1、1,機(jī) 載 制 氧,主講教師: 張輝 辦公電話(huà)聯(lián)系電話(huà)Email: ,2,分子篩制氧加壓,分子篩制氧,液氧,氣氧,航空用氧需求,聯(lián)合制氮制氧,3,航空用氧 需求,天大地大沒(méi)有反應(yīng)大,爹親娘親不如氧氣親,4,航空用氧 需求,5,航空用氧 需求,6,航空用氧 需求,科學(xué)試驗(yàn)表明，人暴露在10000 m高空的有效意識(shí)是1 分種左右。,在14000 m以上有效意識(shí)只有1215秒。,天大地大沒(méi)有反應(yīng)大,爹親娘親不如氧氣親,7,航空用氧 需求,在從倫敦飛往澳大利亞墨爾本經(jīng)停香港起飛后1小時(shí)，于當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午9點(diǎn)在中國(guó)南海上空29000英尺高空發(fā)生巨響，機(jī)

2、身突現(xiàn)一個(gè)直徑約3米的大洞，之后緊急迫降菲律賓馬尼拉機(jī)場(chǎng)。該飛機(jī)的設(shè)計(jì)中有分布在機(jī)身底部的幾十個(gè)氧氣罐，這里也是客艙下方出現(xiàn)洞的地方。菲律賓出動(dòng)炸彈嗅探犬檢查了貨艙，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有跡象顯示有炸藥。,8,經(jīng)驗(yàn)豐富的法國(guó)傘兵弗倫尼爾將乘坐一個(gè)利用161米高的氫氣球運(yùn)載的加壓艙，從加拿大薩斯喀徹溫省起飛，升到高度大約是飛機(jī)航線(xiàn)的4倍的空中。在氣球上升過(guò)程中，加壓艙內(nèi)的壓力會(huì)慢慢放出，以便他能走出加壓艙，實(shí)施跳傘活動(dòng)。,航空用氧 需求,9,屆時(shí)他將穿一身專(zhuān)門(mén)研發(fā)的保護(hù)服，攜帶2瓶氧氣，跟宇航員離開(kāi)飛船的情形一樣。,航空用氧 需求,10,但是，作戰(zhàn)飛機(jī)在發(fā)生座艙蓋爆破情況時(shí)，往往要在高空?qǐng)?jiān)持戰(zhàn)斗，這就需要自始

3、至終有專(zhuān)門(mén)的氧氣供應(yīng)。,通常情況，民航飛機(jī)不需要使用專(zhuān)門(mén)的供氧設(shè)施，它通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)將空氣增壓后供入機(jī)艙，即使在萬(wàn)米高空，機(jī)艙內(nèi)環(huán)境也和海拔1500米左右相似。一旦座艙失壓，乘客會(huì)采用氧氣面罩吸氧，并且飛機(jī)會(huì)盡快落地或者下降到艙內(nèi)人員可以適應(yīng)的高度。,航空用氧 需求,11,氣氧,肺式供氧,高壓氣氧,液氧,機(jī)載制氧,加壓供氧,供氧,抗荷防護(hù),防生物、化學(xué)、核子和水溺,氣動(dòng)調(diào)節(jié),電控調(diào)節(jié),航空用氧 發(fā)展,新型殲擊機(jī)機(jī)載分子篩制氧氧氣系統(tǒng)及其配套抗荷裝備抗荷性能的研究一文中，提到分別以機(jī)載分子篩制氧器和備用氧為氧源進(jìn)行抗荷系統(tǒng)物理性能試驗(yàn)，并有10名受試者參加，包括抗荷代償兩用褲配抗荷調(diào)壓器、抗荷正壓呼

4、吸、抗荷系統(tǒng)裝備的抗荷性能試驗(yàn)。關(guān)鍵的話(huà)是抗6.5G持續(xù)30秒試驗(yàn)，抗9G持續(xù)10秒試驗(yàn)。該系統(tǒng)的抗荷代償兩用褲配抗荷調(diào)壓器、抗荷正壓呼吸、抗荷系統(tǒng)裝備的抗荷性能分別為2.08G、1.92G、3.92G。六名進(jìn)行抗6.5G/10秒試驗(yàn)的受試者和3名進(jìn)行抗9G/10秒試驗(yàn)的受試者均順利通過(guò)。結(jié)論是系統(tǒng)滿(mǎn)足了新殲擊機(jī)的機(jī)動(dòng)性要求。殲10的性能超過(guò)了F-16的早期型號(hào)，估計(jì)可以達(dá)到F-16D的水平，部分性能可能還要超越。,12,航空用氧 氣氧,活塞式螺旋槳飛機(jī)采用氣氧，氧以氣態(tài)形式儲(chǔ)存于低壓(3 4 MPa)或高壓(12 19 MPa) 航空用3hT氣瓶中，每瓶可裝3200 L氣氧；從氧氣瓶強(qiáng)度和安

5、全考慮，壓力最大不超過(guò)15 MPa(剩余壓力一般為20%)。 連續(xù)供氧一般在2 h左右(一名飛行員)。 在傳統(tǒng)的飛行中，戰(zhàn)斗機(jī)靠地面充氧車(chē)給飛機(jī)上的氧氣瓶充氧，飛機(jī)所到機(jī)場(chǎng)需配備一系列完整的后勤保障措施和一套制氧、充氧設(shè)備。 由于軍用飛機(jī)內(nèi)部的空間狹小，安裝的氧氣瓶數(shù)量和容積是非常有限的。,13,航空用氧 氣氧,14,航空用氧 氣氧,現(xiàn)代飛機(jī)中氣氧一般用于緊急供氧裝置，如氧氣系統(tǒng)失效或座椅彈射時(shí)，由緊急氧氣瓶供氧。 用于對(duì)空間和重量限制不是特別嚴(yán)格的大型飛機(jī)。 目前俄羅斯的蘇27等飛機(jī)上的氧氣系統(tǒng)采用超高壓氣氧源、配囊式服裝，供氧、抗荷一體化，具有三防功能。,15,航空用氧 氣氧,在空軍航空兵

6、部隊(duì)，四站連制氧站制氧員就是專(zhuān)門(mén)為戰(zhàn)機(jī)飛行訓(xùn)練生產(chǎn)供應(yīng)氧氣的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，我們習(xí)慣把他們稱(chēng)為“制氧兵”。近日，筆者來(lái)到廣空某場(chǎng)站制氧站，與“制氧兵”有了一次“親密接觸”。筆者站在離汪禮安只有近2米的距離，大聲朝他喊了幾句，但他擺了擺頭，意思是聽(tīng)不清。,16,航空用氧 液氧,優(yōu)點(diǎn)：液氧系統(tǒng)比高壓氣氧系統(tǒng)的重量輕60-70%，體積小60-80%， 相對(duì)于高達(dá)14 MPa的儲(chǔ)存壓力而言，液氧只需1.7 MPa便可儲(chǔ)存在杜瓦瓶中。 液氧溫度低達(dá)-147，通過(guò)加熱蒸發(fā)，每升可產(chǎn)860 L純氧。 一個(gè)3hT瓶子可盛42.5升液氧(36560 L氣氧)，相當(dāng)于壓縮氣氧的10倍。,時(shí)間：美、英、法等國(guó)在第二次

7、世界大戰(zhàn)以后開(kāi)始研制和使用液氧。,用途： 通常用于預(yù)先有計(jì)劃、有規(guī)律飛行的客機(jī) 對(duì)空間、重量和工效等因素的考慮極為嚴(yán)格的戰(zhàn)機(jī)。,17,航空用氧 液氧,缺點(diǎn)：對(duì)于隨時(shí)升空、航程瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)斗機(jī)并不合適 地勤保障難，液氧對(duì)地面液氧站的依賴(lài)非常大，制造液氧對(duì)許多國(guó)家來(lái)說(shuō)，成本高，難度大，目前只有美國(guó)在全國(guó)各地設(shè)有液氧站點(diǎn)。常常有飛機(jī)長(zhǎng)距離飛行后，由于氣候因素，遠(yuǎn)離基地等候時(shí)，液氧揮發(fā)而不能返回基地，在戰(zhàn)時(shí)靈活性受到限制。 制氧站目標(biāo)較大，極容易暴露。 燃爆風(fēng)險(xiǎn)大，液氧在貯存或運(yùn)輸中一旦發(fā)生污染，如混有可燃性油脂、纖維、金屬粉末等，可能發(fā)生燃燒或爆炸，在航空母艦上存放液氧尤其危險(xiǎn)。 使用條件差，戰(zhàn)斗機(jī)

8、進(jìn)行纏斗、滾翻時(shí)，液氧的液面也隨之發(fā)生混攪現(xiàn)象，影響了產(chǎn)氧率，從而造成供氧變化和不足等問(wèn)題。 液氧沸點(diǎn)低，極易揮發(fā)，蒸發(fā)率為520%，第一天充了液氧，第二天飛行時(shí)還要充氧，液氧源約90%浪費(fèi)在運(yùn)輸和準(zhǔn)備過(guò)程中，一旦戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，這是一個(gè)制約持續(xù)作戰(zhàn)的重要因素。,肖華軍，張玉明. 航空氧源的必然發(fā)展趨勢(shì)機(jī)載分子篩J. 航空系統(tǒng)工程，1992，(2)：35-40.,18,中國(guó) 殲五,“殲5”于1956年7月19日首飛成功，使中國(guó)成為當(dāng)時(shí)世界上少數(shù)幾個(gè)能制造噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的國(guó)家，一舉跨入噴氣式時(shí)代。,19,中國(guó) 殲五,20,中國(guó) 殲7,21,中國(guó) 殲七,22,美國(guó) F86佩刀戰(zhàn)斗機(jī),F-86“佩刀”戰(zhàn)斗機(jī)

9、是由美國(guó)原北美航空公司研制，1949年開(kāi)始裝備美國(guó)空軍，是世界上第一種后掠翼噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，也是當(dāng)時(shí)世界上使用最廣泛的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。,23,中國(guó) 殲八-2,24,中國(guó) 殲九想象,25,中國(guó) 殲11B,26,分子篩制氧,連續(xù)飛行30多個(gè)小時(shí),空中4次加油,27,需求：現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)要求飛機(jī)供氧系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足靈活的突防能力和長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航飛行需要，而新型戰(zhàn)機(jī)受傳統(tǒng)的氣氧、液氧載氧量限制，嚴(yán)重制約了飛機(jī)遠(yuǎn)航性能。因此，開(kāi)發(fā)機(jī)載連續(xù)供氧系統(tǒng)成為各國(guó)軍界關(guān)注的焦點(diǎn)。,分子篩制氧,20世紀(jì)70年代末，美國(guó)的戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-1出現(xiàn)后，常常有遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)的需要，美國(guó)陸海空三軍迫切希望采用先進(jìn)的機(jī)上制氧技術(shù)取代對(duì)任務(wù)時(shí)間有限制的

10、液氧系統(tǒng)。,美國(guó)海軍航空兵對(duì)變壓吸附分子篩制氧系統(tǒng)給予了極大的關(guān)注。,電解水制氧 氟礦物制氧 電化學(xué)制氧,Onboard Oxygen Generating System OBOGS,放棄了100%制氧濃度的要求，從此，分子篩產(chǎn)氧系統(tǒng)開(kāi)始在飛機(jī)上試用。,28,分子篩制氧,優(yōu)點(diǎn)：機(jī)載變壓吸附供氧系統(tǒng)與傳統(tǒng)的氣態(tài)和液態(tài)供氧相比 具有體積小、重量輕 可長(zhǎng)時(shí)間不間斷供氧 減輕地勤保障 消除燃爆危險(xiǎn) 增強(qiáng)飛機(jī)機(jī)動(dòng)靈活性 因此，在新一代戰(zhàn)機(jī)上配置機(jī)載變壓吸附制氧系統(tǒng)成為機(jī)載氧源發(fā)展的必然趨勢(shì)。,應(yīng)用：機(jī)載制氧已廣泛應(yīng)用于美國(guó)各式戰(zhàn)機(jī)和客機(jī)上，在機(jī)載分子篩產(chǎn)氧系統(tǒng)研制方面，美國(guó)始終處于領(lǐng)先地位，而日本、韓國(guó)

11、、德國(guó)、瑞士、捷克、巴西、阿根廷、英國(guó)的OBOGS系統(tǒng)都是在美國(guó)的基礎(chǔ)上改良發(fā)展起來(lái)的，只有中國(guó)、俄羅斯、法國(guó)和瑞典保持了相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)特點(diǎn)。,29,分子篩制氧,30,分子篩制氧,31,分子篩制氧,32,分子篩制氧,33,Carleton Technologies Inc. of Orchard Park, NY； 美國(guó)紐約奧查德帕克市卡爾頓技術(shù)公司 Essex Cryogenics of St. Louis, MO； 美國(guó)密蘇里州圣路易斯市埃森低溫公司 Honeywell Normalair-Garrett Ltd. Of Yeovil(HNGL), UK； 英國(guó) 耶奧維爾 霍尼維爾NGG公

12、司 Litton life Support Systems of Davenport, IA. 美國(guó)艾奧瓦州戴文波特市里頓生命保障系統(tǒng)，2001年被Northrop公司收購(gòu)。,分子篩制氧,Carleton Life Support Systems 建于1951年； 1982年將設(shè)備賣(mài)于Litton Industries； 2001年，Northrop Grumman 收購(gòu)Litton Industries； 2003年，Northrop Grumman公司將Life Support Division 剝離給英國(guó)Cobham PLC, Dorsett公司 現(xiàn)在，Carleton成為Cobham

13、Life Support Division的一部分。,34,分子篩制氧 F5,35,分子篩制氧 F5,36,分子篩制氧 F5e,37,分子篩制氧 F5em,38,分子篩制氧,39,分子篩制氧,應(yīng)急氧,40,分子篩制氧,41,分子篩制氧,42,分子篩制氧,43,分子篩制氧,機(jī)載制氧系統(tǒng)工作原理示意圖,44,分子篩制氧 OC1009第一代,45,分子篩制氧 OC1009,AV-8B，T-45，Czech L-59T,46,分子篩制氧,AV-8B垂直起降攻擊機(jī),47,分子篩制氧,T-45 “蒼鷹”艦載教練機(jī),48,分子篩制氧,Czech L-59T“信天翁”教練機(jī),49,分子篩制氧 OC1077第二

14、代,A-4， F/A-18，F(xiàn)-14，L-1011,50,分子篩制氧 OC1077第二代,51,分子篩制氧 OC1077第二代,F-18大黃峰,52,分子篩制氧 OC1077第二代,F-14Tomcat(雄貓),53,分子篩制氧 OC1077第二代,L1011三星客機(jī)TriStar,54,分子篩制氧 OC1077第二代,A-4,55,分子篩制氧 OC1096第三代,含有備用氧，可進(jìn)行加壓呼吸,56,分子篩制氧 OC1096第三代,C-130，F(xiàn)15E， UH-60Q,57,分子篩制氧 OC1096第三代,C-130,58,分子篩制氧 OC1096第三代,F-15E戰(zhàn)斗轟炸機(jī),59,分子篩制氧

15、OC1024第三代,UH-60Q救護(hù)型黑鷹,60,分子篩制氧 OC1024第三代,F-117, A-10, F-16，替代5L液氧,61,分子篩制氧 OC1065,C-130,自帶壓縮機(jī)，可提供4bar壓力，帶有氣動(dòng)滑閥，可提供高壓氧，為機(jī)上醫(yī)務(wù)人員和乘員供氧,62,分子篩制氧 OC1032,巴西ALX，A-1M，T-50，JPATS。適合高低壓進(jìn)氣，含有氧化鋯氧濃度傳感器。,63,分子篩制氧 OC1129,同時(shí)供氧和氮?dú)?，為乘員提供氧氣，為油箱提供氮?dú)?。V-22 osprey魚(yú)鷹,64,分子篩制氧法國(guó)EROS,法國(guó)EROS (Emergency Respiratory Oxygen Syst

16、em)公司是專(zhuān)門(mén)從事飛機(jī)氧氣個(gè)體防護(hù)裝備研制、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的機(jī)構(gòu)。 為滿(mǎn)足高性能飛機(jī)發(fā)展的需要。在原來(lái)研制的基礎(chǔ)上最近與Air liquide公司共同設(shè)計(jì)，推出一種新型、高效的機(jī)載分子篩氧氣系統(tǒng)。 氧氣監(jiān)視器 應(yīng)急備用氧源 供氧抗荷呼吸調(diào)節(jié)器 氧氣面罩 飛行頭盔 加壓背心 抗荷代償兩用褲組成軍用機(jī)載分子篩制氧系統(tǒng),功能： 裝置具有體積小、重量輕使用方便等特點(diǎn)。 其制氧系統(tǒng)及其配套裝備可以保證飛行員長(zhǎng)時(shí)間、無(wú)限的飛行供氧呼吸； 滿(mǎn)足高空(65000 ft)加壓呼吸(PHA)需要； 保證飛行過(guò)載9G加壓呼吸(PBG)防護(hù)； 提供彈射離機(jī)后座椅分離的供氧呼吸 具有化學(xué)、細(xì)菌、棱原子防護(hù)能力； 需要最小

17、的地面后勤保障； 避免失火和爆炸危險(xiǎn)。,65,分子篩制氧,66,為減少分子篩產(chǎn)品氣氧濃度的被動(dòng)，增設(shè)了兩升的儲(chǔ)壓罐“飛行員大換氣時(shí)的供氣流量。 濃縮器的供給空氣的溫度為-40至121攝氏度。 工作環(huán)境溫度為-40至70攝氏度 供給壓力為110至1500 中kPa 空氣質(zhì)量為平均20 kg/h 供給電壓l8至32V 功率為20W 整個(gè)濃縮器的體積為長(zhǎng)378mm-寬296mm高190mm 重量?jī)H為l1.6kg。 設(shè)計(jì)有高空加壓呼吸(PBA)與加壓呼吸抗過(guò)載(PBG系統(tǒng)和單純高空加壓砰吸(PBA)系統(tǒng) 面罩和代償背心的氣體都來(lái)自分子篩濃縮器或應(yīng)急備用氧氣瓶 抗荷供氧代償服的氣體來(lái)自飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體,

18、分子篩制氧法國(guó)EROS,67,分子篩制氧法國(guó)幻影2000,68,分子篩制氧法國(guó)陣風(fēng)rafale,69,分子篩制氧瑞典JAS-39,瑞典航空航天工業(yè)集團(tuán)SAAB公司1988年首飛的單座全天候全高度戰(zhàn)斗/攻擊/偵察機(jī)JAS-39“鷹獅”(gripen)戰(zhàn)機(jī)裝備有供氧與抗荷一體化系統(tǒng)。,70,分子篩制氧瑞典JAS-39,71,分子篩制氧瑞典JAS-39,72,分子篩制氧日本T4,早在20世紀(jì)80年代，日本就從美國(guó)手中購(gòu)買(mǎi)了這項(xiàng)技術(shù)，用在T4飛機(jī)上。,73,分子篩制氧俄羅斯Su-33UB,俄羅斯蘇霍伊設(shè)計(jì)局1999年首飛的艦載“戰(zhàn)斗教練機(jī)”Su-33UB裝備了機(jī)上氧、氮提煉裝置，能從外界空氣中提煉氮與氧，經(jīng)適當(dāng)混合后提供飛行員使用。,74,分子篩制氧中國(guó)殲十,75,“殲十”飛機(jī)是我國(guó)自行研制、具備當(dāng)今世界先進(jìn)水平的第三代戰(zhàn)斗機(jī)，性能超過(guò)F16，機(jī)動(dòng)性與蘇27相當(dāng)，目前是中國(guó)空軍列裝主戰(zhàn)裝備。