分子筛机载制氧技术地研究.pdfVIP

分子筛机载制氧技术的研究 成都飞机工业(集团)公司 杨小英 一、概述 利用分子筛变压吸附原理在机上生产飞行员呼吸用氧的技术已日臻 成熟，这种分子筛机载产氧技术是当今军用飞机个人防护救生与人机环境 工程发展中的-二个重要里程碑，也是我国航空供氧装备发展的重要目标。 分子筛机载产氧系统的核心部件为分子筛氧气浓缩器(MSOC)．它 可以代替军用飞机上储存型的液氧或气氧氧源。与气氧相比．用液氧可节 省重量68％，节省空间86％，但由于液氧本身沸点低、极易挥发、极易 助燃，这就给液氧的制取、储存、运输、充注等带来一系列的困难。据资 料报道用于战斗机飞行员的液氧，大约只有十分之一用于呼吸，其余挥发 或在使用中损失掉，同时需要大量地勤维护人员和复杂的地面设备才能予 以保证。从全寿命期费用看，是花费很高的项目。另外，采用气氧或液氧 时，往往还会使飞机活动的机动|生和活动空域、飞行时间、航程受到限制， 对基地、飞机、舰只和人员安全也存在一种潜在的威胁。 机载分子筛制氧氧气系统(OBOGS)的发展．美国始于二十世纪六 十年代末．英国和法国分别在七十年代初和八十年代初才开始发展的。现 今，世界上各航空先进国家已在不同机种经过试飞评价试验，如EA．68、 和FSX等。 OBOGS深受各国军方的重视和高度评价．美国海军舰载前线战斗 机已经开始装备机上制氧系统。与液氧相比，分子筛机上制氧系统具有以 下优点： (1)消除了由于液氧或气氧系统对飞行执行任务时间的限制。它能在机 上自主产氧，只要发动机运转．有引气气源，加之消耗少量机上电能，就 能源源不断地产生最高可达95％含氧百分比的富氧供飞行员使用(其余5％ 为氮气)．因此，飞行员用氧时间不受限制．适应了现代先进飞机远航程 … 飞行的供氧需求： ·161· (2)后勤保障方面，它不再需要机场储存和运输液氧，因此取消了相应 的地面场站设备和相应的费用： +一 (3)基本取消了气氧或液氧系统必需的日常维护工作。美国海军估计， 一般液氧系统与分子筛制氧系统相比．维护工作营之比为72000：】。液氧 15行小时才须拆卸 系统每次飞行后都需要维护，而机载制氧系统要2000 更换，换言之，预防性定期维护期为2000小时； (4)由于在地面和机上都取消了氧源．从而消除了来自氧气着火或爆炸 的危险性： (5)实践证实了机上制氧的任务可靠性为O．9985，而液氧系统为O．9756： (6)机上制氧系统的可使用性为O．99，而液氧系统为o．695： (7)机上制氧系统的平均故障间隔飞行时间为662小时，液氧系统为4l 小时，相差为15倍： (8)全寿命费用低。美国空军的一项研究报告说，IO年之内，300架飞 机使用机上制氧系统比液氧系统将节省880万美元。而美国海军估计，如 果用了机上制氧系统代替液氧系统，每年可节省4500万美元： 9)装有机上制氧系统后，飞机无需地匝补氧，因此易于满足对飞行实 施迅速而灵活地调动和部署的要求； (】0)增强了适应化学生物战环境的能力： (11)除了以上具有普遍意义的优点外，对海军来说．在航空母舰上也无 需供给液氧的设备，减轻了航空母舰重量和甲扳面积的负担，减少了维护 工作量．也消除了～个危险隐患。 二、二床式机载分子筛制氧 1氧源子系统的功能和组成 机载产氧系统(OBOGS)通常由机载分子筛制氧(氧源)和供氧子系 统两部分组成。氧源子系统主要包括氧气浓缩器(OC)和氧气分祈器(OA) 两种机载设备成品：其中．浓缩器OC从飞机环控系统引入压缩空气，机 上电源供给+28V直流电后，制得富氧供b行员砰吸用。分析器OA对浓 缩器输出产品气的氧气分压力进行连续监测和分析．当系统出现以下三种 “故障”中的一种或几种，分析器就输出浓缩器“好／不好”的告警信息：