论文部分内容阅读
摘 要：在座舱失压的紧急情况或需要时，民用飞机旅客氧气系统可以为旅客和乘务员提供呼吸用氧。本文依据旅客氧气系统设计规范、标准和要求，从供氧方式、供氧时间、抛放高度、氧气面罩数量、面罩布置、抛放高度、高度信号、供氧流量、告警指示等方面对民用飞机旅客氧气系统设计思路进行了阐述。
Abstract： In the case of cabin depressurization and if needed， the passenger oxygen system of civil aircraft provides breathe oxygen for the passengers and cabin attendants. According of design specifications， standard and requirements， this article state the passenger oxygen system design ideas in the aspect of the altitude of oxygen supply mode， oxygen supply time， mask quantity， mask layout， deploy altitude， altitude signal， oxygen supply quantity， alarm and indicator.
关键词：旅客氧气系统 气氧 化学氧
Keywords： Passenger Oxygen System； Gaseous Oxygen； Chemical Oxygen
0 引言
飞机一般包括起飞、爬升、巡航、下降、进场着陆等五种飞行状态。飞机在座舱失压的紧急情况下，舱内压力迅速降低，飞机需要应急下降，此時需要通过旅客氧气系统对客舱乘员提供应急供氧，以保护飞机和乘员。
1 概述
旅客氧气系统可分为氧气储藏、分配、控制和显示，由氧气储藏装置、连接软管和抛放控制电路等组成。
2 设计思路
2.1 供氧方式
目前民用飞机上的旅客氧气系统主要采用化学氧和气氧两种供氧方式，分布式脉冲气氧是一种新型供氧方案。
化学氧是指由受控加热固态化学品分解而产生的氧气，在旅客座椅上方的每个氧气容器箱内分别配有1个氧气发生器和与之连接的若干个氧气面罩，化学氧气的氧气流量不能调节，且氧气流量与座舱压力高度无关。目前航线飞机基本采用该种供氧方式，常用的化学氧气发生器有12、15和22min三种[1]。
集中式供氧采用多个氧气瓶构成旅客氧气瓶组件，末端采用阀门调节出口压力。目前一般民机已不采用该种供氧方式。由于长时供氧的化学氧发生器技术还不够成熟，高原航线飞机一般仍采用集中式气氧。
分布式脉冲气氧是旅客氧气系统的先进技术和发展方向之一，将高压氧气瓶供氧更换为化学氧气发生器，系统主要包含氧源、电子控制模块、旅客氧气面罩三个基本组件。
2.2 供氧时间
供氧时间根据飞机的应急下降剖面确定，目前航线运营的飞机用氧时间一般为12、15和22min。
2.3 旅客面罩数量
根据CCAR25.1447（c）（1） [2]要求，面罩数量必须大于座位数的10%，并考虑便于就近借用和怀抱小孩乘客需求，合理安排布置冗余面罩，设计时还需要考虑客舱乘务员、盥洗室的面罩需求。
2.4 面罩布置
旅客乘客面罩按照SAE AIR1390[3]的相关要求进行设计、布置和可达性检查。
当座舱增压的飞机飞行任务或飞行高度超过30，000英尺时，三人座的氧气面罩布置位置须满足SAE AIR1390图1、图2和图3的要求[3]。氧气储藏装置和面罩可布置在乘客头顶的模块内或座椅椅背内；单人座椅或双人座椅，可选在侧壁板上安装氧气储藏装置。
2.5 抛放高度
民用飞机旅客氧气系统的旅客氧气面罩的抛放高度与座舱大小、航线运行高度和机场高度有关。一般，对于小容积座舱，大约在12，000～14，000ft高度进行抛放；对于大容积座舱则在13，000～15，000ft之间[4]。根据CCAR25.1447（c）（1）要求，一般抛放高度设计在15，000 ft前。飞机在高高原机场的运营时，座舱压力高度在正常情况下（起飞、降落过程中）有可能会超过15， 000ft，为防止旅客氧气面罩自动抛放，在此阶段应对旅客氧气系统提供抑制信号，抑制旅客氧气面罩抛放。当飞机进入正常飞行后，取消该抑制信号。
2.6 高度信号
旅客氧气系统的座舱高度压力信号一般采用两种方式：从空气管理系统或安装于客舱的高度压力开关提取信号。
2.7 供氧流量
旅客氧气系统的供氧流量设计时，需要满足适航条款CCAR25.1443（c）的要求，同时也需要参考行业标准SAE AS8025[5]和TSO-C64[6]的要求。
2.8 抛放方式
旅客氧气面罩的抛放方式可以分为自动、手动和人工三种抛放方式。当座舱压力高度超过设定值时，旅客氧气系统自动抛放；若自动抛放失效，则机组人员根据需要选择手动抛放，按下旅客氧气面罩开关；若这两种抛放方式都失败或部分面罩未抛放，需要乘务员和乘客使用手动抛放工具进行人工抛放氧气面罩。
2.9 告警指示
旅客氧气系统自动抛放或手动抛放成功后，应有相应告警信息，同时指示灯亮，并在飞行数据记录器记录信息。若抛放失败同样显示相应的告警信息，中央维护系统内记录故障信息。
2.10 其他
在旅客氧气系统设计时，还需要考虑一下内容：
a） 面罩门设计时，考虑增加试验限位片，便于试验验证和后期维护；
b） 若采用多种选装构型，需考虑面罩盒的空间及周围支撑结构的刚度、抗热性能；
c） 盥洗室内氧气模块设计时，需考虑FAR适航指令AD2011-04-09。
3 总结与展望
旅客氧气系统在座舱失压的情况，可以为客舱内乘客和服务员提供应急呼吸用氧，是保障飞行安全和人员健康的重要系统。本文从供氧方式、供氧时间、抛放高度、氧气面罩数量、面罩布置、抛放高度、高度信号、高度流量、告警指示等方面对民用飞机旅客氧气系统设计思路进行了阐述。
参考文献
[1]陈湘燕.高原航线座舱释压旅客供氧问题浅析[J].中国民航飞行学院学报，2007（2）：11-15.
[2]CCAR-25-R3，运输类飞机适航标准[S]，中国民用航空总局，第三次修订，2001.5.14.
[3]SAE AIR1390 REV.A，Convenient Location of Oxygen Masks for Both the Crew and Passengers of Aircraft，1999，03.
[4]雷世豪主编.生命保障和环控系统设计/飞机设计手册第15册[M].北京：航空工业出版社，1999，9.
[5]SAE AS8025 REV.A，Passenger Oxygen Mask[S].Society of Automotive Engineers，1999，01.
[6]FAA TSO-C64b，Passenger Oxygen Mask Assembly， Continuous Flow，2005，08，21.
作者简介：
施兴灿，男，1983年2月生，浙江省富阳市人，现在中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院环控氧气部工程师，硕士研究生。
Abstract： In the case of cabin depressurization and if needed， the passenger oxygen system of civil aircraft provides breathe oxygen for the passengers and cabin attendants. According of design specifications， standard and requirements， this article state the passenger oxygen system design ideas in the aspect of the altitude of oxygen supply mode， oxygen supply time， mask quantity， mask layout， deploy altitude， altitude signal， oxygen supply quantity， alarm and indicator.
关键词：旅客氧气系统 气氧 化学氧
Keywords： Passenger Oxygen System； Gaseous Oxygen； Chemical Oxygen
0 引言
飞机一般包括起飞、爬升、巡航、下降、进场着陆等五种飞行状态。飞机在座舱失压的紧急情况下，舱内压力迅速降低，飞机需要应急下降，此時需要通过旅客氧气系统对客舱乘员提供应急供氧，以保护飞机和乘员。
1 概述
旅客氧气系统可分为氧气储藏、分配、控制和显示，由氧气储藏装置、连接软管和抛放控制电路等组成。
2 设计思路
2.1 供氧方式
目前民用飞机上的旅客氧气系统主要采用化学氧和气氧两种供氧方式，分布式脉冲气氧是一种新型供氧方案。
化学氧是指由受控加热固态化学品分解而产生的氧气，在旅客座椅上方的每个氧气容器箱内分别配有1个氧气发生器和与之连接的若干个氧气面罩，化学氧气的氧气流量不能调节，且氧气流量与座舱压力高度无关。目前航线飞机基本采用该种供氧方式，常用的化学氧气发生器有12、15和22min三种[1]。
集中式供氧采用多个氧气瓶构成旅客氧气瓶组件，末端采用阀门调节出口压力。目前一般民机已不采用该种供氧方式。由于长时供氧的化学氧发生器技术还不够成熟，高原航线飞机一般仍采用集中式气氧。
分布式脉冲气氧是旅客氧气系统的先进技术和发展方向之一，将高压氧气瓶供氧更换为化学氧气发生器，系统主要包含氧源、电子控制模块、旅客氧气面罩三个基本组件。
2.2 供氧时间
供氧时间根据飞机的应急下降剖面确定，目前航线运营的飞机用氧时间一般为12、15和22min。
2.3 旅客面罩数量
根据CCAR25.1447（c）（1） [2]要求，面罩数量必须大于座位数的10%，并考虑便于就近借用和怀抱小孩乘客需求，合理安排布置冗余面罩，设计时还需要考虑客舱乘务员、盥洗室的面罩需求。
2.4 面罩布置
旅客乘客面罩按照SAE AIR1390[3]的相关要求进行设计、布置和可达性检查。
当座舱增压的飞机飞行任务或飞行高度超过30，000英尺时，三人座的氧气面罩布置位置须满足SAE AIR1390图1、图2和图3的要求[3]。氧气储藏装置和面罩可布置在乘客头顶的模块内或座椅椅背内；单人座椅或双人座椅，可选在侧壁板上安装氧气储藏装置。
2.5 抛放高度
民用飞机旅客氧气系统的旅客氧气面罩的抛放高度与座舱大小、航线运行高度和机场高度有关。一般，对于小容积座舱，大约在12，000～14，000ft高度进行抛放；对于大容积座舱则在13，000～15，000ft之间[4]。根据CCAR25.1447（c）（1）要求，一般抛放高度设计在15，000 ft前。飞机在高高原机场的运营时，座舱压力高度在正常情况下（起飞、降落过程中）有可能会超过15， 000ft，为防止旅客氧气面罩自动抛放，在此阶段应对旅客氧气系统提供抑制信号，抑制旅客氧气面罩抛放。当飞机进入正常飞行后，取消该抑制信号。
2.6 高度信号
旅客氧气系统的座舱高度压力信号一般采用两种方式：从空气管理系统或安装于客舱的高度压力开关提取信号。
2.7 供氧流量
旅客氧气系统的供氧流量设计时，需要满足适航条款CCAR25.1443（c）的要求，同时也需要参考行业标准SAE AS8025[5]和TSO-C64[6]的要求。
2.8 抛放方式
旅客氧气面罩的抛放方式可以分为自动、手动和人工三种抛放方式。当座舱压力高度超过设定值时，旅客氧气系统自动抛放；若自动抛放失效，则机组人员根据需要选择手动抛放，按下旅客氧气面罩开关；若这两种抛放方式都失败或部分面罩未抛放，需要乘务员和乘客使用手动抛放工具进行人工抛放氧气面罩。
2.9 告警指示
旅客氧气系统自动抛放或手动抛放成功后，应有相应告警信息，同时指示灯亮，并在飞行数据记录器记录信息。若抛放失败同样显示相应的告警信息，中央维护系统内记录故障信息。
2.10 其他
在旅客氧气系统设计时，还需要考虑一下内容：
a） 面罩门设计时，考虑增加试验限位片，便于试验验证和后期维护；
b） 若采用多种选装构型，需考虑面罩盒的空间及周围支撑结构的刚度、抗热性能；
c） 盥洗室内氧气模块设计时，需考虑FAR适航指令AD2011-04-09。
3 总结与展望
旅客氧气系统在座舱失压的情况，可以为客舱内乘客和服务员提供应急呼吸用氧，是保障飞行安全和人员健康的重要系统。本文从供氧方式、供氧时间、抛放高度、氧气面罩数量、面罩布置、抛放高度、高度信号、高度流量、告警指示等方面对民用飞机旅客氧气系统设计思路进行了阐述。
参考文献
[1]陈湘燕.高原航线座舱释压旅客供氧问题浅析[J].中国民航飞行学院学报，2007（2）：11-15.
[2]CCAR-25-R3，运输类飞机适航标准[S]，中国民用航空总局，第三次修订，2001.5.14.
[3]SAE AIR1390 REV.A，Convenient Location of Oxygen Masks for Both the Crew and Passengers of Aircraft，1999，03.
[4]雷世豪主编.生命保障和环控系统设计/飞机设计手册第15册[M].北京：航空工业出版社，1999，9.
[5]SAE AS8025 REV.A，Passenger Oxygen Mask[S].Society of Automotive Engineers，1999，01.
[6]FAA TSO-C64b，Passenger Oxygen Mask Assembly， Continuous Flow，2005，08，21.
作者简介：
施兴灿，男，1983年2月生，浙江省富阳市人，现在中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院环控氧气部工程师，硕士研究生。