良好的氣密座艙是飛機進行高空飛行的必要條件，它也可以同時解決增壓、通風和溫度調節等幾個方面的問題，能較好地滿足機上乘員的需要。
航空氣密座艙設備可按照一定的規律，自動地翻節飛機氣密座艙內的氣壓，以保證高空飛行時飛行人員有最良好的飛行條件。 在具有氣密座艙的飛機上，暖氣通風器設備通常與氣密座艙設備連線成為一個整體。為飛機在高空高速飛行中，用以保護飛行人最的全套高空及暖氣系統的典型裝置。
基本介紹
- 中文名：航空氣密座艙設備
- 外文名：Air tight cabin equipment
分類,大氣通風式氣密座艙,再生式氣密座艙,設計要求,對座艙溫度的要求,座艙壓力的要求,受力特點,
分類
氣密座艙的基本結構形式有兩種：一種是再生式；另一種是大氣通風式。現代大、中型民用飛機均採用大氣通風式氣密座艙。
大氣通風式氣密座艙
大氣通風式氣密座艙就是通過密封系統將座艙與大氣隔絕開來，再由飛機發動機壓氣機的引氣系統或其他增壓裝置將高空稀薄的空氣壓縮後輸入艙內，向座艙供氣增壓，使座艙內形成較外界高空環境大氣壓力高的艙內氣體壓力環境，而座艙內使用過的空氣又不斷地經壓力調節裝置的排氣活門排出機外，座艙空氣處於不斷流通中，這樣既可以保證座艙內的余壓要求，又可以維持通風，使艙內空氣保持清新；由於被壓縮的空氣經過調節，可以對座艙進行加溫或冷卻，保證座艙內的溫度要求。
這種氣密座艙利用空氣增壓裝置向座艙輸入增壓空氣來使座艙增壓。增壓空氣經單向活門、空氣濾、供氣量調節裝置、供氣開關等附屬檔案，不斷進入座艙。座艙內的空氣又不斷經壓力調節裝置流出，帶走人們呼出的二氧化碳和水蒸氣，以保持座艙內空氣新鮮。壓力調節裝置用來調節座艙壓力，使之按一定規律隨高度而改變。溫度調節裝置能自動控制流向加溫裝置和冷卻裝置的空氣流量的比例，以保持適當的座艙溫度。供氣量調節裝置用來控制輸入座艙的增壓空氣的流量，以保證座艙壓力、溫度調節的準確性，並使人們能吸到足夠的新鮮空氣。由於高空大氣比較乾燥，客機一般都裝有濕度調節裝置，它能向座艙輸送水蒸氣，使座艙內空氣適當。
大氣通風式氣密座艙有顯著的優點：由於增壓空氣是由發動機壓氣機引出的，除壓力便於調節外，引氣溫度較高，又能用來給座艙加溫，使增壓和調溫的兩大任務能同時用同一空氣介質完成，從而使系統設備簡化；此外，大氣通風式座艙對氣密性的要求可以相對降低，從而使座艙密封結構簡化，也便於維護。它存在的缺點主要是，當發動機工作狀態改變時，容易引起座艙工作不穩定，使座艙壓力和溫度的動態調節性能受到一定影響。另外，在飛行高度增加時，由於高空空氣稀薄，壓氣機產生的增壓空氣難以保證座艙余壓的需要，所以這種結構形式的座艙有飛行高度的限制，它適用於飛行高度在20km～25 km以下的飛機，所以對民用飛機是很適合的。
再生式氣密座艙
再生式氣密座艙又稱為自主式氣密座艙。它利用安裝在飛機上的氧氣瓶和冷氣瓶作為增壓氣源，瓶內氣體經過調節裝置後輸入密封艙，用以補充泄漏的空氣和消耗的氧氣，使用過的空氣經再生處理後重新進入座艙。顯然，這種氣密座艙與外界大氣不直接發生關係，使用時不受飛行高度限制，因而它主要套用在飛行高度大於25km的飛機和宇宙飛船上。這是由於在25km以上的高空大氣極度稀薄，通過增壓系統輸人壓縮空氣來維持艙內壓力與溫升的耗資巨大。
這種座艙內的氣體環境可以保持與海平面相似的氣壓和氣體成分，也可以是充以低氣壓、高濃度氧的混合氣體。氣密座艙的增壓氣源為飛機上的氧氣瓶和冷氣瓶。氧氣和壓縮空氣分別經供氣量調節裝置以一定的流量不斷地輸入座艙，以補償泄漏的空氣和人員消耗的氧氣，使座艙內的空氣保持適當的壓力和含氧量。風扇迫使座艙內的空氣不斷流過再生裝置(包括二氧化碳吸收器和吸濕器)。艙內的二氧化碳、水氣和有害雜質等由再生裝置濾除和吸收；再生後的空氣，經溫度調節裝置調節後，重新進人座艙，座艙內的氣壓也由壓力調節裝置自動調節。
這種氣密座艙的使用，理論上可以不受飛行高度限制，它只與飛機上儲存的氧氣量和壓縮空氣量有關。再生式氣密座艙的主要缺點是：為了避免氧氣和再生空氣過度消耗，對結構氣密性的要求較高；附屬檔案設備比較複雜，維護較不便。此外，由於飛行中新鮮空氣供應不足，這種座艙內的生活條件比通風式氣密座艙差些，它都用在高空高速殲擊機或特殊的研究用飛機上，至於客機，既用不著飛那么高，也不可能為全體旅客帶那么多的氧氣和壓縮空氣，所以都採用大氣通風式氣密座艙。
設計要求
氣密座艙是飛機座艙環境控制系統的調節對象，是對乘客和空勤人員提供安全而舒適的生活和工作環境的基本技術保證。
座艙內空氣參數符合人體生理衛生標準和一定舒適程度的要求座艙內空氣參數，如空氣的溫度、壓力及壓力變化率應符合人體生理衛生的要求；同時對於進入座艙空氣的流量、流速、濕度、清潔度等都應滿足座艙空調通風換氣的要求。
座艙具有一定的強度及空調系統工作安全可靠機座艙應能承受飛機的最大余壓值。當飛行狀態及環境大氣條件突然變化時，空調系統應能安全可靠地工作；如系統供氣壓力及溫度突然改變，或受到振動等作用時，空有空氣的濕度、清潔度等，對它們的要求主要是基於滿足人體生理衛生要求出發的，應能為乘客和空勤人員提供安全而舒適的生活和工作環境。
對座艙溫度的要求
根據航空醫學要求，最舒適的座艙溫度為20℃～22℃，正常保持在15℃～26℃的舒適區範圍內。人的熱感覺與人體的散熱有關。環境空氣的溫度、相對濕度、空氣流動速度(風速)及周圍物體溫度等因素緊密聯繫、相互制約，共同影響著人體通過對流、輻射和傳導的散熱量，因此評價人體對熱環境的感受不能僅根據氣溫或其他某一單一因素的影響，空調系統中，常用有效溫度(E虢ctive Temperature)來指示人在不同溫度、濕度和風速的綜合作用下所產生的溫熱感覺的指標。它是以相對濕度為100%、風速為零的條件下，產生同樣溫熱感覺的氣溫來表示的，即有效溫度是根據散熱量相等(同等的溫熱感覺)的條件，將不同溫度、相對濕度和風速折算為靜止飽和空氣的溫度，它是根據人體的主觀感覺為基礎制訂的經驗性溫度指標。所以，有效溫度值和人的熱感覺是一致的。根據有效溫度要求的座艙溫度條件，當穿著冬季服裝時，舒適的有效溫度範圍為16℃～23℃，平均值為18．5℃，美國汽車工程師協會(sAE)推薦常用值為20℃；當穿著夏季服裝時，舒適有效溫度範圍為18℃～26℃，平均值約為22℃，推薦值為21．7℃。另外，座艙內溫度場應均勻，無論是垂直方向還是水平方向，與規定座艙溫度值的偏差，一般不得超過±3℃。座艙壁、地板和頂部的內壁溫度，基本上應保持與艙內溫度一致；否則由於熱輻射和對流的影響會使乘員感到不舒適。同時，各內壁的溫度應高於露點，使其不致蒙上水汽。
座艙壓力的要求
對座艙壓力有兩個方面的要求：一個是使用升限時座艙空氣壓力的絕對值；另一個是座艙壓力變化速率的要求。常用到的與座艙壓力有關的參數有以下幾個：
(1)座艙空氣壓力p。使用升限時座艙空氣的絕對壓力應保證艙內有足夠的氧分壓，以使在整個飛行過程中，旅客不需要使用氧氣設備。根據生理研究，對於一般乘客只要保證吸人空氣的壓力不小於76．00kPa(570mmHg)就不會產生缺氧症狀。常用的座艙空氣壓力的單位有Pa(帕)、mmHg。
(2)座艙高度。座艙壓力也可以用座艙高度表示。座艙高度是指座艙內空氣的絕對壓力值所對應的標準氣壓高度，單位為m。對應於座艙空氣壓力上限值75．33kPa(565mmHg)，它大約相當於2．4km高度上的大氣壓力，即稱此時的座艙高度為2．4km。座艙壓力降低，相應的座艙高度升高。增壓座艙的座艙高度隨機型而異。現代一些大、中型飛機上，當座艙高度達到(3．05km)相當於10000ft時，通常設有座艙高度警告信號，向機組成員發出警告，它表示座艙壓力不能再低，此時必須採取措施增大座艙壓力。國際航空運輸協會規定，在亞聲速客機的典型巡航高度12km(約39000ft)，外界氣壓約18．67 kPa(140mmHg)，座艙內空氣壓力維持在75．33kPa(565mmHg)，或相當於座艙高度為2．4 km(8000ft)，這樣，在氣密增壓客機內可以不必按常規使用氧氣設備飛行。
受力特點
現代飛機大都在空氣稀薄的高空飛行．為了保證空勤人員和旅客在高空飛行時的正常工作條件和生理要求，都採用了氣密座艙。在氣密艙中提供了必需的氧氣、空氣壓力、溫度和濕度。為了保證儀表、設備可靠地工作．需要使它的外界環境有一定的壓力和溫度，因而也需要把它們放在氣密艙中。
氣密座艙是薄壁結構，它除了受到由於氣密要求引起的壓差外．也可能還是機身整體受力的一部分。關於座艙增壓的一般情況是：當高度低於2 000～3 000 m時，艙內壓力與外界一樣，不必增壓。
