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?

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大家都知道在万米高空,空气稀薄。飞机在万米高空飞行,外部气压和温度非常低,为了保证乘客安全,机舱都是密封的。不过,机舱内的氧气还是从飞机外面来的,飞机高空飞行时,通过发动机带动压缩机把空气压缩,提高气压到和地面一样的水平,经过滤后输送进机舱,再通过排风口排出去,实现循环。



除此以外,飞机还配备一套应急氧气系统,以便机舱失压灯特殊情况下,为乘客提供氧气,这是安全保障措施的一种,也是机械增压供氧的备份 。在正常情况下,还是用机械装置给机舱供氧。



现代飞机的飞行高度都很高,所以机舱基本都是增压的,以达到和地面一样的气压,保证驾驶人员和乘客的安全。


科技流队长


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


古生物探索


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”。


航小北的日常科普


万米高空,就是距离地面10公里的高空,这里通常就是我们所说的对流层顶部,属于平流层。

平流层因为气流平稳,不存在大气上下对流,非常适合民航飞机的飞行,不容易产生颠簸,有利于乘客保证乘客舒适的飞行体验和保障飞行安全。

简单理解,飞机通常大部分时间都是在云上飞行,这里大气稀薄,人类如果直接暴露在该环境下,很快就会窒息死亡。但飞机不一样,通常的民航飞机,机舱实际上也并非严格密闭。

为保证机舱内氧气供应正常,民航飞机从一开始就有了一个被称为空气循环机的重要系统,发展到在今天,只要飞机运行正常,你吸入的通过这个系统的空气,甚至比通过自家的空调更加干净舒适。



具体的过程就不说了,简单来说,这个系统要做的就是:通过发动机将稀薄的大气吸入,用压气机加压后分配给系统中的空调组件,然后一系列的降温混合等操作。

然后通过飞机两边的天花板中的管道,将舒适(较冷)的空气放入客舱,供给乘客呼吸,最后从两侧的底部格栅中流出,形成一个循环系统。


一般来说,对流层的顶部,尽管空气已经很稀薄了,但空气中氧气的占比,与低层大气相比变化并不大,仍然是21%左右,这也是发动机能正常点火工作的重要原因。因为整个空气都是经发动机流入的,空气循环机的正常工作,也就依赖于发动机的正常工作了

所以如果飞机遇到异常天气,或者其他突发情况,发动机不正常,或者是需要满功率工作,空气循环机就无法得到充足的空气,就会导致机舱内缺氧,这时候飞机内隐藏悬挂的氧气袋,还有储备的氧气罐就能当做救急用了。

所以,乘客不用太担心高空缺氧的问题了。


科学新视野


飞机上的氧气正常来自外界空气,紧急状态用飞机自带的氧气供氧。

万米高空空气稀薄没错,但并不是没有氧气。空气稀薄没关系,只要压缩后供给客舱就可以保证足够呼吸的含氧量。

发动机运转的时候不断吸入外界空气,通过多级压气机的压缩,达到高温高压进入燃烧室。而一部分压缩后的高温高压空气并没有进入燃烧室燃烧,而是通过引气活门和管路,被导入飞机的空调系统,再经过调温调压和过滤,供给客舱,最后通过机身的排气活门排出机外。辅助动力装置(APU)同样具有引气功能。图片中低压压气机和高压压气机分别有一路引气供给飞机。

由于机身强度所限,客舱内外气压差不能太大。飞机的空调系统通过控制排气活门的开度调节客舱的气压,客舱气压用座舱高度来表示,座舱高度XX英尺即相当于海拔XX英尺处的大气压。在驾驶舱有座舱高度指示和内外压差、升降率指示。

飞机在高空,客舱内的气压控制在最低不超过相当于海拔8000英尺的压力。如果由于种种原因客舱气压过低,可能发生呼吸困难,那么旅客头顶内藏的氧气面罩就会自动落下,内部的化学氧气发生器开始工作,给旅客供氧。飞行员的氧气面罩则是连通着一个专门的氧气瓶供氧。这时候也触发了座舱压力报警,机组会尽快降地高度或者备降。


航空二三事


万米高空空气稀薄没错,但并不是没有氧气。空气稀薄没关系,只要压缩后供给客舱就可以保证足够呼吸的含氧量。

发动机运转的时候不断吸入外界空气,通过多级压气机的压缩,达到高温高压进入燃烧室。而一部分压缩后的高温高压空气并没有进入燃烧室燃烧,而是通过引气活门和管路,被导入飞机的空调系统,再经过调温调压和过滤,供给客舱,最后通过机身的排气活门排出机外。辅助动力装置(APU)同样具有引气功能。图片中低压压气机和高压压气机分别有一路引气供给飞机。

平流层因为气流平稳,不存在大气上下对流,非常适合民航飞机的飞行,不容易产生颠簸,有利于乘客保证乘客舒适的飞行体验和保障飞行安全。

简单理解,飞机通常大部分时间都是在云上飞行,这里大气稀薄,人类如果直接暴露在该环境下,很快就会窒息死亡。但飞机不一样,通常的民航飞机,机舱实际上也并非严格密闭。

为了乘客的安全能够得到双重保障,每一架飞机都安装了专业的应急氧气供应系统,用来应对客舱内出现意外失压的情况。一旦有任何意外发生,便携式的氧气瓶和氧气面罩就会发挥它的作用,来保障乘客们的生命安全; 不过,这种紧急措施存在一点缺陷,就是不能为乘客们长时间的提供氧气,大约会维持12-20分钟左右。只是一个应急的作用,出现意外情况的话,最好还是要尽快的降落。

由于飞机的内壁很薄,为了保证飞机的寿命,飞机内外的气压压力差不能相差太大,因此,在给空气加压的时候,并不会把压力加到和的面相同的一个大气压,一般万米高空机舱外是0.2个大气压,机舱内只要加到0.8个大气压即可,并且乘客也能适应。

另外,遇到紧急情况,飞机上有便携式的氧气瓶和氧气面罩来应急,这个就是化学方式造氧,通常飞机只要遇到一点危险,机舱顶部氧气面罩就会自动脱落。当乘客戴上面罩,后,飞机上的氧气发生器工作造氧,保证乘客的安全。

起飞前需要打开氧气储存罐向舱内加压,因此B-29轰炸机的机组成员在10多个小时的飞行中是不需要佩戴氧气罩的,即使飞行高度达到10000米的高空飞行,机舱内的气压也能保持0.6个大气压值(地面上是1个大气压值),现代大型客机依旧采用与B-29轰炸机相同的供氧方法。

而现代战斗机则是通过制氧机为飞行员供氧,即机载制氧系统,制氧机的制氧气源来自飞机外部,入气口通常设置在发动机压缩机内,以分子筛或者膜分离技术从压缩空气中获得氧气,然后通过供氧管道为机舱加压和直接从氧气罩为飞行员供氧

飞机无论飞得有多高,周围其实都还是有氧气存在的,只是随着高度的增加,氧气的量会逐渐减少,气体的温度也会越来越低,所以,其实飞机只要能够把周围的空气压缩,并且适当地加热就可以提供给乘客呼吸了。

完成者操作的就是压气机,它可以把稀薄的空间通过加压的方式,使得含氧量升高,同时气体温度也会被提升,然后再经过一系列的加工之后,通过气体导管导入机舱内部,以此来给乘客提供氧气。

高空只是空气少,氮氧比例和地面差不多,所以把外面的空气增压后就可以供给舱内使用了,舱内空气一部分排到舱外实现新风循环。温度、湿度就靠飞机上空调来调节了,实际上取舱外空气增压、向舱外排废气都是机上空调的一部分。

机上也备有氧气,那是紧急状况下用的,比如动力故障、机舱失压,这时头顶上的氧气面罩就会落下来。


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客机的机舱确实是封闭的

实际上,正如很多人想象的那样,客机的机舱是封闭的,外面的气体是进不到里面的,里面的气体也不会到外面去。所以,这也就存在一个问题,如何确保乘客的氧气充足呢?

飞机的压气机

飞机无论飞得有多高,周围其实都还是有氧气存在的,只是随着高度的增加,氧气的量会逐渐减小,气体的温度也会越来越低,所以,其实飞机只要能够把周围的空气压缩,并且适当地加热就可以提供给乘客呼吸了。

完成者操作的就是压气机,它可以把稀薄的空间通过加压的方式,使得含氧量升高,同时气体温度也会被提升,然后再经过一系列的加工之后,通过气体导管导入机舱内部,以此来给乘客提供氧气。

因此,即使机舱是封闭的,也能够确保氧气的供给。


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由于几万米高空的空气稀薄,而且机舱是严格密闭的。空气也只能从飞机的喷气涡轮发动机进入了,发动机的扇页就会将它们压缩,这些被压缩的空气进入到机舱的空调系统中,经过过滤、温度调节等步骤,才会被释放到机舱中,为乘客提供充足的氧气,同时空调通风系统还会把不新鲜的空气排到机舱外,以确保空气气流的流通。

由于飞机的内壁很薄,为了保证飞机的寿命,飞机内外的气压压力差不能相差太大,因此,在给空气加压的时候,并不会把压力加到和地面相同的一个大气压,一般万米高空机舱外是0.2个大气压,机舱内只要加到0.8个大气压即可,并且乘客也能适应。

另外,遇到紧急情况,飞机上有便携式的氧气瓶和氧气面罩来应急,这个就是化学方式造氧,通常飞机只要遇到一点危险,机舱顶部氧气面罩就会自动脱落。当乘客戴上面罩,后,飞机上的氧气发生器工作造氧,保证乘客的安全。






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高空只是空气少,氮氧比例和地面差不多,所以把外面的空气增压后就可以供给舱内使用了,舱内空气一部分排到舱外实现新风循环。温度、湿度就靠飞机上空调来调节了,实际上取舱外空气增压、向舱外排废气都是机上空调的一部分。

机上也备有氧气,那是紧急状况下用的,比如动力故障、机舱失压,这时头顶上的氧气面罩就会落下来。


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客机在万米高空巡航时,不但气压低,含氧量也非常少。这就需要给客机配备增压系统和供氧系统。在正常情况下,客机的空调系统可以通过发动机引气提供压缩空气维持客舱内的增压和氧气供应。特殊情况下还有应急供氧系统。

图、客机空调系统示意图

客舱是一个密闭空间,客机的空调系统可以在5~10分钟内将客舱中的氧气换一遍。此外客舱的气压也会随着飞行高度的变化而变化,这样能从一定程度上减少客舱和外界大气的气压差。这也是为什么会在起飞和降落的时候,乘客的耳朵会有不适感。

图、人在不同海拔下有意识的时间表

氧气无色无味,但却是人类活动的必须元素。在3万4千英尺高空,客机的正常巡航高度,人类在缺氧的状态下仅能维持30~60秒的清醒,大多数人一旦组织缺氧,开始失去意识时就会陷入昏睡的状态。在万米高空飞行时,可以说没有什么比氧气更重要了。空气中的含氧量约为21%,其余大部分是氮气,还有其他少量其他气体。

客机的供氧系统也分为机组供氧系统和旅客供氧系统。其中机组应急供氧系统和防护性供氧系统相联,主要由高压氧气瓶、减压器、压力指示器、氧气面罩和软管组成应急供氧系统。当客机发生意外的时候,客舱也会自动释放出氧气面罩,每个座位上方的化学氧气发生器也会自动启动。当乘客拉下氧气面罩时,铁屑会和罐中的氯酸钠混合,两者的放热反应会持续产生氧气。


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