零、什么是高海拔?
地球表面有相當大的地區(qū)的地勢較高,我國約有50%的面積高于1000m,約有25%的面積高于2000m,約有26.8%的陸地面積在海拔3000米以上,地勢較高的地區(qū)的氣壓較沿海地區(qū)的氣壓要低。
中國民航局在2007年發(fā)布的《航空承運人高原機場運行管理規(guī)定》中將高原機場分為一般高原機場和高高原機場。其中,一般高原機場是指海拔高度在1500米(4921英尺)及以上,但低于2438米的機場;高高原機場是指海拔高度在2438米及以上的機場。因此可見通常高原以海拔1500米為界,海拔2438米再上一個等級。
據(jù)新華社報道,目前全世界共有高高原機場42個,其中中國有15個,約占世界高高原機場數(shù)量的36%。2014年,全國高高原機場旅客吞吐量達到580萬人次,航班數(shù)量達到5.9萬架次,分別比2013年增長了18.7%和19.1%,明顯高于中國民航全行業(yè)平均增長水平,已成為促進地方經(jīng)濟發(fā)展的重要動力。
高海拔地區(qū)環(huán)境的特點:
1)缺氧:空氣主要由大約79.04%的氮氣、20.93%的氧氣和0.03的二氧化碳組成。隨著海拔的升高,地球引力變小,空氣密度相應(yīng)變小,大氣壓力下降,造成同等體積空氣中的含氧量降低。
2)大氣壓下降:有研究表明,在海拔高度接近5.5km時,大氣壓降低到海平面標準大氣壓的1/2;接近16km處的大氣壓為標準大氣壓值的1/10;接近31km處的大氣壓為標準大氣壓值的1/100。(高海拔地區(qū)低氣壓環(huán)境對裝備的影響是本文研究的重點。)
3)太陽輻射增強:由于高海拔地區(qū)空氣變得稀薄,陽光到達地面的距離更近,加上高原降雪,而雪的反射也增強了太陽輻射的強度。
4)低溫:空氣溫度大約隨著海拔每升高150米(490英尺)降低1攝氏度(1.8華氏溫度),海拔越高溫度越低,很容易形成凍土層,造成在高原地區(qū)修筑工事的困難。以上種種情況,對人員和裝備產(chǎn)生不利影響。
一、對人員的影響
有文章認為,習慣平原生活的人不經(jīng)過漸進式的訓(xùn)練,快速進入3000米以上區(qū)域,一般50%~75%的人出現(xiàn)高原反應(yīng)(一部分適應(yīng)能力強的人不會產(chǎn)生高原反應(yīng)),輕微的高原反應(yīng)無非是頭痛頭暈,惡心嘔吐,一般都能在3~10天后,身體適應(yīng)高原的低氧低壓環(huán)境,癥狀逐漸消失。而比較嚴重的會產(chǎn)生高原肺水腫和腦水腫,就有致死的危險。
一般的做法是,在中等海拔(2500米)條件下,需要3周左右時間適應(yīng),而在這高度之上,每增加1970英尺(約合600米),適應(yīng)的時間則需要增加1周。
為了避免出現(xiàn)一些健康上的危險,如急性高原病、高原肺水腫、高原腦水腫,在登山時,應(yīng)該慢速且逐步進行,在海拔9840英尺(約合3000米)以上,切忌每天的登高超過984英尺(約合300米)。
二、高原低氣壓對民航飛機的影響
高原反應(yīng)對于民航客機也有重要的影響。因為要在高空飛行的民航客機比起地上更要考慮艙內(nèi)氣壓的問題。在更為低壓的高空。如果艙內(nèi)保持與地面高壓一致,那內(nèi)部氣壓遠高于外部,需要花更大的成本加強客機結(jié)構(gòu),免得像氣球一般爆開;如果艙內(nèi)保持與外部一致,那艙里的客人也就活不成了。
最終研究發(fā)現(xiàn)在大約海拔8000英尺(2400米)的海拔高度,大多數(shù)人都能適應(yīng)這個高度的大氣氣壓而不產(chǎn)生什么過度的病理反應(yīng),因此一般民航飛機的氣密客艙都要求在最大高度飛行的時候,座艙和行李艙保證氣壓高度不超過2400米(也即與2400米高度的氣壓保持一致)。
資料顯示,運十是第一架飛上“世界屋脊”的我國自行設(shè)計的大型噴氣客機。
1980年9月26日首飛,運十先后轉(zhuǎn)場北京、合肥、哈爾濱、烏魯木齊、廣州、昆明及成都。到1985年2月,運十累計飛行130架次、170小時。
1983年12月,根據(jù)國家原經(jīng)委要求,運十執(zhí)行支援西藏貨運任務(wù)。當月29日,運十從廣州轉(zhuǎn)場至海拔1900米的昆明。那時正值大雪天氣,運十經(jīng)受了氣候變化的嚴峻考驗。為確保成功開展運行任務(wù),運十于1984年1月21日進行了模擬高原飛行和起飛、著陸試飛及進場后三發(fā)復(fù)飛等試驗。同年1月24日,運十由上海大場機場飛抵成都雙流機場,1月31日由成都雙流機場起飛,飛行2小時零5分后在拉薩貢嘎機場安全著陸。運十在機場停留期間還進行了相關(guān)啟動試驗。
1984年3月9日,運十載著8噸多貨物,從雙流機場起飛,抵拉薩貢嘎機場,開始了第二批次援藏貨運飛行。此后的3月12日至16日,運十又5次進藏,為西藏空運蔬菜、罐頭、文具等物資共40余噸。
三、低氣壓對民、軍用裝備的影響
我國西部地區(qū)多屬原地帶,主要有喜馬拉雅山脈、昆侖山脈和唐古拉山脈三大山脈,平均海拔4000m以上,其中最高點唐古拉山口為5072m。因此,造就了它的特殊氣候特點:空氣稀薄、氣壓低、溫差大等。低氣壓是高原氣候的一個典型特征,對于軍用電工電子產(chǎn)品的影響不可小視。
當氣壓減小時空氣絕緣材料的絕緣強度會減弱,易產(chǎn)生電暈放電、介質(zhì)損耗增加和電離等現(xiàn)象,氣壓減小使散熱條件變差,元器件溫度上升,這些因素容易使被試樣品在低氣壓條件下喪失規(guī)定的功能,甚至產(chǎn)生永久性損傷。
在超高真空環(huán)境條件下(如星載產(chǎn)品的宇航使用環(huán)境),產(chǎn)品除了會發(fā)生散熱困難外,某些金屬和高分子材料會發(fā)生蒸發(fā)、升華和分解現(xiàn)象。這種情況下產(chǎn)生的有害氣體,會影響產(chǎn)品的可靠性,尤其對塑封產(chǎn)品的影響會更大。
機載設(shè)備將承受比高原設(shè)備更為嚴酷的低氣壓作用。壓力對器材的影響程度取決于壓力梯度或壓力差,壓力梯度產(chǎn)生一個是空氣從較高壓力向較低壓力運動所引起的力。這種力能造成泄漏,甚至引起密封容器的爆炸或破裂。壓力梯度越大,壓力改變得越快,器材損壞的機會就越多。