客舱空气系统工作原理(图文教程)

现代喷气客机的客舱空气系统可在40,000英尺以上的飞行高度条件下提供安全舒适的客舱环境。

    在这些高度条件下，为了使乘客和机组人员能够正常呼吸，客舱必须进行增压。法规规定：在最高飞行高度上，客舱压力不得低于相当于为8,000英尺的外部大气压力。

    除了具备增压功能外，客舱空气系统还能控制气流、空气过滤和温度。

    客舱空气系统的工作原理

    供应客舱的压缩空气来自飞机喷气发动机的压气机级。外界空气在流经压气机过程中，由于得到增压，变得非常热。有一部分热空气被抽出来供应客舱。这部分热空气首先由发动机吊架上的热交换器加以冷却，然后流经机翼中的管道，接着由客舱地板下面的空气主调节装置进一步加以冷却。

    冷却后的空气流进一个气室，与几乎等量的来自客舱经过高度过滤的空气相混合。混合后的空气通过管道引到客舱，从客舱顶部的出气口流出。

    客舱内的空气循环流动，最后经客舱两侧的地板格栅排出，或者在有些飞机上，经舱顶排气口排出。排出的空气从客舱地板下面流入机身底层。气流连续不断地循环，迅速稀释气味，同时维持适当的客舱温度。从客舱排出的空气中，大约有一半立即通过机身底层的排气阀从飞机中排出。该阀门也控制着客舱压力。另一半被排风机排出，流经客舱地板下面的特殊过滤器，然后与发动机压气机导入的外界空气相混合。

    这些高效率的过滤器类似于医院里用来保持空气清洁的过滤器。这种过滤器极其有效地阻拦与细菌和病毒一样微小的颗粒。进入这些过滤器的微生物中，估计有94%至99.9%可被捕获。

    主要特性和总体效用

    客舱空气系统有几个特性值得特别强调：

    空气循环是连续的：空气源源不断地流进和流出客舱。

    客舱有很高的空气交换率：仅仅在两三分钟的时间内，客舱内的全部空气被进来的外界空气和过滤空气的混合气所替换（具体时间间隔取决于飞机大小）。每小时换气20到30次。

    外界空气被混合后不断补充客舱空气：外界空气补充使得二氧化碳和其他污染物有效地保持在标准限度内，并且使得氧气补充率远大于氧气消耗率。外界空气补充还确保空气再循环部分不必无休止地进行再循环，而是迅速被外界空气稀释和替换。与聚集大量人员的其它运输工具、办公楼以及其它封闭场所相比，现代喷气客机提供的环境在许多方面都更加优越。例如，在供暖或供冷季节，大多数办公楼引入外界空气的百分比低得多，通常低于20%，甚至更低。另外，办公楼通常有很低的空气交换率，并且它们很少装备类似波音飞机使用的那种高效率过滤器。

    乘客所享有另外一个优势：对于在高空飞行的喷气客机，进入其客舱的外界空气通常要比建筑物和地面运输工具通风使用的空气干净多了。

    诸多研究已经证明了客舱空气系统的总体安全性和有效性。其中最全面的一个研究是为美国政府做的。它包含一项独立进行的检测，即检测了从92个随机挑选的航班上抽取的空气样本。结果发现诸如真菌和细菌等污染物的水平接近或低于普通室内环境里的同类水平。此外，还发现二氧化碳平均水平低于美国政府工业卫生工作者会议推荐限值的三分之一。波音和多家航空公司分别进行的研究也得出了类似结果。

    客舱空气不太可能含有足够的污染物，而导致诸如疲劳性头痛、恶心或呼吸问题等偶尔报告的症状。这些症状更可能是由诸多因素综合作用所导致的，即个人健康状况、时差反应、药物治疗、酒精消费和运动病等因素与客舱高度效应和低湿度等因素的综合作用。波音支持有关行业开展对这些因素相互作用机制的研究。

    新老客舱空气系统的区别

    对于早期的喷气客机，发动机的全部或大部分推力直接由发动机的核心机产生。这些老式飞机的客舱空气全部采用取自飞机压气机的外部空气，这对燃油燃烧效率影响很小。但是依照现在的标准来评判，这些发动机噪声太大，排入大气的污染物水平很高，并且燃油效率很低。

    相反，大部分新式喷气客机是由高涵道比的风扇发动机来驱动，这种发动机噪声很小，燃烧很干净，并且效率更高。这种发动机的前端有一个大口径风扇，它由发动机核心机驱动。风扇驱使大量空气从涵道流过而不是穿过核心机，实际上大部分推力是由风扇生成的。从发动机核心机抽取每单位压缩空气，导致风扇推力降低的程度甚至大于这个单位；而且还导致燃油效率降低，就降低幅度而言，新式发动机要比老式发动机大得多。通过向客舱供应混合空气（取自压气机的外界空气和再循环的空气各占50%），实现了一种平衡，既维持了高水平的客舱空气质量，又提高了燃油效率，减少了对环境的影响。

    然而，这仅仅是现在客舱空气系统设计基本原理的一部分。在飞行高度条件下，客舱空气通常是相当干燥的。新式喷气客机由于有了50%的空气再循环，客舱至少具有一定水平的湿度；相比之下，老式客机的客舱湿度非常低。此外，部分客舱空气再循环可减少吸入滑行跑道上的废气和其他污染物，而且还减少了暴露于高空臭氧的程