波音善用 787 複合材料機體優勢,可望減機艙低氣壓帶來的不適

作者 | 發布日期 2016 年 09 月 16 日 0:00 | 分類 材料、設備 , 航太科技 follow us in feedly
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長程旅行搭十幾個小時的飛機下來,往往會覺得頭痛、沒食慾、全身疲乏、想吐又睡不著,許多人把這些症狀歸因於時差、久坐、機艙空氣太乾燥而脫水等,不過,其中許多症狀可能不完全是因為時差或久坐等因素,而是源於類似高山症的症狀,高山症發生的主因是海拔高處氣壓較低,因此大氣中的氧氣分壓也較低,造成相對缺氧狀態。




搭飛機怎會得到高山症?這是因為飛機到高空中雖然機艙有加壓,但是並沒有加到地面上的氣壓,主流的客艙壓力是相當於海拔 8,000 英尺(約 2,400 公尺)高度氣壓,然而,在這個高度,氧氣分壓比起海平面上已經減少了 25%,許多人在海拔 6,500 英尺( 約 2,000 公尺)高度就已經開始會有高山症症狀,有心肺疾病的人則可能在海拔 5,000 英尺處就開始受到影響。

研究顯示,乘客在海拔 8,000 英尺的氣壓下,血液中的氧氣分壓下降 4%,雖然大多數乘客不會因此就發生高山症,但是長久暴露在這樣的環境下,例如搭機 3~9 小時,很顯然會造成許多人感覺不舒服。

相對的,若能把機艙加壓到海拔 6,000 英尺(約 1,800 公尺)處的氣壓,研究則顯示,由於氧氣分壓較高,乘客身體不需特別加強血液中的氧氣供應,身體反應與海平面上相差無幾。根據這項研究,波音(Boeing)決定將機艙壓調整到海拔 6,000 英尺為基準,此外,還加上加濕系統與新的空氣過濾系統,來改善長程飛行的體驗。

 

複合材料較不易產生金屬疲勞

那為何不早點這樣做?因為飛機在高空中飛行,機艙加壓得越高,機體承受的壓力差就越大,升降過程中機體膨脹又收縮,久了容易造成金屬疲勞,危害飛航安全。過去華航澎湖空難的起因,就是空難 20 年前該班機在香港啟德機場降落時機尾著地受損,未經正確維修,只用鋁板覆蓋,經過 20 年下來的起降,隨著機體膨脹收縮,受損處的裂痕越來越擴大,最終在澎湖上空裂痕崩開,使得機尾脫落,全機瓦解。

從澎湖空難的原因,可知若機艙加壓到更高的氣壓,將會加速類似過程,而使得空難風險上升,所以過去大多只將機艙壓定在 8,000 英尺高處。

波音 787 夢幻客機機身採用複合材料而非金屬,當初這個設計主要是為了減輕機身重量,但也有一個額外的好處,那就是複合材料不像金屬會產生金屬疲勞,因此波音可以大膽的加壓,不用怕會造成空難風險。

不過,波音不僅將在 787 上加壓至 6,000 英尺高處氣壓,連同鋁製機身的 777X 也要比照辦理,這就讓人心生疑慮,波音對此表示,對於 777 機身的結構品質與金屬疲勞範圍數據相當了解,認為只要部分強化,就能勝任加壓到 6,000 英尺高處氣壓所帶來的額外負擔。

波音 787 打從問世起就波折不斷,近來第一家客戶全日空(ANA)又發現,787 搭載的勞斯萊斯(Rolls-Royce)引擎,受到大氣中的化學物質影響,渦輪葉片會腐蝕受損產生裂縫,經多次飛行後影響越來越大,導致 2 次全日空班機起飛後返回機場,更有 18 架次班機因而取消。全日空不堪其擾,更擔憂安全,於是於 2016 9 月初決定全面更換手上 50 787 100 具勞斯萊斯引擎,全面更新渦輪葉片,目前已經更換 5 具,全日空目前正與勞斯萊斯尋求更徹底的解決辦法。

787 的大小問題不斷,也影響了其商業表現,如今波音提出機艙加壓,若能明顯改善搭機經驗,將可突顯 787 的結構優勢,改善目前銷售不振的情況。

(首圖來源:波音) 

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