2.8. Запас кислорода на борту самолета

Основными данными для определения необходимого для типового полета запаса кислорода являются: максимальная высота полета самолета; продолжительность (дальность) полета; профиль полета; тип кислородных приборов, устанавливаемых на самолете; количество членов экипажа и пассажиров. График профиля полета представлен на рис. 2.21. Требования к количеству кислорода для членов экипажа и для пассажиров неодинаковы, и поэтому расчет запаса кислорода для них производится отдельно.

1. Запас кислорода Q₁ для защиты членов экипажа и пассажиров от кислородного голодания находится из выражения:

Q₁= , (2.1)

где n – число членов экипажа или пассажиров, пользующихся кислородом;

Рис. 2.21. Профиль полета

q₁ – расход кислорода на высоте h₁, л/мин;

q₂ – расход кислорода на высоте h₂, л/мин;

τ₁ – время подъема самолета с высоты h₁, до высоты h₂, мин;

τ₂ – время горизонтального полета на высоте h₂, мин; τ₃ – время снижения с высоты h₂ до высоты h₁, мин.

При пользовании приборами с периодической подачей кислорода в маску расход кислорода может изменяться в широких пределах в зависимости от высоты полета и физической нагрузки. Поэтому при расчетах принимаются следующие средние величины расхода для всего времени полета:

а) при наличии подсоса воздуха в дыхательную смесь на высотах до 9000 м q = 6 л/мин;

б) при пользовании дополнительной подачей кислорода на высотах от 9000 м до 12000 м q = 10 л/мин.

2. Запас кислорода для защиты от дыма и вредных газов Q₂ должен быть не менее 300 л на каждого из членов экипажа. Этот запас может использоваться для защиты экипажа от кислородного голодания при разгерметизации самолета и должен обеспечить экипажу возможность управления самолетом в течение не менее 15 мин. Для определения общего запаса кислорода при расчете берут большее из двух значений Q₁ и Q₂.

3. Запас кислорода для профилактического питания экипажа Q₃ при длительном полете предназначен для снижения утомляемости при полетах продолжительностью более 4 ч и определяется из уравнения

Q₃=n q t  (2.2)

где n – число членов экипажа;

q – легочная вентиляция при профилактическом питании (принимается равной 10 л/мин);

t – время профилактического питания кислородом (принимается равным 10 мин);

τ_пол – время полета в целых часах.

В потребный объем кислорода должен быть включен и объем кислорода, расходуемый при предполетных проверках кислородного оборудования Q_пред определяемый из уравнения:

Q_пред = n q t (2.3)

где n – число членов экипажа; q – расход кислорода через маску, л/мин; t – время проверки оборудования, мин.

Для учета возможных утечек, погрешностей показаний манометров, влияния температуры и т.д. в расчет вводят коэффициент запаса К = 1,1...1,2 и Q_н – невырабатываемый остаток. Общий запас кислорода в стационарной системе для экипажа Q_эк равен:

Q_эк = (Q₁+Q₃ +Q_н+Q_пред) K. (2.4)

Общий запас кислорода в стационарной системе для пассажиров будет равен

Q_пac = (Q₁+Q_н+Q_npед) K. (2.5)

Здесь невырабатываемый остаток кислорода Q_н=Р_ост.V_б,

где Р_ост – остаточное давление в баллоне,

V_б – вместимость баллона.

Кроме запаса кислорода в стационарных кислородных системах экипажа и пассажиров на борту самолета имеется запас кислорода в переносных баллонах.

Для обеспечения возможности перемещения по самолету для борьбы с дымом, а также для оказания терапевтической помощи пассажирам в кабине экипажа размещается баллон вместимостью не менее 3 л. Такие же баллоны предусматриваются и для каждого бортпроводника.

С помощью переносного кислородного оборудования производится и терапевтическое питание кислородом пассажиров. При этом запас кислорода принимается исходя из необходимости обеспечения питанием 2% пассажиров (но не менее 1 чел) в течение всего полета и определяется из уравнения:

Q_тepaп = 0,02n q τ_пол (2.6)

где n – число пассажиров на самолете; q – расход кислорода при терапевтическом питании на 1 чел (принимается равным 4 л/мин); τ_пол – время полета в целых часах.

Общий потребный объем кислорода, приведенный к нормальным условиям V_Σ (в литрах) составит:

V_Σ = , (2.5)

Где р_б – номинальное рабочее давление газа в баллоне в МПа;

р₀ – давление на уровне моря (0,1 МПа);

р_{б min} – минимальное давление, при котором гарантируется нормальная работа кислородного оборудования в МПа.

Минимальное неучитываемое давление кислорода р_{б min}:

- для баллонов низкого давления (р_б = 3 МПа) неучитываемое давление принимается 0,7 МПа;

- для баллонов высокого давления (р_б = 15…20 МПа) р_{б min} составляет (2…3) МПа, что необходимо для контрольной продувки баллона на земле перед его заправкой.

Потребное количество баллонов определяется:

N = (V_Σ) / v_б, (2.6)

где v_б – «водяная» емкость одного баллона.

В случае применения на самолете жидкого кислорода потребный запас кислорода в газификаторе (в кг) определяется по формуле

Q_потр= n . (2.7)

Здесь 754 – объем газообразного кислорода, который при давлении 101,3 кПа и 15°С образуется испарением 1 кг жидкого кислорода, в л (при испарении 1 литра жидкого кислорода образуется 860 литров – газообразного).

Q_неуч – неучитываемый остаток кислорода, при котором начинаетcя падение давления в газификаторе. Эта величина берется из паспорта газификатора и, в среднем, составляет 7…10% запаса жидкого кислорода сосуда;

q_пот – потери испарением в кг/ч (эти потери для различных газификаторов находятся в пределах 0,05…0,15 кг/ч);

τ – время от момента зарядки газификатора до вылета самолета (принимается от 24 до 48 ч);

n – количество членов экипажа;

z – количество газификаторов;

k – коэффициент запаса.

Комплект кислородного оборудования высотного самолета.

Подводя итог, следует отметить следующее.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности и работоспособности летчика, а также безопасности полета и аварийного покидания самолета на больших высотах на самолетах устанавливается комплект кислородного оборудования. В него входят приборы с избыточным давлением кислорода в системе дыхания и пневмосистема высотно-компенсирующего костюма.

Комплект кислородного оборудования на высотных самолетах рассчитан на работу с герметическим шлемом и высотно-компенсирующим костюмом на высотах до практического потолка и обеспечивает дыхание членов экипажа при следующих обстоятельствах:

1. Длительно в загерметизировнной кабине до практического потолка и в разгерметизированной кабине до высоты 12 км.

2. Кратковременно (до 10 мин.) – при разгерметизации кабины от практического потолка до высоты 12 км.

3. Кратковременно – при катапультировании с практического потолка с автоматическим подключением кислородного питания от парашютного кислородного прибора.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Назовите возможные источники кислорода на борту.

2. Каковы преимущества и недостатки жидкостных газификаторов по сравнению с баллонными источниками?

3. По каким основным свойствам подразделяются кислородные системы?

4. Назначение кислородной системы постоянной подачи кислорода?

5. Какова предельная высота полета использования системы постоянной подачи в разгерметизированной кабине?

6. Принцип действия легочного автомата.

7. Возможно ли использование легочного автомата для коллективного пользования?

8. Каковы предельные избыточные давления подачи кислорода при которых необходимо применять: компенсационный жилет, высотный костюм, гермошлем.

9. Каков принцип работы высотного костюма?

10. Особенность подачи кислорода в парашютных кислородных приборах.

11. От каких факторов зависит запас кислорода на борту.