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運20運載人員試飛究竟難在哪 伊爾76曾因此致死多人
送交者: 一劍破天 2017年09月28日21:43:08 於 [軍事天地] 發送悄悄話

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 圖:運20

  最近,運20成功進行了首次人員運載試驗。對運20,這個方向的試飛最大問題在於考驗貨艙氣密性,不過這一關鍵性能在特種兵進行萬米高空跳傘時會喪失作用。

  對於現代運輸機來說,給貨艙安裝臨時的輕質座椅遠程運人,可以算是標配了。但是在二戰時期、甚至二戰後相當長階段內,運輸機要用貨艙進行高空運人都不是每個型號都行的;比如國內的運8,直到上世紀90年代才在改進後具備這一功能。

  最核心的問題,在於氣壓。1643年意大利科學家托里拆利發明氣壓表時就提出過,從生物學上看人能適應的氣壓範圍很狹窄,低氣壓會對人造成不良影響。而對於飛行來說,高空失壓又缺乏及時的應急措施進行保障的話,足以引發大量乘客缺氧死亡的災難性結局。

  飛機的貨艙要實現密封和增壓,需要更大的重量、更多的設備、更高的造價(比如加工、裝配精度的要求就要高很多)支持下才能做到。特別是和客機相比,運輸機的貨艙門保持氣密的難度和代價要更高。因此早期大量的運輸機,其貨艙對於運人任務考慮的比較弱,都是沒有氣密設計的,氣壓直接與外界相同。

  這些非氣密的運輸機,並非完全不能運人——最典型的例子就是利用運輸機進行傘兵投放,艙門打開的情況下氣密根本無從談起。實際上絕大多數跳傘都是在低空完成的,飛行高度很低;而高空跳傘雖然座艙不氣密,但是跳傘者本人是必須佩戴氧氣面罩的。

  針對一般的貨艙運載人員的任務,無氣密設計的運輸機,飛行高度的上限必須嚴格控制。在萬米以上的高空,一個毫無防護的人一旦直接暴露在低氣壓下,只要超過3分鐘,就足以導致急性心衰和不可逆的腦組織損傷以至於死亡。

  關於這類事故,有些涉及到高空供氧的論文著作提到過2003年的伊爾-76空中氣密結構失效,引發多人死亡的例子。但是該事故的報道比較混亂,根據其中部分報道,事故發生高度僅有2200米,死亡不是由於缺氧,而是尾部艙門掉了以後,人員都被氣流卷了出去。

  按照現代客機標準,客機座艙的氣密出現失效,導致失壓的情況下,高度達到4267米(14000英尺)時就要釋放乘客緊急供氧面罩了——順便一提,工程技術里這類莫名其妙的非整數,有極高比例都是由於英制單位和公制單位換算引起的。

  這種4000米左右的高度限制,對於運輸機貨艙運人時的航程等任務性能影響非常大。因為低空的大氣壓力高,空氣密度大,會使得飛機的高速飛行阻力也大;運輸機老在這個高度上飛,速度上不去又非常的費油,最後就是又飛不快、又飛不遠。

  除了貨艙本身的氣密增壓以外,運20進行人員運載試驗還必須要有安全的緊急供氧措施。保證意外事故或者戰時損傷情況下,艙門等環節失去密封、甚至貨艙直接被擊穿以後,艙內人員依舊能獲得一定時間的足夠氧氣支持,足夠讓飛行員駕駛飛機降低到至少4000米左右的安全高度。

  當然在運輸機上,它無法提供客機那樣的固定緊急供氧裝備。目前運20的具體設計沒有公布,但從設計角度來說,肯定是類似於美軍EPOS——Emergency Passenger Oxygen System,緊急乘客氧氣系統那樣的單人裝備,在上機前演示使用方法,按相應人數配發。

  這類裝備能夠提供一定數量的氧氣,並且吸收人體呼吸的二氧化碳——即使氧氣足夠,高濃度的二氧化碳依舊足以使人體中毒並引發嚴重的損傷甚至死亡。它們起作用的時間根據不同產品,不同的飛行情況,大概在20-60分鐘不等。

  當然這種簡易的供氧裝備,自身能適應的高度範圍仍然是有限的。一旦暴露在12000米高度下,即使是始終保證純氧供給,人仍然會顯著缺氧;15000米高度,即使是有純氧,而沒有採用加壓呼吸手段的話,人體也會在20秒內因為爆發性缺氧而失去意識。


  因為在15000米海拔的低壓下,人的缺氧根本不是從外界吸不到氧氣的問題,而已經是人體內的氧氣會急劇的反向彌散,從血液通過肺泡向外界散失。強調加壓呼吸的原因正在於此——另外這也是戰鬥機進行高機動飛行時,能讓飛行員吸入更多氧氣,延長飛機極限機動時間的關鍵措施。

  不過對於運輸機來說,這已經完全夠用了。因為飛的太高以後,固然阻力還在繼續減小;但是這個時候沒有足夠密度的空氣,飛機的機翼也無法產生足夠的升力、發動機也無法獲得足夠的推力。畢竟運20這類現代運輸機性能設計的高度極限,一般也就在12000米左右。

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