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缺氧難題何時解?廠商研發下一代自調節供氧系統

(Source:USAF)

在激烈的空戰中,戰機飛行員最不會考慮到的就是他現在正在呼吸的氧氣,但這卻是在五萬呎的高空中生存的關鍵,因此現代戰機都將精巧的氧氣製造設備列為標準配備,然而近日所傳出的F-35A、T-45以及F/A-18缺氧事件,卻讓美軍懷疑成熟已久的系統是怎麼發生如此基本的問題。

對於缺氧事件的肇因,空軍推測F-35A的生命維持系統可能限制了呼吸,而海軍則推測F/A-18以及EA-18G的環境控制系統(熱控制、艙壓、航電冷卻、供氧系統)出了問題,至於T-45則可能發生是供氧系統之氣流含氧量不足。然而,要認識這些問題,我們先必須來認識供應氧氣的設備和系統如何運作。

 

OBOGS的誕生

供氧系統在航空發展史上卻經歷了漫長的演變才有今日的成就。在早年,軍機飛行員和機組員使用的是高壓氧氣(GOX)鋼瓶供氧,之後又採用了儲藏效率更高的液化氧氣(LOX)系統,但不論是GOX或LOX的儲氧量都有限,且LOX因高度揮發性而需要複雜的後勤支援。最後,軍方研發出可以無限時間供應氧氣的機載製氧系統(Onboard Oxygen Generation System,OBOGS)。

OBOGS通常使用流經引擎壓縮段的空氣作為來源,在最初的階段,空氣會含有許多毒物以及濕氣,並不適合吸入肺部。當空氣進入供氧系統的管道時,會首先通過冷卻熱交換器,接著再進入OBOGS的第一個階段:加熱器、微粒過濾器與減壓器,而在進入第二階段後,空氣會通過充滿沸石的分子篩床以吸收氮氣,最後再送出可呼吸的氧氣到飛行員氧氣調節器。

在氧氣調節器內,空氣會調整至正確的壓力和流量,同時在管道內也會有水分離器以濾除空氣中過高的溼氣,最後才會送往氧氣面罩。但是行之有年的供氧系統,在近日卻頻頻出包,而為了解決找出根源,軍方已經做了一些措施監視OBOGS和生命維持系統的空氣流量與品質,例如將升級版CRU-123氧氣監視系統安裝在T-45機隊,同時也考慮在機艙內安裝儀器以確保機艙的氣壓和含氧量,但可惜的是,目前還沒有辦法監視確實進出飛行員肺部的氧氣量。

 

解決方案?

供氧設備製造商喬布罕(Cobham)認為有一個解決辦法,那就是讓飛行員穿戴空勤組員穿戴式生理感測系統(Aircrew Mounted Physiological Sensing System,AMPSS),落實監控飛行員在飛行過程中的吸吐,包括氣流的壓力、濕度、溫度、氧氣集中量、流率、二氧化碳含量等變化。AMPSS在今年已經交付8套給空軍航太醫學學校進行測試,並在9月底交付給空軍使用,而喬布罕希望AMPSS可以幫助空軍解決問題。

軍方認為有必要將AMPSS連接上警告系統,例如使用震動手環或者將警告訊息投射在HUD上,但公司認為讓飛行員即時得知AMPSS提供的資訊被認為是不必要的,因為那有可能會造成不必要的恐慌。相對的AMPSS收集到的資訊應該直接被導入未來開發的供氧系統之中,並能自動調節含氧量以解決缺氧問題。

 

資料來源:http://aviationweek.com/defense/fighter-aircraft-breathing-no-easy-feat