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中国研制成新型机载供氧系统 |
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4/2/2004 2:01:00 PM
佳工机电网
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中新网3月31日电据解放军报报道，2月20日，在北京隆重举行的国家科学技术奖励大会上，空军航空医学研究所航空生理研究室主任肖华军博士主研的“新型机载供氧装备的研制与试验研究”，荣获国家科技进步二等奖。
报道称，这是该所经过十余载奋力攻关，突破新一代机载供氧装备的多项重大技术难关后所取得的重大成果。这项成果对加大我军战机续航能力，减轻地勤保障负担，具有显著的军事经济效益。
寻求理论突破催生科研立项
众所周知，航油是飞机的“动力之源”；氧气则是飞行员的“生命之源”。没有油，飞机上不了天；而没有氧气，对飞行员意味着什么则不言而喻。新型战机空中受油技术攻破后，传统的气氧、液氧因载氧量有限，已无法适应飞机空中受油后远程飞行的需要，严重制约了飞机远航性能。替代现有气氧，跨越第二代液氧氧源，研制更先进的第三代供氧装备——新型机上供氧技术势在必行。
刚刚走马上任的空军航空医学研究所航空生理研究室主任肖华军博士，在老一代科学家科研工作的基础上，瞄准国际航空机载供氧前沿，迎难而上，开始了长达十多年的艰苦攻关。这一年，他年仅35岁。
目前，世界上最先进的机载制氧技术是利用一种新材料通过飞机发动机引气,经变压吸附，留住空气中的氧气，除去氮气，源源不断地为飞行员提供含氧浓度较高的富氧气体。
但是，在飞机上运用这种技术首先碰到的是理论难题。百余年来，高空必须使用高纯氧已成为不容置疑的“经典理论”，纯氧主要起两个作用：一是飞机万一出现特情时保障飞行员生命安全；二是可以降低飞行员“高空减压脖的发生率。
飞机在空中一旦突发事故，座舱爆破，飞行员瞬间暴露在万米高空中。传统理论认为，只有在瞬间爆破减压前吸入纯氧，才能防止飞行员在减压后不发生意识丧失。肖华军通过查阅世界航空生理资料了解到，由于受飞机发动机引气效率和产氧特性的影响，新的机载供氧系统最大产氧浓度只能达到95%，达不到纯氧的要求。
肖华军带领课题组进行了数百次人体和大小动物高空实验，对比不同条件下高空飞行飞机座舱发生爆炸减压的各种试验数据时他惊奇地发现：氧浓度在60%以下，人体的确会出现缺氧反应；而在70%～100%之间，虽然肺泡氧分压差别显著，但生理上却出现了等同效应，即与呼吸纯氧的效应无明显差别。这一发现，首次在国际上提出了“高空供氧生理等效应”理论，引起美、英等国专家的关注。
扫清前进道路上第一道理论障碍后，肖华军又开始了“吸氧浓度与飞行员患高空减压脖的理论探索。在地面上，人体内的氮气会融入到血液中。但在高空作业时，由于外界压力降低，游离出来的氮气形成气泡，极易阻塞各组织器官。器官一旦梗阻，轻则造成肢体活动障碍，重则威胁飞行员的生命安全，这就是行家们常说的“高空减压脖。国际上流行的“吸氧排氮”法，是在飞行前让飞行员呼吸大量的纯氧、排出体内的氮气，从而降低高空减压病发生的几率。如果采用新的机载供氧技术，会不会产生高空减压病，一直是专家争论的焦点。
肖华军带领课题组通过无数次计算和试验，最终印证了他的预测：不必呼吸纯氧，呼吸富氧气体足以为飞行员造成一个人工低氮环境，促使体内氮气的排出，从而降低高空减压病的发生。又一独创理论观点———“富氧排氮”诞生了。
肖华军的两大理论突破，为新型供氧装备研制奠定了坚实的基矗经与工业部门密切协作，我国自主研制的首台新型机载供氧系统样机终于问世了。
攻克配套难题扫清科研障碍
新型供氧装备是一个复杂的系统工程，供氧的理论问题解决了，国内现有的飞行员防护服装是否与其配套，战机配装该系统后能否实现快捷高效的保障效益？肖华军和攻关组又发起新一轮的攻坚战。
西欧各国大都采用囊式防护服装与机载供氧系统配套，而我国则以管式防护服装体制为主。如果盲目效仿西方，采用我国预研尚不充分的囊式装备，不仅影响工程进度，还会造成大量资金和装备的浪费。
新的供氧系统输出的氧气存在“三低一高”问题，即：出口压力低、供气流量低、供氧浓度低和呼吸阻力高。而我国多年来通用的管式服装在充压时对气源入口需要十倍于呼吸气体的压力，两者特性相矛盾。这一“瓶颈”不解决，该技术就难以尽快应用。
肖华军与工业部门专家联袂研究，寻找突破点。做试验时，他亲自穿上管式高空代偿服，走进了低压试验舱。随着试验舱压力的下降，肖华军感到呼吸变得越来越费力，经验告诉他，代偿服压力不够是问题的关键。
此后，他们又攻破多个技术难题，成功研制出新的呼吸调节、减压卸压等装置，增强了调节器加压活门的流通能力，满足了飞行员瞬间减压时大呼吸流量的需求。
历经千辛万苦，新型供氧系统的配套装备全部研制成功，使得具有良好继承性和通用性的管式防护服装得以沿用，确立了我军独特的防护装备体系。这种防护服避免了囊式服装带来的热负荷难题，无需增加地面和空中的通风降温设备，减少了地勤保障人员，更体现了机载供氧系统的优越性。
打造试验平台系统成功装机
一件件样品摆在眼前，肖华军没有沉浸在成功的喜悦中，他的紧迫感更加强烈：供氧系统综合防护性能效果如何？能否满足飞行员防护要求？
时间紧迫。根据新机种的战术技术要求，我国现有低压试验舱还无法完成新系统装备的测试任务，搭建新的模拟高空低气压与高过载环境的生理鉴定试验平台，被提上日程。该所党委对此极为重视，采取多种措施，组织专门力量集智攻关，仅用了短短数月时间，肖华军带领的攻关组就巧妙地构建了简洁而独特的高空低压试验舱。
新的供氧系统装上飞机后，肖华军又带队深入一线部队，了解掌握其供氧性能。在他示范指导下，飞行员戴上氧气面罩、接上供氧装备，驾驭“战鹰”进行各种高度巡航、低高空大速度飞行、高过载飞行等高难技术动作。经过数百架次的飞行试验，新的供氧系统使用简便，性能稳定，供氧质量可靠，受到飞行员和地勤保障人员的一致好评。
十余载攻关，十余载艰辛，肖华军与协作者的努力终获成功。他们倾尽心血研制的新型机载供氧系统终于通过评审，正式列装。专家评价：这套具有我军特色的供氧系统，使我军战机供氧装备达到世界先进水平，将大幅提升空军作战的战斗效能。
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