航空专业的同学来回答一下这个专业问题。

确实，在很多人的印象中，客机的机舱就是一个密封的大罐子，外面的气体进不了机舱里面，机舱里面的气体也跑不到外面，那么机舱里面那么多的乘客呼吸的氧气是怎么来的呢？

首先，我们知道，即便是飞在万米高空，大气中仍然是有氧气的。

如下图所示，是大气压与海拔高度之间的关系。实际上，即便是飞机飞得很高，周围的环境中仍然有氧气，只是氧气的含量低了很多，气体温度也非常低，所以飞机只要通过适当的方法把周围大气中的空气压缩、加热一下就可以用来供给机舱内的乘客呼吸。

那么飞机是如何给氧气加压、加温的呢？这就要看飞机的心脏——航空发动机的了。

飞机的发动机中几乎都会有“压气机”这个部件【如下图所示】，看到这个名字就知道了，这个部件是用来给气体加压的。稀薄的空气通过了这个部件之后，气压会上升，一定体积的气体内含氧量也会增加。

同时，压气机在给空气增压的同时，还会让气体的温度升高。所以飞机外低温、少氧的气体经过这么一处理之后，就变成了高温、富氧的气体，这个时候用一定的方式把这些气体导入到机舱中，自然就可以让机舱内的乘客呼吸了。

如下图所示，就是连接飞机发动机与机舱的导管。我们在飞机上呼吸的空气就是飞机发动机源源不断从外面环境中吸收后“加工”出来的。

当然了，这些直接从发动机中导出来的气体不能直接排放到机舱中【因为这些气体的温度还是会过高】，需要经过复杂的空气处理系统处理之后才能够排放入机舱中去。如下图所示，就是这套空气处理系统。

有些时候我们会在一些老旧的飞机机舱中闻到浓重的煤油味，实际上就是这条与外界联通的管路一不小心混进去少量的煤油而产生的。

所以说，飞机的发动机真的是劳动标兵，不光要给飞机提供推力，还要用力吸气供给机舱内的氧气，甚至于还要作为发电机提供整个飞机的电力，所以难怪要把飞机发动机称为发动机的“心脏”。

我们大部分人都坐过飞机，当飞机飞行在万米高空的时候，我们呼吸的氧气其实是来自飞机外面的高空之中。

飞机机舱不是密封的吗？我们怎么可能呼吸高空的氧气呢？

这里给大家介绍一下民航客机的客舱氧气系统：发动机引气

大型民航客机的涡轮喷气发动机除了提供飞行的动力，还能够“引入”热压缩空气，热压缩空气是由发动机内部的风扇叶片压缩而成，大部分作为动力，一部分则被“引入”飞机内部。

热压缩空气被“引入”后由热交换器进行降温，达到我们感觉舒适的温度和密度，然后经过过滤之后进入客舱内的空调循环系统，供乘客和空乘人员正常呼吸。

大家一定觉得机舱内部是个大闷罐吧，如果有人打嗝放屁，大家就要跟着闻一路！其实并不是这样的，正是因为飞机客舱内的空气来自外界，可以循环，所以机舱内的空气在5至10分钟之内就会被换新一遍。在飞机客舱后面有一个气阀，能够将用过的空气排出机舱。

所以，尽管我们乘坐的飞机在高空飞行，机舱也是密封的，但是我们却能够呼吸万米高空的新鲜空气，客舱内的氧气来自飞机外面，没想到吧！

上面介绍的是在正常情况下大型民航客机机舱内的氧气来源，如果发生突发情况，座位上方释放的氧气面罩的氧气是有化学氧气发生器产生的，驾驶舱的飞行机组则有有氧气瓶提供的应急供养系统。当然啦，这些平时都是用不上的。

最后要说一下，大家或许都认为高空空气稀薄，无法呼吸。其实一万米高空的氧气含量和我们在地面上呼吸的空气中氧气含量是一样的，都是20.9%，只不过因为高空的空气密度低，所以氧气绝对量少，人类无法正常呼吸。

图片来自网路，侵删

飞机在万米高空飞行時，机舱密闭式，飞机上的氧气是怎么来的？，民航不大清楚，军用战斗机和轰炸机，略知一二，因为空气温度，伴隋飞机上升，快速下降。每上升一千米，大约温度下降五度。这样假如地面气温三十摄氐度，飞机上升至一万两千米，大约应是负三十度，这么低的温度任何人也受不了。

伴随飞机上升，气压也逐步下降，如果飞机座舱不增压，高到一定成度，人也容易因身体内外压差，爆炸而死。再者氧气含量逐渐下降，四千米之上，称为生命禁区。气压、气温、氧气减少长期下去，高原病就会找上你。

战斗机飞行员高空飞行，首先地面上，就戴上了氧气面具，为防脱落，还有个东西，可含在嘴里，氧气面罩也就很结实。座舱密封后，增压加温只要开着开关，就会开始，不用担心，非常舒适。高空飞行，饮食也得注意，不吃含气的食品，例如肥肉，豆制品，不能吃，汽水、啤酒更不允许。当然我说的是上世纪，六、七十年代。估计现在会更先进，现在又出現了多少新科技。

大家都知道在万米高空，空气稀薄。飞机在万米高空飞行，外部气压和温度非常低，为了保证乘客安全，机舱都是密封的。不过，机舱内的氧气还是从飞机外面来的，飞机高空飞行时，通过发动机带动压缩机把空气压缩，提高气压到和地面一样的水平，经过滤后输送进机舱，再通过排风口排出去，实现循环。

除此以外，飞机还配备一套应急氧气系统，以便机舱失压灯特殊情况下，为乘客提供氧气，这是安全保障措施的一种，也是机械增压供氧的备份 。在正常情况下，还是用机械装置给机舱供氧。

现代飞机的飞行高度都很高，所以机舱基本都是增压的，以达到和地面一样的气压，保证驾驶人员和乘客的安全。

万米高空，就是距离地面10公里的高空，这里通常就是我们所说的对流层顶部，属于平流层。

平流层因为气流平稳，不存在大气上下对流，非常适合民航飞机的飞行，不容易产生颠簸，有利于乘客保证乘客舒适的飞行体验和保障飞行安全。

简单理解，飞机通常大部分时间都是在云上飞行，这里大气稀薄，人类如果直接暴露在该环境下，很快就会窒息死亡。但飞机不一样，通常的民航飞机，机舱实际上也并非严格密闭。

为保证机舱内氧气供应正常，民航飞机从一开始就有了一个被称为空气循环机的重要系统，发展到在今天，只要飞机运行正常，你吸入的通过这个系统的空气，甚至比通过自家的空调更加干净舒适。

具体的过程就不说了，简单来说，这个系统要做的就是:通过发动机将稀薄的大气吸入，用压气机加压后分配给系统中的空调组件，然后一系列的降温混合等操作。

然后通过飞机两边的天花板中的管道，将舒适（较冷）的空气放入客舱，供给乘客呼吸，最后从两侧的底部格栅中流出，形成一个循环系统。

一般来说，对流层的顶部，尽管空气已经很稀薄了，但空气中氧气的占比，与低层大气相比变化并不大，仍然是21%左右，这也是发动机能正常点火工作的重要原因。因为整个空气都是经发动机流入的，空气循环机的正常工作，也就依赖于发动机的正常工作了

所以如果飞机遇到异常天气，或者其他突发情况，发动机不正常，或者是需要满功率工作，空气循环机就无法得到充足的空气，就会导致机舱内缺氧，这时候飞机内隐藏悬挂的氧气袋，还有储备的氧气罐就能当做救急用了。

所以，乘客不用太担心高空缺氧的问题了。

图片来源网络，侵删。

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欢迎关注兵器知识谱，今天我们来聊一聊关于飞机供氧的话题。飞机不管是密闭的增压仓还是“敞篷”式开放座舱；不管是在万米高空还是在千米中空，都需要供氧系统为载员实施供氧。

而供氧系统则是依靠飞机的制氧机或者自身携带的氧气储存罐进行供氧，制氧机是从外部抽取空气进行制氧；飞机自身携带的氧气储存罐的氧气是事先充装好的液态氧，在飞行过程中打开阀门就可以直接向舱内供氧。

比如世界上第一种采用增压仓设计的飞机——B-29“超级空中堡垒”轰炸机，它的驾驶舱就是密闭式的舱室，舱门一旦关闭就与外界完全隔绝了，而供氧系统就是使用氧气储存罐进行供氧的。

起飞前需要打开氧气储存罐向舱内加压，因此B-29轰炸机的机组成员在10多个小时的飞行中是不需要佩戴氧气罩的，即使飞行高度达到10000米的高空飞行，机舱内的气压也能保持0.6个大气压值（地面上是1个大气压值），现代大型客机依旧采用与B-29轰炸机相同的供氧方法。

而现代战斗机则是通过制氧机为飞行员供氧，即机载制氧系统，制氧机的制氧气源来自飞机外部，入气口通常设置在发动机压缩机内，以分子筛或者膜分离技术从压缩空气中获得氧气，然后通过供氧管道为机舱加压和直接从氧气罩为飞行员供氧，下面我们就来学习机载供氧系统的相关知识。

▼下图为世界上第一种采用增压舱的飞机——B-29轰炸机，它采用氧气罐供氧系统为增压仓中的载员实施供氧。

机载制氧系统的供氧原理

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。

气源部分的作用是将来自发动机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或膜分离制氧装置，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。

我们分别来了解应用最广泛的分子筛制氧法和膜分离制氧法的机载制氧系统工作原理：

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。

机载分子筛式制氧机一般采用加压吸附常压解吸（HP）方法，由两只吸附塔分别进行相同的循环过程，从而实现连续供气。

分子筛是一种晶状铝硅酸盐，其原子按一定的形状排列，基本结构单元是四个氧阴离子围绕一个较小的硅或铝离子而形成的四面体。

制氧过程是这样的：从发动机里抽取的压缩空气由进气阀进入装有分子筛的吸附腔→空气中的氮气、二氧化碳等被分子筛吸附→向富氧罐罐输入筛出的氧气。

比如法国EROS公司为“阵风”战斗机研发的13X型分子筛式制氧机就使用了晶状硅酸盐分子筛，该型制氧机总重量仅为11.6Kg，能为座舱提供0.15～0.68MPa压力的氧气供应。

膜分离制氧系统

膜分离制氧系统是通过分离空气制取高浓度氧气来满足供氧需要，制氧原理是利用高分子有机聚合膜渗透选择性，从气体混合物中分离出富氧气体 。

制氧过程是这样的：第一步、抽取空气，即气源部分从发动机的压气机中抽取压缩空气通往制氧机的膜分离器当中；

第二步、为膜分离器加压，即以一定的分高压比做为膜分离器分离空气的动力，压力不低于50KPa，当压缩空气通过膜的分离后可获得浓度约为81～85%的富氧气体；

第三步、储存富氧气体，通过空气压缩机将分离后获得的富氧气体进行压缩，然后储存在压缩空气罐内，当压力达到设计值以后即可对机舱实施供氧。

比如某型飞机容量为1立方米的压缩空气罐，当压力达到0.2MPa以后即可满足供氧要求；当压力达到0.88MPa以后制氧机停止制氧；当压力低于0.2MPa以后制氧机自动启动制氧。

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。

▼下图为某型国产家用分子筛制氧机，它的制氧和供氧原理与飞机供氧系统基本相同，高分子材料技术的发展促进了制氧机技术的发展。

氧气罐机载供氧系统的供氧原理

相对于制氧系统而言，使用氧气罐实施供氧的机载供氧系统的供氧原理就十分简单了，说白了就是打开氧气罐的阀门为机舱直接供氧（就是这么简单粗暴）。

飞机氧气罐供氧系统的供氧过程是这样的：第一步、罐装液态氧，制氧厂备制纯度为90%的纯氧，经过多次加压以后制成液态氧，然后通过加气车向飞机内的氧气罐注入液态氧，内储存的氧气压力达到12~15Mp左右即表示罐装结束。

第二步、供氧，当飞机舱内需要供氧时，飞行员打开供氧系统的供氧按钮，氧气罐开始向供氧系统释放纯氧为机舱加压。

第三步、供氧控制，当氧气罐的压力低于0.2MPa时，供氧系统控制部分将会自动切断机舱加压路线，转而向氧气罩线路实施精准供氧；当氧气罐压力低于0.11MPa时，供氧系统全面停止供氧。

由于氧气罐供氧是不可持续的，因此氧气罐供氧系统只做为飞机的应急供氧或备份供氧使用，比如A380客机在满载的情况下氧气罐供氧系统只能为机舱持续加压20分钟；F-22隐身战斗机的氧气罐供氧系统只能为机舱加压5分钟。

关于飞机氧气罐供氧系统的供氧原理体现得最具代表性的是一起航空事故，即塞浦路斯太阳神航空公司522号航班事故。

事故原因是该航班飞行员将供氧系统的按钮打在“手动”档上，造成制氧机无法自动启动。当飞机飞行到9000米高空后制氧系统检测到舱内压力已降低至0.2MPa以后自动启动应急供氧系统，氧气罐开始释放纯氧为机舱加压。

20分钟后舱内压力达到0.6MPa的正常气压值，但是这也意味着应急供氧系统中氧气罐内的液态氧压力已经将至0.11MPa，供氧系统随即自动停止为机舱加压。

10分钟后舱内氧气逐渐耗尽，舱压再次下将至0.2MPa，供氧系统自动释放乘客座位上方的氧气面罩，开始实施精准供氧。

然而此时飞机上115名乘客和6名机组成员已经缺氧昏迷，而且氧气罐里的氧气只剩下0.11MPa的压力，精准供氧只能持续15分钟。

当氧气罐内仅剩的氧气全部耗尽以后机舱彻底失压（失压的意思是气压基本为0），乘客和机组成员全部在昏迷中缺氧死亡，然而飞机却在自动驾驶模式中继续飞行，直到然后耗尽后于希腊境内坠毁。

▼下图为进入希腊领空后在两架希腊空军F-16战斗机伴飞下的塞浦路斯太阳神航空公司522号航班，机型为波音737-300客机，当战斗机抵近观察时发现机内121名载员全部不省人事，而事实上在进入希腊领空前他们就已经在失压的机舱内全部死亡了，可见机载供氧是一件容不得半点马虎的事，事后所有大型客机都做了相关改进，比如机载供氧系统在非自动状态下飞机无法打开自动驾驶功能。

飞机必须使用供氧系统为载员实施供氧的原因

在多数读者的印象中似乎只有在万米高空飞行的增压仓飞机才需要机载供氧系统进行供氧，然而事实上任何一种飞机都需要都需要供氧系统，包括滑翔机！

原因在于飞机上的载员并不是只在空气稀薄的高空才会缺氧，在某些特定飞行状态下，几百米的低空同样会出现缺氧，比如在做爬升或者俯冲等高机动动作时，这个时候飞行员需要承受巨大的过载，必须吸入纯氧才能防止因脑部缺氧而晕厥。

我们以二战时期的P-51“野马”战斗机为例：该型战斗机正常情况下最大飞行速度为708千米/小时，是人类史上飞行速度最快的螺旋桨飞机。

而P-51“野马”战斗机的对手是德军装备的梅塞施密特Me262喷气式战斗机，它是人类历史上第一种喷气式战斗机，最大飞行速度为870千米/小时。

P-51“野马”战斗机在与梅塞施密特Me262喷气式战斗机对决时为了弥补速度上的劣势，飞行员常常需要先爬升到3000米中空，然后以俯冲的形式在短时间内将飞机加速到780千米/小时。

这时候飞行员在没有抗负荷服的情况下需要承受巨大的负过载，全身血液无法向脑部供氧，如果没有纯氧供飞行员呼吸，那么在俯冲过程中飞行员就会因此晕厥。

为飞行员提供纯氧呼吸服务的正是机载供氧系统，只不过二战时期高分子材料技术尚不发达，还没有具备“在线”为飞行员制氧能力的制氧机，供氧完全依赖氧气罐进行，当飞行员需要供氧系统实施供氧时只需要用手去搬动机舱内的氧气管道阀门即可（确实粗暴简单）。

高分子材料技术制约着制氧机技术的发展，而制氧机技术的发展则制约着洲际航空技术的发展，这也是二战时期人类只有远程轰炸机而没有远程客机的原因。

远程轰炸机的机组成员最多8人，假设储存一立方米的液态氧就足够机组成员10小时的飞行供氧；但是载员人数一旦达到80人，那么一立方米的液态氧就只够飞1个小时了，可见限制人类远距离飞行更多的原因并不是飞行技术，而是供氧技术，航天技术的发展同样如此。

综上所述我们可以得出这样的结论：第一、飞机上的氧气来自于机载供氧系统，而机载供氧系统则分为氧气罐储存液态氧供氧系统和制氧机供氧系统，氧气罐储存液态氧供氧系统的氧气来自氧气罐储内向外输出的纯氧；制氧机供氧系统的氧气来自喷气式发动机内的压缩空气。

第二、氧气罐储存液态氧供氧系统受储存罐容量的限制，供氧不具备可持续性，因此只做为飞机的应急或者备份供氧系统；制氧机供氧系统是通过高分子材料过滤压缩空气获得富氧气体，具备持久供氧能力，是飞机的主要供氧系统。

文章最后我们再来解答一个困惑广大读者的问题——现代战斗机的载员不超过2个人，且滞空时间一般不超过4个小时，为什么不使用结构简单而且绝对可靠的氧气罐储存液态氧供氧系统，却非要用复杂且存在风险的制氧机供氧系统呢？

其实原因很简单：现代战斗机搭载着大量的电子设备，而氧气罐储存液态氧供氧系统的供氧方式主要是纯氧供氧，纯氧是一种助燃性极好的气体，一旦电子设备在纯氧加压的座舱中打火或者战斗机中弹起火，那么飞机将会迅速燃烧，飞行员可能连跳伞逃生的机会都没有！这也是现代战斗机的应急供氧系统只提供5分钟供氧的原因。

▼下图为日本空自装备的一架F-35J隐身联合攻击机，它于去年4月9日进行飞行训练时坠毁，坠毁原因是该型战机的机载制氧机出现供氧故障，飞行员缺氧晕厥后飞机失控坠毁。

客机在万米高空巡航时，不但气压低，含氧量也非常少。这就需要给客机配备增压系统和供氧系统。在正常情况下，客机的空调系统可以通过发动机引气提供压缩空气维持客舱内的增压和氧气供应。特殊情况下还有应急供氧系统。

图、客机空调系统示意图

客舱是一个密闭空间，客机的空调系统可以在5~10分钟内将客舱中的氧气换一遍。此外客舱的气压也会随着飞行高度的变化而变化，这样能从一定程度上减少客舱和外界大气的气压差。这也是为什么会在起飞和降落的时候，乘客的耳朵会有不适感。

图、人在不同海拔下有意识的时间表

氧气无色无味，但却是人类活动的必须元素。在3万4千英尺高空，客机的正常巡航高度，人类在缺氧的状态下仅能维持30~60秒的清醒，大多数人一旦组织缺氧，开始失去意识时就会陷入昏睡的状态。在万米高空飞行时，可以说没有什么比氧气更重要了。空气中的含氧量约为21%，其余大部分是氮气，还有其他少量其他气体。

客机的供氧系统也分为机组供氧系统和旅客供氧系统。其中机组应急供氧系统和防护性供氧系统相联，主要由高压氧气瓶、减压器、压力指示器、氧气面罩和软管组成应急供氧系统。当客机发生意外的时候，客舱也会自动释放出氧气面罩，每个座位上方的化学氧气发生器也会自动启动。当乘客拉下氧气面罩时，铁屑会和罐中的氯酸钠混合，两者的放热反应会持续产生氧气。

飞机上的氧气正常来自外界空气，紧急状态用飞机自带的氧气供氧。

万米高空空气稀薄没错，但并不是没有氧气。空气稀薄没关系，只要压缩后供给客舱就可以保证足够呼吸的含氧量。

发动机运转的时候不断吸入外界空气，通过多级压气机的压缩，达到高温高压进入燃烧室。而一部分压缩后的高温高压空气并没有进入燃烧室燃烧，而是通过引气活门和管路，被导入飞机的空调系统，再经过调温调压和过滤，供给客舱，最后通过机身的排气活门排出机外。辅助动力装置(APU)同样具有引气功能。图片中低压压气机和高压压气机分别有一路引气供给飞机。

由于机身强度所限，客舱内外气压差不能太大。飞机的空调系统通过控制排气活门的开度调节客舱的气压，客舱气压用座舱高度来表示，座舱高度XX英尺即相当于海拔XX英尺处的大气压。在驾驶舱有座舱高度指示和内外压差、升降率指示。

飞机在高空，客舱内的气压控制在最低不超过相当于海拔8000英尺的压力。如果由于种种原因客舱气压过低，可能发生呼吸困难，那么旅客头顶内藏的氧气面罩就会自动落下，内部的化学氧气发生器开始工作，给旅客供氧。飞行员的氧气面罩则是连通着一个专门的氧气瓶供氧。这时候也触发了座舱压力报警，机组会尽快降地高度或者备降。

客机的机舱确实是封闭的

实际上，正如很多人想象的那样，客机的机舱是封闭的，外面的气体是进不到里面的，里面的气体也不会到外面去。所以，这也就存在一个问题，如何确保乘客的氧气充足呢？

飞机的压气机

飞机无论飞得有多高，周围其实都还是有氧气存在的，只是随着高度的增加，氧气的量会逐渐减小，气体的温度也会越来越低，所以，其实飞机只要能够把周围的空气压缩，并且适当地加热就可以提供给乘客呼吸了。

完成者操作的就是压气机，它可以把稀薄的空间通过加压的方式，使得含氧量升高，同时气体温度也会被提升，然后再经过一系列的加工之后，通过气体导管导入机舱内部，以此来给乘客提供氧气。

因此，即使机舱是封闭的，也能够确保氧气的供给。

飞机上的氧气正常来自外界空气，紧急状态用飞机自带的氧气供氧。

万米高空空气稀薄没错，但并不是没有氧气。空气稀薄没关系，只要压缩后供给客舱就可以保证足够呼吸的含氧量。

由于飞机的内壁很薄，为了保证飞机的寿命，飞机内外的气压压力差不能相差太大，因此，在给空气加压的时候，并不会把压力加到和地面相同的一个大气压，一般万米高空机舱外是0.2个大气压，机舱内只要加到0.8个大气压即可，并且乘客也能适应。

氧气无色无味，但却是人类活动的必须元素。在3万4千英尺高空，客机的正常巡航高度，人类在缺氧的状态下仅能维持30~60秒的清醒，大多数人一旦组织缺氧，开始失去意识时就会陷入昏睡的状态。在万米高空飞行时，可以说没有什么比氧气更重要了。空气中的含氧量约为21%，其余大部分是氮气，还有其他少量其他气体。

除此以外，飞机还配备一套应急氧气系统，以便机舱失压灯特殊情况下，为乘客提供氧气，这是安全保障措施的一种，也是机械增压供氧的备份 。在正常情况下，还是用机械装置给机舱供氧。

现代飞机的飞行高度都很高，所以机舱基本都是增压的，以达到和地面一样的气压，保证驾驶人员和乘客的安全。