汤旭

【摘 要】本文对民机化学氧气发生器产品接受试验中发生的小流量偏离进行分析和论述，以此提出适当的规则来接受小流量偏离。

【关键词】化学氧气发生器；流量微降；有效意识时间

【Abstract】The purpose of this paper is to provide discussion for why minor flow discrepancies（sometimes called "dips"） are acceptable and propose appropriate criteria for accepting minor flow discrepancies.

【Key words】Chemical oxygen generator； Flow dips； Time of useful consciousness

0 背景和目的

化学氧气发生器通过化学反应产生应急呼吸用氧。很多化学物质都富含氧气，比如氯酸钾和氯酸钠，他们在加热时可以释放出近乎纯净的氧气。现代客机上大量装备含有圆柱状氯酸钠的氧气发生器，用来在应急释压下提供氧气给乘客。氧气发生器与氧气面罩配套使用，按SAE AS 8025规定的试验方法，提供符合CCAR25.1443（C）规定的各个高度剖面上气管氧分压要求的氧气量。氧气发生器因其固态氯酸钠药芯设计，产生的氧气量有其内在固有的变化，可能会导致一些氧气发生器产生的氧气量与飞机适航认证过的流量曲线存在轻微的偏离。这种情况发生时，氧气发生器产生的氧气量轻微下降到最低要求的流量曲线以下。虽然相对于乘客暴露在高空环境的生理需求，这些小流量的偏离是微不足道的，但实际生产中却有可能导致该批次氧气发生器报废。

本文的目的是分析氧气发生器发生小流量偏离可接受的原因，并提出适当的标准来接受小流量偏离。本文以国内某型号民机配套的15min氧气发生器为例进行探讨。

1 详细探讨

氧气发生器输出氧气量具有统计学上的特性，围绕平均值发生变化。这可能导致在极端的工作温度条件下发生流量微降。如果证明流量微降对乘客的影响是微不足道，并且累计的偏离流量保持在完成整个应急下降剖面总需氧量的1%以内，这种统计学上的变化可以被接受。

是否可以被接受氧气量微降且低于最小面罩流量曲线的氧气发生器批次，主要基于缺氧给乘客带来的生理影响研究，并最终表现为有效意识时间（TUC）。从供氧中断或高空减压发生缺氧开始，人体能保持清醒知觉并还能有效工作的持续时间被称为有效意识时间。

有效意识时间主要与高度有关。当无氧气供给时，从2万英尺到4万英尺高度，有效意识时间从423s迅速降低为14s。当提供AS 8025规定的最小面罩供氧量的70%氧气时，2万英尺和4万英尺高度的有效意识时间分别增加到1433s和514s。TUC与高度关系参见图1。

因此从流量微降的持续时间和偏离的氧气量来定义并提出五条规则，确定是否接受产品接受测试（ATP）过程中发生流量微降的氧气发生器批次：

规则一：实测流量不应低于规定的最小面罩供氧量的70%。

规则二：最大允许的流量微降周期应按安全系数计算。安全系数为高度和最大流量微降偏离量的函数，如表1所示。最大允许的微降周期见表2。

对于流量微降高于70%的规定流量情况，海拔高度不高于3万英尺的情况下，其安全系数相同；海拔高度超过3万英尺时，其安全系数逐渐减小。对于表格中没有的情况，可以使用插值计算获得。

如果发生多次氧气发生器输出的氧气量低于规定值的情况，应遵循下列方法：

a）如果两个子事件的间隔时间短于30秒，则这两个子事件应按持续偏差考虑，且包括中间时间；

b）如果两个子事件的间隔时间位于30秒和120秒之间，这两个子事件应结合对待，并按持续偏差考虑，但不包括中间时间；

c）如果两个子事件的间隔时间超过120秒，这两个子事件应独立对待，但总氧量1%的限制是适用的；

d）对于涉及多个高度上流量微降的情况，允许的总的流量微降持续时间是由各个流量微降最大允许的持续时间加权计算。

规则三：

偏离的氧气量即低于最小面罩流量曲线的氧气量，不允许大于应急下降剖面所需氧气量的1%。对于15min应急下降剖面，该数值为0.17L（NTPD）。

规则四：

如果流量微降发生在应急下降剖面末端（即氧气发生器工作时间过短），规则一不适用，仅规则二和规则三适用。在这种情况下，还必须使用同批次中另外的三个氧气发生器进行试验来证明该批次氧气发生器是否存在工作时间过短的问题。如果这三个氧气发生器完全满足工作时间要求，该批次的氧气发生器可以被接受。

另外在海拔1.5万英尺之前，不应发生流量中断的情况。

规则五：

如果存在多个高度，确定最大的流量偏离值并查看参考高度上的最大允许的偏离时间。取平均值或按流量曲线斜率计算最大允许的偏离时间。

2 案例

假定：25kft高度，最大流量偏离为75%，总的流量微降持续时间是60s，总的流量偏离量为0.17L，如图2所示。

计算如下：

最大流量偏离为75%大于70%，满足规则一；

位于70%和80%之间，按表2计算25kft最大允许的微降周期t=（70+94）/2=82s，持续时间60s小于最大允许的时间82s，满足规则二；

总偏离氧气量为0.17L，满足规则三；

规则四和规则五，不适用。

综上，该批次氧气发生器可以接受。

3 总结

化学氧气发生器为一次性消耗产品，在其产品接受测试中发生偏离将直接导致该批次产品报废。本文基于有效意识时间和流量偏离值所探讨的五个规则能够极大的降低这一经济损失。但这并不能作为成品件供应商最终的依赖，仍需对化学氧气发生器的设计和制造从严把关，提高产品质量。

【参考文献】

[1]SAE AS 8025 Passenger Oxygen Mask[Z].