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在傳統(tǒng)的飛行中，作戰(zhàn)飛機的飛行員都是自帶氧氣的，但那一般只能維持兩個小時左右的飛行。而現(xiàn)代戰(zhàn)爭常需要一些飛機連續(xù)飛行10多個小時執(zhí)行任務(wù)，而且飛得很高。如美國的 B-2，它的幾次使用都是從遠離戰(zhàn)區(qū)的美國本土起飛，連續(xù)飛行10多個小時。這些飛機上的飛行員是如何獲得足夠的氧氣的？
高空飛行 不可缺氧
通常條件下，人往高處走，就會感到呼吸越來越困難。當然，在海拔3000米以下，這種感受不會太明顯。但超過3000米，這種感受就會非常明顯。這是因為，盡管高處空氣中各種氣體的比例不變，但壓力低了。越往上空氣越稀薄。
現(xiàn)代飛機的飛行往往都在高空中進行（7000-1.5萬米為高空，1.5萬米以上為超高空），受氣壓的影響非常大。在飛行中，有個問題是必須考慮到的，那就是如果飛機一旦發(fā)生故障，使機艙內(nèi)外壓差消失，就需要有及時的專用氧氣供應(yīng)才能保證艙內(nèi)人員的安全。科學試驗表明，人暴露在一萬米高空的有效意識是一分鐘左右，而在1.4萬米以上高度人的有效意識只有12-15秒。在常態(tài)時，民航飛機通常是不需要使用專門的供氧設(shè)施的。以波音客機為例，它通過發(fā)動機將空氣進行增壓后供入機艙。即使飛機飛行在萬米高空，機艙內(nèi)的大氣環(huán)境也和在海拔1500米左右相似。但如果發(fā)生事故，比如一個窗口破裂，艙內(nèi)大氣環(huán)境發(fā)生改變，這時，每個乘客的頭頂就會自動落下一個備用的氧氣面罩。它可供乘客使用幾分鐘，因為客機不像作戰(zhàn)飛機，發(fā)生這種事故，它可以盡快落地或者下降到艙內(nèi)人員可以適應(yīng)的高度。因此，備用幾分鐘的應(yīng)急氧氣供應(yīng)就足夠了。
作戰(zhàn)飛機不能像民航機那樣營造一個飛行員能適應(yīng)的艙內(nèi)大氣環(huán)境，有時如果發(fā)生座艙蓋爆破這類特情，也得在高空堅持戰(zhàn)斗，因此，就必須自始至終地、分秒不離地有專門的氧氣供應(yīng)。一為滿足常態(tài)飛行，二為滿足座艙蓋爆破等特殊情況下的飛行員用氧需求。因此，它需要長時間地對飛行員進行純氧或富氧供應(yīng)。
氣氧液氧 局限性多
軍用飛機的供氧系統(tǒng)走過了3個發(fā)展階段。第一個階段是氣氧供氧，目前許多國家仍采用這一方法。第二個階段是采用液氧供氧，主要是美、英等西方國家走了這一過程。第三個階段就是分子篩供氧。
西方一些國家，主要指美、英、法等國，在第二次世界大戰(zhàn)以后開始研制和使用液氧。使用液氧的飛機航程要比使用氣氧大一些，一般都是兩個小時左右。一公斤液氧可以獲取360-850升氣氧。但液氧有一個明顯的不足，那就是蒸發(fā)率為 5%-20%，頭天充了氧氣，第二天飛行時還得充。一旦戰(zhàn)爭爆發(fā)，這是一個制約持續(xù)作戰(zhàn)的重要因素。
另外，制造液氧對許多國家來說，成本高，難度大。目前只有美國在全國各地都有液氧制造點，其他國家都不能作到這一點。有一個國家的一次飛行就很說明問題。這是一次使用液氧的飛行。飛機飛到一個離基地較遠的地方后，第二天沒法起飛返回了。為什么呢？就是飛行員使用的液氧沒有了，而這個國家只有一個制造液氧的地方。為了使這架執(zhí)行任務(wù)的飛機順利返回，軍事指揮機關(guān)只得另派飛機為這架執(zhí)行任務(wù)的飛機送去飛行員使用的液氧才使它得以返回。假如戰(zhàn)時出現(xiàn)這種情況，其結(jié)果不堪設(shè)想。
分子篩制氧解難題
隨著科技的發(fā)展，分子篩制氧技術(shù)出現(xiàn)了。它可以使作戰(zhàn)飛機去全球任一地方。
分子篩是一種與氧分子大小相當?shù)亩辔⒖子袠O性的材料。分子篩對空氣中的氮氣有很大的吸附力，而對氧分子的吸附力很小。這種吸附氣體分子的作用力被稱為范德華力。由于這種吸附是物理性的，當外界壓力變化時，分子篩材料中的氮分子就可以重新分離出來。利用飛機發(fā)動機或空調(diào)系統(tǒng)補充進來的空氣產(chǎn)生含氧濃度較高的氣體，供飛行員呼吸。幾塊分子篩板通過微機調(diào)節(jié)，變換壓力，周而復始地工作，便可源源不斷地產(chǎn)出富氧氣體供飛行員呼吸。飛機原來有限的機載氧就成了無限的供氧氣源。
分子篩最早在20世紀60年代被德國用于凈化空氣，而用于軍事上的研究始于 20世紀70年代末。當時，美國的戰(zhàn)略轟炸機 B-1出現(xiàn)后，常常有遠距離作戰(zhàn)的需要，但傳統(tǒng)的為飛行員供氧的方法制約了它執(zhí)行遠距離的飛行任務(wù)。美國陸?？杖娖惹邢Ｍ捎孟冗M的機上制氧技術(shù)取代對任務(wù)時間有限制的液氧系統(tǒng)。經(jīng)過對電解水制氧、氟礦物制氧及電化學制氧等技術(shù)的比較后，美國海軍航空兵首先對分子篩制氧系統(tǒng)給予極大的關(guān)注。經(jīng)過20多年的研究和發(fā)展，這項技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成功地運用于高性能的作戰(zhàn)飛機上。
機載制氧的發(fā)展趨勢
分子篩制氧機的使用是一個航空供氧總的發(fā)展趨勢。在美、英、法等國，已經(jīng)在一些戰(zhàn)機上使用了分子篩供氧技術(shù)。一是美國的 F系列，像 F-15、 F-16、 F-18以及最新研制成功的 F-22，還有 F-35都使用了這一技術(shù)。另外， E F-20 00、 J A S-39也列裝了這一技術(shù)。日本是亞洲擁有這項技術(shù)比較早的國家之一。日本人嗅覺很靈敏，反應(yīng)也很快，在20世紀80年代中期就買了美國的這項技術(shù)，用于 T4飛機上。我國在分子篩制氧技術(shù)方面的研究有自己的獨到之處。我國科研工作者通過一系列的基礎(chǔ)實驗，提出了分子篩高空供氧生理等效應(yīng)理論，為我國機載分子篩的研制與發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。
未來戰(zhàn)爭正在一步步向無人化發(fā)展，像無人偵察機、無人戰(zhàn)斗機將大量投入到未來戰(zhàn)場。那么，分子篩供氧技術(shù)能走多遠？它是否會走向航天運用之路？制氧技術(shù)前景如何？
專家們認為未來戰(zhàn)爭的無人化是一個趨勢，但不會絕對無人化。且相對無人化也不會在近20年大量出現(xiàn)。即使在未來軍事運用領(lǐng)域越來越小，分子篩機載制氧技術(shù)還有廣闊的民用前景?？茖W家們現(xiàn)在又在跟蹤關(guān)注一個更先進的制氧技術(shù)，就是“高效陶瓷制氧技術(shù)”。盡管這種技術(shù)還非常朦朧，但它的可行性一旦得到證實，就是極有前途的技術(shù)。因為它能利用廢氣制氧，這是分子篩制氧不能相比的。這種制氧方式尤其適合航空航天條件及空間站。? ? ??來源：中國軍網(wǎng)(解放軍報)
