有應急供氧系統。

圖、客機空調系統示意圖

客艙是一個密閉空間,客機的空調系統可以在5~10分鐘內將客艙中的氧氣換一遍。此外客艙的氣壓也會隨著飛行高度的變化而變化,這樣能從一定程度上減少客艙和外界大氣的氣壓差。這也是為什麼會在起飛和降落的時候,乘客的耳朵會有不適感。

圖、人在不同海拔下有意識的時間表

氧氣無色無味,但卻是人類活動的必須元素。在3萬4千英尺高空,客機的正常巡航高度,人類在缺氧的狀態下僅能維持30~60秒的清醒,大多數人一旦組織缺氧,開始失去意識時就會陷入昏睡的狀態。在萬米高空飛行時,可以說沒有什麼比氧氣更重要了。空氣中的含氧量約為21%,其餘大部分是氮氣,還有其他少量其他氣體。

客機的供氧系統也分為機組供氧系統和旅客供氧系統。其中機組應急供氧系統和防護性供氧系統相聯,主要由高壓氧氣瓶、減壓器、壓力指示器、氧氣面罩和軟管組成應急供氧系統。當客機發生意外的時候,客艙也會自動釋放出氧氣面罩,每個座位上方的化學氧氣發生器也會自動啟動。當乘客拉下氧氣面罩時,鐵屑會和罐中的氯酸鈉混合,兩者的放熱反應會持續產生氧氣。


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