用于飞机的生命维持系统 【技术领域】
本发明涉及一种用于飞机的生命维持系统，以及一种操纵该生命维持系统的方法。
背景技术
飞机在高空飞行时，其外界空气不能提供足够的局部压力的氧气以维持生命，因而不得不装备用于为机组人员和乘客维持生命提供可供呼吸的气体的装置。在商用飞机上，这可以通过为机组人员或乘客提供加压座舱来实现，因此不必通过，例如，一个呼吸面罩，为每个乘客和机组人员提供一个局部的氧气源。需要或者需要增加氧气或者富含氧气的气体的时候，例如当座舱压力降低的时候，还提供了一个紧急供氧源。
这样的紧急供氧源迄今都是通过加压储气罐和/或化学反应获得的，并通过单独的呼吸面罩提供给乘客和机组人员。紧急供氧源可以维持足够长的时间，以供飞行员将飞机降低并保持在机组人员和乘客可以重新呼吸空气的高度。
例如，在我们公开的国际专利申请WO 02/04076中已经建议，用于飞机的紧急供氧源的氧气或富氧气体可以通过机载氧气发生系统来获得，其可以不间断地提供富氧气体。该供氧装置最好是分子筛床式的，其通过从加压气体源中吸收非氧气体来工作，例如，空气从一个发动机压缩机冒出，输送给诸如沸石之类的物质的床上。从床上排出的气体富含氧气，在适当的工作条件下，氧气含量可高达95％。为不间断保持提供富氧气体，必需使用两个或更多的分子筛床：当一个或多个床工作，对通过其中的气体增加氧气的时候，其它的床通过将非氧气体向低压空气释放而对其净化。通过这种对床的轮流使用，可以维持持续的提供富氧气体。
通常，分子筛床式供氧装置或发生器的结构和操纵被称为MSOGS，其业已公知，并且这种MSOGS的详细说明对理解本发明并不认为是必需的。并且，还有其它形式的可以不间断提供富氧气体的装置，例如，气体渗透膜式的或陶瓷式的。
国际申请WO 02/04076中还描述了主要供氧系统以及分子筛床式辅助供氧系统可能如何被使用来生成气体的情况，该气体可以是纯氧或富氧气体，用以在紧急情况下，例如座舱压力降低时，向呼吸气体供应装置提供气体，生成的气体在最短时间供给呼吸，以使飞机飞行员将飞机安全地降低到某一高度，使得飞机在此高度可以继续飞行，同时其成员亦可以继续呼吸生成的气体。
一个装在，例如，压缩容器中的小型供氧源仍然可能是必需的，用于在压力降低的时候立即提供呼吸气体，一直到MSOGS供氧设备接通为止。无论如何，一旦MSOGS供氧设备接通，飞机就可以继续保持在大约20000英尺(6096米)的高度飞行，同时通过MSOGS供氧设备向乘客提供呼吸气体，该高度将会比没有不间断工作的供氧设备时飞机不得不下降到的高度要高得多。
然而，仍然存在如下情况，即多数商用飞机都具有一个紧急供氧源，仅仅用于在必需使飞机下降到一个相对较低的安全稳定高度的时候，从一个储备有纯氧或基本上为纯氧的氧气源供氧。
因此，期望提供一种不间断生成氧气的系统，例如一个MSOGS，其不必对现有的紧急供氧系统进行任何实质性的改造，即可简单地连接到一个通常的紧急供氧系统上，从而不必对飞机进行改造即可使飞机在紧急情况下在一个较高的稳定高度飞行。
但是这必需对MSOGS增加附加设备，以使其具备较高的提供富氧气体的容量，使其氧浓度达到与压缩储气容器所提供的相当。这较高的容量会使MSOGS笨重而庞大，不适合安装在飞机上。虽然MSOGS可以提供的富氧气体的浓度可以高达含氧约95％，但是却需要一个较大的MSOGS，为装载有大量乘客的飞机及其机组人员提供所需量的呼吸气体，或者需要多个较小容量的MSOGS，其累加起来仍然是不期望的笨重而庞大。
【发明内容】
根据发明的一个方面，我们提供一种用于飞机的生命维持系统，包括一个第一供氧装置，用于向一个呼吸气体供应装置提供有限的第一生成气体，该气体为纯氧或富氧气体之一，一个第二供氧装置，用于向该呼吸气体供应装置持续提供第二生成气体，该气体相对第一生成气体为低浓度的富氧气体，其特征在于，提供给呼吸气体供应装置的第二生成气体的压力高于第一生成气体的压力。
第一供氧装置最好包括一个或多个储存第一生成气体的压力容器，或者允许通过化学试剂的反应提供第一生成气体，同时第二供氧装置最好包括一个分子筛式的供氧装置。
本发明基于的原则是，MSOGS的运转可能是最优化的，其与重量体积等等相关，如果其如此工作，其提供的富氧生成气体将低于其所能提供的氧浓度的最大值。相较于浓度更高的生成气体，通过以更高的压力向呼吸气体供应装置提供这种低浓度氧的生成气体，可以以更高的效率保持向飞机成员提供足够的呼吸气体。换句话说，向呼吸气体供应装置以较低的氧浓度但是以较高的压力提供第二生成气体，因而可以使用较小和较轻的MSOGS。
该呼吸气体供应装置通常包括一个或多个连接到每个呼吸面罩上的呼吸气体供应管。每个呼吸面罩可以通过一个管口与供应管相连，这有效控制了到达面罩的氧气的质量分率。如果供应管中的压力升高，通过管口流入面罩的流量就会增加，这样就可以在面罩中获得与供应管中压力较低但氧浓度更高的情况相同或者基本上相同的氧气质量分率了。
这样，本发明就可以在座舱压力降低时，使得通常商用飞机上的紧急供氧源适于提供持久和不间断的富氧气体，以使飞机在较高的稳定高度飞行。为运转本发明，第二供氧装置最好是一个连接到导向呼吸面罩的呼吸气体供应管上的MSOGS，同时确保第二供氧装置，相对于从第一供氧装置(即氧气压力容器或可以是化学反应氧气发生装置)供应第一生成气体的呼吸气体供应管，以更高的压力提供第二生成气体。
本发明还提供一种操纵用于飞机的生命维持系统的方法，包括操纵一个第一供氧装置，向一个呼吸气体供应装置提供有限的第一生成气体，该气体为纯氧或富氧气体之一，操纵一个第二供氧装置，向该呼吸气体供应装置持续提供第二生成气体，该气体相对第一生成气体为低浓度的富氧气体，其特征在于，操纵提供给呼吸气体供应装置的第二生成气体的压力高于第一生成气体的压力。
最好，在紧急情况下需要生命维持系统工作时，第一供氧装置首先工作，随后第二供氧装置再工作，并且甚至当第一生成气体用完之后，第二供氧装置仍然继续工作。
根据本发明的第三方面，我们提供一种安装有根据本发明第一方面的生命维持系统的飞机。
【附图说明】
下面将参照附图对本发明的实例进行描述，其中：
图1显示的是根据本发明的一种气体供应装置的示意图；
图2说明性地显示安装有图1中的装置的飞机。
【具体实施方式】
参见图1，第一供氧装置A包括一个或多个装有第一生成气体的加压储存容器10，第一生成气体可以是纯氧或基本上为纯氧。此第一供氧装置A通过流量控制阀11向附图标记12所表示的呼吸气体供应管输送第一生成气体。多个呼吸面罩13通过各自的管口14从各个供应管12接收气体，管口14控制流向面罩13的流量，当其使用的时候，在面罩13内保持适当的维持生命的氧气浓度。管口14的尺寸选择使得面罩13中保持所需的氧气浓度，其与供应管12中保持的压力相适应。
当飞机座舱压力突然损失的时候，面罩13被打开使用并向其供氧。通常，储存在容器10中的氧气量足够维持向面罩13供应一段时间的氧气，以使飞机飞行员得以将飞机下降到一个稳定高度，在该高度乘客和机组人员可以继续呼吸周围的空气，一直到飞行员将飞机降落下来。因此，容器10中的供应是有限的，并且预先对其进行了限制，使得其足够飞行员将飞机从巡航高度下降到一个稳定高度，通常低于10000英尺(3048米)。
根据本发明，第二供氧装置B最好是一个分子筛式氧气生成系统15(MSOGS)，其在16位置从一个发动机压缩机接收压缩气体(空气)(参见图2中的E)。同时，理论上，一个MSOGS 15可以在其出口17提供含氧浓度高达约95％的富氧气体，一个安装在商用飞机上的合理尺寸和重量的MSOGS工作时可以输送氧浓度约80％的生成气体。通过阀18，此第二生成气体输送给“T”段位置的管12，并且此气体输送的压力高于从第一供氧装置A的容器10输送到管12中的气体的压力。阀18可以是一个简单的由一个控制器控制的“开”、“关”阀，当第二供氧装置B投入工作，例如经过一个预热阶段之后，该阀被打开。
在这些条件下，较高流速的气体通过管口14输送给了面罩13，结果是，虽然供应管12中的气体氧浓度低于从第一供氧装置A中输送到面罩13中的第一生成气体的氧浓度，但是向面罩13输送氧气的效率与第一生成气体向面罩13输送时的效率是相同或者基本上相同的。
由于MSOGS可以持续提供富氧生成气体，因此面罩13可以被飞机成员持续不间断地使用，其结果是飞机可以继续飞行到一个稳定高度，该高度基本上高于当第一供氧装置A用完、飞机不得不使用间断供氧的面罩13时将要飞行的高度。同时，选择一个或多个尺寸和重量的MSOGS15，每个MSOGS可以产生氧浓度、例如80％的生成气体，该浓度低于理论最高生成气体的氧浓度，也就是MSOGS能够获得的最优化能力。
参照图2，图1所示的供氧装置安装在一架飞机R上，并通过面罩13向乘客P和机组人员C提供呼吸气体。
在实际使用的时候，为防止高压第二生成气体通过流量控制阀11倒流到容器10中，可能需要一个止回阀，但是不管怎样，并不需要按照通常的情况那样对一个现有的气体供应系统进行改造，以使其与此适应。或者，流量控制阀也可以在第二供氧装置B工作的时候拨到“关”状态，让其与容器10隔开。
当然，本发明也可以通过改造一个现有的气体供应系统来使用，本发明还可以在一种老飞机或新飞机上安装使用。
在前述说明、或者其后的权利要求、或者附图中所公开的特征，都是以其具体形式、或以实现其公开的功能、或方法、或获得所公开的步骤的形式表达的，在适当情况下，可以将这些特征分开或加以组合，用以通过各种不同的形式实现本发明。