飛機高空客艙釋壓旅客供氧分析方法

【專業分類】飛行【文章編號】2-2014-0318

　　

　　山地運行是航空公司運行控制的重點和難點。正確、合理的飛機性能分析是保障山地運行安全的必經之路。目前山地運行飛機性能分析主要包括高空客艙釋壓旅客供氧分析、高空一發失效飛機飄降分析等。在此，我將以波音B737-800型飛機為例對高空客艙釋壓旅客供氧分析方法進行簡單闡述和討論。

　　高空客艙釋壓失壓對人體生理的影響是由客艙失密結構破損使客艙內的氣壓迅速降低造成的低氣壓和缺氧兩個因素造成的：

　　1、低氣壓的影響

　　低氣壓主要影響人體內含氣空腔器官，含氣空腔器官內的氣體膨脹對含氣空腔器官產生衝擊力，造成這些器官的損傷。

　　2、缺氧的影響

　　在高空客艙釋壓後人吸入氧分壓低的氣體引起人體缺氧稱高空缺氧。高空缺氧的影響與氧氣含量和持續時間有關。氣壓高度3000米以下時，缺氧程度很輕，人無明顯異常表現；3000米以上時，如長時間不補充氧氣，便會出現頭痛、眩暈，甚至意識喪失。

　　因此，一旦高空客艙發生釋壓，應當立即對旅客供氧，並且飛機應當立即下降到低高度以減小缺氧的影響。此外，對於山區航線，飛機下降過程中應滿足航路越障要求，制定處置方案。

　　一、規章要求

　　CCAR-121部對旅客供氧和飛機下降航路超障均有明確要求：

　　第121.329條 渦輪發動機飛機用於生命保障的補充供氧要求

　　（c）旅客。每個合格證持有人應當按照下列要求為旅客提供氧氣：

　　（1）對於座艙氣壓高度3000 米（10000英尺）以上至4300 米（14000英尺）（含）的飛行，如果在這些高度上超過30 分鐘，則對於30 分鐘後的那段飛行應當為10%的旅客提供足夠的氧氣；

　　（2）對於座艙氣壓高度4300 米（14000英尺）以上至4600 米（15000英尺）（含）的飛行，足以為30%的旅客在這些高度的飛行中提供氧氣；

　　（3）對於座艙氣壓高度4600 米（15000英尺）以上的飛行，在此高度上整個飛行時間內為機上每一旅客提供足夠的氧氣。

　　第121.673 條 飛行高度規則

　　（a）除了起飛、著陸需要或者在考慮到地形特徵、氣象服務設施的質量和數量、可用的導航設施和其他飛行條件後，局方認為為安全實施飛行需要其他高度而對任一航路或者航路的一部分規定了其他最低標準的情況以外，任何人不得在本條（b）和（c）款規定的最低高度以下運行飛機。在中華人民共和國之外飛行時，本條規定的最低高度標準應當起控制作用，除非在合格證持有人運行規範中或者由飛機飛越的國家規定了較高的最低標準。

　　（b） 按照本規則實施運行的任何飛機在晝間按照目視飛行規則運行時不得在距地表、山峰、丘陵或者其他障礙物300米（1000英尺）的高度以下飛行。

　　（c） 按照本規則實施運行的任何飛機按照儀表飛行規則運行時，在距預定航道中心線兩側各25公裡（13.5海裡）水平距離範圍內，在平原地區不得在距最高障礙物400米（1300英尺）的高度以下，在丘陵和山區不得在距最高障礙物600米（2000英尺）的高度以下飛行。

　　二、民用飛機氧氣系統

　　目前，民用飛機常見的旅客氧氣系統有高壓氣體氧系統和化學氧系統。高壓氣體氧系統可以配備一個或多個氧氣瓶，按需控制氧氣流量。化學氧系統無法調節氧氣流量，但維護費用低，安裝靈活，是目前國內民用飛機配備較多的氧氣系統。波音B737-800型飛機12分鐘化學氧系統供氧剖面如下圖所示：

　　根據CCAR-121部第121.329條（c）款（1）項規定，氣壓高度10000英尺以上至14000英尺（含）的飛行可以有30分鐘不供氧時間。因此，供氧剖面可進一步修改，如下圖所示：

　　飛機高空客艙釋壓後下降飛行剖面只要不高於上圖剖面，便可以滿足旅客供氧需求。

　　三、航路超障分析

　　飛機高空客艙釋壓後，下降過程中應滿足航路超障要求。根據CCAR-121部第121.673條（c）款規定，對於山區航線，飛機下降過程中應超過航路兩側各25公裡範圍內所有障礙物600米（2000英尺）。為了在滿足供氧要求的前提下獲得最大超障裕度，我們可以將飛機供氧剖面按照相關飛機參數轉化為下降剖面來進行超障分析，飛機參數包括：飛機重量、溫度、氣壓高度、飛機速度和風速。飛機下降示意圖如下：

　　飛機高空客艙釋壓後，應立即放出減速板以VMO/MMO下降，下降至超障高度改平，收起減速板以VMO/MMO巡航，之後繼續放出減速板以VMO/MMO下降至3000米。

　　（一）計算下降剖面

　　我們以波音B737-800型飛機為例，計算飛機下降剖面。計算軟體使用Boeing Performance Software（BPS），計算條件為飛機重量70000公斤、巡航高度33100英尺、ISA、VMO/MMO（340/.82）、靜風，計算步驟如下：

　　1、計算下降段

　　1）選擇BPS的Descent模塊

　　2）選擇飛機構型：雙發、襟翼收起、起落架收起、減速板放出

　　3）設置起始下降高度和下降速度

　　4）設置飛機重量

　　5）設置風速（順風為正，頂風為負）

　　6）設置溫度

　　7）計算

　　計算結果如下圖所示：

　　2、計算巡航段

　　根據B737-800型飛機供氧剖面，飛機在17000英尺和14000英尺改平，計算步驟如下：

　　1）選擇BPS的Cruise/Holding模塊

　　2）選擇飛機構型：雙發、襟翼收起、起落架收起、減速板放出

　　3）設置巡航速度

　　4）設置飛機重量

　　5）設置巡航高度

　　6）設置風速

　　7）設置溫度

　　8）計算

　　計算結果如下圖所示：

　　根據供氧時間，將下降段和巡航段計算結果擬合成下降剖面，如下圖所示：

　　（二）航路超障分析

　　將航路兩側各25公裡範圍內障礙物向中心線進行投影，擬合地形圖，如下圖所示：

　　將來回程下降剖面與地形圖疊加，進行供氧分析。

　　1、來回程下降剖面有重合部分，如下圖所示：

　　可選擇重合部分對應航路中任一點作為處置決斷點，該點之前返回備降，該點之後繼續向前備降。

　　2、來回程下降剖面無重合部分，如下圖所示：

　　對於不重合部分，該段內任一點發生客艙釋壓即無法向前也無法返回，可以考慮偏航，再次進行供氧分析。如無合適的偏航方案，則在該航段客艙釋壓後，無法滿足旅客供氧要求。

　　四、結論

　　我國山區較多，山區航線運行一直民航運行的重點和難點。飛機高空客艙釋壓供氧分析的關鍵是飛機下降過程中的航路超障分析。在分析過程中，要充分考慮風速、溫度等因素對下降剖面的影響。只有進行精確的飛機性能計算，制定合理的處置方案，才能充分保障飛機運行安全。（作者王曉，就職於山東航空股份有限公司運行控制中心）