为什么飞机这么高没有高原反应?

在解答这个问题之前我们需要搞清楚什么是高原反应,简单来讲,所谓高原反应是指低压、低氧环境对人体造成的身体健康影响而产生的不适反应 。
高原反应通常发生在海拔超过3000米的高原,在这个环境里气压将会下降到0.7个标准大气压,即0.07兆帕,液态水加热到约83~85℃就会沸腾 。
气温将会从25℃~27℃下降到6℃,空气含氧量下降到正常值的70%,比如说平原地区的空气含氧量约为250~260克/立方米,而平均海拔为3000米的高原地区只有150~170克/立方米 。
不管是气压、气温还是空气含氧量,它们都会随着海拔的提高而下降,海拔越高,人体高原反应就越严重,不适感就越明显,轻者需要长时间来适应环境,重者则有可能致命 。
那么问题就来了——既然海拔越高人体高原反应就越严重,人坐在万米高空巡航飞行的飞机里为什么不会出现高原反应呢?
答案需要从人类的航空技术发展史说起,在第二次世界大战以前,人类飞机的飞行高度始终很难突破5000米,比如说当时各国流行的双翼敞篷式战斗机 。
▼下图为第一次世界大战期间德军装备的“福克”dr.1三翼面战斗机,由于采用了敞篷式设计,飞行员身体无法承受高原反应带来的严重影响,因此3000米是那个时期的飞机近乎于不可逾越飞行高度 。
这并不是飞机性能的制约,而是飞行员的身体承受极限的制约,飞机飞行高度一旦接近5000米,飞机性能下降倒是其次的,重点是飞行员会产生严重的高原反应,严重威胁飞行安全 。
到了第二次世界大战期间,封闭式座舱飞机开始问世,加上机载供氧技术的实用化,飞机终于能飞到8000~9000米的高空 。
比如美制P40“喷火”战斗机,飞行员在身着皮质保暖飞行服的情况下,可紧闭座舱盖,然后戴上供氧面罩就能驾机往8000米的最大升限高度爬升 。
很显然保暖措施加上供氧措施只解决了高海拔产生的低温和低氧问题,低压问题却始终存在,因此包括与P40战斗机处于相同水平的其它型号飞机在达到8000米高空以后只能短暂停留,巡航高度依旧维持在3000米左右,这也是第二次世界大战以前人类很难实现洲际航空客运的原因 。
为了解决这个问题,人们开始研究机舱加压技术,该技术旨在同时解决飞机高空巡航时面对的低压、低温、低氧对机载人员产生的身体影响对飞机飞行高度的制约,该技术率先被应用到美制B-29战略轰炸机上 。
战略轰炸机是一种遂行战略作战任务的空中作战平台,作战半径要求不低于2000公里,攻击距离不低于5000公里,这就意味着飞机必须飞得足够高,并且在足够高的空中能以足够长的时间飞行,如果不解决高海拔对飞行员身体影响问题,这样的技术指标要求是无法实现的 。
▼下图为乘坐B-29战略轰炸机体验飞行的游客以及年迈的飞行员,他们均穿着凉爽的单衣,坐于机鼻位置的女士甚至穿着短袖体恤,这就是加压舱室带来的航空技术变革,在密闭的加压舱室里的感觉与在地面基本无异 。
所以B-29战略轰炸机的载员舱室采用了加压设计,所谓的“加压舱”指的是人为地在飞机舱室内制造一个相对密闭的环境,然后向舱内释放氧气增压,使舱室成为一个气压始终保持在0.8~0.9个标准大气压的环境 。
在这个基本与外界隔绝的舱室中,人员不再受到低压、低温、低氧的影响,身体自然就不会再出现高原反应,这也是B-29轰炸机飞行员能穿着单衣操作飞机的原因 。
加压舱技术的应用使该型轰炸机能在8000米高空巡航,实用升限达到了10241米,由于飞行高度超过了战斗机的升限,二战后期没有一架B-29轰炸机是被日军战斗机击落的 。
【为什么飞机这么高没有高原反应?】机舱加压技术在战后被应用到战斗机上,随后发展成为军用飞机、大中型民用飞机的标配,人类航空器洲际客运飞行得以实现 。
这就是现代客机即使在万米高空巡航飞行时,舱室里的旅客仍然感觉很舒适的原因——当空乘人员关闭舱门,机舱就成为一个密闭空间,飞行员开启机舱增压系统为舱室加压以后,舱室的气压将会被增加到0.9个标准大气压,高愿反应什么的也就不存在了 。
▼下图为登机完成后准备关闭舱门的空乘人员,结构复杂的舱门清晰可见 。由于机舱是一个加压的密闭环境,机舱门必须要有足够的强度才能确保安全,这也是舱门十分沉重的原因,女性空乘人员必须使出浑身力气才能完成关闭操作 。
综上所述我们可以得到这样的结论第一、高原反应是指随着海拔的升高,气压、气温、空气含氧量逐渐下降,人体在低压、低温、低氧的影响下产生的不良反应 。

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