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日臻完善的公务机客舱空气过滤系统

HOW GOOD ARE TODAY’S BIZJET CABIN

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日臻完善的公务机 客舱空气过滤系统

撰文:Chris Kjelgaard 来源:AvBuyer

With the Covid-19 pandemic, focus has sharpened on the air-filtration systems that purify aircraft cabins and help prevent the spread of infection. But just how good are the systems installed on today’s business aircraft? Chris Kjelgaard reports…

随着新冠肺炎大流行,人们更加关注净化飞机客 舱空气和防止感染传播的空气过滤系统。当前公 务飞机客舱的空气过滤系统情况怎么样呢? 请看 Chris Kjelgaard的报告……

由于 Covid-19的影响,公务机客舱空气 过滤系统在运营商和乘客中获得了前所未 有的重视。 这样的系统构成了防止乘客和机组人员被 潜在致命疾病感染的主要防线。为了便于 理解现代公务飞机客舱空气过滤系统是怎 样保护机组人员和乘客免受 Covid-19病 毒以及其他病毒和细菌的侵害,有必要了 解该系统的工作原理。 从本质上说,他们采用了三种最先进的方 法中的任意两种,来过滤空气中附带着病 毒和污染物的细微颗粒。具体采用的方法 取决于飞机制造商为特定的飞机型号所选 择的机舱空气循环系统。 当今的新型公务飞机中,两种空气循环系 统的理念占据主导地位。

有限的再循环系统

与机舱环境控制系统(ECS)集成在 一起,每种类型的空气循环系统都从发动 机中抽取新鲜的空气提供给座舱。 一种类型允许一定比例的空气进入再 循环系统,经过空气过滤后重新进入客 舱——通常的做法是让空气在客舱内循环 2到4分钟后通过机身的流出阀排出,并 完全被外部抽入的新鲜空气替代。 重要的是,空气再循环有助于缓解机 舱空气湿度低的问题,这种问题一直存在 于机身由易腐蚀的金属合金制成的飞机 中。

“机舱湿度是航空业的一大挑战,主 要原因是加湿器往往既复杂又笨重,在某 些情况下,湿度问题可能会导致飞机结构 被腐蚀。”巴西航空工业公司公务飞机产 品战略总监 Alvadi Serpa 表示。 为了保持机舱内安全舒适的湿度水 平,并且不需要复杂的重型加湿器,巴西 航空工业公司为其飞鸿(Phenom)和 Praetor 系列公务机配置了再循环系统。 即使原始设备制造商决定在他们的公 务飞机客舱中允许一些空气再循环,这些 空气也不会变得不新鲜。

“虽然巴航工业所有的公务飞机都允

While all Embraer business aircraft allow air recirculation, their ECSs also replace the recirculated air very frequently—every 2.5 minutes in the Phenom 100/300, and every 3.5 minutes in the Praetor 500/600,

虽然巴航工业所有的公务 飞机都允许空气再循环,但 他们的ECS也非常频繁地 更换再循环空气——飞鸿 100/300每2.5分钟更换一 次,Praetor 500/600每3.5 分钟更换一次。

许空气再循环,但他们的 ECS 也非常频 繁地更换再循环空气——飞鸿100/300 每2.5分钟更换一次,Praetor 500/600 每3.5分钟更换一次。” 德事隆航空公司在其赛斯纳 Citation 经度和纬度飞机上采用了同样的有限 再循环原理。德事隆航空(Textron Aviation)的高级工程专家 Joshua Kelton 表示:“这些飞机会将机舱内的 一小部分空气通过“高效微粒过滤系统” (HEPA)过滤后再循环回机舱。”

“除了再循环空气,新鲜空气也同时 在提供,以确保每两到四分钟就更新一次 客舱空气。” 在所有使用空气再循环的现代飞机 中,Kelton 所强调的 HEPA(高效微粒过

滤系统)过滤技术是 ECS 抵御微生物和 污染物颗粒通过空气传播的基础和重要组 成部分。 国际法规要求 HEPA 能捕捉和清除空 气中至少99.97% 的0.3微米或更大的污 染物颗粒。这使得机舱空气再循环系统内 的 HEPA 能够清除乘客呼吸的空气中的所 有细菌、部分病毒和大部分污染物。 而且,就 HEPA 过滤功能而言,OEM (原始设备制造商)做到了更好。据庞 巴迪航空航天工业设计经理 Laurence Casia 介绍,庞巴迪在其所有环球系列公 务机上安装了拥有专利的“Pũr Air”系统, 它具有先进的 HEPA 过滤器,可捕获高达 99.99% 的0.3微米以上的过敏原、细菌 和病毒。 他说,通过让舱内空气再循环,有助 于保持舱内湿度水平。庞巴迪公司的 Pũr Air 系统也可以在短短90秒内将所有的再 循环空气完全替换为新鲜的外部空气。 庞巴迪相信,将有限的空气再循环与 先进的高效的空气过滤器技术相结合—— 正如其 Pũr Air 系统那样——仍然是大型 公务机的最佳解决方案。

Casia 说:“关于 HEPA 过滤系统, 我们可以看到在商业航空上包括波音和空 客也证明了这些解决方案的有效性,我们 预计 HEPA 技术仍将是大客舱公务机的黄 金标准,它使得飞机能够飞行更长的时间 和搭载更多的乘客。” 与此同时,据飞机经纪和市场情报公 司 Jetcraft 介绍,当前生产的达索猎鹰公 务飞机中,大部分都采用了有限的再循环 系统。

庞巴迪相信,将有限的空 气再循环与先进的高效 的空气过滤器技术相结 合——正如其Pũr Air 系统那样——仍然是大 型公务机的最佳解决方 案。 新鲜空气系统

湾流宇航公司在其所有机型上都采用 了新鲜空气循环,这与庞巴迪在其环球系 列飞机上采用的理念不同。除了湾流,包 括庞巴迪在内的大多数主要的公务飞机 OEM 也至少在他们的部分机型中采用了 这种主流类型的系统。 湾流宇航销售开发与支持副总裁 Steve Cass 表示:“湾流公司当前生产 的所有机型都提供100% 的新鲜空气,从 不循环使用。” 由于这些新鲜空气是从发动机的高压 压缩机级中抽出,最终用作机舱呼吸空 气——在进入燃烧室之前。“外部空气经 过强烈压缩和加热,在冷却并释放到机 舱内之前,产生了极其干净和无菌的空 气。”Cass 解释道。

“无需在100%的新鲜空气系统上使 用 HEPA 过滤器。”Cass 说道,“我们 的大客舱飞机在巡航时,大约有800cu.ft 的新鲜空气进入机舱。这些空气流经机舱, 然后通过流出阀排出,这有助于调节机舱 内的压力。

“因此,飞机上每两到三分钟就会更 新整个机舱内的空气。新鲜空气的分量大 大超出了联邦航空管理局的要求。”

Kelton 补充道,与湾流公司的飞机一

“All in-production Gulfstream aircraft feature 100% fresh air that is never recirculated,” Steve Cass, Vice President, Sales Development & Support for Gulfstream Aerospace says.

湾流宇航销售开发与支 持副总裁Steve Cass 表示:“湾流公司当前 生产的所有机型都提 供100%的新鲜空气, 从不循环使用。”

样,所有塞斯纳 Citation 型号(除了经度 和纬度)“都使用了100% 的新鲜空气系 统,无需 HEPA 的额外帮助,为乘客保持 一个更干净、更健康的客舱。” 同样,庞巴迪的 Casia 指出:“里尔 喷气机和挑战者飞机均采用100%的外部 空气系统。”

等离子体电离技术

除了以上两种现有的机舱空气过滤技 术,最近出现了第三种主要的机舱空气清 洁技术,它可能是迄今为止最强大、最有 效的一种。 2020年9月,佐治亚州萨凡纳的 Aviation Clean Air (ACA) 宣布,其为 机载和地面使用的空气净化系统开发的 NeedlePoint 双极等离子体电离(NBPI) 技术第二阶段测试已证明,经过30分钟 的电离,99.99% 的 COVID-19病毒被涤 除掉。 由第三方专业测试实验室进行的测试 是在模拟公务机和商用飞机客舱电离条件 的环境中进行的。

NBPI 的原理是使用电荷从空气中的水 蒸气中分解出正氢离子和负氧离子,它们 吸附在机舱空气中的污染微粒周围,使这 些污染微粒被凝聚并从空气中坠落。 至关重要的是,这些离子还会将自身 附着在所有亚微观生物病原体的细胞膜 上,这些细胞膜太小,即使是最先进的 HEPA 过滤器也无法捕获,并且通过化学 作用阻止了这些病原体的繁殖——因此它 们迅速死亡。

ACA 负 责 人 Jonathan Saltman 说:“大多数商用飞机上使用的 HEPA 过 滤器能够有效地清除尺寸大于3微米的微 粒,但我们知道 COVID-19病毒的尺寸在 0.002-0.125微米之间。”

“这意味着如果病毒附着在更小的微 粒上,HEPA 过滤器可能无法去除病毒。 我们的系统通过雾化阻止病毒在空气中传 播,这已被证明是 COVID-19传播的主要 途径。

“这种主动系统可以通过飞机现有的 环境控制系统(ECS)进行操作,并且在 ECS 运行时自动运行,可以立即改善机舱 内部的空气质量,消除异味并涤除整个舱 内空气和表面上的所有病原体,包括机舱、 厨房、卫生间和驾驶舱。” Saltman 解 释说。 湾流宇航迅速成为 ACA 的首个公务 航空 OEM 客户,目前,ACA 等离子体 电离系统作为标配提供给所有在美国注册 的,以及新制造的 G650和 G650ER 飞 机上。

Cass 补充说,湾流还拥有其正在研 发的 G500和 G600飞机上 NBPI 技术的 国际认证。“即使仅靠辅助电源运行,该 系统也会在整个飞机机舱内产生成千上万 个离子,确保机舱空气纯净,并对表面进 行消毒。”

Casia 表示,庞巴迪的全球服务中心 也开始在其公务机上安装离子发生器,其

“HEPA filters that are being used on most commercial aircraft are efficient in removing particulates that are greater in size than 3 microns, but we know the COVID-19 virus is between 0.002-0.125 microns in size,” says ACA head Jonathan Saltman.

ACA负责人Jonathan Saltman说:“大多数商 用飞机上使用的HEPA过滤器能够有效地清除尺 寸大于3微米的微粒,但我们知道COVID-19病 毒的尺寸在0.002-0.125微米之间。”

他公务航空 OEM 似乎也即将采用这种新 技术。

Kelton 说:“我们正在努力建立新的 合作关系,以加强我们的机舱空气质量系 统的供应,并提供包括电离在内的最新技 术。”即将正式宣布该伙伴关系。 同时,Serpa 说:“巴航工业熟悉空 气电离技术,并正在研究其对公务机产品 组合的适用性和功效。”

旧公务飞机的改造

虽然 Kelton 说无法将 HEPA 系统改装 到德事隆制造的飞机上,但目前巴西航空 工业公司采取了不同的策略……

Serpa 说:“对于以前的飞机型 号,例如莱格赛 450/500和世袭1000 / 1000E,现在已经可以进行改造使用 HEPA 过滤器。”

与此同时,湾流已经为所有尚未 采用等离子体电离技术的 G650和 G650ER 提供了 ACA 的 NBPI 装置的 改造,并且还在为其 G550,G450 和 GV 等型号的飞机进行改造。

ACA 表示,NBPI 系统已获批准 在所有飞机制造商的飞机型号上使用, 因此,所有主要的公务航空 OEM 厂 商提供适用于生产线和改装的新技术 可能只是时间问题。

HEPA 过滤器和等离子体电离装置 的改装越来越多,这意味着公务机的 所有者和运营商很快就能装备抵抗病 原体和污染的利器,以防止乘客在飞 行途中感染危险疾病。 作者介绍 CHRIS KJELGAARD

Chris Kjelgaard是一名 从业超过40年的资深航 空记者,他先后为十本印 刷和在线出版物出任编辑, 他的文章在航空领域涉猎 广泛,尤其擅长于飞机发 动机方面的报道。他曾经 为一家全球航空工业贸易 协会整理编辑了大部分重 要文献。

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