民航飛機固體化學氧氣發生器發展現狀分析

吳延華 吳少華

摘 ? 要：在民航飛機的飛行過程中，氧氣供應是必不可少的，因此，民航飛機通常都會安裝氧氣系統來滿足飛機的供養需求。固體化學氧氣發生器是民航飛機氧氣系統中最為關鍵的一部分，由于固體化學氧氣發生器的技術難度較高，我國目前尚無法實現獨立生產，而這也給國產民航飛機的發展帶來了很大的困難。為此，本文對民航飛機固體化學氧氣發生器進行了介紹，并對其發展現狀展開了探討。

關鍵詞：民航飛機 ?氧氣發生器 ?固氧 ?氣氧

中圖分類號：TB534 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0004-02

一般來說，由于高空的垂直方向氣流比較穩定，且多為水平方向氣流，視線也比較好，對于飛機飛行十分有利，因此民航飛機在飛行時通常會處于高度在8400～12000m之間的平流層內。然而由于空氣稀薄，其氧氣不足以支撐機上人員的呼吸需求，因此在飛行過程中如果無法進行持續性的氧氣供應，那么就很可能會使機上人員出現高空缺氧的情況，從而對其生命安全造成威脅，而固體化學氧氣發生器作為民航飛機氧氣系統供養的關鍵，則能夠很好地解決這一問題。

1 ?民航飛機固體化學氧氣發生器概述

1.1 固體化學氧氣發生器的作用

固體化學氧氣發生器是民航客機氧氣系統中的氧氣源之一，在氧氣系統中具有著非常重要的意義。一般來說，目前的民航客機氧氣系統通常都會設置兩種氧氣源，一種是高壓氧氣瓶，由于其儲存的氧氣為氣態，因此被稱為氣氧;而另一種則是固體化學氧氣發生器所提供的氧氣，被稱為固氧，其中氣氧作為常規供養裝置，在民航飛機中的應用較早，不僅能夠維持較長的供氧時間，還可以根據實際情況進行間斷性使用。然而由于民航飛機的內部空間較大，而氧氣系統又需要將氧氣輸送到客艙的各個位置，以滿足每一位旅客的生存需求，因此如果采用氣氧作為氧氣源，那么就需要在客艙內設計比較復雜的供氧管道，這不僅會占用客艙內的空間，影響民航飛機的載客量，同時還會給飛機帶來氧氣泄漏、氧氣爆炸等安全隱患[1]。因此，目前的民航飛機通常會將氣氧作為駕駛艙以及機組人員的氧氣源，而客艙供應的氧氣則由固體化學氧氣發生器提供，由于這種氧氣發生器是以固體形態來存儲氧氣，體積相對較小，因此只需將其分別安裝在乘客座椅上方以及衛生間頂部，即可實現穩定的氧氣供應，從而滿足乘客的生存需求，無需設計輸送管道，更不存在氧氣泄露、爆炸等風險，這對于民航飛機來說是非常重要的。

1.2 固體化學氧氣發生器的原理

民航飛機的固體化學氧氣發生器主要是通過存儲的固體產氧物質發生化學反應來生成氧氣，并通過相應的供氧氣裝置、呼吸面罩以及控制部件來向乘客提供氧氣，滿足其呼吸需求。一般來說，氧氣發生器中的產氧物質主要為氯酸鹽或是高氯酸鹽，這些產氧物質以固體形態存儲在產氧藥柱之中，在需要供氧時，只需向其中加入金屬粉、催化劑、反應穩定劑，就能夠使氯酸鹽發生熱分解化學反，從而產生氧氣，其產氧化學反應可用“2MClO3→2MCl+3O2↑”表示。

1.3 固體化學氧氣發生器的優勢

與氣氧相比，固體化學氧氣發生器的優勢十分明顯。首先，安全可靠。固氧發生器雖然會儲存富含氧的產氧物質，但其本身屬于穩定的固體形態，因此對于存儲條件要求較低，也不存在泄露的風險，因此十分安全、可靠。其次，固體化學氧氣發生器屬于單獨的氧氣生成裝置，由啟動機構、殼體、產氧藥柱、隔熱過濾層、安全泄壓閥、出氣嘴等幾部分組成，結構并不復雜，因此在故障相對較少，日常維護與故障維修也比較簡單、方便，只需定期進行檢查并對故障部件進行更換即可[2]。此外，固氧發生器是通過呼吸面罩與控制部件來為乘客供氧，因此安裝十分簡單，使用操作也并不復雜，乘客只需經過簡單的指導即可掌握，具有著很強的實用性。

2 ?民航飛機固體化學氧氣發生器的發展現狀

2.1 民航固氧發生器的主要產品

就目前來看，固體化學氧氣發生器雖然已經在民航飛機中得到了廣泛應用，但能夠生產這一氧氣供應裝置的卻非常之少，在全球范圍內，僅有美國的AVOX系統公司以及B/E宇航公司具備獨立生產固氧發生器的能力，而無論是美國還是其他國家，民航飛機的固氧發生器也基本都是由這兩家公司生產。這兩家公司生產的民航固氧發生器不僅在市場份額上存在較大差距，產品的性能特點同樣有著很多不同之處，其中AVOX系統公司本身就是以通用航空配件以及固氧、氣氧產品的生產為主要業務，因此目前在市場中占據了較大的市場份額，在空客、波音等多種型號的民航飛機上都有著廣泛的應用，產品的實用性與適應性較強，產品累計生產量更是已經超過了100萬。而B/E宇航公司則是以呼吸防護設備生產為主要業務，近幾年剛剛將民航飛機氧氣系統的產業鏈建立起來，因此其固氧產品所占市場份額相對較小，產品累計產量也僅在30萬左右。但由于B/E宇航公司公司掌握了輕量化設計、血氧飽和度認證等多種固氧產品生產的專利技術，因此其產品在體積、質量、安全性、靈活度等方面目前都具有著比較明顯的優勢，未來發展是非常大的，而其產品所占市場份額也處于不斷增長之中[3]。

2.2 民航固氧發生器在國內的發展現狀

我國雖然尚未掌握民航固氧發生器的生產技術，但對于固氧發生器的相關研究工作卻早已得到了高度重視，而在近幾年，很多科研機構都取得了較大的突破，并開始嘗試將科研成果應用于實際生產。例如，湖北航天化學技術研究所早在20年前，就利用固體火箭推進劑軍工技術研制出了可靠性較高的固體化學氧氣發生器，目前已經在高空跳傘防護、高原缺氧救生、井下救援等方面取得了良好的應用效果，這為民航固體化學氧氣發生器的生產提供了非常寶貴的經驗。而在近20年間，該研究所又陸續解決了固氧發生器啟動、氧氣凈化等多方面的問題，并對固體化學氧氣發生器進行了多次改進，甚至還建立了完整的固氧發生器生產線，為未來民航固體化學氧氣發生器的生產創造了良好的基礎條件。

2.3 民航固氧發生器的未來發展方向

基于當前我國民航事業的發展狀況，未來民航固氧發生器的發展方向已經比較明顯。首先，近年來我國國產大型民航飛機已經陸續交付，因此未來國內民航飛機必將向著國產化的趨勢發展，而民航固氧發生器作為民航客機的重要組成部分，其國產化制造也必將提上日程，因此，憑借著我國當前的技術水平與生產條件，民航固氧發生器自主生產的實現是可以預期的。其次，民航固氧發生器的壽命期在10年左右，一旦出現供氧需求，作為一次性產品的固氧發生器則會直接報廢，而民航飛機的使用壽命卻在25年以上，因此，對于民航固氧發生器的更換同樣是非常重要的。由此可見，隨著固氧發生器生產技術的不斷完善，未來我國對于固氧發生器的更換技術也會逐漸發展起來。另外，現階段的民航固氧發生器在性能方面存在著很多不足之處，如靈活性較差、安全性不足等，因此在研究固氧發生器生產技術的同時，也不可忽視對固氧發生器性能優化的研究。

3 ?結語

總而言之，民航飛機固體化學氧氣發生器對于民航事業的發展有著非常重要的意義，雖然目前我國仍不具備民航固氧發生器的自主生產能力，但隨著相關研究工作的不斷進步，未來我國必將打破國外企業在固氧發生器領域的壟斷局面。

參考文獻

[1] 湯旭.民機化學氧氣發生器流量偏離接受規則探討[J].科技視界，2016（20）：22，24.

[2] 周興明，胡曉，毛勝華，等.降低固體化學氧氣發生器溫度敏感性研究[J].固體火箭技術，2013，36（4）：534-538.

[3] 施興燦，雷鳴俊.民用飛機旅客氧氣系統研究[J].科技信息，2011（22）：429-430.