[科普中國]-機載制氧系統(tǒng)

簡介

機載制氧系統(tǒng)是針對飛機在氧氣系統(tǒng)出現(xiàn)不能滿足戰(zhàn)術(shù)要求的情況下所設(shè)計的。飛機現(xiàn)有的儲氧裝置為某型液氧裝置，由于該套裝置儲氧量有限，影響到了飛機的巡航能力，而機載制氧系統(tǒng)，是在保留飛機原有供氧部分的情況下，連續(xù)的制氧供機組人員使用的一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)的投入使用，減少了地面保障工作的難度，同時也增強了飛機的出動強度和整機的戰(zhàn)術(shù)性能。1

系統(tǒng)組成機載制氧系統(tǒng)主要由氣源部分、制氧部分、供氧部分、備用氧部分、控制部分等組成。氣源部分主要是將來自發(fā)動機某級壓氣機的壓縮空氣進(jìn)行降溫和降壓處理，并且除去空氣中的水和雜質(zhì)；制氧部分是通過分子篩制氧裝置，采用變壓吸附方法分離出氧氣、氮氣等氣體，氧氣加壓后輸入飛機的氧氣調(diào)節(jié)器，其它氣體排出機外；供氧部分是根據(jù)切換條件，將制氧部分產(chǎn)生的氧氣和備用氧進(jìn)行切換，依照供氧規(guī)律供飛行人員呼吸用；控制部分則是利用氧分壓傳感器裝置及自動控制系統(tǒng)，自動控制輸出氧氣濃度及氧氣壓力。

氣源部分包括進(jìn)氣裝置、穩(wěn)壓裝置、調(diào)溫裝置和過濾裝置。穩(wěn)壓裝置利用飛機主液壓系統(tǒng)和剎車液壓系統(tǒng)驅(qū)動液壓馬達(dá)來帶動滑片壓縮機工作，對不同方式的引氣氣源進(jìn)行穩(wěn)壓，保持分子篩制氧裝置入口處的氣體壓力穩(wěn)定。調(diào)溫裝置和過濾裝置的功用分別是對滑片壓縮機出口的氣體進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)控制和對氣體進(jìn)行過濾，除去水、油等雜質(zhì)，使其能夠滿足分子篩制氧裝置入口條件要求。

制氧部分由分子篩制氧裝置和氧氣增壓裝置組成。分子篩制氧裝置將調(diào)節(jié)到合適壓力、溫度的空氣，通過分子篩吸附分離，得到較高濃度的氧氣，分子篩再生時產(chǎn)生的氮氣經(jīng)解吸排空，高濃度氧氣進(jìn)入下一級氧氣增壓系統(tǒng)進(jìn)行增壓；氧氣增壓裝置是利用帕斯卡原理將分子篩制氧裝置分離出來的濃縮氧氣增壓至氧氣調(diào)節(jié)器工作壓力范圍。1

分類分子篩制氧系統(tǒng)分子篩制氧系統(tǒng)（OBOGS）采用的主要技術(shù)是20世紀(jì)70~80年代發(fā)展成熟的變壓吸附制氧法（PSA），它基于分子篩對空氣中的氧、氮組分選擇性吸附而使空氣分離獲得氧氣。它克服了氣氧和液氧系統(tǒng)多方面的的缺點，稱為飛機機載制氧系統(tǒng)的首選。其優(yōu)點概括起來有以下幾個方面：

（1）在后勤保障方面，它不再需要機場儲存和運輸液氧，因此取消了相應(yīng)的地面場站設(shè)備和相應(yīng)的費用。

（2）基本上取消了氣氧和液氧系統(tǒng)必要的日常維護(hù)工作，一般液氧系統(tǒng)與分子篩機載制氧系統(tǒng)相比，維護(hù)工作量之比為2000:1。

（3）由于地面和機上都取消了貯存氧源，從而減少了來自氧氣著火或爆炸的危險性。

（4）飛機由于裝有分子篩機載制氧系統(tǒng)，很少需要地面補氧，因此易于滿足對飛機實施迅速而靈活地調(diào)動和部署的要求，并消除了由于液氧或氣氧系統(tǒng)對飛機的執(zhí)行任務(wù)時間的限制。

（5）分子篩機載制氧系統(tǒng)無論從可靠性、維修性上來說，都大大優(yōu)于氣氧、液氧系統(tǒng)。

（6）增強了適應(yīng)化學(xué)生物戰(zhàn)環(huán)境的能力。

（7）由于以上優(yōu)點，因此分子篩機載制氧系統(tǒng)全壽命費用低。2

膜分離制氧系統(tǒng)為保證長時間的續(xù)航供氧，先進(jìn)戰(zhàn)機摒棄了傳統(tǒng)的氣氧、液氧氧源，轉(zhuǎn)向采用機載制氧技術(shù)，通過分離空氣制取高濃度氧氣來滿足供氧需要。機載制氧技術(shù)不僅大大延長了飛機的續(xù)航時間，還降低了后勤保障難度，減小了代償損失，是飛機供氧系統(tǒng)的一次革命。

與分子篩制氧系統(tǒng)相比，膜分離系統(tǒng)在某些方面更適合用于機載制氧設(shè)備，其特點是：（1）體積小，重量輕；（2）可靠性高；（3）控制簡單；（4）對水蒸氣不敏感；（5）無粉化現(xiàn)象造成的污染。3