民航飞机固体化学氧气发生器发展现状分析

吴延华 吴少华

摘   要：在民航飞机的飞行过程中，氧气供应是必不可少的，因此，民航飞机通常都会安装氧气系统来满足飞机的供养需求。固体化学氧气发生器是民航飞机氧气系统中最为关键的一部分，由于固体化学氧气发生器的技术难度较高，我国目前尚无法实现独立生产，而这也给国产民航飞机的发展带来了很大的困难。为此，本文对民航飞机固体化学氧气发生器进行了介绍，并对其发展现状展开了探讨。

关键词：民航飞机  氧气发生器  固氧  气氧

中图分类号：TB534                                 文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0004-02

一般来说，由于高空的垂直方向气流比较稳定，且多为水平方向气流，视线也比较好，对于飞机飞行十分有利，因此民航飞机在飞行时通常会处于高度在8400～12000m之间的平流层内。然而由于空气稀薄，其氧气不足以支撑机上人员的呼吸需求，因此在飞行过程中如果无法进行持续性的氧气供应，那么就很可能会使机上人员出现高空缺氧的情況，从而对其生命安全造成威胁，而固体化学氧气发生器作为民航飞机氧气系统供养的关键，则能够很好地解决这一问题。

1  民航飞机固体化学氧气发生器概述

1.1 固体化学氧气发生器的作用

固体化学氧气发生器是民航客机氧气系统中的氧气源之一，在氧气系统中具有着非常重要的意义。一般来说，目前的民航客机氧气系统通常都会设置两种氧气源，一种是高压氧气瓶，由于其储存的氧气为气态，因此被称为气氧;而另一种则是固体化学氧气发生器所提供的氧气，被称为固氧，其中气氧作为常规供养装置，在民航飞机中的应用较早，不仅能够维持较长的供氧时间，还可以根据实际情况进行间断性使用。然而由于民航飞机的内部空间较大，而氧气系统又需要将氧气输送到客舱的各个位置，以满足每一位旅客的生存需求，因此如果采用气氧作为氧气源，那么就需要在客舱内设计比较复杂的供氧管道，这不仅会占用客舱内的空间，影响民航飞机的载客量，同时还会给飞机带来氧气泄漏、氧气爆炸等安全隐患[1]。因此，目前的民航飞机通常会将气氧作为驾驶舱以及机组人员的氧气源，而客舱供应的氧气则由固体化学氧气发生器提供，由于这种氧气发生器是以固体形态来存储氧气，体积相对较小，因此只需将其分别安装在乘客座椅上方以及卫生间顶部，即可实现稳定的氧气供应，从而满足乘客的生存需求，无需设计输送管道，更不存在氧气泄露、爆炸等风险，这对于民航飞机来说是非常重要的。

1.2 固体化学氧气发生器的原理

民航飞机的固体化学氧气发生器主要是通过存储的固体产氧物质发生化学反应来生成氧气，并通过相应的供氧气装置、呼吸面罩以及控制部件来向乘客提供氧气，满足其呼吸需求。一般来说，氧气发生器中的产氧物质主要为氯酸盐或是高氯酸盐，这些产氧物质以固体形态存储在产氧药柱之中，在需要供氧时，只需向其中加入金属粉、催化剂、反应稳定剂，就能够使氯酸盐发生热分解化学反，从而产生氧气，其产氧化学反应可用“2MClO3→2MCl+3O2↑”表示。

1.3 固体化学氧气发生器的优势

与气氧相比，固体化学氧气发生器的优势十分明显。首先，安全可靠。固氧发生器虽然会储存富含氧的产氧物质，但其本身属于稳定的固体形态，因此对于存储条件要求较低，也不存在泄露的风险，因此十分安全、可靠。其次，固体化学氧气发生器属于单独的氧气生成装置，由启动机构、壳体、产氧药柱、隔热过滤层、安全泄压阀、出气嘴等几部分组成，结构并不复杂，因此在故障相对较少，日常维护与故障维修也比较简单、方便，只需定期进行检查并对故障部件进行更换即可[2]。此外，固氧发生器是通过呼吸面罩与控制部件来为乘客供氧，因此安装十分简单，使用操作也并不复杂，乘客只需经过简单的指导即可掌握，具有着很强的实用性。

2  民航飞机固体化学氧气发生器的发展现状

2.1 民航固氧发生器的主要产品

就目前来看，固体化学氧气发生器虽然已经在民航飞机中得到了广泛应用，但能够生产这一氧气供应装置的却非常之少，在全球范围内，仅有美国的AVOX系统公司以及B/E宇航公司具备独立生产固氧发生器的能力，而无论是美国还是其他国家，民航飞机的固氧发生器也基本都是由这两家公司生产。这两家公司生产的民航固氧发生器不仅在市场份额上存在较大差距，产品的性能特点同样有着很多不同之处，其中AVOX系统公司本身就是以通用航空配件以及固氧、气氧产品的生产为主要业务，因此目前在市场中占据了较大的市场份额，在空客、波音等多种型号的民航飞机上都有着广泛的应用，产品的实用性与适应性较强，产品累计生产量更是已经超过了100万。而B/E宇航公司则是以呼吸防护设备生产为主要业务，近几年刚刚将民航飞机氧气系统的产业链建立起来，因此其固氧产品所占市场份额相对较小，产品累计产量也仅在30万左右。但由于B/E宇航公司公司掌握了轻量化设计、血氧饱和度认证等多种固氧产品生产的专利技术，因此其产品在体积、质量、安全性、灵活度等方面目前都具有着比较明显的优势，未来发展是非常大的，而其产品所占市场份额也处于不断增长之中[3]。

2.2 民航固氧发生器在国内的发展现状

我国虽然尚未掌握民航固氧发生器的生产技术，但对于固氧发生器的相关研究工作却早已得到了高度重视，而在近几年，很多科研机构都取得了较大的突破，并开始尝试将科研成果应用于实际生产。例如，湖北航天化学技术研究所早在20年前，就利用固体火箭推进剂军工技术研制出了可靠性较高的固体化学氧气发生器，目前已经在高空跳伞防护、高原缺氧救生、井下救援等方面取得了良好的应用效果，这为民航固体化学氧气发生器的生产提供了非常宝贵的经验。而在近20年间，该研究所又陆续解决了固氧发生器启动、氧气净化等多方面的问题，并对固体化学氧气发生器进行了多次改进，甚至还建立了完整的固氧发生器生产线，为未来民航固体化学氧气发生器的生产创造了良好的基础条件。

2.3 民航固氧发生器的未来发展方向

基于当前我国民航事业的发展状况，未来民航固氧发生器的发展方向已经比较明显。首先，近年来我国国产大型民航飞机已经陆续交付，因此未来国内民航飞机必将向着国产化的趋势发展，而民航固氧发生器作为民航客机的重要组成部分，其国产化制造也必将提上日程，因此，凭借着我国当前的技术水平与生产条件，民航固氧发生器自主生产的实现是可以预期的。其次，民航固氧发生器的寿命期在10年左右，一旦出现供氧需求，作为一次性产品的固氧发生器则会直接报废，而民航飞机的使用寿命却在25年以上，因此，对于民航固氧发生器的更换同样是非常重要的。由此可见，随着固氧发生器生产技术的不断完善，未来我国对于固氧发生器的更换技术也会逐渐发展起来。另外，现阶段的民航固氧发生器在性能方面存在着很多不足之处，如灵活性较差、安全性不足等，因此在研究固氧发生器生产技术的同时，也不可忽视对固氧发生器性能优化的研究。

3  结语

总而言之，民航飞机固体化学氧气发生器对于民航事业的发展有着非常重要的意义，虽然目前我国仍不具备民航固氧发生器的自主生产能力，但随着相关研究工作的不断进步，未来我国必将打破国外企业在固氧发生器领域的垄断局面。

参考文献

[1] 汤旭.民机化学氧气发生器流量偏离接受规则探讨[J].科技视界，2016（20）：22，24.

[2] 周兴明，胡晓，毛胜华，等.降低固体化学氧气发生器温度敏感性研究[J].固体火箭技术，2013，36（4）：534-538.

[3] 施兴灿，雷鸣俊.民用飞机旅客氧气系统研究[J].科技信息，2011（22）：429-430.