王冰 賀旺 方玲 夏艷 王慧丹

摘? ?要：本文介紹了一種民航用化學產(chǎn)氧器的工作原理，典型結(jié)構(gòu)及性能指標，開展的主要方案研究和研制工作，并對研制出的樣件進行了試驗驗證，試驗結(jié)果表明產(chǎn)品滿足民航飛機旅客高空應急用氧需求。目前國內(nèi)外民用航空一般均采用化學產(chǎn)氧器為旅客提供應急用氧。化學產(chǎn)氧器經(jīng)打火引燃氯酸鈉芯體，使其發(fā)生熱分解反應，產(chǎn)生出人體呼吸所需的氧氣，保證在飛機失密的應急情況下，為旅客提供符合高空人體生理衛(wèi)生學要求的呼吸用氧氧源。

關(guān)鍵詞：化學產(chǎn)氧器? 氯酸鈉? 氧芯

1? 概述

目前國內(nèi)外民用航空一般均采用化學產(chǎn)氧器為旅客提供應急用氧?；瘜W產(chǎn)氧器經(jīng)打火引燃氯酸鈉芯體，使其發(fā)生熱分解反應，產(chǎn)生出人體呼吸所需的氧氣，保證在飛機失密的應急情況下，為旅客提供符合高空人體生理衛(wèi)生學要求的呼吸用氧源。

化學產(chǎn)氧器是通過加熱氯酸鈉使其分解而產(chǎn)生氧氣的化學過程。當把氯酸鈉加熱到478℃時分解并放出相當其重量45%左右的氧氣。分解氯酸鈉所必需的熱量開始時由引燃藥供給，繼續(xù)熱分解所需的熱量由與氯酸鈉混和的鐵粉供給。鐵粉一旦點燃，就在富氧環(huán)境中燃燒放熱，生成氧化鐵。氯酸鈉熱分解中產(chǎn)生的游離氯氣，通過摻和在氯酸鈉中的氧化鋇的反應加以清除。整個化學反應過程方程式：

2? 典型結(jié)構(gòu)組成

典型化學產(chǎn)氧器的結(jié)構(gòu)組成如圖2所示，主要包括氯酸鈉氧芯、殼體組件、絕熱件、過濾器、拉索組件、啟動機構(gòu)（包含火帽）、安全活門、輸出口等。

化學產(chǎn)氧器通過對氯酸鈉氧芯的型體設(shè)計、配方研究和采取凈化措施等，使化學產(chǎn)氧器產(chǎn)生出符合人體生理衛(wèi)生學要求的氧氣。在氧芯材料配方中添加轉(zhuǎn)化劑以消除游離氯氣，采用催化劑和過濾、吸附等凈化方法以消除一氧化碳等有害氣體及固體雜質(zhì)。合理設(shè)計氯酸鈉氧芯的型體（大小、形狀和密度），控制其燃燒速率以實現(xiàn)產(chǎn)氧流量特性要求。

3? 主要性能指標

（1）操作拉力。

在120°圓錐角內(nèi)的任何角度上拉動啟動機構(gòu)向上，其操作拉力應保持在4.4～17.6N范圍內(nèi)。

（2）供氧量和時間。

供氧量隨時間變化的曲線為下限值。

（3）氧氣純度。

氧氣純度應達到99.5%以上，氧氣中有害氣體及固體雜質(zhì)的極限含量

（4）氧氣溫度。

當環(huán)境溫度為24℃+3℃時，化學產(chǎn)氧器出口氧氣溫度應不高出環(huán)境溫度3℃。

（5）出口表面溫度。

當環(huán)境溫度為24℃+3℃時，化學產(chǎn)氧器出口處的表面溫度應不超過82℃。

（6）外殼溫度。

當環(huán)境溫度為24℃+3℃時，化學產(chǎn)氧器外殼溫度應不超過286℃。

（7）安全活門打開壓力。

化學產(chǎn)氧器安全活門的打開壓力應在343 kPa ～510 kPa范圍內(nèi)。

（8）環(huán)境適應性。

化學產(chǎn)氧器低溫性能應滿足DO160的相關(guān)環(huán)境試驗要求。

4? 主要研究方案

（1） 引燃。

選用武器中的火帽直接引燃。設(shè)計相應的打火機構(gòu)，以擊發(fā)火帽。

（2）氧芯。

氧芯包括壓制在一起的引燃藥片和產(chǎn)氧柱兩部分。在結(jié)構(gòu)參數(shù)一定的情況下通過調(diào)整產(chǎn)氧芯的材料配方、形體設(shè)計、各層藥量比例和壓制工藝參數(shù)，使化學產(chǎn)氧器輸出流量特性及總產(chǎn)氧量符合預定要求。氧芯的外形決定著化學產(chǎn)氧器的流量-時間特性，產(chǎn)氧量隨時間而變化，應保證在接通高度及下降過程中有符合人體生理衛(wèi)生學要求的用氧量及氧濃度。因此，其外形曲線的設(shè)計應進行仿真計算，建立產(chǎn)氧量與環(huán)境高度/燃燒時間的函數(shù)關(guān)系。

壓制工藝參數(shù)大致包括：配方材料的粒度，攪拌的均勻度和壓制力大小。合理選置這些參數(shù)，保證預定的藥量密度及其均勻性。氧芯的密度大、均勻性好，才能保證燃燒的穩(wěn)定性。一般說，氧芯的密度越接近理論值越好。

一般來說，對于一個規(guī)定的氧芯，它相對額定值由+15%的流量偏差。在暴露于低溫環(huán)境下使用時，則減小燃燒速度;而暴露在高溫環(huán)境則加快燃燒速度，并減少持續(xù)使用時間，因此研制過程中應考慮增加可適用的余量。

（3）凈化。

為獲得高純度的氧氣，必須采取綜合凈化機制。除在芯體材料配方中添加轉(zhuǎn)化劑BaO2以消除游離氯氣外，還采用多層保溫過濾（蛭石、硅酸鋁）和吸附材料MnO2加以凈化，以消除有害氣體及固體雜質(zhì)。

（4）檢測。

為確認化學產(chǎn)氧器輸出的氧氣品質(zhì)及流量特性是否符合預定的要求，必須有相應的檢測手段。為此，研制了可測錄瞬時流量和累積流量的專用流量試驗器，籌備了可檢測微量有害氣體及固體雜質(zhì)的檢測設(shè)備。

5? 結(jié)語

本文設(shè)計的化學產(chǎn)氧器實現(xiàn)了引燃產(chǎn)氧、氧氣純度達到99.5%、產(chǎn)氧持續(xù)時間15min、總產(chǎn)氧量70L以上等各項要求，并且輸出流量特性、氧氣純度均達到國際先進水平，滿足民航旅客高空應急用氧需求。

隨著民航飛機都需飛高原機場等需求，旅客應急供氧時間也相應要求延長，可相應增加氧芯的尺寸和重量，并進一步提高壓制工藝水平，已滿足最新民航飛機需求。

參考文獻

[1] 馬智.便攜式化學產(chǎn)氧器的進展[J].中國醫(yī)療器械雜志，1993（2）：93-95，87.

[2] 鄭曉惠，崔成龍.便攜式急救化學產(chǎn)氧器的研制[J].中國醫(yī)療器械雜志，1992（1）：34-35.

[3] 蘇建勇.便攜式化學產(chǎn)氧器通過技術(shù)鑒定[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，1989（3）：57.