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飞机空调系统真的这么不给力吗

日期:2017-09-06 来源:大飞机报 护眼模式:

  

  在机场,不时会看到用水门迎接飞机,当然这并不是给远道而来的飞机冲个凉,只是航空领域一种传统的欢迎贵客或者新飞机到来的方式

  本月初,深圳航空ZH9632航班因在旅客登机后长时间无法起飞,客舱内空调不足,导致一名女性旅客中暑晕倒。对此,航空公司方面回应称,飞机当时采用辅助动力系统(APU)降温,因而只能把客舱温度降到30℃左右。停在地面上的飞机,空调真的就这么不给力吗?

  8月1日深夜,由大连飞往深圳的深圳航空ZH9632航班在旅客登机后4小时依旧因流量控制不能正常起飞。有机上旅客反映,客舱内没有开空调,大家多次向机组要求未果,进而导致一名女性旅客中暑晕倒。随后,地面医护人员登机对该旅客进行了紧急治疗。待这名旅客中暑症状有所缓解后,机组要求其签署《风险告知确认书》后,飞机随后才得以起飞。

  之后深圳航空给出官方回应,指出当时飞机并非“不开空调”,而是采用了辅助动力系统(APU)降温,只能把客舱温度降低到30℃左右,造成了一名女性旅客身体不适。

  如今,空调正成为大家生活中必不可少的电器设备。当夏季乘坐车辆出行,车载空调在汽车发动机带动下向车内吹出徐徐凉风。在正常情况下,车内温度可以降到24℃,甚至更低。对于此次飞机空调不给力事件,大家最大的疑惑就是,汽车空调都能轻松实现的降温,为何在飞机这样高大上的交通工具上,反而没能做到呢?

  机载空调不仅仅是一个空调

  讲到这里,还是让大家先来了解一下飞机上装载的空调系统跟常见的空调系统有何区别。

  商用飞机大部分时间都是在大气对流层顶部到平流层底部巡航飞行。在对流层中,大气的温度、密度和气压随高度的升高而降低,平均每升高一千米,温度降低6.5℃。当到达平流层,大气温度基本不随高度增加而变化,保持在零下56.5℃。大气压力随高度的增加呈指数规律迅速下降。

  在这样恶劣环境中,人如果直接暴露在空气中,根本无法生存。商用飞机的空调系统最重要的作用,就是在如此恶劣的高空气候条件下,让旅客安全舒适地完成旅行。

  空调系统作为机载重要系统之一,其性能状况对座舱温度的控制、座舱增压的调节、乘客乘坐的舒适度以及电子设备安全工作等都起着重要作用。

  机载空调系统可不是在飞机上安装一个空调这么简单。机载空调系统包含了空气分配、压力控制、制冷、加热、空气污染控制及辅助冷却等众多分系统。主要职责是在恶劣的气候条件下,通过对舱内的空气温度、压力、压力变化率、湿度、空气污染物浓度、噪声等各参数进行调节,使舱内空气环境更加安全和舒适。

  在高空,外界空气低温、低压。飞机的空调系统利用空气循环制冷原理,将从气源系统获得的高温高压引气(引气温度通常在160℃-220℃之间),经过流量调节装置,流过两级换热器进行初步冷却,再在涡轮里进一步膨胀冷却,最终调解为温度湿度适宜的空气,供向座舱。实现这一功能的核心部件就是空调组件,集成了换热器、空气循环机(包括涡轮、压力机和风扇)、调节阀门、水分离器等部件。

  此外,空调系统关键的功能就是座舱温度和压力调节。控制座舱温度是通过改变冷热空气的混合比例来实现的。当系统收到驾驶员在驾驶舱控制面板设定的座舱调节温度信号和实际温度后,通过空调组件和配平空气系统等关键部件对座舱温度进行调节。

  座舱压调系统通过调节排气活门的开度大小以控制排出座舱的空气流量,实现对座舱压力、座舱内外压差、座舱压力变化速率等参数的控制,为乘客及机组人员提供安全、舒适的压力环境。

  到达一定海拔高度后,人体会为适应气压差、含氧量少、空气干燥等变化而产生高原反应。飞机在四万英尺的高空巡航时,为了避免乘客承受高海拔、高度压力的影响,就需要利用压调系统调节座舱压力及相关参数至乘员舒适的范围内。

  压调系统不会增加飞行员的负担,它自动调节客舱气压高度不超过8000英尺(约2400米),意味着即使飞机在四万英尺的高空飞行,你坐在飞机里的感觉就像在2400米的山峰,呼吸着空调给予的新鲜空气,不会有任何不适的感觉。

  为满足适航要求,压调系统要进行自动控制飞行、手动控制飞行、正负释压等飞行试验。通过自动/手动控制飞行试验,表明压调系统能够在飞行运营的所有高度范围内,正常调节座舱压力高度。通过正负释压飞行试验,表明压调系统在设备故障的情况下,有机械设备的安全保障,不会发生座舱压差超过限制值,造成机体损伤的事件,是保证飞机安全运行的有力后盾。

  即使在地面,空调效能照样“杠杠的”

  讲了这么多,大家应该知道了,机载空调最主要的作用是应对高空飞行的气温气压调节。不过专业的商用飞机工程师也要告诉大家,机载空调对于飞机在地面上的运行,制冷效果也是“杠杠的”。

  每一款投入商业运营的飞机,空调系统都必须进行应对高温和高寒的极端环境考验。

  高温高湿试验旨在验证空调系统对高温高湿天气的适应性,验证的天气通常在35℃以上,相对湿度45%以上,考验飞机在热天飞行时空调系统的功能和性能。空调系统这时候就要利用其快速冷却的性能,将暴晒两三个小时的飞机,在30分钟内,从40℃以上冷却到27℃。

  高寒试验旨在验证空调系统对高寒天气的适应性,验证的天气通常在零下30℃以下,考验飞机在冷天飞行时空调系统的功能和性能。空调系统这时候就要利用其快速加温的性能,将被寒冷浸透一夜的飞机,在30分钟内,从零下30℃升高到21℃。

  由此可见,每一架正常运营的飞机,都有能力在40℃以上的气温下,使用自身机载空调将客舱温度降低到27℃。一名中国民航的机长表示,当时机场气温为29℃,机坪温度会稍高于室温,如此看来,机载空调仅仅是略微起到了降温的作用。这表明,这架飞机使用APU带动空调制冷的效果确实有问题,况且飞机延误的时间也很长。

  此外,机载空调系统还要进行排烟试验和臭氧浓度试验。

  目前,无论是中国民航还是世界其他民航组织,绝大部分都有关于飞机客舱全程禁烟的规定。由于飞机客舱在飞行过程中全程封闭,空气是部分循环使用的,如果液压系统和燃油系统发生渗漏,油气进入空调系统而随空气进入客舱,遇到热源时,可能会发生爆炸,所以通常机务都要对空调系统异味故障进行严格排查。

  万一在飞行中真的出现烟雾,就需要空调系统来帮忙。通过空调系统流量调节增加进入座舱的空气量,合理的空气分配系统设计以及压调系统的调节,将座舱烟雾排出机外,保证座舱人员安全。据了解,通常5分钟就能实现整个客舱换气一次。

  臭氧,和维持全人类生命的氧气就差一个字,但区别却犹如天壤。与“张牙舞爪”的雾霾相比,臭氧要“低调”很多,悄悄地“隐藏”在万里晴空中,成为目前众多城市监控的大气环境污染元凶。

  臭氧几乎能与任何生物组织反应,对呼吸道的破坏性很强。根据加拿大职业监控与安全中心的介绍:“臭氧会刺激和损害鼻粘膜的呼吸道,这种刺激,轻则引发胸闷咳嗽、咽喉肿痛,重则引发哮喘,导致呼吸道疾病恶化等,此外臭氧也会刺激眼睛,会损害中枢神经系统,让人头痛、胸痛等”。

  由于臭氧主要分布在高空10千米至50千米的大气层中,而民航飞机的飞行高度一般是7千米至12千米。因此现代大型客机都配备了臭氧转换器,装在空调系统的前端,用来降低进入空调系统的外界臭氧浓度。

  因此,我们不仅需要在实验室验证臭氧转换器的效率,还要通过飞行试验验证座舱臭氧浓度是否满足适航条款要求。通常选择在臭氧气体浓度较高地区飞行,测量座舱供气入口处和座舱内臭氧气体含量是否符合标准。(简夕忠 张凯敏)

   

  【空难改变航空史】

没搞清空调靠哪个发动机引气

机长误操作导致事故

  

  现役英伦航空的A319客机

  英伦航空92号航班是执行从伦敦希思罗机场至北爱尔兰首府贝尔法斯特的定期航班。1989年1月8日,起飞后因引擎失效,于英国莱斯特郡的东米德兰兹机场作紧急着陆时在距离跑道700米的地方撞到邻近机场的高速公路路基上,摔成两段。事故造成机上47人死亡,79人生还。

  当天下午7时52分,92号航班从希斯罗机场起飞。这架全新的737-400飞机按惯例以自动驾驶模式开始爬升至35000英尺巡航高度,当飞机飞至28300英尺高空时,飞机左发动机扇叶一小片裂离吸入,致破坏引擎内部结构及转速降低,而该机型自动驾驶模式系设计当发动机转速降低时自动增加该发动机之供油量以提高转速,因而引起质量不均之震动与油料溢出产生火焰,机舱并能感受焦烟气味。由于驾驶员对于新机型的仪表判读与空调设计缺乏充分训练,误判为右发动机故障,于是解除自动驾驶模式以便关闭右发动机,使用单发动力飞行。

  右发动机关闭之后,左发动机虽故障但暂能运转,且由于自动驾驶模式解除,左引擎不再过量供油、转速降低,巧合地呈现震动减轻、火焰消失、机舱里的焦烟气味减少等动力稳定的假象,因此驾驶员与目击火焰消失的乘客均不作他想。而为安全起见,机长决定就近转往东密德兰机场降落,到了降落的最后步骤须增加发动机动力来调整高度的时候,左发动机又开始剧烈震动起火,数秒间完全故障停止运作,飞机失速下坠,驾驶员虽尝试启动右发动机,可惜为时已晚,飞机坠落于M1公路旁的一条堤围上,并发生爆炸起火,当时飞机离机场跑道只剩900米。

  左侧发动机因叶片设计有瑕疵而断掉,损坏了发动机。肇事的机长凯文·亨特(Kevin Hunt)当时判断是飞机右侧的发动机故障导致飞机震动及冒烟,因为之前他驾驶的波音737系列飞机都右侧发动机是负责控制机上的空调系统,可是从737-400客机开始,波音重新设计该套系统,使两具发动机都负责控制,飞行员被误导。

  当没有问题的右侧发动机被关闭后,机上震动情况及机舱内的烟雾却巧合地改善了,这使得机员更加相信是右侧发动机发生故障,而正当机员透过检查确认先前的行动正确时,空中管制员这时通知机员降落指示,令机员最后未发现错误。该两名机员很明显未曾受过因发动机故障造成飞机震动及冒烟等问题的训练,令他们同时判断错误。但两名机员同时判断错误是很罕见的,再加上机上显示发动机状态的仪表亦发生故障和波音737-400的驾驶系统过于复杂,因此令当时的情况更糟。

  在这次事故发生后,波音公司重新设计了波音737飞机的引气系统,并将飞机震动仪表和发动机仪表平行的设计布局改成了上下排列;重新设计了飞机固定座椅的地板和行李架,并对在旅客头部上方放置行李的体积和重量提出了新的要求。同时,航空公司对机组执行单发的程序提出了更细致的要求;在发动机震动值大的情况下,不要求对发动机进行关车处理。

  在飞行训练中,航空公司更要求机组,在任何时候,控制好飞机的飞行状态永远是第一位的要素。在控制好飞机的前提下,机组再去识别、判断、处置不正常情况。特别是在处置一些影响较大的系统故障时,机组成员必须交叉核实。飞机在低高度单发,在1000英尺以下不做处置;在低高度发生严重危及飞行安全的发动机火警时,也要求机组尽量接通自动驾驶仪,以减轻飞行机组的工作负荷。

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