不光能調節溫度溼度,還能調節氣壓,詳解飛機“空調”系統

飛機有空調嗎?必須得有,但比一般家庭、辦公室等建築物、汽車使用的空調複雜多了。說個應景的結論,在常見的民航客機裝備的強大的溫度控制,溼度控制系統調節下,不利於病菌生長和繁殖,大家可以安心搭乘民航航班。

飛機上的“空調”不止能控制溫度,還得控制溼度、氣壓,還得有供應增壓空氣的能力,由氣源系統、溫度控制系統、壓力控制系統和座艙空氣分配系統四大部分組成。所以,對於飛機的“空調”,學名叫“飛機環境控制系統”,簡稱環控系統。

溫度控制比較好理解,大家感觸也最直觀。在地面,如果不開空調,夏季裡不通風的機艙裡的溫度可能超過40度。而上萬米到高空巡航高度,依照上升1000米降低6.5攝氏度的普遍規律,10000米高空的環境溫度只有零下20至零下30度。所以現代化作戰飛機和民航客機都有強大的溫度控制系統,工作環境和可調節的溫度範圍都比一般家裡用分體式或集中式冷暖式空調,或是汽車空調複雜和強大的多。另外,現代化飛機的很多電子設備也需要溫度控制,比如戰鬥機的機頭安裝了火控雷達和大量電子設備,在這個區域就需要進行溫度調節,尤其不能溫度過高。

不光能調節溫度溼度,還能調節氣壓,詳解飛機“空調”系統

乘坐舒適,溫度適宜的客機客艙

飛機座艙和客艙內的空氣還需要除溼處理,降低空氣溼度,在巡航高度被引進客艙的高空新鮮空氣是極度乾燥的,整體客艙的溼度不超過10%,在這種環境下別說人了,病菌也難以生長與繁殖的,應對現在的疫情有所優勢。大家在搭乘航班經常覺得特別口乾,裸露的皮膚非常乾燥,都和這個道理有關。不少民航飛行員在長途飛行中還會抽空做個面膜,幫助皮膚保持水分。

不光能調節溫度溼度,還能調節氣壓,詳解飛機“空調”系統

頭等艙的空調出風口在座椅旁邊,倉壁上沒有出風可

下面說點容易被大家忽略的,就是氣壓調節。人在海平面海拔大約承受一個大氣壓,到高原了氣壓減小,含氧量和壓力都比海平面要少,所以人會覺得不舒服,甚至引發高原反應。而到了萬米高空,氣壓僅僅相當於海平面的30%不到,不採取一定措施的話,普通人是難以承受的,會出現劇烈頭痛、頭暈、噁心,注意力無法集中等反應,更別提駕駛飛機飛行或作戰了。所以飛機的環控系統必須有氣壓調節能力,適應飛機的不同高度,確保座艙和客艙中的含氧量和空氣壓力達到一定水平。由於設備效能和成本平衡,絕大多數現代化客機在巡航中一般只調節到3000米高度氣壓,也就是0.6個海平面大氣壓,一般乘客都能夠適應。

極端情況如氣壓變化過快,人體也難以適應,大家做民航航班時在起飛下降階段遇到的耳痛,聽力下降就是其中一個表現。要是迅速失壓,人體可能在10秒鐘就失去意識,2005年8月14日塞浦路斯航空的波音737客機失事121人遇難,就是迅速失壓造成。

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訓練時放下的客機應急氧氣面罩

現代化噴氣式客機的舷窗設計也和氣壓有關,大家注意飛機舷窗大多是圓角,而不是常見的方形尖角。這是因為飛機客艙在每一個起降中都要承受減壓,再增壓這樣一個受力變化的過程,客艙材料要反反覆覆這樣承受巨大的壓力變化。而舷窗角落採用圓角的應力變化較小,使機體壽命更長。最早的實用化噴氣式客機“彗星”採用了當時時髦的方形尖角舷窗,在發生了多起莫名其妙的空中解體空難後,人們才發現是客艙金屬疲勞,在舷窗尖角這個應力集中點上反應出來引起裂紋,日常檢查沒有被發現,日積月累到一定程度裂紋後迅速擴大,引發了空難。

不光能調節溫度溼度,還能調節氣壓,詳解飛機“空調”系統

客機機艙內空氣循環示意圖

而溫度和氣壓的調節都會用到飛機環控中的氣源系統,從飛機發動機,APU(輔助動力系統)產生的氣源還得應用於大翼前緣及發動機前緣整流罩熱防冰、發動機的啟動、水箱及液壓油箱增壓氣源、驅動液壓泵等。所以大家可以注意到飛機停在地面的時候使用地面冷氣接口轉換到飛機內部溫度調節時,都在發動機啟動或是APU以後,然後有個短停的轉換過程。

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狹小的戰鬥機座艙

和家用空調、汽車空調都得有各種管道、閥門、出風口一樣,飛機也需要空氣分配系統把冷暖氣按需要分配至所需的各個角落。這些設備平時都隱藏在蓋板之下,大家平時看不到,能見到的最多就是出風口,大多可以調節風量。現代化噴氣式客機的客艙環境是由飛行員在座艙調節的,個人在座椅上只能調節風量。

不光能調節溫度溼度,還能調節氣壓,詳解飛機“空調”系統

現代化客機駕駛艙

戰鬥機的環控系統各個子姿態對比客機一樣不少,而且還需要一套特殊的加壓系統供抗荷服和加壓供氧使用,沒有這些設備的配合,身體再強壯的飛行員也無法在9G大過載下保持清醒的頭腦,完成戰鬥動作。可見,這套系統加上飛行員無論如何重量都不會小,在重量以“克”來計較的戰鬥機設計上影響是多麼的大。這也是很多人預測有人駕駛戰鬥機必將讓位於無人機的原因之一。說起抗荷褲和頭盔這些完全不透氣的裝備,他們還會帶來一個副作用,尤其是抗荷褲。現代化戰鬥機過載能達到9G甚至更高,新一代抗荷褲包裹的面積更大,把飛行員整個腰部和腿部都包的嚴嚴實實,穿著起來已經不止用悶熱來形容了,對新風和冷風的需求一直在持續增長。還記得電影TOP GUN《壯志凌雲》的鏡頭嗎?每次飛行下來,飛行員連頭髮根都溼了,有條件時得儘快洗澡,這些細節做得很到位。

不光能調節溫度溼度,還能調節氣壓,詳解飛機“空調”系統

歐洲三種戰鬥機座艙,毫無舒適性可言

一些低空飛行速度很慢的小型通用飛機或直升機就沒有空調或是環控系統了,一方面飛行速度慢高度低,打開窗都可以;另一方面空調會佔用這些飛機本來就不富裕的發動機功率,所以有些通航飛機會把空調列為選裝件。


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