零、什么是高海拔?
地球表面有相当大的地区的地势较高,我国约有50%的面积高于1000m,约有25%的面积高于2000m,约有26.8%的陆地面积在海拔3000米以上,地势较高的地区的气压较沿海地区的气压要低。
中国民航局在2007年发布的《航空承运人高原机场运行管理规定》中将高原机场分为一般高原机场和高高原机场。其中,一般高原机场是指海拔高度在1500米(4921英尺)及以上,但低于2438米的机场;高高原机场是指海拔高度在2438米及以上的机场。因此可见通常高原以海拔1500米为界,海拔2438米再上一个等级。
据新华社报道,目前全世界共有高高原机场42个,其中中国有15个,约占世界高高原机场数量的36%。2014年,全国高高原机场旅客吞吐量达到580万人次,航班数量达到5.9万架次,分别比2013年增长了18.7%和19.1%,明显高于中国民航全行业平均增长水平,已成为促进地方经济发展的重要动力。
高海拔地区环境的特点:
1)缺氧:空气主要由大约79.04%的氮气、20.93%的氧气和0.03的二氧化碳组成。随着海拔的升高,地球引力变小,空气密度相应变小,大气压力下降,造成同等体积空气中的含氧量降低。
2)大气压下降:有研究表明,在海拔高度接近5.5km时,大气压降低到海平面标准大气压的1/2;接近16km处的大气压为标准大气压值的1/10;接近31km处的大气压为标准大气压值的1/100。(高海拔地区低气压环境对装备的影响是本文研究的重点。)
3)太阳辐射增强:由于高海拔地区空气变得稀薄,阳光到达地面的距离更近,加上高原降雪,而雪的反射也增强了太阳辐射的强度。
4)低温:空气温度大约随着海拔每升高150米(490英尺)降低1摄氏度(1.8华氏温度),海拔越高温度越低,很容易形成冻土层,造成在高原地区修筑工事的困难。以上种种情况,对人员和装备产生不利影响。
一、对人员的影响
有文章认为,习惯平原生活的人不经过渐进式的训练,快速进入3000米以上区域,一般50%~75%的人出现高原反应(一部分适应能力强的人不会产生高原反应),轻微的高原反应无非是头痛头晕,恶心呕吐,一般都能在3~10天后,身体适应高原的低氧低压环境,症状逐渐消失。而比较严重的会产生高原肺水肿和脑水肿,就有致死的危险。
一般的做法是,在中等海拔(2500米)条件下,需要3周左右时间适应,而在这高度之上,每增加1970英尺(约合600米),适应的时间则需要增加1周。
为了避免出现一些健康上的危险,如急性高原病、高原肺水肿、高原脑水肿,在登山时,应该慢速且逐步进行,在海拔9840英尺(约合3000米)以上,切忌每天的登高超过984英尺(约合300米)。
二、高原低气压对民航飞机的影响
高原反应对于民航客机也有重要的影响。因为要在高空飞行的民航客机比起地上更要考虑舱内气压的问题。在更为低压的高空。如果舱内保持与地面高压一致,那内部气压远高于外部,需要花更大的成本加强客机结构,免得像气球一般爆开;如果舱内保持与外部一致,那舱里的客人也就活不成了。
最终研究发现在大约海拔8000英尺(2400米)的海拔高度,大多数人都能适应这个高度的大气气压而不产生什么过度的病理反应,因此一般民航飞机的气密客舱都要求在最大高度飞行的时候,座舱和行李舱保证气压高度不超过2400米(也即与2400米高度的气压保持一致)。
资料显示,运十是第一架飞上“世界屋脊”的我国自行设计的大型喷气客机。
1980年9月26日首飞,运十先后转场北京、合肥、哈尔滨、乌鲁木齐、广州、昆明及成都。到1985年2月,运十累计飞行130架次、170小时。
1983年12月,根据国家原经委要求,运十执行支援西藏货运任务。当月29日,运十从广州转场至海拔1900米的昆明。那时正值大雪天气,运十经受了气候变化的严峻考验。为确保成功开展运行任务,运十于1984年1月21日进行了模拟高原飞行和起飞、着陆试飞及进场后三发复飞等试验。同年1月24日,运十由上海大场机场飞抵成都双流机场,1月31日由成都双流机场起飞,飞行2小时零5分后在拉萨贡嘎机场安全着陆。运十在机场停留期间还进行了相关启动试验。
1984年3月9日,运十载着8吨多货物,从双流机场起飞,抵拉萨贡嘎机场,开始了第二批次援藏货运飞行。此后的3月12日至16日,运十又5次进藏,为西藏空运蔬菜、罐头、文具等物资共40余吨。
三、低气压对民、军用装备的影响
我国西部地区多属原地带,主要有喜马拉雅山脉、昆仑山脉和唐古拉山脉三大山脉,平均海拔4000m以上,其中最高点唐古拉山口为5072m。因此,造就了它的特殊气候特点:空气稀薄、气压低、温差大等。低气压是高原气候的一个典型特征,对于军用电工电子产品的影响不可小视。
当气压减小时空气绝缘材料的绝缘强度会减弱,易产生电晕放电、介质损耗增加和电离等现象,气压减小使散热条件变差,元器件温度上升,这些因素容易使被试样品在低气压条件下丧失规定的功能,甚至产生永久性损伤。
在超高真空环境条件下(如星载产品的宇航使用环境),产品除了会发生散热困难外,某些金属和高分子材料会发生蒸发、升华和分解现象。这种情况下产生的有害气体,会影响产品的可靠性,尤其对塑封产品的影响会更大。
机载设备将承受比高原设备更为严酷的低气压作用。压力对器材的影响程度取决于压力梯度或压力差,压力梯度产生一个是空气从较高压力向较低压力运动所引起的力。这种力能造成泄漏,甚至引起密封容器的爆炸或破裂。压力梯度越大,压力改变得越快,器材损坏的机会就越多。