摘要:前不久,一个机组在飞行过程中,违反飞行程序和要求,把飞机上机组氧气系统消耗殆尽。很多不了解的朋友一定会问,为什么这么严肃的处理这起事件?下面,我就高空飞行机组缺氧的原理,和飞机快速释压机组的处置,简单...
前不久,一个机组在飞行过程中,违反飞行程序和要求,把飞机上机组氧气系统消耗殆尽,飞机落地后机组和签派放行违章放行飞机,让这架机组氧气系统失效的飞机继续起飞,飞往目的地,民航局和相关管理部门事后对这次不安全事件和涉事机组做了严肃处理,定性为严重事故症候。很多不了解的朋友一定会问,为什么这么严肃的处理这起事件?下面,我就高空飞行机组缺氧的原理,和飞机快速释压机组的处置,简单的和大家共同学习下。
事例1:
2005年,8月,一架失去联系的737飞机飞进希腊领空,空军的飞机紧急起飞拦截,空军飞行员吃惊得发现,飞机的风挡已经结冰,飞行员歪倒在座椅上,后来,这架载有121人的塞浦路斯波音737客机撞上了雅典附近的埃维亚半岛上的一座山。没有生还者,希腊社会治安部的一名高级警务官员称,载有塞浦路斯客机可能是由于机舱气压骤减酿成灾难。
这架飞机就是因为飞机的座舱快速(慢速)释压,而飞行员没有及时保护自己而造成灾难。
事例2:
南航737的一名飞管部飞行员在美国FAA实验中心做了一次机组缺氧失去意识的测试,飞行员在增压舱模拟飞机慢速释压,此飞行员身体素质很好,而且有意识的克服自己的情绪去做这次测试,当“飞机”座舱高度达到25000英尺时,他已经完全失去意识,昏睡过去,而失能的时间只有三分钟。他对笔者说,因为飞机是缓慢释压,每个人对缺氧的感受是不一样的,或者头痛,耳鸣,他就像喝了二两酒,在兴奋中迅速失去意识,因为自己是有准备的,而在空中快速的释压,人为紧张,也许失能的时间只有这个时间的一半。也就是说,飞机在25000英尺高度的释压,机组的清醒时间可能只有一分多钟。而实际上,我们的平时的巡航高度,是远远高于这个高度的。
熟悉检查单的飞行员都知道,快速释压和紧急下降的检查单是我们所有需要记忆的检查单中最长的,就是因为快速释压是飞机中几乎最严重的紧急故障,需要我们在飞行中认真对待,今天我们就这个课题结合自己飞行训练的一点体会,和大家一起学习讨论下。
一:飞行员应该了解的高空生理学、缺氧现象和快速释压方面的相关知识。
作者作为模拟机教员向一些正在复训的有经验的行员询问他们中有多少人经过生理学训练课程训练时,得到的答案往往是否定的,在飞行过程中。我们长时间地呆在我们整洁舒适的驾驶舱里,我们很少想到万一我们小心维持的舒适环境失效时外面的温度如何以及给我们的反应时间有多长。
喷气飞机被设计成可以在高空有效率地工作。任何时候当我们在高于我们适应的高度上活动时,危险就存在。不管你如何评估自己的能力,你的身体都会感受到所处环境的存在,同时也会受到气体浓度和环境压力的影响。
中国民航《公共航空运输承运人运行合格审定规则》(121部)中第121.419条d项规定:“在7600米(25000英尺)以上高度的飞行中服务的机组成员,应当接受下列内容的教育:(1)呼吸原理;(2)生理组织缺氧;(3)高空不供氧情况下的有知觉持续时间;(4)气体膨胀;(5)气泡的形成;(6)减压的物理现象和事件。”南航的《训练大纲》也规定飞行人员应急生存训练的内容应包括高空生理学的知识。
接下来的讨论适用于所有的飞行员——
1.大气的组成
从生理学的角度来看大气可以被认为是不变的常数。虽然我们常常说在高空空气变稀薄了,维持生命所必需的氧气也少了,但实际上大气的成分随着高度的变化而保持不变。氧气在空气中的比例虽然恒定保持在21%,但一定体积空气里氧气分子的个数随高度的增加、压力的下降而减少。大气成分中剩下的79%主要是氮气(79%)、二氧化碳(0.3%)、惰性气体(1%)和水气。
2.大气的物理特性
我们先了解下一些枯燥的概念。由于在较高的高度上测量点上方的分子数目较少,所以你可以看到随着高度的增加压力是减小的(见图一)。最明显的密度变化发生在海平面到5000英尺之间;因此,即使在一架增压的飞机中也必须考虑到压力和密度的变化问题。
国际标准大气(ISA)是指在海平面15°C(59°F)的干燥空气的平均压力为29.92英寸汞柱(760毫米汞柱)的大气。这个标准也用相同温度下14.7psi或1013.2百帕来表示。
图一:压力随高度变化图
地球的表面依靠太阳辐射来取暖。太阳辐射随后再反射回大气中,这些直接和反射的太阳
辐射对直接加热大气作用很小。大气主要是靠温暖的地球来直接加热的,因此大气的温度是随着高度的增加而降低的——直到到达高约35000英尺的对流层顶为止。在到达对流层顶之后大气温度相对保持恒定。干燥大气的温度垂直递减率是每1000英尺减少3.56°F(1.98°C)。父亲节是在几月几日
大气作为数种气体的混合体服从气体方面几个的物理定律。对这些定律的理解能够帮助理解高度的影响和人体内气体的作用。
下面我们先学习几个定律:
道尔顿定律告诉我们任何气体的混合体(压力和容积不变)的总压力等于混合体中单个气体压力(也称局部压力)之和。同样,每一种气体的局部压力与该气体占混合体的百分比对应成比例。因为氧气在大气中的比例恒定保持21%,道尔顿定律让我们能够计算出在任何高度上大气中氧气的局部压力。
我们后面就会看到人体如何受大气中气体压力的影响。周围空气中可提供的氧气的局部压力很关键——它决定了人体缺氧情况何时发作以及发作强度。
亨利定律表明溶解在一种溶液里的气体数量与作用在溶液上该种气体的局部压力大小成正比。一瓶碳酸饮料可以为我们演示这个定律。当我们打开瓶盖时,饮料里的二氧化碳(CO2)会慢慢地扩散到大气中去,直至饮料中的CO2压力与周围空气中的CO2压力相等为止。然后这瓶饮料就会变得很“没劲”。
波尔定律表明当温度恒定时气体的体积与其所受压力成反比。气体在其所受压力减小时体积会增大。这条定律适用于所有气体,即使是人体体内的气体也一样。把海平面一定体积的气体在放到18000英尺时其体积会膨胀为原来的约两倍,放到50000英尺时会膨胀为原来的近9倍。
初二物理下册公式格雷厄姆定律告诉我们高压区的气体会向低压区施加一个力。如果气体之间存在一个透膜或半透膜,那么气体会透过膜由高压区向低压区扩散。这种扩散将会一直持续到膜两边的气体压力相等为止。格雷厄姆定律适用于所有气体并且一个混合体中的每一种气体都会独立运动。这样,两种或更多种气体透过同一个膜做不同方向的扩散就成为可能。实际上,这就是氧气如何在细胞和组织中传输的原理。
好了,物理课就上到这里。那么这一切又是如何影响我们的身体的呢?当我们谈到高度对
人类身体的影响以及高空病时,我们总会想到“高”空并将其定位为高度层(FlightLevel)的某处。实际上并不一定如此,长时间处于任何高于你日常生活的高度,你的身体都会有反应。就如同住在沿海的人上了西藏高原一般感到不适。
3.人体是如何使用氧气的
让我们从我们的身体在正常情况下如何获得、运输和使用氧气入手,来开始关于高度如何影响人体的讨论吧。这时,那些气体定律的重要性就会变得更加明显。我们都清楚氧气在进行燃烧和氧化时是必需的。基于同样的原因,氧气在人体里也是必需的——用以维持为生命提供能量的养料的氧化作用。世界上有多少个国家
图二:人体内呼吸作用的工作图
血液里的氧气只有极少数是以血浆里的溶解形式运输的。绝大多数的氧气——接近98%——是由红血球里的血素分子运输的。血素结合和运送氧气的能力取决于周围环境中的氧气压力。较高的氧气压力使血素能够携带较多的氧气;较低的氧气压力则会使血素放弃氧气的趋势增加。正是这种(随压力条件)变化的结合特性,使血液能够从肺部获
得氧气并运送到正在进行新陈代谢的组织那里。血素的这种特性也导致了众所周知的“氧气分离曲线”(见图二)。我们已经知道了氧气压力随高度增加而近似线性地减小,但血素的携氧能力却遵从着大不相同的变化曲线。在略高于20000英尺的高度上血素的携氧能力急剧减弱。
图三:氧气分离曲线
clamp学园侦探团在海平面高度上,空气以760毫米汞柱(mmHg)的压力进入肺部,其中氧气的局部压力大概是160mmHg(即760mmHg的21%)。但流经肺部的血液并不直接与来自大气的空气相接触。血液接触到的是肺泡空气——肺泡中含有的气体混合体——其中氧气仅占14%(这是因为其中加入了你吸入的水气以及从组织流回的血液所释放出的二氧化碳)。肺泡空气中氧气的局部压力为760mmHg的14%即106.4mmHg。肺泡空气中的二氧化碳占5.5%(与之相比,大气中则只占不到1%),其局部压力为41.8mmHg。
从组织流回的血液中血素所携带的氧气,其压力约为40mmHg,格雷厄姆定律决定了氧气会从高压部分的肺泡空气向血液里扩散,而二氧化碳则从血液向肺泡部分扩散。相反的过程发生在富含氧气的血液到达平均氧气压力为20mmHg的组织的时候。如此低的氧气压
力(20mmHg)会使血素将氧气释放到组织里,与此同时二氧化碳从组织扩散到血液中(组织里二氧化碳的平均压力为50mmHg,而且,这还取决于组织的活动强度)。所有这些关于高空的讨论是不是已经让你感到有些喘不过气来了?
水电安装公司资质正常情况下对健康的个体来讲,海平面的大气压力足够使离开肺部的血液的氧气浓度接近完全饱和(97%)。在10000英尺的高空这种饱和度降到了接近90%——仍然足够支持普通的生命功能(以医生的角度来看,93%的氧气饱和度是维持正常功能的底线)。在西藏高原(海拔约14500英尺,气压438mmHg)氧气饱和度下降到80%。许多人如果在这种环境下呆一段时间就会患上高山病或者高空病:眩晕、恶心、虚弱、呼吸过度、不协调、思维迟缓、视线变暗以及心跳加速。在25000英尺的高空,氧气饱和度仅为55%,人呆在这里将会失去意识。(请注意在25000英尺高度上肺泡空气中氧气的局部压力为281.8mmHg的14%即39.5mmHg——略低于正常从组织流回的静脉血里的氧气压力,那么高于25000英尺你认为氧气会向那个方向扩散呢?
现在,一些国外的飞行员开始携带一种叫做“脉冲血氧计”的小仪器(见图三),将它夹在手指上,通过向指尖的动脉血管发射一束轻微的电波,可以测到血液中的氧气饱和度并以数字形式显示出来。把它当作一个“缺氧计”可以让你随时准确地知道自己的缺氧情况。
怎么才能赚钱图四脉冲血氧计
4.缺氧的种类
不管引起缺氧的原因如何,缺氧对飞行技能的影响以及其发作的症状都是相同的。但看看不同的起因还是有好处的,这样当其中一个或几个因素存在的时候,我们可以警惕缺氧情况的发生。
供给不足型缺氧(Hypoxichypoxia):
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