上世纪30年代,航空制造商波音公司推出了一款新型客机,型号为307的Stratoliner,这是一项改变游戏规则的创新。它配备了一个加压舱,使飞机在高空飞行时更加迅速和安全,而不会导致乘客和机组人员难以从20000英尺的稀薄空气中获得足够的氧气。
从那时起,机舱增压已经成为大多数飞行人员认为理所当然的技术之一。
查克·霍宁解释说:“机舱增压效果如此之好,以至于乘客几乎没有注意到它,部分原因是它在飞机爬升的过程中逐渐调整飞机内部的气压,然后在下降的过程中再次缓慢调整气压。”自2005年以来,他一直是安柏利-里德尔航空大学航空维修科学系的副教授,在此之前,他在达美航空公司做了18年的机械师和维修讲师。
“这并不是一个非常复杂的系统,几十年来基本技术基本保持不变,尽管电子、计算机控制的出现使它更加精确。”霍宁解释说,“基本上,飞机使用的是喷气发动机中压气机吸入的一些多余空气。发动机不需要燃烧所需的全部空气,因此有些空气被分离出来,用于空调和增压。”
压气机排出的多余空气被冷却,然后泵入机舱。它是由一种叫做空气舱压力控制器的装置来调节的,霍宁将其描述为“加压系统的大脑”。那个控制器会自动调节增压,它从数据中知道机组人员进入的巡航高度是多少。它安排了增压时间,这样当飞机爬升和外部压力下降时,它就可以工作了。
在飞机爬升的过程中,给飞机施加过大的压力会使机身承受过大的压差。为了避免这种情况,飞机不会试图在海平面上复制空气压力。相反,在36000英尺的巡航高度,大多数商用喷气机模拟8000英尺高度的气压。
波音787梦幻客机的机身采用了超强的碳纤维,能够将压力降低到6000英尺。霍宁解释说:“这更好,因为随着机舱高度的升高,血液中的氧气会减少。这就是为什么当你下飞机时,你可能会觉得累。”
霍宁说,需要增加多少空气来增压取决于机舱的容积。因为飞机的增压系统和空调系统一起工作,它也在不断地循环空气通过机舱,重复利用其中得的大部分空气,并在从发动机压气机吸入新鲜空气时排出其余部分。大多数飞机将在3到5分钟内完全交换机舱内的空气。
逐步加压是关键
飞机在上升和下降的过程中必须小心地逐渐加压,因为人类对气压的变化非常敏感。这就是为什么空气加压系统有自动控制的原因之一。如果控制器出现故障,飞机的飞行员可以在下降过程中手动为飞机减压,但这对乘客和机组人员来说可能是一种不舒服的体验,因为用手熟练地减压很困难。
空气增压系统也包含安全机制设计,以防止事故。如果舱内压力过高,正压释放阀就会打开,因为机舱内抽进了太多的空气,这将缓解压力。还有一个负压阀,可以保护飞机不受外部压力大于机舱内部压力变化的影响。
在飞行过程中发生减压失败的罕见事件,还有其他保障措施。当座舱压力下降到海拔12000英尺时,会有一个传感器来检测。这个开关会自动将氧气面罩投进机舱,这样乘客就可以毫无困难地继续呼吸。在一些飞机上,氧气来自钢瓶,而另一些则来自通过化学反应释放氧气。
因为飞机的增压不是在乘客乘坐的座位上增压的,而且在飞机的发动机那些部位增压,所以很多人不知道。
因为飞机在高空中是低于正常大气压的,慢慢增压的话就会回到正常大气压,所以没有感觉。
人的肌体是一个神奇的东西。它会自动调节。人在进行着呼吸,所以内部气压和外部气压相互平衡的时候,人就不会感到压力的存在。