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客舱增压

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图中为波音737的机身，它构成了一个近乎圆柱形的压力容器

客舱增压（英語：Cabin pressurization）是指在高空飞行的过程中，通过向飞机或航天器的客舱提供经过处理的空气，以维持适宜的舱内气压和环境的技术。

对于飞机而言，客舱的空气通常取自燃气涡轮发动机压气机阶段的引气；而在航天器中，空气则多储存在高压（常为低温）的储罐内。引入的空气会经过环境控制系统的冷却、加湿，并与舱内的循环空气混合后分配至客舱[1]。

客舱增压技术于20世纪20至30年代的的实验中首次投入使用，并于20世纪40年代开始应用于商用飞机[2]。随着喷气式客机的出现，该技术迅速普及，但也暴露出与机体结构缺陷和金属疲劳相关的问题。20世纪中期发生的事故促使航空工业改进了机身设计和对压力的测试方法，这些经验进而成为了现代喷气式客机设计的基础[3]。

此后，客舱增压系统不断发展和完善，以适应不同的飞行高度和机型需求。现代客机在保证安全的同时，通过降低客舱运行高度和提高湿度水平，来进一步改善乘客的飞行舒适性。

客舱增压的必要性

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图中为波音737-800的增压控制面板

在海拔约10,000尺（3,048米）以上的高度中，客舱增压逐渐变得必需，以降低外界的低气压对机组人员和乘客造成的生理影响[4]。

在美国运营的私人飞机中，若客舱高度（是表示机舱压力的参数，见下文）持续超过3,810米达30分钟以上，或达到4,267米以上，则机组成员必须使用氧气面罩；当客舱高度超过4,572米时，必须为乘客也提供氧气面罩，但不强制使用[5]。商用飞机通常要求客舱高度维持在2,438米或以下。部分货舱亦需增压，以防止对压力敏感的货物受损[6][7]。

以下为减压导致的主要生理问题。

缺氧

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主条目：缺氧

随着高度的升高，环境内的氧分压逐渐下降，导致肺泡的氧分压也降低，进而影响中枢神经系统。具体表现为：判断力下降、视力模糊、意识丧失，严重时可致死亡。部分个体（比如心脏病患者）在约5,000尺（1,524米）客舱高度即可能出现症状，但大多数乘客可耐受约8,000尺（2,438米）的客舱高度而无明显不适；在该高度的氧分压约比海平面低25%[8]。

高空病

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主条目：高山症

换气过度是机体对缺氧的常见反应，其可在一定程度上提高血液的氧分压，但也可能会引起呼吸性碱中毒，具体表现为疲劳、恶心、头痛和失眠，严重时可发生肺水肿[9][10]。其发生机制与高原反应类似，但由于飞行的持续时间有限，所以发生严重并发症的概率较低。

减压病

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主条目：減壓症

在低气压的环境中，溶解于血液和组织中的气体可能析出形成气泡，引发减压病，其机制与潜水的减压病类似[11]。症状包括疲劳、健忘、头痛、血栓或神经系统伤害，但在航空的环境中通常不完全表现[12]。

气压伤

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主条目：气压伤

飞机爬升或下降过程中，体内滞留气体的膨胀或收缩可引起不适，常见表现为中耳或鼻旁窦疼痛（航空性中耳炎、鼻窦气压伤）。胃肠道或牙齿亦可能受影响。此类情况通常不构成严重创伤，但可能导致飞行后持续不适[13]，并加重既有疾病，如气胸。

客舱高度

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在11,000米高度密封的空塑料瓶，在下降至海平面时被压瘪，与原始状态的对比

客舱高度是指在标准大气条件下与舱内气压相对应的等效海拔高度的气压。客舱高度为零表示舱内压力与平均海平面的压力相同（101.325千帕）。这一指标用于表示舱内的压力情况，并与乘客和机组人员的耐受能力直接相关[14]。

在飞机的应用

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在民用客机中，客舱高度在飞行过程中被维持在高于海平面的位置，以降低机身加压部件的应力，该应力与机舱内外压力差成正比。在一般的商业航班中，客舱高度从起飞机场的高度逐渐升高至法规允许的最大值2,438米，并在巡航阶段中维持该客舱高度，降落过程中再逐渐降低至目的地的外部气压水平[15]。

飞行员可以使用"客舱高度表"（也称客舱压差表）来测量内外的压力差[16]

波音767在11,278米的巡航高度时，典型的客舱高度约为2,134米[17]；新型机型如庞巴迪环球快车公务机在12,497米巡航时可提供1,372米的客舱高度[18][19]，Emivest SJ30公务机甚至可实现接近海平面的客舱高度[20][21]。研究显示，空客A380和波音747-400的中位数的客舱高度分别为1,868米和1,572米[22]。

在1996年之前，大约有6,000架大型商用运输机在高达13,716米的高度飞行时无需满足高空所需的特殊条件[23]。1996年的FAA第25-87号修正案对新机型提出客舱压力要求：在增压系统发生可能故障时，乘员暴露在超过4,572米客舱高度的时间不得超过规定限值，且任何时候不得超过12,192米[24]。在2004年，空客获得了豁免权，允许A380在失压事故中客舱高度短时超过12,192米[25]。

机械原理

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使用专用压缩机的活塞发动机飞机客舱增压系统的示意图[26]

客舱增压系统通过密封机身并利用压缩空气以维持舱内压力，其由环境控制系统管理。最常用的压缩空气原是来自燃气涡轮发动机的压气机阶段引气，可取自低压、中压或高压阶段，具体取决于发动机类型。活塞发动机飞机则需额外配置专用的压缩机[27]。

引气到达环境控制系统后首先会膨胀以匹配客舱压力，在这一过程中空气温度会降低。随后，空气通过热交换器和增压与空气循环机进一步调节温度。在大型客机中，为满足舱内的局部加热需求，还可在空气循环机的下游添加热空气[28]。

为保证冗余，需有至少两台发动机提供压缩空气，辅助动力装置可在紧急情况或主发动机在地面启动前提供空气。在现代商用飞机中通常配备有两套电子增压控制系统来管理压力，并设有手动备份[28]。

舱内空气经排气阀排出，排气阀同时控制舱内压力并具安全释放功能。自动压力控制器通过调节排气阀位置维持客舱压力高度，确保舱内压力尽量低而不超过机身最大压差。一般的压力差范围为54–65千帕[29]。例如在11,887米的高度时，客舱高度会维持在约2,100米，对应约79千帕[30]。

部分飞机（如波音787梦幻客机）采用电动压缩机提供增压，替代了传统引气方式[31][32]。这种方案增加了发动机的发电负荷，并引入多个能量转换环节，但消除了化学污染风险，简化了发动机设计，减少高压管道布置，提供更大的设计灵活性[28]。

失控减压

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乘客的氧气面罩展开
主条目：失控減壓

在高空中发生失控减压虽然罕见，但可能会造成严重后果，范围从机身结构突然破坏（爆炸性失压）到缓慢泄漏或设备故障[33][34]。

在3,000米以上高度发生失压时，飞机必须紧急下降至安全高度，并为每个座位释放氧气面罩。氧气系统会为乘客和机组人员提供足够的氧气，并为飞行员提供时间将飞机降至安全高度[35]。随着压力下降，客舱的温度可能骤降，存在有体温过低的风险。对于无法在30分钟内降至安全高度的高原地形上飞行的航班，需额外配备氧气储存[36]。

在喷气式战斗机中的驾驶舱空间十分狭小，这意味着失压会非常迅速，飞行员没有时间戴上氧气面罩。因此，战斗机的飞行员和其他机组成员必须全程佩戴氧气面罩[37]。

参见

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参考资料

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外部链接

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