飞机机舱内空气的来龙去脉

2020年的疫情，让大家的自我防护意识有了大幅度的提高。正所谓吃一堑，长一智，在选择出行方式时，大家对公共交通出行越来越谨慎。现在随着疫情的控制，出行渐渐恢复，选择飞机出行的人也是越来越多。其中原因可能是因为白菜价一般的机票价吸引了大家的目光。但作为一个陪伴飞机多年的人，我要对你说："你的选择没有错"。

今年大家最关心的无疑就是周围空气是否有病毒，如果有人咳嗽，肯定避而远之，瑟瑟发抖。好吧，那就让我们飞上10000米的高空，探索一下飞机机舱里的空调空气是如何来的？空气是否干净？

如果说把飞机比作一个人，那么空调系统就是飞机的肺。呼吸之间，空调系统为机组，乘客和设备提供了一个可调节的内部环境。乘客在客舱里所感受到的气温冷热，耳压变化，甚至能闻到不一样的味道，这些都是空调系统的作用。以波音公司737NG-800飞机为例，从发动机向外界吸入空气开始，需要经过飞机气源系统-----空调制冷-----总管分配-----机舱循环四个步骤才能变成一股清凉的空调风。

假如我们现在在巡航阶段，外界空气被吸入发动机后，经过发动机高压压气机的压缩，变成高温高压气体。

图书红色部分属于高压压气机部分

波音737NG飞机使用的发动机是型号为CFM56-7B的发动机。发动机有分高压压气机和低压压气机，高压压气机有9级，主要作用就是将空气增压送到燃烧室，同时也为发动机气源系统和空气系统提供引气。气源系统使用的发动机引气来自于高压压气机5级和9级，正常高发动机功率时，空气从5级压气机引出，在发动机低功率运转的时候，由于第5级空气压力不能满足气源系统的需要，气源系统使用第9级引气。

发动机引气示意图

经过气源系统后的空气大约在120摄氏度左右，为了能达到温度控制，空调系统把空气分为热路和冷路。冷路高温压缩空气通过热交换器和空气循环机（ACM）进行迅速冷却，冷路出口的温度能接近零度，甚至更低。

红色热路，蓝色冷路

其中热交换器和外界空气进行热交换降低空气温度，而ACM通过涡轮冷却器降温。高温高压空气流入涡轮中进行膨胀，并驱动涡轮旋转，带动同轴的压气机或风扇，将热能转化为机械功。空气的温度和压力在涡轮出口得到大大降低，由此获得满足温度和压力要求的冷空气，ACM是空调系统的核心部件。

热路经过一个调压活门降低空气压力。然后通过分配系统和冷路过来的空气混合。通过调节热路空气进入管路的量来实现空调温度的控制。

NG飞机上有左右两套空调系统为机舱提供空气，其中左组件为驾驶舱和客舱提供空气（所以飞行员享受到的是实时新鲜空气），右组件只为客舱提供空气。控制好压力和温度的空气就可以分配在机舱各个区域。进入机舱的空气大约有一半空气经过循环系统被重复利用，这样可以减少对来自气源系统新鲜空气的需求。

在空气流通路径上，进入客舱的混合气流与乘客区、驾驶区的原有空气进行混合和充分热交换之后，再由客舱底部的回风口流出，通过客舱的提升管路自下而上输送到位于客舱顶部的客舱通风系统，并由该系统分配给每位乘客。这种布置特点使得客舱内空气流动方向基本上是垂直的，沿机身纵向的空气流动很小。 空气循环系统的风扇抽吸客舱中的空气，高效气滤可以过滤空气中的细菌和微米级大小的颗粒。一般采用"高效微粒过滤"系统（HEPA），可以去除空气中直径为0.1至0.3微米的微粒，去除率达99.97%。飞机客舱空气每2到3分钟置换一次，每小时置换20到30次。

空气流通

当然，飞行员在驾驶舱内可以控制流入机舱内空气的温度和压力，通过电门的选择，机载计算机就能控制着空气流通路径上的各个活门，从而达到目的。

控制面板

飞机上的气源除了发动机引气外，还有APU（辅助动力装置）引气和地面气源。气源不仅给空调制冷提供空气，还可以为发动机启动系统，增压系统，防冰系统，通气系统等提供空气。空调也有地面空调可以使用，空调的作用也不仅仅是制冷，还有座舱增压，设备冷却等作用。

系统原理示意图

综上简介，弄明白了机舱内空气的来龙去脉，再来总结一下空气的质量如何。

一、外界平流层的空气中的臭氧具有杀菌消毒的作用；

二、发动机的引气经过压气机的压缩，变得高温高压，又能杀毒又能杀菌。

三、如果即使客舱空气已经有病菌，机舱通风系统不让客舱的空气纵向流通，而使空气上下流动，这种循环方式可以有效降低病毒在飞机上扩散蔓延的可能，最大限度使客舱内的纵向空气流动值降到最低。

四、高效的气滤过滤以及高频的更换速率，保证空气的清新。据说医院手术室的空气更换速率是12分钟更换一次，普通建筑的更换率则更低。

最后留给大家几个思考题，机舱内的空气最后都去哪了？在飞机起落阶段，耳朵为什么会难受？机载的空调制冷原理是否能用到家用空调上呢？