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座舱环境控制系统

      随着飞行高度的增加大气压下降，大气中的含氧量下降，在4 000 米高度上普通人体中的氧气已经不能维持正常的活动，出现缺氧症状。在6 000 米的高度上人能保持正常知觉工作的时间（有效意识时间）下降到不足15 分钟，到8 000 米高空时这个时间只有3 分钟，此外在8 000 米以上的高度，人体内部分的氮气和水分都要以气体形式逸出体外，使身体浮肿，称为减压症。在10 000 米的高空，气温会降到-50℃以下。

      因而在飞行高度超过6 000 米以上的飞机必须采用环境保护措施来保障乘客和机组人员的生命安全。这种保障系统称之为座舱环境控制系统。

它包括三个大部分:

1.氧气系统

2.座舱增压系统

3.空调系统

1.氧气系统

    现代民航飞机的氧气系统用于在紧急情况下救生使用，在座舱释压、有烟雾或出现毒气时，氧气系统为乘客和机组提供足够的呼吸用氧气。氧气系统由氧源、管路和面罩几部分组成。目前绝大多数客机有两套独立的氧气系统，一套给旅客使用，一套给飞行机组使用，如图5-30 所示。

    为乘客供氧一般采用连续供氧系统，采用化学式氧气发生器作为氧气源。客机氧气面罩上为乘客使用的氧气面罩储存在座位附近，通常在天花板上，一旦舱内气压降到低于4500米高空气压时，氧气面罩会自动从上面落下。

     给机组使用的一般是高压气瓶储存的液态氧，因为机组人员活动量大而且责任重，一旦出现缺氧症状后果不堪设想。与连续供氧系统的不同，每一个机组人员的面罩前都有一个呼吸压力调节器，在气体减压之后，这个调节器按照使用者的呼吸过程断续供氧，使用者可以按自己的需要来调整氧气的压力，这个调压器不仅可以调节氧气的供应量，还可以调节吸入空气来调节氧气的浓度。

2.座舱增压系统

    高空的低气压会使人产生减压症状，因而在高空飞行时座舱和驾驶舱的气压要保持在一定的范围。喷气飞机出现后，为了快速、安全地运送大量旅客，必需长时间在8000米以上高空飞行，因此就需要把整个座舱的压力保持在适当范围，使座舱增压。增压的座舱要有一定的密封性能，以保证舱内压力。

     座舱增压系统的气源来自发动机，座舱的压力保持在1800米到4000米对应高度的气压上。飞行的高度越高，座舱外的压力越低，为保证座舱内外的压力差基本不变，座舱内的压力高度也得随着变化，飞得越高，气体向外泄露得越多，加压装置也要供应更多的空气，当加压装置供应的气体不足以保障4 000 米高度的压力时，飞机也就到了它飞行高度的极限。随着飞行高度的增高，座舱内的高度也相应增高以保证压力差在允许范围之内。增压空气由增压器和直接空气进口送入空调系统，再由空调系统供应座舱，舱内设有减压阀，当舱内压力过大时，把气体排出。

3.空调系统

   空调系统的功能是保证座舱内的温度和湿度，保障舒适、安全的飞行环境。

      空调系统由加热、通风、除湿等部分组成。

    在小型飞机上加热由电加热器或烧油的加热器完成，通风和除湿则由飞机前部向外界开孔把外界的冲压空气引入而完成。

    大型飞机上把控制飞机座舱内部的压力、温度通风的设备组成一个完整的系统，通常由空调组件、分配管路和控制系统组成。

电气系统

    飞机的电气系统是指飞机的供电和用电设备系统，包括电源、配电和用电三个部分。

1.电源系统

   飞机上的电能由电源系统产生，为飞机用电设备提供所需的交流电和直流电。在用电量不大的情况下，低压直流供电系统简单、方便，因而在现在的一些小型飞机上仍在使用。但随着飞机用电量的增大，用电种类的增加，直流系统的重量大，换向调压困难，现代飞机大多采用交流电源系统，并把其中部分转换成直流电供给指定设备。飞机上交流系统主要为115伏/400 赫兹的三相电源系统。

    飞机上的电源由主电源、辅助电源和应急电源组成。主电源是发动机带动的发电机；辅助电源是在发动机不运转时，由辅助动力装置带动一台发电机，在地面或紧急状况下提供电力；应急电源一般是由蓄电池构成的独立电源。

2.配电线路系统

    这个系统包括导线组成的电网、各种配电器具和接头以及检查仪表。飞机上的输电线路使用了单线制取代了过去的双线制，即用电设备只有一根导线，而回路则用金属机体或接地网作为地线回路，这样节省了大量的导线。一些小型非金属机身的飞机仍使用双线制，飞机上设备使用两条绝缘导线。在电力的控制上大部分都实行了用触点电磁开关控制或无触点的固体电路控制。

3.用电设备

    飞机上的用电设备主要有电动机、电子仪器设备、照明系统、电加热设备几类。

1）电动机：飞机上大量使用各类不同的电动机，主要用于飞机的操纵，如舵面、起落架收放等，以及驱动油泵、阀门等的电动机。

2）电子仪器设备：早期飞机的仪表是电动式的，用电要求不高，一般由直流电源直接供电。现代的飞机仪表装备了大量使用固态元件的电子器件，对电压波动十分敏感，如果电压变化太大，这些电子仪器都会受到损害，对电源质量要求高，一般采用恒频交流电。

3）照明系统：为了飞机的安全飞行和保证机组和旅客的照明需要，飞机需装有多种照明灯光，直流电、交流电均可，要求电压稳定。飞机的外部灯光有航行灯、着陆灯、滑行灯、防撞灯和机翼照明灯。内部照明包括座舱照明、仪表照明、驾驶舱照明。

4）电加热设备：飞机上的电加热设备主要用于防冰和加温。在小型飞机的机翼前缘、发动机进气口、空速管、风挡玻璃上全部使用电热防冰，座舱饮食也用电来加热。

燃油系统

    燃油系统是飞机上用来储存以及向发动机和辅助动力装置（APU）连续供给燃油的整套装置。

       燃油系统主要有两种型式：重力供油式和油泵供油式。

    前者是最简单的燃油系统，多用于活塞式发动机的轻型飞机。这种系统的油箱必须高于发动机，在正常情况下燃油靠重力流进发动机汽化器。

    现代喷气飞机都采用油泵供油式燃油系统。油箱内的燃油被增压油泵压向发动机主油泵。为了提高系统的可靠性和保证安全，燃油系统大都采用“余度设计”的原则，即系统中的关键元件和通路，如油泵和供油管路至少配置两套，一旦系统中某一元件有故障时，备用元件或通路自动接通。

     喷气式飞机耗油量大，燃油系统比较复杂，一般由燃油箱和燃油管路、油箱通气增压系统、油量指示和输油控制系统、压力加油系统、紧急放油系统等组成。

1.燃油箱和管路

    轻型低速飞机多采用铝合金焊接油箱。喷气飞机多用尼龙薄膜油箱或整体油箱。整体油箱直接利用机身和机翼结构内部的一部分空间作为油箱。在每个油箱的最低点都装有吸油泵，用以向发动机或其它油箱供油。燃油温度增加后所产生的沉积物靠燃油系统的油滤加以清除。

2.油箱通气增压系统

    飞机由高空急速俯冲到海平面时，油箱如没有通气增压管道与大气相通，油箱便会在强大的外界压力下被压瘪。通气增压管道可使油箱内部始终保持比外界大气压略高的压力。

3.输油控制系统

    飞机上众多的油箱分散布置在机身和机翼内。如果对各油箱的用油顺序不加控制，飞机的重心便会发生很大变化，影响飞机的平衡。控制系统根据各油箱内油量传感器提供的信息，按照规定（保证重心变化为最小）的要求自动安排用油顺序。

4.压力加油系统

    喷气飞机载油多，油箱数量也多，为提高加油速度，在飞机上较低的部位设置一个压力加油口，用较粗的管子和各个油箱连通，由地面压力加油车迅速把全部油箱加满。压力加油如图5-31 所示。

5.紧急放油系统

    大型客机起飞时载油量很大，为了在紧急情况下（特别是在起飞后不久燃油尚未大量消耗时）安全着陆，油箱内的燃油应能尽快地排放掉。紧急放油管道要求足够粗大，排放口的位置适当，不能使放出的燃油喷洒在飞机机体上。紧急放油如图5-32 所示。

液压系统

    飞机液压系统是以油液为工作介质，靠油压驱动执行机构完成特定操纵动作的整套装置。为保证液压系统工作可靠，特别是提高飞行操纵系统的液压动力源的可靠性，现代飞机上大多装有两套或多套相互独立的液压系统。液压系统用来驱动起落架、襟翼和缝翼的收放，前轮转弯操纵；同时还可用于驱动副翼、升降舵和方向舵等操纵面的助力器。为进一步提高液压系统的可靠性，系统中还并联有电动马达驱动泵和应急冲压涡轮驱动泵，当飞机发动机发生故障使液压系统失去能源时，可由电动马达驱动泵或伸出应急冲压涡轮驱动泵，驱动液压系统继续工作。

液压系统通常由供压、执行、控制、辅助四个部分组成：

1.供压部分

   包括主油泵、应急油泵和储压器等，主油泵装在飞机发动机的传动机匣上，由发动机带动。储压器用于保持整个系统工作平稳并储备一定系统压力。

2.执行部分

   包括作动筒、液压马达和助力器等。通过它们将油液的压力能转换为机械能。

3.控制部分

    用于控制系统中的油液流量、压力和执行元件的运动方向，包括压力阀、流量阀、方向阀和伺服阀等。

4.辅助部分

    保证系统正常工作的环境条件，指示工作状态所需的元件，包括油箱、导管、油滤、压力表和散热器等。

液压系统的优点是：

    单位功率重量小、系统传输效率高、安装简便灵活、惯性小、动态响应快、控制速度范围宽、油液本身有润滑作用、运动机件不易磨损。

其缺点是：

    油液容易渗漏、不耐燃烧、操纵信号不易综合。与机床、船舶等其它机械的液压系统相比，飞机液压系统的特点是动作速度快、工作温度和工作压力高。

防冰排雨系统

     飞机在温度低于0℃左右的云层和雨区中飞行，这时在它的突前部分，如机翼前缘、发动机进气道前缘、空速管、伸出的天线和风挡玻璃上就会出现结冰，结冰改变了飞机外形，对飞行性能产生很大影响，严重时导致坠机事故发生。

防止或消除结冰可以采用四种方式：

• 气热防冰

• 电热防冰

• 化学溶液防冰

• 机械除冰

    气热防冰用于机上防冰面积较大的部位，如机翼前缘、尾翼前缘、发动机进气道前缘。喷气飞机的热气源引自发动机压气机，活塞发动机则要用加热器加热空气，把热空气通过管道送到需防冰的部位防止结冰。

   电热防冰利用电阻把电能转化为热能进行防冰，用于面积较小、又较为突前的部位，如空速管和风挡玻璃的防冰。

    化学溶液防冰使用防冻液喷洒到防冰表面进行防冰或除冰。防冻液是冰点很低的化学液体，用酒精和甘油的混合物或丙异基酒精组成，它们使水的冰点降低或使结冰融化，主要用于螺旋桨飞机的螺旋桨防冰或小型飞机机翼部位的防冰。

    在小型飞机上还广泛使用着机械除冰方法，在机翼前缘有一层橡胶防冰管带，平时这些防冰管带紧贴在机翼上，结冰后在管内充放压缩空气使管带反复膨胀、收缩，使冰层破裂为碎块，让迎面气流吹掉。

    大型飞机在机身外侧都装有结冰探测器，遇到结冰就会启动机内的警告灯，并使防冰系统工作。在热气防冰的地方有温度传感器，防止该区域在把冰融化后产生过热。机身上还装有机翼照明灯，在夜晚飞行时照亮机翼以便驾驶员检查结冰情况。在小型飞机上主要靠驾驶员目视检查结冰状况，也有的在机头外侧装有探冰杆。

      飞机排雨主要是防止雨水在风挡玻璃上聚集，避免影响驾驶员的视线。

     飞机通常采用和汽车同样的雨刷来刷去雨水，只不过这种雨刷要承担更大的速度和空气动力载荷，功率更大。

    大型飞机还会使用化学液体喷洒在风挡上，这种防雨液的作用是使雨水聚集成球状，不在玻璃上依附，然后被风吹走。也有的飞机从发动机引起来热气吹在风挡外来防雨。

防火系统

      飞机的任一部分起火都会造成严重的后果。

    飞机易于起火的地方有发动机舱、客舱、货舱、电子设备舱、起落架舱等。

    发动机舱内装有防火隔板（亦称防火墙），使得在起火时火势不至于蔓延；客舱内的各种设施和壁板的材料采用阻燃的而且不生成有毒气体的材料；电气设备舱内采用电路防护措施，可以减少电火花的产生。

    除了这些措施之外，飞机上还装有按民航当局规定的防火系统，以便在万一发生火险时，可以及时探测，迅速破灭。

   防火系统轻易不会动用，但它是重要的安全保障系统，必须经常检查、更换，保证处于随时可用的状态。

民用飞机客、货舱设备

1.客舱

    客舱是保证旅客安全、舒适旅行的空间。客舱系统的舒适及安全程度对旅客选择航空公司有重要影响。

    客舱的布局是指座椅、厨房、卫生间的安排，制造厂可按航空公司的意图来进行布局。

    对大型客机来说，客舱座椅可按头等舱、公务舱、经济舱三个等级来安排，航空公司可以根据它的运营需要把座舱安排成头等舱和经济舱两级布局，也可以全部安排成经济舱以增大旅客运输量。机上的厨房和卫生间都是按照旅客人数配置的，通常为每60到70人一个厨房，40到50人一个卫生间。厨房中有电加热设备和食品储藏柜，还有饮用水的供水和排水管道。卫生间中主要是面盆，抽水马桶和通风系统。

2.货舱

民航的货运有3 种形式的飞机：

    一种是专门设计的货机，这种飞机的机身除驾驶舱外，全部都是货舱。为了装卸货物方便，除了机身侧方的舱门外，机头段或机尾段设计成可整体打开的形式，让货物从机头和机尾直接进入，有些货机上还备有专用的绞盘或起重吊车。

    第二种是客货混合型，这种飞机前舱载客后舱装货。客货舱的面积可以根据使用者的要求在停场时转换，飞机的座椅固定在导轨上，转换时把座椅以及机内装饰拆下。

    另外，大量的空运货物是由客机客舱下面的货舱来运输的，客机下部的货舱容量远大于旅客的行李量，多数客机在设计时就考虑到要利用这些舱位来装运货物。现代飞机的货舱都是增压舱，以保证能运送各类鲜活物品，有的飞机货舱还装有平衡传感系统，能反映出飞机货物装载是否平衡，以便装货人员及时调整。

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3.机舱内的救生设施

飞机在万一发生事故的情况下，使机组和旅客迅速安全撤离是最重要的任务。

1）撤离通道和应急出口

    现代大型客机载运很多乘客，按国际民航组织的要求，全部机上人员在紧急情况下必须能在90秒内撤离。机上的出口除了正常的登机门和厨房服务门外，还根据旅客的数量设置了若干应急出口，在驾驶舱有机组的应急出口，在客舱每个撤离分区都有相应的应急出口。在紧急状况下空乘人员应熟练打开机门和应急出口指导旅客撤离。

2）应急撤离设备

    大型客机的出口距地面多数在两米以上，必须有梯子乘客才能平安到达地面。因此在舱门和应急出口处都装有撤离滑梯，平时以不充气状态折叠存放在舱门下部和应急出口下，在应急情况下打开后自动充气，在6 秒钟内充气完毕滑梯在出口外展开。乘客脱鞋以仰卧姿势双腿伸直跳入滑梯滑到地面。同时飞机上装备有应急定位发射机，撤离的人员应带上机上的便携式定位发射机，撤离至安全区后，立即打开，发出定位信号，以便搜索人员发现。机上还有扩音器、急救药箱、救生斧、护目镜、防护头盔、救生索、照明灯等救生设备。

   陆上撤离设备的大部分在水面撤离时都要使用，水面撤离设备还有：救生衣、水上撤离滑梯、救生筏以及其它水上救生物品，如海水淡化药剂、海水染色剂、压缩食品、指南针等。飞机救生情况在现代的航空条件下是很少出现的，但是机组人员必须随时做好准备，在紧急情况下挺身而出，保障乘客和自身的安全。典型大型客机的应急撤离设备如图5-34 所示。