2015年氧气面罩行业发展趋势分析

　　氧气面罩发展趋势如何呢？近20年来，航空技术迅速发展，现代军用飞机战术性能不断提高，进一步促进了航空氧气面罩的改进与发展。国外空军飞行员的氧气面罩几经改型，多次更新换代，以使其适应高技术性能飞机配套使用要求。更多详情，下面是小编整理的2015年氧气面罩行业发展趋势分析。

       发展趋势分析：

　　1.提高氧气面罩气密性符合率：氧气面罩的气密性是其供氧性能的关键性技术指标，气密性的好坏直接影响飞行安全。Raymam报道，美国空军在89例空中意识丧失的事故中，有19例是由于缺氧引起，占 21.3%。Talbot分析了620起一等事故，认为有30.3%是由于面罩气密性不良所致。英国空军报道10年间飞行中缺氧事故400例，其中氧气面罩漏气占22%，氧气面罩与氧调器未连接占11%。中国空军飞行部队也曾出现多起因面罩性能不良的飞行事故。由此可见，氧气面罩的气密性是保证飞行员供氧安全的关键。提高其气密性符合率，在工程设计上主要通过面罩主体面型设计、周边密封设计、配挂系统设计和动态气密性设计来实现。

　　（1）改进面罩主体面型设计　面型设计的合理性是氧气面罩气密性的关键所在。因为飞行员群体面部特征的个体变异很大，统一的面罩型号难以满足群体的配戴要求。国外装备的舒适性来自科学的设计，用人体测量的高新技术（激光扫描技术），在17 s内采集了飞行员头面部的13.1万个数据点，经先进的三维数字技术和高性能的图像处理软件处理，形成立体图像，再将其放入要设计的头盔图像里或氧气面罩里，并直接输入计算机辅助设计系统（computer-aided design system， CAD）修正头盔和氧气面罩的原型设计。这样，使头盔和氧气面罩的符合率大大提高。氧气面罩最容易出现漏气的部位是鼻梁两侧，其次是下颌和嘴角一带，由于人的体型形态变异较大，英国的P型面罩采用了卷边设计，从而使其在挂带拉力作用下压紧脸皮，同时在面罩内有余压（ΔP）情况下，余压值越大，与面部皮肤贴合越紧。密封周边设计的泄漏对吸入气氧分压的影响极大。如发生在应急加压供氧时，将难以维持面罩内的供氧压力，严重危及飞行安全。面罩泄漏的另一个原因是使用问题，如面罩型号选配不当，配戴不仔细，也会导致泄漏。面罩附件老化，鹿皮脱落，海绵垫缺损，也是影响供氧安全的重要因素。这应引起航空个体装备管理者和使用者的重视。

　　（2）加强面罩钩挂装置　氧气面罩与飞行保护头盔的配挂部分是其关键连接点。至于何种连接形式好，使用方便，各国空军所采用的方式各不相同。美国空军MBU-20/P和BA/LP氧气面罩采用偏置插刀式插销，固定在飞行头盔上。该插销可以灵活调节其松紧度，满足加压供氧的要求，深受使用者的欢迎。英国P型面罩采用快速手动张紧的肘节柄-链带系统。这种结构平时可以戴松些，加压供氧时，再用手压下手柄，收紧面罩，使其紧贴面部。但是在座舱出现应急减压时，如飞行员来不及用手扳动肘节柄拉紧链带，就有造成严重缺氧的危险。原苏式氧气面罩多采用挂带式，与我军面罩的形式差不多。平时戴好，挂在头盔挂钩上；加压供氧时，借助位于头后的拉力补偿囊的作用，使氧气面罩相应地收紧。近几年他们借鉴西方设计方式也使用插销，在苏-27 飞机上应用。

　　（3）研制动态加压呼吸氧气面罩　为适应下一代先进机动飞机生命保障系统的发展，满足高过载加压呼吸、高空加压供氧的需要，英国Camlock公司发明了一种G敏感氧调器提供加压呼吸，可以使氧气面罩自动密封。在平常该材料柔软舒适，当有外力作用时便产生应力变形，使其紧贴人体皮肤，达到气密作用。其自动密封的强度与面罩腔压力是相应的。取消了用于加压呼吸的机械和气动面罩拉紧装置，减轻了重量。然而这种自动的动态密封装置的结构和原理还不清楚，尚未见详细报道。

　　2.改善氧气面罩的配戴舒适性：近几年来，航空技术的迅速发展，空中加油机、机载产氧技术的应用，飞机续航能力增加，飞行员配戴氧气面罩的时间也加长，这就对氧气面罩提出了更高的要求。据报道，有5名飞行人员因氧气面罩的舒适性差，夹鼻梁而不愿戴面罩，结果在高空座舱爆破减压后，5人都出现了不同程度的高空缺氧和减压病症状。这些事例说明，氧气面罩的舒适性极为重要。英、美、法、瑞典、加拿大、俄罗斯空军现行的航空氧气面罩都注重改善其配戴的舒适性。其舒适性对于保证长时间（6～8 h）飞行不产生厌烦情绪很重要。因此，当前改善氧气面罩配戴的舒适性，主要从以下几个方面着手：

　　（1）通过降低呼吸气阻力，增加瞬间流量　除氧气面罩本身容腔对人体的影响外，其外加阻力的作用对人体生理心理也有影响。张立藩等认为，阻力对呼吸肌机械负荷增大的物理刺激和弹性阻力的复合机械有影响。因此，降低呼吸气阻力，是生理心理上舒适性的需要。在MBU-5/P氧气面罩的基础上，P/Q氧气面罩的吸气阻力有所减少。据美国空军航空航天医学研究所的报道，6名受试者对P/Q氧气面罩的主观感觉上优于MBU-5/P，且其吸气阻力低。根据TLSS计划，美国又设计了一种高空-低剖面正压呼吸（HN/LP-PPB）氧气面罩。其吸气流阻也明显低于MBU-5/P和MBU-12/P氧气面罩。人体生理上要求飞机氧气呼吸系统应保证人体呼吸瞬间流量。有人认为，氧气系统至少需要达到300 L/min的瞬间供氧能力，否则在飞行过载或讲话时，容易出现憋气现象，影响抗荷效果。然而，氧气系统流量是通过面罩提供的，通过增大活门流通面积，可以保证飞行员在高过载飞行时的供气。此外，法国EROS公司在氧气面罩的组合呼吸气活门上，美国海军在面罩壳体上都备有防窒息活门，当飞行员落水后，当吸气阻力增加到一定阈值（2 kPa）时，防窒息活门便开启，呼吸外界空气，防止溺水淹亡。

　　（2）改善密封卷边设计和选用新型材料　氧气面罩卷边与飞行员面部皮肤直接接触，应当舒适、无过敏反应和特殊气味。从英、美、法等国家现役的和正在研制的氧气面罩看来，都采用不易老化、抗氧化和臭氧、无异常气味的柔软硅橡胶材料，并有足够的弹性和一定的刚性，以保持罩体形状。

　　（3）减轻面罩体重量，改善其重心前移状况　氧气面罩的重量及其与飞行头盔配套后重心的前移，都会导致颈部肌肉的疲劳。尤其是在飞行过载作用下，其视重倍增，面罩移位，影响飞行供氧。因此，改进设计，减少重量也是衡量面罩设计指标的重点要求之一。美国空军主张，应设计一种“低剖面”氧气面罩，以减少面罩凸出脸部的高度，使其与头盔结合在一起的重心后移。这不仅能改善其舒适性，还能减少氧气面罩对视野的影响，增加过载飞行时的稳定性。

　　（4）增加耳部防护，减少鼓膜损伤　法国EROS公司在氧气面罩设计上的指导思想是：既要考虑到轻便灵活，使用方便，又要确保加压气密时的舒适性能。与氧气面罩连通的加压耳罩和压力补偿囊（在加压呼吸时使面罩紧扣面部和给耳部加压）可以减轻飞行员在加压呼吸时耳部的不适。此外，在面罩外面硬壳体的前上方两侧还各留有一个圆洞，以备飞行人员快速飞行下降时作捏鼻鼓气动作，防止耳气压伤。

　　3.加强钩挂性能，满足其抗过载使用要求：氧气面罩的挂钩性能与抗过载作用有直接关系。据报道，在大过载作用时，氧气面罩下移，供不上氧，飞行员不得不用手扶住面罩，分散注意力，影响操纵。美国空军采用偏置插刀式结构，其特点是，插销松紧可以调节，平时可以戴松一点，高空飞行、过载作用时戴紧一些。这种装置对其插刀的卡齿材料要求很高。法国EROS公司考虑到高过载的防护，采取了以下几点措施：①设有面罩下颌带及合力向上的四个附着点面罩挂带插刀，以调整面罩与头盔重心。②降低头盔和面罩的重量，减轻头颈部的重量负荷。③面罩供氧软管固定在左肩上，再通过背心的T型接头与氧气呼吸调节器连接。这既有利头部活动，又能改善视野，还能避免过载时面罩下移。而其他国家的面罩供氧软管是从面罩的正前方自然下垂，在加速度作用下，易往下脱落。④让呼吸组合活门与机身垂直，即与人体纵轴平行，这样可防止飞行过载时活门视重增加，影响呼吸。原苏联和我军都是采用挂带式与头盔连接，从几十年使用情况来看，这种结构使用不便，抗过载作用差，应当改进。

　　4.提高抗吹袭能力：随着飞机性能的不断提高，低空大速度下的弹射离机率增加，使飞行人员在弹射离机瞬间，面部承受强大的迎面气流的冲击，造成头盔面罩脱落飞掉，以致于面部损伤。因此，高速气流吹袭问题愈来愈受到重视。目前对高速气流吹袭的防护已成为当前航空救生研究的重点和难点之一。但如今能够满足1 200 km/h吹袭防护的装备还不多见，只有原苏联空军曾有报道。其他国家仅有满足1 000 km/h的试验结果。如美军TLSS战术救生系统最终试验报告，氧气面罩通过了空速为650～？1 090 km/h 16次吹风试验。

      面罩外形设计，主要是有良好的气动外形，以减少弹射离机时气流吹袭作用。此外，氧气面罩活门位置也应尽量避免迎风气流的作用。否则，将破坏活门影响救生。头盔的钩挂方式前面已经提及，要满足其抗吹袭作用的需要，既要钩挂方便，易调节，又要保证钩挂牢靠，强度大。另外，面罩与护目镜的匹配问题，也是整个面罩外形设计应当考虑的问题，两者的外形应当结合紧凑。我军现役氧气面罩的配挂方式抗吹袭能力差，使用不便，其抗吹袭能力小于900 km/h。因此在改型研制中应当重视面罩外型、与头盔的配挂方式以及与护目镜匹配情况的设计。

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