CN107714357A - 一种高高原航线民用航空器模拟舱及其建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高空环境模拟舱，优选高高原航线民用航空器模拟舱及其建立方法。本发明在高压氧舱的基础上添加了真空系统、特温系统，改进了主要包括供排气系统、湿度调节系统、供排氧系统在内的功能，经过改造后成为一种既可加压又可减压的高低压氧舱，除具备常规高压氧治疗功能外，还同时具备模拟高空环境的功能，可作为高高原航线的模拟舱使用。本发明的高高原航线的模拟舱可用于飞行员、航天员的选拔、高空生理心理训练、医学鉴定、低压缺氧仿真体验、高原适应性体验、航空航天医学体验、体育训练、基础医学研究等工作。

Description

一种高高原航线民用航空器模拟舱及其建立方法

技术领域

本发明涉及利用现有医用高压氧舱改造后的高空环境模拟舱，尤其在修正压力等环境参数后该高空环境模拟舱可作为高高原航线民用航空器模拟舱，该模拟舱可用于民航机组人员及乘客的适应性训练、低压环境体验、评估人体的高原适应及反应能力的医学鉴定、基础医学研究等。

背景技术

根据民用航空局咨询通告AC-121-21《航空承运人高原机场运行管理规定》，一般高原机场是指海拔在1500米(4922英尺)及以上，但低于2438米(8000英尺)的机场。高高原机场是指海拔在2438米及以上的机场。目前全世界共有36个高高原机场，中国占12个。海拔4000米以上的机场世界有5个，4个在中国，1个在玻利维亚。四川稻城亚丁机场海拔4411米，西藏昌都邦达机场海拔4334米，西藏阿里昆莎机场海拔4274米，四川甘孜康定机场海拔4238米，玻利维亚奥尔托国际机场海拔4061.5米。

高高原机场海拔超过2438米，舱内压力变化与平原地区航线有所不同。高空大气压力降低对人体主要有两方面的影响：大气中氧气分压降低所引起的高空缺氧，以及低气压的物理影响。大气压力降低时，两类影响同时发生，但主要威胁仍是高空缺氧。气压剧变(下降、增压)导致骨腔内外气体压差加大，含气空腔器官如胃肠道、肺、中耳腔及鼻窦腔内含有气体，环境压力降低时，腔内气体如不能及时排出，就会根据器官的可扩张程度而发生体积膨胀或者器官腔内部压力相对升高的变化。因此气压剧变可致航空性中耳炎及航空性鼻窦炎。在4000米左右的高原，在安静时借助许多生理功能的加强(代偿)，多数人不会出现什么症状，但如果稍微增加体力负荷，不少人就会出现代偿不全，症状有气喘、心跳、头疼、头晕等。由于不同的人代偿的能力有高低(个体差异)，初到高原后症状的有无，严重程度和持续的时间都可因人而异。这个平衡主要是靠中枢神经系统对各种机能进行调节达到的，人的生理机能可使机体逐渐达到适应、稳定的水平，这也是一个适应及习惯的过程。另外，根据航空医学研究，海拔高度3550米时机组人员会出现较为复杂的脑功能损害和暗适应时间延长；在3650米高度时记忆力开始受损。因此对于执行高高原机场运行的客舱机组成员，除了一般高原机场运行的训练课程外，还必须进行高高原航线特有训练。综上，开发一种能够模拟高高原航线环境参数的模型系统和方法，对于机组人员和乘客进行适应性训练和仿真体验或测试是非常必要的。

发明内容

本发明提供一种高空环境模拟舱，尤其是高高原航线民用航空器模拟舱及其建立方法，利用现有医用高压氧舱进行改造升级后可作为所述模拟舱。并且本发明根据实际高高原航线飞行高度或舱内压力随时间的变化来设定模拟舱内压力参数，从而建立一种可模拟高高原航线的低压舱内环境。

本发明中，根据实际航线舱内压力随时间的变化确定模拟舱内的压力参数设置后，我们检测了模拟舱内各种环境参数，例如湿度、风速、照度、噪声、可吸入颗粒物、细菌总数、二氧化碳、一氧化碳、臭氧等参数，并且实地测量了参照航线在巡航阶段舱内相同环境参数，经SPSS18.0统计学分析发现，模拟舱与实地舱的包括压力在内的上述环境参数指标，均无统计学意义的显著差异，且均符合国家标准限值要求。基于此，可以确定证明本发明升级改造后的高压氧舱在根据实际航线设定压力参数后，可以用于模拟高高原航线的舱内环境，作为高高原航线的模拟舱使用，该模拟舱可根据需求用于高高原航线机组人员及乘客进行适应性训练和仿真体验测试，通过监测个体生理和心理指标，为航空环境医学健康保障提供参考。

现有技术中，高压氧舱是用于高压氧治疗的一套由诸多设备、设施组成的系统性设备，属于固定性大型医疗设备。高压氧治疗是指在超过1个绝对大气压环境中机体吸入纯氧而达到治疗目的的一种治疗方法。随着高压氧医学的发展，高压氧舱在急救、复苏、颅脑损伤及脑血管病、创伤、康复等领域的应用越来越广泛。高压氧舱由各氧舱舱体、配置电路系统、供排气系统(包括压缩空气动力系统、贮气净化系统等)、附属管路、加压控制系统、空调系统、供排氧系统、对讲通讯系统、仪表检测的电视系统、消防装置、操控系统及安全系统等组成。氧舱舱体为高压氧舱的主要组成部分，其中包括氧舱壳体、递物筒、舱门、观察窗、安全阀以及高压氧舱接口等；供排氧系统直接提供氧气治疗，其由氧源、氧气汇流排、氧气控制板、氧气减压器、氧气压力表、氧气流量计、供氧器、呼吸装置及排氧装置等组成；供排气系统，将经过机械压缩、分离、贮存和净化的压缩空气输入氧舱。所述压缩空气是空气加压舱的加压介质，压缩空气输入氧舱的过程即为氧舱的加压过程。压缩空气的流程中设置必须的管路，阀门及控制装置。空气压缩机是氧舱供气系统压缩空气气源的动力设备，其主要作用是将大气压缩至一定压力，以满足氧舱内高气压环境的要求。经空压机排出的压缩空气中，常含有各种各样的污染物，其污染物主要有两大类：一类是有害气体，如一氧化碳、二氧化碳、油蒸气等；另一类是气溶液，如油的液态、固态和尘埃等微小颗粒悬浮在气体中，当浓度超过正常范围值时，将对人体产生不良影响。因此，GB/T12130规定，空气压缩机的进气口应避开各种污染源，因此供气系统应设置气液分离器及空气过滤器。

本发明中，对上述现有技术已知的高压氧舱进行改造升级，经改造后成为一种既可加压又可减压的高低压氧舱，除具备常规高压氧治疗功能外，还同时具备模拟高空环境的功能，尤其可作为高高原航线模拟舱用于航空人员的高空生理训练、医学鉴定、低压缺氧体验等工作。本发明首次发现现有医用高压氧舱经过改造可以作为高空环境模拟舱，优选高高原航线民用飞机座舱内的模拟舱，能够模拟出高高原航线的飞机实地座舱内环境，利用高压氧舱开展模拟高高原航线飞机座舱内以及高原实地的环境参数模型，可进行人体适应性训练和仿真体验测试等工作。

因此本发明提供一种由医用高压氧舱改造的高空环境模拟舱，优选高高原航线民用航空器模拟舱：

所述模拟舱包括主、副氧舱舱体，其特征在于，所述模拟舱包括改造的加减压系统和真空系统，其中：

在所述改造的加减压系统中，压缩空气进入一级空气过滤器，在一级空气过滤器后将压缩空气分为三路处理，其中一路压力为1.3-1.5Mpa，直接连通氧舱；另外两路分别加装自力式减压器控制：第一路压力设置为0.5Mpa，第二路压力设置为0.8-1.0Mpa，所述第一路和第二路压缩空气进入二级空气过滤器后，再进入氧舱；；

所述真空系统包括：对主、副舱抽真空的真空泵。

根据本发明，压力设置为1.3-1.5Mpa，该设置用于调节舱内压力，并可用于特种飞行设备承压状态测试；压力设置为0.5Mpa，该设置用于高压氧舱常规治疗，并可用于模拟飞行事故发生时，飞行高度为12000米及低温等特殊环境下的状态；压力设置为0.8-1.0Mpa，在压力设置0.5Mpa达不到要求时，启用该路压力设置。

根据本发明，所述加减压系统即供排气系统，主要由四部分组成：a.气源部分：储气装置，例如8m³储气罐两只、空气压缩机，例如3LC-4.5/25空气压缩机两台、油水分离器,例如2.5Mpa级油水分离器两台，以及连接管道；b.充气管路：减压阀、空气过滤器、进气调节阀、进气消音器及管路；c.排气管路：排气调节阀、安全阀、舱内外应急泄放阀、排气消音器以及管道等；d.测量仪表：环境压力表等，优选地，在主副舱内各设环境压力表一只、操纵台上设置各舱压力表两只，一只为标准压力表，两只表互为校核。更优选地，在储气装置前后和减压阀前后均设置压力表。

根据本发明，所述真空系统包括：对主、副舱抽真空的真空泵，例如2BF1203-0BD4B型水环式真空泵两台，抽气量(绝对压力≥75mmHg)，转速980rpm，电机型号250N7-6，电机功率30KW，两台真空泵可以同时对一个舱抽真空，也可以互为备用。优选地，所述系统还包括应急升压管路，所述应急升压管路是上述改造的加减压系统中压力为1.3-1.5Mpa的一路压缩空气。例如用1.5Mpa气源压力进行应急升压，用设置在操作台上的球阀进行控制，保证从4000米降至地面，降速总时间可控制为≤15秒，当舱压超过大气压力时，舱门自动打开，这时关闭球阀。优选地，在真空泵抽气管路上装有电动直通单座调节阀，即单向止回阀，优选DN125单向阀。当停电时或故障发生时，可防止空气返流。优选地，自然换气-充气管路与上述加减压系统的加压(模拟降速)进气管路共用。根据需要，可在操纵台上分别设置主副舱的高度表、升降速度表、真空表；舱内设有带高度表、升降速度表和真空表的航空仪表板，在高压工况时航空仪表板取出舱外。优选地，所述抽气管路和换气-充气管路，以及真空泵的排气管路上设有消音器，以尽量降低抽气、进气噪音。

根据本发明，为了保证真空环境的气密性，所述真空系统管路设计时采取以下一种或多种密封措施：

a.主、副舱的舱门采用裙边式橡胶密封圈，经低压试验，在压差0.01Mpa时能达到密封要求；

b.设有两道闭锁阀，优选第一道闭锁阀和第二道球阀，且在两道闭锁之间的管路上设一压力泄放阀。在正常真空试验状态下，两道闭锁阀关闭，中间的压力泄放阀开启，保证储气装置的压力无法透入负压舱内；

c.管路接头处用真空密封酯，管路法兰连接处用真空密封垫圈。

根据本发明，所述模拟舱还包括改造的特温系统，所述特温系统包括：保温库和制冷加热系统，将副舱完全置于保温库中。为了模拟高原低温环境，设计了本发明的特温系统，保证副舱(特温舱)能获得并维持-25℃～50℃的特殊温度。

所述保温库具有绝热功能，优选采用成熟的装配式结构，由底板、顶板、墙板、角板、门框、门等六种绝热板块拼装而成。优选地，绝热板厚度150mm，绝热板内、外护板采用镀锌钢板。优选地，绝热板保温材料采用聚醚型II类聚氨酯泡沫塑料，密度65kg/cm³，抗拉强度≥0.5Mpa。所述绝热板块之间拼装连接，采用偏心钩和预埋螺栓固定。绝热板块之间拼缝接触面，除采用凸凹楔口外，还喷涂一层密封胶。优选地，主、副舱平面隔壁上，用厚度200mm的自熄型聚氨酯泡沫塑料(聚醚型II类)绝热，在舱门的凹面也涂覆自熄型聚氨酯泡沫塑料，在主舱边的耐压门周边肋骨结构上也敷满聚氨酯泡沫塑料。所有贯穿保温库的管路开口处和延伸至库外的管长350mm，均涂覆聚氨酯泡沫塑料。

所述制冷加热系统主要由以下组件组成：a.冷热风机：包括风机、电机、直接式蒸发器(F22)、挡水盘、溶霜管、耐压无明火电加热管；b.压缩冷凝机组；c.氟利昂系统附件；d.控制箱。本领域技术人员应当理解，所述冷热风机都设置在舱内和/或保温库内，而压缩冷凝机组、控制箱等都设置在保温库外。优选地，所述制冷加热系统可设置三套，冷热风机舱内一套，保温库内两套。

根据本发明，所述模拟舱还包括改造的湿度调节系统，其特征在于：在上述一级空气过滤器和二级空气过滤器中装载活性炭过滤装置，将压缩空气经活性炭过滤装置来进行除湿作业，从而降低模拟舱内的环境湿度接近飞机座舱内真实的湿度环境。

根据本发明，所述模拟舱还包括改造的供排氧系统，其特征在于：所述供排氧系统包括以下改造：采用单人单管供氧方式，等距离布置供氧系统，且配置多套多功能吸氧控制台；并按照原有方式布设缓冲式排氧系统，但在主、副舱的排氧管路上设置引流装置与集气器以降低排氧阻力。

根据本发明，所述供排氧系统由氧源、供排氧控制阀、吸排氧面罩、氧气流量计、分气器、管道等装置组成。

氧气系统由液氧站气化后提供气化后的氧气压力根据氧舱使用工况调节，最大压力为1.0Mpa的气态氧源，在减压装置出口端设一个供氧总阀控制供氧管。操纵台上设有两个进氧控制阀与两个排氧控制阀，分别控制主、副舱进、排氧管路。

根据本发明，优选所述模拟舱包括上述改造的供排气系统、真空系统以及特温系统。优选地，其还包括上述改造的湿度调节系统，更优选地，进一步包括上述改造的供排氧系统。

根据本发明，所述模拟舱除上述系统外，还包括电气系统、冷却水系统、操控系统等。

所述电气系统包括供、配电装置、应急电源、氧舱照明、通讯装置、闭路电视监控系统、微机控制装置及接地装置等。

所述冷却水系统包括冷却水泵、冷却水源、冷却水塔、连接管路等。

根据本发明，所述操控系统根据各部分功能不同，可分为采集单元、控制单元、执行单元、操作单元及以及任选的辅助管理单元。所述采集单元进行氧舱舱内实时状态采集；所述控制单元可采用手动控制、计算机控制和智能控制3种方式；所述执行单元的主体是调节阀、各种调节阀是控制单元控制指令的最终执行者；所述操作单元是氧舱操作人员的操作平台；所述辅助管理单元并非氧舱控制系统的必须单元，但属于氧舱管理系统的一部分，通常是按照用户管理需求定制的一套氧舱操作和管理相结合的系统软件，包含病例管理、氧舱操作数据管理以及各种数据统计与报表打印等模块。

根据本发明，除上述提及系统外，所述模拟舱还可具有其他系统及部件以实现相应功能，这些系统均可参照现有高压氧舱技术来实施。本发明采用的现有医疗用途的高压氧舱即市售的任意医用高压氧舱。在本发明测试中，具体采用了安徽芜湖潜水设备厂生产的WYC系列医用高压氧舱，产品标准YZB/国0185《医用高压氧舱》。

经过本发明的上述改造升级，所述高压氧舱被改造为一种既可加压(做高压氧舱用于高压氧治疗)，又可减压(做低压舱使用)，且温度调节范围更大的氧舱，可用于模拟高空、高原低气压、低温环境，优选用于模拟本发明中的高高原航线舱内低气压环境，以此建立高低压氧舱实验平台，用于航空人员及乘客的高空生理训练、医学鉴定、低压缺氧体验等工作。

经过升级改造，本模拟舱在负压升降速率要求方面和特殊温度调节功能方面具有极大优势。副舱特温：-25℃～50℃。负压升降速率：主舱8000～12000米高度压力环境时，升速≥20m/s；12000～4000米时，降速≥50m/s；副舱8000～12000米高度压力环境时，升速≥30m/s；12000～4000米时，降速≥50m/s；应急工况，4000米降至地面，降速总时间≤15S。

因此经过本发明对高压氧舱的升级改造，改造后，氧舱温度调节范围更大，可模拟高原环境的温差大，高温高低温更低的环境特点。改造后的负压升降速率大大提高，可从负压状态快速加压达到1个大气压水平，即可在短暂确定时间内调整到设定高度。以上优势能满足对空勤人员做耐气压变化试验、高低温适应性试验、缺氧耐力试验等各种试验的要求，并能对某些飞行装置的性能、质量进行检验，也由此得以实现对航空飞机的实际飞行航线的模拟。

本发明还提供一种建立高高原航线民用航空器模拟舱的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：建立如本发明所述的高高原航线民用航空器模拟舱；

步骤二：根据高高原航线飞行手册或实地航线的飞行高度-时间参数，设置上述模拟舱高度-时间参数；

由此即可模拟出高高原航线的民用航空器的舱内环境。

根据本发明，其特征在于：所述高高原航线为：

成都双流机场至稻城亚丁机场航线；成都双流机场至拉萨贡嘎机场航线；成都双流机场至玉树巴塘机场航线。

本发明还提供上述模拟舱的应用，所述模拟舱用于例如非诊断和治疗目的的以下应用：飞行员、航天员的选拔。人的高空耐力是有个体差异的。少部分人在1800米高度、部分人在3000米高度就可能出现胸闷、气喘、头痛、头晕、恶心、呕吐等不良反应(高原反应)。利用本发明的模拟舱选拔飞行员、航天员，一般模拟上升至5000米高度，就能排除低气压敏感者、缺氧敏感者和耳气压功能不良者。

飞行员、航天员的高空生理心理训练。高空缺氧直接影响飞行员、航天员的协调动作和脑力功能，严重缺氧会引起意识障碍，导致飞行事故。所述高空生理训练包括缺氧体验训练、加压供氧训练和迅速减压训练。

飞行员、航天员的医学鉴定，医学鉴定包括生理和心理指标监测。检查鉴定是判断飞行员、航天员身体状况能否适应飞行训练和驾机的重要依据。在航空和航天活动中，座舱及压力服内的气体压力波动可能会引起人体出现耳胀、耳痛、听力障碍等，严重可引起耳鼓膜穿孔。低压舱良好地模拟了实际飞行，可进行飞行人员的耳气压功能检查、评定等，为飞行人员停飞、放飞提供科学依据。

低压缺氧仿真体验，高原适应性体验。当长期生活在海拔较低的人员到高原、甚至高高原地区去旅游、工作前，利用本发明的模拟舱体验低压缺氧环境，进行适应性训练。

航空航天医学体验。本发明的模拟舱可作为航空航天医学模拟试验设备，在航空航天医学的教学上具有重要意义。让航医真正体验低气压、缺氧的感觉，深刻了解飞行中可能出现的各种生理变化，更好地胜任航医工作，服务于飞行员、航天员。

体育训练。低压缺氧环境可以升高人体红细胞数目，增加血红蛋白含量，提高红细胞压积，使载氧能力增加。因此本发明的模拟舱可用于专业体育训练。

基础医学研究，例如低压缺氧对机体的影响(例如观察大鼠在急性低压缺氧环境暴露后脑皮质和海马细胞凋亡的情况)、抗缺氧药物研发等。

本发明的技术方案具有以下有益效果：高压氧舱是用于高压氧治疗的设备。本发明在高压氧舱的基础上添加了真空系统、特温系统，改进了主要包括供排气系统、供排氧系统在内的系统，经过改造后成为一种既可加压又可减压的高低压氧舱，除具备常规高压氧治疗功能外，还同时具备模拟高空环境的功能，可作为高高原航线的模拟舱使用。而且根据本发明的高高原航线模拟舱环境参数模型测试结果可以看出，本发明改造得到的模拟舱能够完全符合、真实模拟实地高高原航线舱内参数情况，最大程度的达到了高高原航线飞行舱内的模拟仿真要求。另外，本发明的模拟舱具有如上所述的多种应用，其可适用于医疗机构或者科研机构。由于其即可用于高压氧治疗又可作为高低压模拟舱用于飞行员、航天员的医学鉴定、航空航天医学体验、基础医学研究等上述用途，实现了一套设备多种用途、显著提高了投入产出比的技术效果。

附图说明

图1：成都双流机场至稻城亚丁机场模拟航线说明；

图2：成都双流机场至拉萨贡嘎机场模拟航线说明；

图3：成都双流机场至玉树巴塘机场模拟航线说明；

图4：成都-稻城航线飞机舱内实地测试与模拟舱内时间同步的压力趋势图；

图5：本发明的高高原航线模拟舱试验照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

实施例1

本发明在完成高压氧舱的升级改造后，在此基础上，选择以下三条高高原航线进行模拟实验：(1)成都双流机场至稻城亚丁机场模拟航线，成都双流机场(495米)——稻城亚丁机场(4411米)；(2)成都双流机场至拉萨贡嘎机场模拟航线，成都双流机场(495米)——拉萨贡嘎机场(3569米)；(3)成都双流机场至玉树巴塘机场模拟航线，成都双流机场(495米)——玉树巴塘机场(3950米)，并且选择了平原航线成都双流机场至北京首都国际机场航线作为对照。

首先，根据上述机场海拔高度以及飞机飞行手册或者航线实地飞行高度，设计了模拟航线的时间压力变化过程：

(1)成都双流机场至稻城亚丁机场模拟航线说明

低压舱以5m/s速度上升至双流机场海拔高度(495m)，停留25min；再用20min时间上升至巡航时座舱高度(2438m)；巡航13min后开始下降；用18min降落于稻城亚丁机场(4411m)；在机场停留60min。之后再以5m/s速度下降出舱。以上整个过程约153min。

(2)成都双流机场至拉萨贡嘎机场模拟航线说明

低压舱以5m/s速度上升至双流机场海拔高度(495m)，停留25min；再用20min时间上升至巡航时座舱高度(2200m)；巡航80min后开始下降；用20min降落于拉萨贡嘎机场(3569m)；在机场停留60min。之后再以5m/s速度下降出舱。以上整个过程约220min。

(3)成都双流机场至玉树巴塘机场模拟航线说明

低压舱以5m/s速度上升至双流机场海拔高度(495m)，停留25min；再用15min时间上升至巡航时座舱高度(2438m)；巡航48min后开始下降；用20min降落于玉树巴塘机场(3950m)；在机场停留60min。之后再以5m/s速度下降出舱。以上整个过程约183min。

然后，将上述设计好的航行时间压力参数输入升级改造后的高低压氧舱(模拟舱)的压力控制单元，由此模拟实地航线压力随时间的变化过程。在模拟实验开始前，测试人员携带测试仪器进入模拟舱，测定整个过程中舱内环境参数：气压、温度、湿度、二氧化碳、噪声、紫外辐射、臭氧、可吸入颗粒物浓度、空气菌落总数等参数。其中氧气浓度通过高压氧舱附带的仪表显示浓度监测结果，其他参数均为公共卫生检测仪器的检测结果。环境参数定量测试方法：参考国标GB18204-2013《公共场所卫生检验方法》及GB 9673-1996《公共交通工具卫生标准》。模拟舱环境参数测试结果见下表。

表1高高原航线模拟舱环境参数模型测试结果

随后采用相同的定量测试方法实地测试了上述两条高高原航线的飞机座舱内的环境参数。本领域公知，每条航线巡航状态不是唯一的，每次飞行的巡航状态都取决于许多因素，如气象条件、装载、飞行距离、经济性等等。因此发明人设计的上述航线压力时间变化过程与测试的实地航线压力时间变化过程略有差异，但根据附图4的成都-稻城航线飞机舱内实地测试与模拟舱内时间同步的压力趋势图可知,本发明设计的航线压力时间变化符合航线飞行要求，完全可模拟实地航线变化过程。附图4中，当开始时间0分钟计时，模拟舱内的压力是当地平原(北京)海拔35m，而实地座舱测试时间开始时当地双流机场海拔高度测得495m(其中0至25分钟为起飞前的登机准备阶段)；当在2分钟至78分钟(飞机登机、起飞、爬升、巡航至降落阶段)时，飞机模拟舱和飞机实地座舱内压力线变化几乎接近一致；当在飞机开舱门至稻城亚丁机场地面阶段时(78分至138分)，飞机模拟舱和飞机实地座舱内均在机场停留的压力也几乎一致；最后模拟舱阶段(138分至152分)再以5m/s速度下降，志愿者出模拟舱至当地海拔35m。

以下是成都双流机场至拉萨贡嘎机场航线、成都双流机场至稻城亚丁机场航线的环境实地测试与高压氧舱模拟测试结果对比：

表2成都至拉萨巡航阶段民用飞机舱内环境实地测试与低压舱内模拟测试结果校对

3成都至稻城亚丁巡航阶段舱内环境实地测试与低压舱舱模拟测试结果校对

经SPSS18.0统计学分析，压力、温度、照度、噪声、风速、可吸入颗粒物、空气菌落总数、二氧化碳、一氧化碳、臭氧浓度等各参数，两条航线模拟舱与实地舱内环境指标，均无统计学意义的显著性差异，同时基本符合国家标准限值要求。可见，本发明采用的升级改进后的高压氧舱的环境参数经校准调整，能够最大程度的拟合实地巡航舱内测试数据，从而证明了本发明利用上述升级改造后的高压氧舱可以实现高高原航线的模拟。

实施例2

高高原航线(北京至拉萨航线)的生理学研究

通过签订志愿者知情同意书，本单位医学伦理委员会审查评估同意后，招募健康成年志愿者共40人进入本发明的低压模拟舱体验高高原航线(北京至拉萨航线)模拟环境，同时监测了生理和心理指标，达到了预期效果。

研究对象：成年健康志愿者(18-60岁)，近1月内未到达过高原。无心肺肾脑慢性疾病。采集一般资料。

样本含量：每组10人；共40人。

实验流程：晨9：:00开始进入模拟舱，约11:00结束模拟飞行。要求志愿者继续在相当海拔高度停留约8小时。舱内允许适量进食。

实验仪器：血氧饱和度仪；二氧化碳监测仪器；便携式肺功能仪；Neuroflight脑电监测系统

观察指标：

a.于起飞前、起飞至空中巡航半小时；巡航结束前；巡航至落地；落地后0；30分钟；2小时；4小时；6小时；8小时分别监测血氧饱和度、心率、呼气末二氧花碳、FEV1、不适症状评分。

b.应用便携式脑电记录仪实时记录静息脑电活动。起飞前及降落后即刻进行视觉量表评分；应用Neuroflight系统进行脑力疲劳状况评估。

记录上述测试结果。

随后针对同一航线，招募20名志愿者参加高高原航线北京到拉萨的实地测试实验。以相同方式和时间点测试了志愿者在实地舱内的血氧饱和度、心率监测。

经SPSS18.0统计学分析，志愿者的血氧饱和度等生理指标在模拟舱内的测试结果和实地高高原航线测试结果无统计学差异，血氧饱和度、心率变化基本一致。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种由医用高压氧舱改造的高空环境模拟舱，优选高高原航线民用航空器模拟舱：

所述模拟舱包括主、副氧舱舱体，其特征在于，所述模拟舱包括改造的加减压系统和真空系统，其中：

在所述改造的加减压系统中，压缩空气进入一级空气过滤器，在一级空气过滤器后将压缩空气分为三路处理，其中一路压力为1.3-1.5Mpa，直接连通氧舱；另外两路分别加装自力式减压器控制：第一路压力设置为0.5Mpa，第二路压力设置为0.8-1.0Mpa，所述第一路和第二路压缩空气进入二级空气过滤器后，再进入氧舱；

所述真空系统包括：对主、副舱抽真空的真空泵。

2.根据权利要求1所述的模拟舱，其特征在于：

所述真空系统包括：对主、副舱抽真空的真空泵。两台真空泵可以同时对一个舱抽真空，也可以互为备用。优选地，所述系统还包括应急升压管路，所述应急升压管路是上述改造的加减压系统中压力设置为1.3-1.5Mpa的一路压缩空气。例如用1.5Mpa气源压力进行应急升压，用设置在操作台上的球阀进行控制，保证从4000米降至地面，降速总时间可控制为≤15秒，当舱压超过大气压力时，舱门自动打开，这时关闭球阀。优选地，在真空泵抽气管路上装有电动直通单座调节阀，即单向止回阀，优选DN125单向阀。优选地，自然换气-充气管路与上述加减压系统的加压进气管路共用。

3.根据权利要求2所述的模拟舱，其特征在于：

所述真空系统管路设计时采取以下一种或多种密封措施：

a.主、副舱的舱门采用裙边式橡胶密封圈，经低压试验，在压差0.01Mpa时能达到密封要求；

b.设有两道闭锁阀，优选第一道闭锁阀和第二道球阀，且在两道闭锁之间的管路上设一压力泄放阀。在正常真空试验状态下，两道闭锁阀关闭，中间的压力泄放阀开启，保证储气装置的压力无法透入负压舱内；

c.管路接头处用真空密封酯，管路法兰连接处用真空密封垫圈。

4.根据权利要求1所述的模拟舱，其特征在于：

所述加减压系统即供排气系统，主要由四部分组成：a.气源部分：储气装置，例如8m³储气罐两只、空气压缩机，例如3LC-4.5/25空气压缩机两台、油水分离器,例如2.5Mpa级油水分离器两台，以及连接管道；b.充气管路：减压阀、空气过滤器、进气调节阀、进气消音器及管路；c.排气管路：排气调节阀、安全阀、舱内外应急泄放阀、排气消音器以及管道等；d.测量仪表：环境压力表等，优选地，在主副舱内各设环境压力表一只、控制台上设置各舱压力表两只，一只为标准压力表，两只表互为校核。更优选地，在储气装置前后和减压阀前后均设置压力表。

5.根据权利要求1所述的模拟舱，其特征在于：

所述模拟舱还包括改造的特温系统，所述特温系统包括：保温库和制冷加热系统，将副舱完全置于保温库中，所述保温库具有绝热功能，所述制冷加热系统用于对氧舱和保温库制冷加热。

6.根据权利要求5所述的模拟舱，其特征在于：

所述保温库具有绝热功能，优选采用成熟的装配式结构，由底板、顶板、墙板、角板、门框、门等六种绝热板块拼装而成。优选地，绝热板厚度150mm，绝热板内、外护板采用镀锌钢板。优选地，绝热板保温材料采用聚醚型II类聚氨酯泡沫塑料，密度65kg/cm³，抗拉强度≥0.5Mpa。所述绝热板块之间拼装连接，采用偏心钩和预埋螺栓固定。绝热板块之间拼缝接触面，除采用凸凹楔口外，还喷涂一层密封胶。优选地，主、副舱平面隔壁上，用厚度200mm的自熄型聚氨酯泡沫塑料(聚醚型II类)绝热，在舱门的凹面也涂覆自熄型聚氨酯泡沫塑料，在主舱边的耐压门周边肋骨结构上也敷满聚氨酯泡沫塑料。所有贯穿保温库的管路开口处和延伸至库外的管长350mm，均涂覆聚氨酯泡沫塑料。

优选地，所述制冷加热系统主要由以下组件组成：a.冷热风机：包括风机、电机、直接式蒸发器(F22)、挡水盘、溶霜管、耐压无明火电加热管；b.压缩冷凝机组；c.氟利昂系统附件；d.控制箱。本领域技术人员应当理解，所述冷热风机都设置在舱内和/或保温库内，而压缩冷凝机组、控制箱等都设置在保温库外。优选地，所述制冷加热系统可设置三套，冷热风机舱内一套，保温库内两套。

7.根据权利要求1或5所述的模拟舱，所述模拟舱还包括改造的湿度调节系统，其特征在于：在上述一级空气过滤器和二级空气过滤器中装载活性炭过滤装置，将压缩空气经活性炭过滤装置来进行除湿作业，从而降低模拟舱内的环境湿度接近飞机座舱内真实的湿度环境。

8.根据权利要求1或7所述的模拟舱，所述模拟舱还包括改造的供排氧系统，其特征在于：所述供排氧系统包括以下改造：采用单人单管供氧方式，等距离布置供氧系统，且配置多套多功能吸氧控制台；并按照原有方式布设缓冲式排氧系统，但在主、副舱的排氧管路上设置引流装置与集气器以降低排氧阻力。

9.一种建立高高原航线民用航空器模拟舱的方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：建立如权利要求1-8任一项所述的高高原航线民用航空器模拟舱；

步骤二：根据高高原航线飞行手册或实地航线的飞行高度-时间参数，设置上述模拟舱高度-时间参数；

由此即可模拟出高高原航线的民用航空器的舱内环境。

优选地，所述高高原航线为：

成都双流机场至稻城亚丁机场航线；成都双流机场至拉萨贡嘎机场航线；成都双流机场至玉树巴塘机场航线。

10.权利要求1-9任一项所述的模拟舱的应用，其特征在于，所述应用为：

飞行员、航天员的选拔；

飞行员、航天员的高空生理心理训练；优选所述高空生理训练包括缺氧体验训练、加压供氧训练和迅速减压训练；

飞行员、航天员的医学鉴定；优选医学鉴定包括生理和心理指标监测；

低压缺氧仿真体验，高原适应性体验；

航空航天医学体验；

体育训练；

基础医学研究；例如低压缺氧对机体的影响、抗缺氧药物研发。