民航飛機(jī)固體化學(xué)氧氣發(fā)生器發(fā)展現(xiàn)狀分析

吳延華 吳少華

摘 ? 要：在民航飛機(jī)的飛行過程中，氧氣供應(yīng)是必不可少的，因此，民航飛機(jī)通常都會(huì)安裝氧氣系統(tǒng)來(lái)滿足飛機(jī)的供養(yǎng)需求。固體化學(xué)氧氣發(fā)生器是民航飛機(jī)氧氣系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一部分，由于固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的技術(shù)難度較高，我國(guó)目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立生產(chǎn)，而這也給國(guó)產(chǎn)民航飛機(jī)的發(fā)展帶來(lái)了很大的困難。為此，本文對(duì)民航飛機(jī)固體化學(xué)氧氣發(fā)生器進(jìn)行了介紹，并對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀展開了探討。

關(guān)鍵詞：民航飛機(jī) ?氧氣發(fā)生器 ?固氧 ?氣氧

中圖分類號(hào)：TB534 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（b）-0004-02

一般來(lái)說(shuō)，由于高空的垂直方向氣流比較穩(wěn)定，且多為水平方向氣流，視線也比較好，對(duì)于飛機(jī)飛行十分有利，因此民航飛機(jī)在飛行時(shí)通常會(huì)處于高度在8400～12000m之間的平流層內(nèi)。然而由于空氣稀薄，其氧氣不足以支撐機(jī)上人員的呼吸需求，因此在飛行過程中如果無(wú)法進(jìn)行持續(xù)性的氧氣供應(yīng)，那么就很可能會(huì)使機(jī)上人員出現(xiàn)高空缺氧的情況，從而對(duì)其生命安全造成威脅，而固體化學(xué)氧氣發(fā)生器作為民航飛機(jī)氧氣系統(tǒng)供養(yǎng)的關(guān)鍵，則能夠很好地解決這一問題。

1 ?民航飛機(jī)固體化學(xué)氧氣發(fā)生器概述

1.1 固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的作用

固體化學(xué)氧氣發(fā)生器是民航客機(jī)氧氣系統(tǒng)中的氧氣源之一，在氧氣系統(tǒng)中具有著非常重要的意義。一般來(lái)說(shuō)，目前的民航客機(jī)氧氣系統(tǒng)通常都會(huì)設(shè)置兩種氧氣源，一種是高壓氧氣瓶，由于其儲(chǔ)存的氧氣為氣態(tài)，因此被稱為氣氧;而另一種則是固體化學(xué)氧氣發(fā)生器所提供的氧氣，被稱為固氧，其中氣氧作為常規(guī)供養(yǎng)裝置，在民航飛機(jī)中的應(yīng)用較早，不僅能夠維持較長(zhǎng)的供氧時(shí)間，還可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行間斷性使用。然而由于民航飛機(jī)的內(nèi)部空間較大，而氧氣系統(tǒng)又需要將氧氣輸送到客艙的各個(gè)位置，以滿足每一位旅客的生存需求，因此如果采用氣氧作為氧氣源，那么就需要在客艙內(nèi)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的供氧管道，這不僅會(huì)占用客艙內(nèi)的空間，影響民航飛機(jī)的載客量，同時(shí)還會(huì)給飛機(jī)帶來(lái)氧氣泄漏、氧氣爆炸等安全隱患[1]。因此，目前的民航飛機(jī)通常會(huì)將氣氧作為駕駛艙以及機(jī)組人員的氧氣源，而客艙供應(yīng)的氧氣則由固體化學(xué)氧氣發(fā)生器提供，由于這種氧氣發(fā)生器是以固體形態(tài)來(lái)存儲(chǔ)氧氣，體積相對(duì)較小，因此只需將其分別安裝在乘客座椅上方以及衛(wèi)生間頂部，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的氧氣供應(yīng)，從而滿足乘客的生存需求，無(wú)需設(shè)計(jì)輸送管道，更不存在氧氣泄露、爆炸等風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)于民航飛機(jī)來(lái)說(shuō)是非常重要的。

1.2 固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的原理

民航飛機(jī)的固體化學(xué)氧氣發(fā)生器主要是通過存儲(chǔ)的固體產(chǎn)氧物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)生成氧氣，并通過相應(yīng)的供氧氣裝置、呼吸面罩以及控制部件來(lái)向乘客提供氧氣，滿足其呼吸需求。一般來(lái)說(shuō)，氧氣發(fā)生器中的產(chǎn)氧物質(zhì)主要為氯酸鹽或是高氯酸鹽，這些產(chǎn)氧物質(zhì)以固體形態(tài)存儲(chǔ)在產(chǎn)氧藥柱之中，在需要供氧時(shí)，只需向其中加入金屬粉、催化劑、反應(yīng)穩(wěn)定劑，就能夠使氯酸鹽發(fā)生熱分解化學(xué)反，從而產(chǎn)生氧氣，其產(chǎn)氧化學(xué)反應(yīng)可用“2MClO3→2MCl+3O2↑”表示。

1.3 固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的優(yōu)勢(shì)

與氣氧相比，固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的優(yōu)勢(shì)十分明顯。首先，安全可靠。固氧發(fā)生器雖然會(huì)儲(chǔ)存富含氧的產(chǎn)氧物質(zhì)，但其本身屬于穩(wěn)定的固體形態(tài)，因此對(duì)于存儲(chǔ)條件要求較低，也不存在泄露的風(fēng)險(xiǎn)，因此十分安全、可靠。其次，固體化學(xué)氧氣發(fā)生器屬于單獨(dú)的氧氣生成裝置，由啟動(dòng)機(jī)構(gòu)、殼體、產(chǎn)氧藥柱、隔熱過濾層、安全泄壓閥、出氣嘴等幾部分組成，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因此在故障相對(duì)較少，日常維護(hù)與故障維修也比較簡(jiǎn)單、方便，只需定期進(jìn)行檢查并對(duì)故障部件進(jìn)行更換即可[2]。此外，固氧發(fā)生器是通過呼吸面罩與控制部件來(lái)為乘客供氧，因此安裝十分簡(jiǎn)單，使用操作也并不復(fù)雜，乘客只需經(jīng)過簡(jiǎn)單的指導(dǎo)即可掌握，具有著很強(qiáng)的實(shí)用性。

2 ?民航飛機(jī)固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 民航固氧發(fā)生器的主要產(chǎn)品

就目前來(lái)看，固體化學(xué)氧氣發(fā)生器雖然已經(jīng)在民航飛機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用，但能夠生產(chǎn)這一氧氣供應(yīng)裝置的卻非常之少，在全球范圍內(nèi)，僅有美國(guó)的AVOX系統(tǒng)公司以及B/E宇航公司具備獨(dú)立生產(chǎn)固氧發(fā)生器的能力，而無(wú)論是美國(guó)還是其他國(guó)家，民航飛機(jī)的固氧發(fā)生器也基本都是由這兩家公司生產(chǎn)。這兩家公司生產(chǎn)的民航固氧發(fā)生器不僅在市場(chǎng)份額上存在較大差距，產(chǎn)品的性能特點(diǎn)同樣有著很多不同之處，其中AVOX系統(tǒng)公司本身就是以通用航空配件以及固氧、氣氧產(chǎn)品的生產(chǎn)為主要業(yè)務(wù)，因此目前在市場(chǎng)中占據(jù)了較大的市場(chǎng)份額，在空客、波音等多種型號(hào)的民航飛機(jī)上都有著廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品的實(shí)用性與適應(yīng)性較強(qiáng)，產(chǎn)品累計(jì)生產(chǎn)量更是已經(jīng)超過了100萬(wàn)。而B/E宇航公司則是以呼吸防護(hù)設(shè)備生產(chǎn)為主要業(yè)務(wù)，近幾年剛剛將民航飛機(jī)氧氣系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈建立起來(lái)，因此其固氧產(chǎn)品所占市場(chǎng)份額相對(duì)較小，產(chǎn)品累計(jì)產(chǎn)量也僅在30萬(wàn)左右。但由于B/E宇航公司公司掌握了輕量化設(shè)計(jì)、血氧飽和度認(rèn)證等多種固氧產(chǎn)品生產(chǎn)的專利技術(shù)，因此其產(chǎn)品在體積、質(zhì)量、安全性、靈活度等方面目前都具有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)發(fā)展是非常大的，而其產(chǎn)品所占市場(chǎng)份額也處于不斷增長(zhǎng)之中[3]。

2.2 民航固氧發(fā)生器在國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)雖然尚未掌握民航固氧發(fā)生器的生產(chǎn)技術(shù)，但對(duì)于固氧發(fā)生器的相關(guān)研究工作卻早已得到了高度重視，而在近幾年，很多科研機(jī)構(gòu)都取得了較大的突破，并開始嘗試將科研成果應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。例如，湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所早在20年前，就利用固體火箭推進(jìn)劑軍工技術(shù)研制出了可靠性較高的固體化學(xué)氧氣發(fā)生器，目前已經(jīng)在高空跳傘防護(hù)、高原缺氧救生、井下救援等方面取得了良好的應(yīng)用效果，這為民航固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的生產(chǎn)提供了非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)。而在近20年間，該研究所又陸續(xù)解決了固氧發(fā)生器啟動(dòng)、氧氣凈化等多方面的問題，并對(duì)固體化學(xué)氧氣發(fā)生器進(jìn)行了多次改進(jìn)，甚至還建立了完整的固氧發(fā)生器生產(chǎn)線，為未來(lái)民航固體化學(xué)氧氣發(fā)生器的生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。

2.3 民航固氧發(fā)生器的未來(lái)發(fā)展方向

基于當(dāng)前我國(guó)民航事業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，未來(lái)民航固氧發(fā)生器的發(fā)展方向已經(jīng)比較明顯。首先，近年來(lái)我國(guó)國(guó)產(chǎn)大型民航飛機(jī)已經(jīng)陸續(xù)交付，因此未來(lái)國(guó)內(nèi)民航飛機(jī)必將向著國(guó)產(chǎn)化的趨勢(shì)發(fā)展，而民航固氧發(fā)生器作為民航客機(jī)的重要組成部分，其國(guó)產(chǎn)化制造也必將提上日程，因此，憑借著我國(guó)當(dāng)前的技術(shù)水平與生產(chǎn)條件，民航固氧發(fā)生器自主生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)是可以預(yù)期的。其次，民航固氧發(fā)生器的壽命期在10年左右，一旦出現(xiàn)供氧需求，作為一次性產(chǎn)品的固氧發(fā)生器則會(huì)直接報(bào)廢，而民航飛機(jī)的使用壽命卻在25年以上，因此，對(duì)于民航固氧發(fā)生器的更換同樣是非常重要的。由此可見，隨著固氧發(fā)生器生產(chǎn)技術(shù)的不斷完善，未來(lái)我國(guó)對(duì)于固氧發(fā)生器的更換技術(shù)也會(huì)逐漸發(fā)展起來(lái)。另外，現(xiàn)階段的民航固氧發(fā)生器在性能方面存在著很多不足之處，如靈活性較差、安全性不足等，因此在研究固氧發(fā)生器生產(chǎn)技術(shù)的同時(shí)，也不可忽視對(duì)固氧發(fā)生器性能優(yōu)化的研究。

3 ?結(jié)語(yǔ)

總而言之，民航飛機(jī)固體化學(xué)氧氣發(fā)生器對(duì)于民航事業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義，雖然目前我國(guó)仍不具備民航固氧發(fā)生器的自主生產(chǎn)能力，但隨著相關(guān)研究工作的不斷進(jìn)步，未來(lái)我國(guó)必將打破國(guó)外企業(yè)在固氧發(fā)生器領(lǐng)域的壟斷局面。

參考文獻(xiàn)

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[2] 周興明，胡曉，毛勝華，等.降低固體化學(xué)氧氣發(fā)生器溫度敏感性研究[J].固體火箭技術(shù)，2013，36（4）：534-538.

[3] 施興燦，雷鳴俊.民用飛機(jī)旅客氧氣系統(tǒng)研究[J].科技信息，2011（22）：429-430.