宇宙飛船是太空科幻的必備元素之一,在科幻電影中,宇宙飛船搭載着人們穿梭在虛無的宇宙間,但是人類的生存需要氧氣,飛船中的氧氣如何獲得呢?
高中那會,當我第一次知道過氧化鈉和二氧化碳反應能産生氧氣與碳酸鈉時,我還特地去問了老師,宇宙飛船中的氧氣是不是通過人類呼出的二氧化碳生産的,當時我得到了肯定的回答。
後來,我了解到宇宙飛船裡的氧氣主要是通過電解水獲得,因為水分子中氧原子的比例較高,所以攜帶成本就相對較低,另外電解所需的能量也不是很多。
那麼,同樣是高空作業的商務飛機呢?我們的每次旅行都需要這樣電解水制造氧氣,并供給機上的100多人生存嗎?
如果你曾經坐過商務飛機旅行,你就會注意到,除了乏味的食物和在同一個位置連續待上幾個小時的義務之外,10000米左右的高空生活還是相當舒适的(除了那些噪音),你不需要為氧氣的事煩惱。
相對于國際空間站的幾個人,飛機上如果用電解水的方式獲得氧氣的話,成本會變得非常高,至少會在你的機票上體現“氧氣費” 這個欄目。
其實,就氧氣而言,乘坐商務飛機與在陸地上旅行并沒有太大的不同,飛機上絕對可以擁有充足的氧氣保證每個人生存。
圖為:電解水獲得氧氣圖解
飛機在萬米高空自然獲得氧氣
我們知道,随着海拔的升高,空氣将變得越來越稀薄,同樣可呼吸的氧氣也變得越發珍貴。
如果你看過珠穆朗瑪峰登山者的相關報道,你肯定知道,氧氣罐是他們的登山必需品,因為在那裡(8848米)“可呼吸”的空氣供應不足。
然而,“可呼吸”這個詞在這種情況下有很大的意義,因為在那樣的高度獲得空氣本身并不是一個問題,隻是稀薄而已。
換句話說,在萬米高空有充足的空氣,裡面也有充足的氧氣,甚至在國際空間站所在的高度(離地400公裡左右)也有相當數量的空氣!
所以,在飛機飛行的高度氧氣也不是問題,隻是空氣中的氧氣壓力太低,人類無法直接吸入而已。
大多數商務飛機都采用了一個相同的方式,即從噴氣發動機内部“引入”熱壓縮空氣,然後通過一系列機器進行處理,最後通過管道輸送到客艙。
圖為:噴射渦輪機引入空氣
低壓空氣如何進入飛機客艙?
當飛機飛行時,快速流動的空氣進入兩個噴氣渦輪發動機。這種快速流動的空氣在通過渦輪機内部的風扇葉片層時被壓縮。
在壓縮機階段,一部分熱空氣從渦輪機内部“引入”,此時産生的空氣稱為壓氣機引氣,現代客機為了減少對發動機功率的損耗,一般會采用兩級引氣。
當低壓級引氣不足時.可以用高壓級引氣進行補充,此時低壓級有單向活門,防止空氣反流。
現在,這引入的空氣非常熱,溫度在華氏幾百度範圍内,所以必須先冷卻。這由熱交換器完成,它使引氣冷卻到一個舒适的溫度,這種經過過濾的涼爽空氣在客艙中以人能舒适呼吸的壓力擴散開來。
而氣體的排出有一個位于機艙後部的出氣閥完成,它可以确保“用過的”空氣被排出機艙,從而調節機艙内的空氣質量。
好吧,你在飛機兩側看到的那兩個巨大噴氣渦輪發動機不僅提供向前推力來保持飛機的飛行,而且還有助于保持機艙氣壓,提供氧氣。
最後
現在,你應該知道了吧,當你乘坐飛機旅行時,你呼吸的是真正的高空“無污染空氣”,而非人造的。
隻是這些外部空氣由渦輪發動機的壓氣機提供,通過一系列機械設備最終輸送到客艙供乘客使用。
之後通過出氣閥排出,以确保機艙有一個舒适的壓強和新鮮的空氣,并确保我們在整個飛行過程中都能保持舒适和清醒。
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