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歼击机飞行员在驾驶飞机时需要佩戴氧气面罩,而航天员在飞船里却不用,这是为什么?

科普小知识2021-12-24 07:19:19
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战斗机飞行员在驾驶飞机时需要戴氧气面罩,而宇航员不需要。主要原因是飞机(航空器)和航天器(航天器)的驾驶舱和客舱压力系统的不同设计。

为了创造一个适合人类生存的人工环境,防止出现低血压症状和减压病,航天器和飞机采用加压舱。然而,由于两者的目的和飞行外部环境不同,其座舱和座舱压力系统的设计方案也不同。

战斗机和其他一些战斗机需要高速度,高天花板和良好的可操作性,特别是战斗机需要强大的作战能力。因此,战斗机采用“低压差”通风式密封增压驾驶舱设计方案,在保证安全的前提下,减小驾驶舱内外的压差(也称为驾驶舱的“残余压力”),通过适当降低客舱的设计强度来减轻飞机的结构重量。由于战斗机采用“低压差”机舱压力系统,有必要采取相应的供氧措施,有效防止低压和缺氧症状的发生。这就是战斗机飞行员飞行时戴氧气面罩的原因。

载人飞船在高真空的外层空间飞行,舱外没有可用的空气,所以它的加压舱设计比飞机简单。载人宇宙飞船(也包括飞行高度超过25公里的飞机)使用完全密闭且与外界隔绝的加压舱。在美国航天器驾驶舱的早期,使用的是三分之一大气压的纯氧。其优点是压力控制系统简单,气体泄漏少,结构重量轻。缺点是人们习惯的大气环境发生了变化,不利于长期飞行的健康。更致命的是纯氧环境的不安全性。苏联/俄罗斯一直采用大气氧和氮的混合物,即座舱总压力接近1个标准大气压,氧分压与地面大气压大致相同或略富氧。该压力系统保持了人们长期习惯的大气环境,能够有效保证人们的安全和舒适。在发射和返回之前,无需对舱压进行大幅度调整,也提高了消防安全性。

宇航员在载人飞船上工作

从宇航员在长期飞行中的安全和舒适的角度来看,现在所有国家都已经收敛到上述第二种类型,即接近地面大气压力的压力系统。中国神舟飞船座舱使用氧和氮两种成分的气体,总压力控制在91.3千帕左右,氧分压控制在22.0千帕左右。

显然,宇航员在飞船的正常飞行中不需要任何额外的氧气。在意外的紧急情况下,飞船的舱失去压力,宇航员可以穿上宇航服,切换到舱压应急模式,并提前返回地面。