温度环境
现代飞机由于飞行速度快、高度变化大、航程远,故其所处温度环境短时间内即可能有很大变化。例如,飞机可在数分钟之内由炎热的地面温度环境进入高空寒冷环境;反之,也可自高空寒冷环境突然进入低空大速度飞行时的炎热条件。又如,作不着陆、长距离跨气候区飞行时,还会遇到起飞和着陆地点地面温度差异很大的情况。
航空中的“冷源” (1)气候性寒冷:在我国东北、西北和华北北部地区,属寒区或亚寒区,具有气温低、寒期长的特点。最低气温可达-50℃,最冷月平均气温为-(10~28)℃,严寒期长达4~6个月。新疆北部和内蒙古等地又属大陆性气候,西南地区为高原性气候,其寒冷问题也都较为突出。寒区冬季,飞行人员在机场活动,不仅直接受寒冷天气影响,且因室内、外气温相差悬殊,使感冒发病率升高。我国北方海域,冬季水温接近零度,对海上航空救生及营救工作带来一定困难。
(2) 高空低温:高空低温是航空中的主要“冷源”。在对流层,温度随高度的增加而递减,每升高100m,气温平均下降0.65℃,至11km高度附近,气温已降至-56℃;在赤道上空,则可降至-(70~80)℃。在平流层的等温层内,气温维持在-56℃。在25~50km高空,由于发生臭氧生成和破坏反应,吸收大量太阳紫外线辐射,气温又随高度增加而缓慢上升,至50km附近达最大值。自此再往上,温度又随高度升高而下降。高空飞行时,如舱内加温装置功率不足或出现舱盖脱落、高空跳伞等情况,飞行人员即要受到寒冷的侵袭。
航空中的“热源” (1)地区、季节性炎热:我国热带和亚热带地区具有炎热季节长、气温高、湿度大、太阳辐射强等特点。但气候区域的划分并非绝对: 如新疆吐鲁番一带,七月份的平均气温属全国最高。一些北方地区的夏季最高气温甚至超过南方。此种地区和季节性炎热也给飞行劳动带来一定影响,使起飞前的地面准备工作及低空飞行活动均受到威胁。
(2) 太阳辐射热:太阳为一巨大的辐射源,不断向空间辐射能量。由于大气层各种质点和微粒对太阳辐射的吸收和反射、散射等作用,太阳辐射强度乃随高度而改变。在大气层外,其强度平均为1.94cal/cm2·min,而在地球表面,其最大强度不超过1.52cal/cm2·min。
强烈的太阳辐射是形成机场和座舱高温的主要原因。为适应飞行人员观察外界环境的需要,飞机座舱上部采用大面积透明结构,从而使座舱具有典型“温室效应”。即太阳光谱中的可见光和短波红外线,透过座舱盖有机玻璃进入座舱,使舱内设备温度升高,而由此放散出的长波红外线,却不能透过有机玻璃射出舱外,结果使舱温更加升高。此外,飞机蒙皮、停机坪以及水泥跑道等,经太阳辐射后温度上升,成为新的辐射“热源”,放散热量,这是形成座舱高温的另一原因。
(3) 气动(力)加热:高速飞行时,机身前缘的空气完全被阻滞,速度等于零,使动能全部转变为热能,形成该处的所谓“驻点温度”。其升温程度与飞行速度平方成正比例关系。如在11000m高度:M=2时,驻点温度为117℃;M=3时,334℃。它可使飞机蒙皮温度相应升高,进而影响舱内温度。除压缩引起升温外,在附面层中由于粘性摩擦产生摩擦热也引起温度升高。故当飞机速度超过0.95M以后,座舱降温问题开始突出; 低于此速度飞行时,则对座舱增温又属必不可少。实测结果也进一步表明: 在同一高度条件下,座舱气温随飞行速度增快而上升;而在同一速度条件下,则又随飞行高度上升而下降。故在作低空大速度飞行时,舱温上升非常显著。此种情况下,飞机座舱的空调系统性能,往往已不能满足卫生学要求,引起飞行人员不舒适感觉和带来不同程度的热负荷。
(4) 特种防护服装: 为了防护某些因素对飞行人员的影响,飞行中需要穿着部分加压服(如代偿服)、抗荷裤、救生背心乃至抗暴露服、密闭头盔等装备。因其多由透气性能不良材料制成,阻碍正常散热过程,如无相应的通风服配套,则在外界气温为27℃左右时,即开始感到闷热;气温更高时,矛盾更为突出。例如,在相对湿度为60%,气温分别为35、40及45℃的条件下,穿着6002型或59-10型代偿服,进行模拟一等战斗值班时的身体积热速率,相应为6.6±3.0、23.4±7.2和40.8±8.4kcal/m2·h。
(5) 其它:随着飞机性能的提高,机上电子设备数量剧增,在工作时均释放热量,使舱温升高。飞行人员的代谢活动,也会产生一定热量,特别是机动飞行时,工作负荷加大,代谢产热量也相应增加。