[科普中国]-机载制氧系统

简介

机载制氧系统是针对飞机在氧气系统出现不能满足战术要求的情况下所设计的。飞机现有的储氧装置为某型液氧装置，由于该套装置储氧量有限，影响到了飞机的巡航能力，而机载制氧系统，是在保留飞机原有供氧部分的情况下，连续的制氧供机组人员使用的一套系统，该系统的投入使用，减少了地面保障工作的难度，同时也增强了飞机的出动强度和整机的战术性能。1

系统组成机载制氧系统主要由气源部分、制氧部分、供氧部分、备用氧部分、控制部分等组成。气源部分主要是将来自发动机某级压气机的压缩空气进行降温和降压处理，并且除去空气中的水和杂质；制氧部分是通过分子筛制氧装置，采用变压吸附方法分离出氧气、氮气等气体，氧气加压后输入飞机的氧气调节器，其它气体排出机外；供氧部分是根据切换条件，将制氧部分产生的氧气和备用氧进行切换，依照供氧规律供飞行人员呼吸用；控制部分则是利用氧分压传感器装置及自动控制系统，自动控制输出氧气浓度及氧气压力。

气源部分包括进气装置、稳压装置、调温装置和过滤装置。稳压装置利用飞机主液压系统和刹车液压系统驱动液压马达来带动滑片压缩机工作，对不同方式的引气气源进行稳压，保持分子筛制氧装置入口处的气体压力稳定。调温装置和过滤装置的功用分别是对滑片压缩机出口的气体进行温度调节控制和对气体进行过滤，除去水、油等杂质，使其能够满足分子筛制氧装置入口条件要求。

制氧部分由分子筛制氧装置和氧气增压装置组成。分子筛制氧装置将调节到合适压力、温度的空气，通过分子筛吸附分离，得到较高浓度的氧气，分子筛再生时产生的氮气经解吸排空，高浓度氧气进入下一级氧气增压系统进行增压；氧气增压装置是利用帕斯卡原理将分子筛制氧装置分离出来的浓缩氧气增压至氧气调节器工作压力范围。1

分类分子筛制氧系统分子筛制氧系统（OBOGS）采用的主要技术是20世纪70~80年代发展成熟的变压吸附制氧法（PSA），它基于分子筛对空气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分离获得氧气。它克服了气氧和液氧系统多方面的的缺点，称为飞机机载制氧系统的首选。其优点概括起来有以下几个方面：

（1）在后勤保障方面，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。

（2）基本上取消了气氧和液氧系统必要的日常维护工作，一般液氧系统与分子筛机载制氧系统相比，维护工作量之比为2000:1。

（3）由于地面和机上都取消了贮存氧源，从而减少了来自氧气着火或爆炸的危险性。

（4）飞机由于装有分子筛机载制氧系统，很少需要地面补氧，因此易于满足对飞机实施迅速而灵活地调动和部署的要求，并消除了由于液氧或气氧系统对飞机的执行任务时间的限制。

（5）分子筛机载制氧系统无论从可靠性、维修性上来说，都大大优于气氧、液氧系统。

（6）增强了适应化学生物战环境的能力。

（7）由于以上优点，因此分子筛机载制氧系统全寿命费用低。2

膜分离制氧系统为保证长时间的续航供氧，先进战机摒弃了传统的气氧、液氧氧源，转向采用机载制氧技术，通过分离空气制取高浓度氧气来满足供氧需要。机载制氧技术不仅大大延长了飞机的续航时间，还降低了后勤保障难度，减小了代偿损失，是飞机供氧系统的一次革命。

与分子筛制氧系统相比，膜分离系统在某些方面更适合用于机载制氧设备，其特点是：（1）体积小，重量轻；（2）可靠性高；（3）控制简单；（4）对水蒸气不敏感；（5）无粉化现象造成的污染。3