地球大氣組成和民航飛機飛行高度
地球的大氣組成很複雜,總的來講,可以分成五部分,自底向上,分別是對流層、平流層、中間層、熱層和散逸層,每層的大氣高度和大氣現象,以及人類活動,它們之間實際上並沒有嚴格的分界線,不同的緯度各層的高度也不一樣,分別大致如下圖所示:
其中主要影響人類生產生活的就是我們生活的對流層,這裡幾乎產生所有我們常說的天氣現象。在對流層中,貼近地面的部分存在一層我們稱之為行星分界層的,這就是我們在外太空大致可以看見的地球表面,也可以算地球直徑的組成部分之一。而民航飛機飛行的萬米高空,就是距離地面10公里的高空,這裡通常就是我們所說的對流層頂部。
平流層的海拔高度與緯度是有很大關係,並不能一概而論,通常低緯度地區平均在16~18千米以上,中緯度地區平均在10~12千米以上;高緯度地區平均在8~9千米以上。但總的來說,民航飛機飛行在萬米高空,也沒有毛病,世界上大部分國家都處在中緯度區域。
平流層因為氣流平穩,不存在大氣上下對流;較少的水汽和塵埃,能見度非常高;基本沒有鳥禽可以在這個高度飛行等諸多優點,非常適合民航飛機的飛行,而不容易產生顛簸,有利於乘客保證乘客舒適的飛行體驗和保障飛行安全,同時飛機造成的噪聲汙染小。
對流層頂部
簡單理解就是,除了飛機的起飛和降落過程,飛機通常大部分時間都是在雲上飛行,這裡大氣稀薄,人類如果直接暴露在該環境下,很快就會窒息死亡。但飛機不一樣,通常的民航飛機,機艙實際上也並非嚴格密閉。
飛機的空氣迴圈機系統
飛機的組成非常的精密,畢竟使得這麼一個龐然大物在萬米的高空中安全的飛行,不是一件馬虎的事情,儘管飛機的事故率在所有交通工具中屬於比較低的。但一旦發生事故,造成的傷亡也是最大的,幾乎很難有人能從出事的飛機上倖存。
為保證機艙內氧氣供應正常,民航飛機從一開始就有了一個被稱為空氣迴圈機的重要系統,發展到在今天,只要飛機執行正常,你吸入的通過這個系統的空氣,甚至比通過自家的空調更加乾淨舒適。
具體的過程就不說了,簡單來說,這個系統要做的就是:通過發動機將稀薄的大氣吸入,用壓氣機加壓後分配給系統中的空調元件,然後一系列的降溫混合等操作。最後通過飛機兩邊的天花板中的管道,將舒適(較冷)的空氣放入客艙,供給乘客呼吸,最後從兩側的底部格柵中流出,形成一個迴圈系統。
一般來說,對流層的頂部,儘管空氣已經很稀薄了,但空氣中氧氣的佔比,與低層大氣相比變化並不大,仍然是21%左右,這也是發動機能正常點火工作的重要原因。因為整個空氣都是經發動機流入的,空氣迴圈機的功率屬於發動機的部分分配,它的正常工作,也就依賴於發動機的正常工作了。
飛機真缺氧了怎麼辦?
一般來說,乘客是不用太擔心高空缺氧的問題了,但也有意外。如果飛機意外遇到異常天氣,或者其他突發情況,導致發動機不正常,或者是需要滿功率工作時,或者空氣迴圈機本身的故障,或者加壓系統的失靈等等可能的意外,空氣迴圈機就無法得到充足的空氣,就會導致機艙內缺氧。
歷史上有過一次著名的因機艙缺氧造成的空難——即太陽神航空522號班機空難。根據後來的調查報告,在事故發生前,空調系統因為故障而進行維修,飛機相關工程師做完機艙加壓測試後,忘記把加壓掣從“手動模式”變回“自動模式”,同時正副機長都對此也未有察覺。
正常情況下,飛機的加壓系統在自動模式下可以為飛機適時地加壓,而防止機艙內空氣稀薄導致缺氧。但太陽神航空522號實際上不是處在了自動模式了,機長也未有察覺,後來飛機機艙失壓,飛機也就沒有及時地加壓。但機長還以為“自動模式”,錯誤地以為加壓系統應該正常,轉而認為是空調系統的問題,沒有及時手動為機艙加壓,缺氧情況下機長很快也昏昏欲睡過去。
儘管在飛機機艙失壓情況下,飛機內隱藏懸掛的氧氣袋及時地派上了用場,但氧氣袋最多隻能提供給乘客十幾分鐘的量,最終乘客也幾乎因缺氧而昏昏欲睡。飛機在機長昏睡的情況下,以自動模式在希臘上空盤旋直至油量耗盡,飛機墜毀,導致機上無一人倖免。
總之,真正發生機艙缺氧了,只有相信機長和機組成員了,不要驚慌,因為你慌了也沒用,甚至引發更大的災難,不慌還有生的可能,所謂生死有命,富貴在天了。