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低氣壓試驗基礎知識(1)

發布時間:2017/10/12 14:57:23   發布人:管理員
零、什么是高海拔?

地球表面有相當大的地區的地勢較高,我國約有50%的面積高于1000m,約有25%的面積高于2000m,約有26.8%的陸地面積在海拔3000米以上,地勢較高的地區的氣壓較沿海地區的氣壓要低。


中國民航局在2007年發布的《航空承運人高原機場運行管理規定》中將高原機場分為一般高原機場和高高原機場。其中,一般高原機場是指海拔高度在1500米(4921英尺)及以上,但低于2438米的機場;高高原機場是指海拔高度在2438米及以上的機場。因此可見通常高原以海拔1500米為界,海拔2438米再上一個等級。


據新華社報道,目前全世界共有高高原機場42個,其中中國有15個,約占世界高高原機場數量的36%。2014年,全國高高原機場旅客吞吐量達到580萬人次,航班數量達到5.9萬架次,分別比2013年增長了18.7%和19.1%,明顯高于中國民航全行業平均增長水平,已成為促進地方經濟發展的重要動力。


高海拔地區環境的特點:
1)缺氧:空氣主要由大約79.04%的氮氣、20.93%的氧氣和0.03的二氧化碳組成。隨著海拔的升高,地球引力變小,空氣密度相應變小,大氣壓力下降,造成同等體積空氣中的含氧量降低。


2)大氣壓下降:有研究表明,在海拔高度接近5.5km時,大氣壓降低到海平面標準大氣壓的1/2;接近16km處的大氣壓為標準大氣壓值的1/10;接近31km處的大氣壓為標準大氣壓值的1/100。(高海拔地區低氣壓環境對裝備的影響是本文研究的重點。)


3)太陽輻射增強:由于高海拔地區空氣變得稀薄,陽光到達地面的距離更近,加上高原降雪,而雪的反射也增強了太陽輻射的強度。


4)低溫:空氣溫度大約隨著海拔每升高150米(490英尺)降低1攝氏度(1.8華氏溫度),海拔越高溫度越低,很容易形成凍土層,造成在高原地區修筑工事的困難。以上種種情況,對人員和裝備產生不利影響。


一、對人員的影響


有文章認為,習慣平原生活的人不經過漸進式的訓練,快速進入3000米以上區域,一般50%~75%的人出現高原反應(一部分適應能力強的人不會產生高原反應),輕微的高原反應無非是頭痛頭暈,惡心嘔吐,一般都能在3~10天后,身體適應高原的低氧低壓環境,癥狀逐漸消失。而比較嚴重的會產生高原肺水腫和腦水腫,就有致死的危險。


一般的做法是,在中等海拔(2500米)條件下,需要3周左右時間適應,而在這高度之上,每增加1970英尺(約合600米),適應的時間則需要增加1周。


為了避免出現一些健康上的危險,如急性高原病、高原肺水腫、高原腦水腫,在登山時,應該慢速且逐步進行,在海拔9840英尺(約合3000米)以上,切忌每天的登高超過984英尺(約合300米)。


二、高原低氣壓對民航飛機的影響


高原反應對于民航客機也有重要的影響。因為要在高空飛行的民航客機比起地上更要考慮艙內氣壓的問題。在更為低壓的高空。如果艙內保持與地面高壓一致,那內部氣壓遠高于外部,需要花更大的成本加強客機結構,免得像氣球一般爆開;如果艙內保持與外部一致,那艙里的客人也就活不成了。


最終研究發現在大約海拔8000英尺(2400米)的海拔高度,大多數人都能適應這個高度的大氣氣壓而不產生什么過度的病理反應,因此一般民航飛機的氣密客艙都要求在最大高度飛行的時候,座艙和行李艙保證氣壓高度不超過2400米(也即與2400米高度的氣壓保持一致)。


資料顯示,運十是第一架飛上“世界屋脊”的我國自行設計的大型噴氣客機。


1980年9月26日首飛,運十先后轉場北京、合肥、哈爾濱、烏魯木齊、廣州、昆明及成都。到1985年2月,運十累計飛行130架次、170小時。


1983年12月,根據國家原經委要求,運十執行支援西藏貨運任務。當月29日,運十從廣州轉場至海拔1900米的昆明。那時正值大雪天氣,運十經受了氣候變化的嚴峻考驗。為確保成功開展運行任務,運十于1984年1月21日進行了模擬高原飛行和起飛、著陸試飛及進場后三發復飛等試驗。同年1月24日,運十由上海大場機場飛抵成都雙流機場,1月31日由成都雙流機場起飛,飛行2小時零5分后在拉薩貢嘎機場安全著陸。運十在機場停留期間還進行了相關啟動試驗。


1984年3月9日,運十載著8噸多貨物,從雙流機場起飛,抵拉薩貢嘎機場,開始了第二批次援藏貨運飛行。此后的3月12日至16日,運十又5次進藏,為西藏空運蔬菜、罐頭、文具等物資共40余噸。


三、低氣壓對民、軍用裝備的影響


我國西部地區多屬原地帶,主要有喜馬拉雅山脈、昆侖山脈和唐古拉山脈三大山脈,平均海拔4000m以上,其中最高點唐古拉山口為5072m。因此,造就了它的特殊氣候特點:空氣稀薄、氣壓低、溫差大等。低氣壓是高原氣候的一個典型特征,對于軍用電工電子產品的影響不可小視。


當氣壓減小時空氣絕緣材料的絕緣強度會減弱,易產生電暈放電、介質損耗增加和電離等現象,氣壓減小使散熱條件變差,元器件溫度上升,這些因素容易使被試樣品在低氣壓條件下喪失規定的功能,甚至產生永久性損傷。


在超高真空環境條件下(如星載產品的宇航使用環境),產品除了會發生散熱困難外,某些金屬和高分子材料會發生蒸發、升華和分解現象。這種情況下產生的有害氣體,會影響產品的可靠性,尤其對塑封產品的影響會更大。


機載設備將承受比高原設備更為嚴酷的低氣壓作用。壓力對器材的影響程度取決于壓力梯度或壓力差,壓力梯度產生一個是空氣從較高壓力向較低壓力運動所引起的力。這種力能造成泄漏,甚至引起密封容器的爆炸或破裂。壓力梯度越大,壓力改變得越快,器材損壞的機會就越多。