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昨天发生的3U8633航班风挡飞脱事件，这次事件，有很多值得总结的地方，比如释压的风险和应对。 释压时（慢释压/快释压/爆破性释压）有什么现象？人体会有什么生理反应？ 我们今天介绍的知识是释压的基本生理知识，这些知识不单对于飞行员重要，对于其他客舱机组，以及旅客朋友也同样重要——大家看完就能更理解和配合乘务员的工作。 本文节选自李炜晟机长的译作《飞行员应该了解的高空生理学、缺氧现象和快速释压方面的相关知识》，原文作者Pendleton，写于1999年。  正 文  飞行环境 当我向一些正在复训的有经验的喷气机飞行员询问，他们中有多少人经过FAA的生理学训练课程训练时，我总是很吃惊：通常只有不到半数的人有机会接触到这种有价值的训练。我们长时间地呆在舒适的驾驶舱里，很少想到，万一舒适环境失效时，外面的温度如何？给我们的反应时间又有多长？
缺氧是隐性的、累积式的，飞行员几乎无法察觉。在没有足够的备份氧气的情况下，你一边对自己的能力保持绝对信心，同时却在逐步丧失能力。 不同高度上缺氧的影响 请牢记，氧气压力随高度增加，近似线性地减小，但血色素的携氧能力却大不相同。在略高于20000英尺的高度上，血色素的携氧能力急剧减弱。 伴随着氧气饱和度的降低，生命功能会遭受明显的破坏。
从93%的氧气饱和度（被认为是维持正常生命功能的底线）开始，随着高度的增加，氧气饱和度的降低，视觉方面的问题会开始出现，意识快速模糊。让我们来看看一个普通的健康个体会产生的一些典型缺氧症状吧。 ★ 5000英尺 这个高度被大多数人认为是一个“低”高度。人眼睛的视网膜比起身体其它器官来对氧气的需求更为苛刻——即使相对于消耗氧气总供给量30%的大脑来说。在这样“低”的高度上眼睛会感到功能上的退化，其中最明显的是对于夜视的能力。 在这个高度上夜间飞行，仪表和航图更容易被看错，地貌和地面灯光也更容易被误判。当我带着学员在座舱高度为8000英尺的环境中经过长途飞行后，在飞越莫哈韦沙漠（Mojave Desert，在美国加利福尼亚西南——译者注）时，我的学员们总能体会到一种令他们瞠目结舌的震撼。 在让他们注视黑暗沙漠表面上可辨别的地标后，我让他们吸几分钟100%的纯氧。在吸氧后所有的学员都毫无例外地被从黑暗中“跳”出来的那些地标震惊了。大部分学员在体会这一幕之前都对此有所耳闻，但没有一个对这种神奇的效果做好了充分的准备。这种程度的缺氧是极其不易察觉的，因为在这种环境下多数飞行员感觉他们正处在巅峰的状态。我们需要额外的警惕以防漏掉航图上的重要定位点或看错仪表。 10000英尺 夜晚的视力此时减弱了15-25个百分点。氧气饱和度已经降到90%，你的大脑正接受着最低限度的氧气供给。这个高度绝对是你可以信赖自己全部功能的最高高度，虽然你的判断力事实上已经受到了损害。亢奋的精神状态阻碍着你对自己的能力进行正确的自我评估。在这个高度上呆上4个小时或更长时间，身体的缺氧反应例如刺痛和头痛可能都不会很明显，而这时你的判断能力实际早已不存在了。高于10000英尺时氧气饱和度和人的能力都会急剧地降低。 现在，一些聪明的飞行员开始携带一种叫做“脉冲血氧计”的小仪器，把它当作一个“缺氧计”。 14000英尺 血液的氧气饱和度现在降至85%。在这个高度上你将更加失能。视线将变暗，你将感受到判断力、记忆和思考方面严重的衰退。可是判断力的受损将使你对自己的能力仍然感觉良好。如果在这个受损阶段缺氧现象没有被确认并纠正的话，那在这之后也不太可能再被确认了。你处在极度的危险之中。 16000英尺 比前一个高度只高了2000英尺，但你将表现得好象是喝了一大瓶酒一样。你血液的氧气饱和度降至79%而你将严重失能。你将变得兴奋、好斗、分不清方向或者三者兼有。你也将变得失去理智、不可信赖和危险。如果你是一个人，你生还的机会正快速地逝去。 18000英尺 在这个高度上，你会失去所有有用的生命功能，虽然你可能仍然自我感觉不错！血液的氧气饱和度降至73%，你的大脑会很痛苦。大概30分钟后你就会死去。 20000英尺 如果这时你还未崩溃，那也为期不远了。血液的氧气饱和度降至71%。这个高度上人的意识只能维持5-15分钟，超过这个时间就会导致死亡。 25000英尺 别玩火！血液的氧气饱和度现在降到了足以致命的水平。人的意识只能维持3-6分钟，死亡紧随其后。高于这个高度，碰上一次快速释压可能会引起许多压力方面的疾病。请记住，这个高度仅仅相当于许多现代飞机验证高度的一半！ 什么决定你的缺氧反应？ 个体对缺氧的反应不仅因人而异，有一些决定因素可以在飞行员的掌握之中，而另一些则决定于飞行环境本身。
绝对高度 除非山脉和天气带来预计不到的高度爬升，这个因素通常可由飞行员控制，对于增压飞机影响不大。 环境适应性 居住在超过17000英尺高的安第斯山脉上的秘鲁人的体内拥有极其丰富的红血球，有更多的血红素来运送氧气。这些居民也有着更大容量的肺部和更强劲的心脏功能。 来自丹佛的飞行员比来自沿海的飞行员对高度有着更大的忍受力，在更高的高度才出现缺氧反应…… 爬升率 爬升越快，缺氧的症状就会越快发生。攀登珠穆朗玛峰的登山者都熟知这一点。在他们的攀登过程中，他们花上几个星期在中间不同的高度进行适应性休整。 一次爆发性的座舱释压导致的座舱高度快速升高可以使你保持清醒的时间比正常预计的减少1/3到1/2。快速爬升可以导致缺氧症状的快速累积并使飞行员在意识到之前完全失能。 （编者注：Helios 522航班飞行员大概率就经历了后面这种过程）
氧气分离曲线
暴露的持续时间 缺氧的症状是累积的，也是与时间有关的，但是并没有可靠的方法来预测它们之间准确的关系和影响。唯一可以肯定的是，在越高的高度上导致缺氧需要的时间越短。 身体的活动强度 任何的身体活动都会明显导致身体的需氧量增加。肌肉会抢夺大脑的边际可供氧气，缺氧反应会提早到来。虽然飞行员并不需要有太多的身体活动，但是在颠簸下飞行或者自动驾驶失效所带来的额外体力消耗，会明显减少本已是最低限度的大脑和视网膜供氧。这个因素通常不在飞行员的控制之列。 温度 驾驶舱的温度对于个体对缺氧现象的承受力有着很大影响。任何一种极端情况——晚上呆在加热装置失效的寒冷驾驶舱里或者正午时分呆在没有空调的飞机“温室”里——都将导致身体消耗多余的能量，降低飞行员对缺氧的承受力。 自我施加的因素 不同的飞行员对于缺氧的感受大不相同，而且同一个飞行员每天的情况也不相同。这个因素（自我施加的因素）是最主要的，以下的许多因素是可以由飞行员直接控制的。飞行员有责任尽量避免。 1. 疲劳 疲劳既是一种恶化的因素也是缺氧的一种反应。精神或者身体的疲劳都会降低飞行员对缺氧的承受能力，缺氧又会加重疲劳，形成恶性循环。同样，飞行员可能并不认为缺氧会加深疲劳，所以没有采取恰当的纠正措施。 2. 酒精 即使是在血液中的酒精水平降为0之后，这个细胞级的毒素仍然是个危险因素。血液或细胞中任何的酒精成分都会妨碍它们携带和利用氧气。血液中一盎司的酒精可以增加2000英尺的高度感知（body's perceived altitude）。酒精带来的后续影响就是使人虚弱。酒精破坏正常睡眠引起的疲劳将会降低我们对缺氧的承受力。另外，酒精的镇静作用会在血液里的酒精被排除之后依然存在。这将减弱飞行员的判断力并延迟对故障的判明。 3. 一氧化碳 请务必记住一氧化碳与红血球里的血红素结合要比氧气容易200-300倍，一旦结合，要想从红血球上除掉这个毒素几乎是不可能的——事实上一氧化碳会一直留在红血球上直至这个红血球死去并被活着的红血球吞噬掉为止。当然了，血液中的一氧化碳主要来自吸烟——不管你是吸烟还是吸二手烟。
也许没有其它的自我施加的因素能象血液中的一氧化碳水平那样致命但又可以控制。飞行前24小时内吸一包烟会使8%-10%的可供血红素被一氧化碳结合，这将使身体高度感知升高5000英尺！这样，你在海平面的高度上就可以感受到缺氧的影响了。在8000英尺的座舱高度里巡航，就像在13000英尺作无增压飞行。大家都知道大多数事故发生在着陆阶段这一事实，可是飞行事故有多少是由缺氧引起的却很少被统计——尤其对现代喷气飞机来说。 座舱释压——爆发式等 当我们在FL430巡航时，组成机壳的铝皮和树脂玻璃让人产生“我们是安全的”错觉。类似夏威夷航空公司的737遇到的那种飞机结构出现问题的情况,肯定会导致突然和爆发式的释压，但是更有可能发生的情况是舱门密封失效或者座舱玻璃破裂。（译者注：指Aloha航空243航班事故——由于机务检查不仔细而未发现明显的飞机金属疲劳迹象，导致飞机空中机体破损）
所有飞行员在复训中每年至少会有一次快速释压和紧急下降的训练，训练中做到的利落有序和事故真实发生时的情况，不具有任何可比之处。但令我经常感到吃惊的是，许多人面对紧急情况时还是抱着漫不经心的态度。
真实的释压将会首先伴随有巨大的声响，因为座舱里的高压空气会“奔涌而出”直到飞机内外压力一致为止。这可能会由巨大的“砰”的一声开始——比开香槟的声音大100倍，尘土和碎片将会卷起并向破裂处冲去。细小的物件会被吸出舱外，并且由于座舱里的温暖空气比外界的寒冷空气含有更多的水气，座舱里会产生雾。 随着座舱温度和压力的不断降低，水气会浓缩形成一个潮湿、寒冷的雾。温度会发生明显变化——在FL430外界温度为-67°F。客舱内会一片混乱。这些只是对于飞机内空气的影响——对人的影响又会如何呢？
首先，快速释压和爆发式释压之间有区别。任何在1.5秒以内发生的释压被认为是爆发式释压。这种释压主要发生于小型飞机，幸运的是这种致命的释压并不多见。人类的肺部通常需要约0.2秒，来释放它们中间的空气。任何短于这个时间发生的释压，都会引起肺部撕裂或者严重损伤。对付这类释压唯一可选择的紧急程序就是立即戴上氧气面罩，尽快下降到较低的高度上。
快速释压是指发生时间长于1.5秒但小于10秒的释压情况。这种释压有可能在大型飞机上遇到并且更为常见些。这种释压没有很高的肺部损伤危险，但是噪音、混乱和雾都不同程度地存在。尽快戴上氧气面罩和下降仍是必要的。
慢性释压对增压飞机来讲也是一种危险。座舱压力的慢慢失去（更常见的是对座舱高度不正确的设置）和座舱高度的缓慢上升可能不会引起机组的及时注意处置。 对于所有符合运输级别标准的喷气飞机，FAR25.841规定“当超出安全的或预调的压差限制和座舱压力高度限制时显示在飞行员或飞行机械员位置的警告显示……以及一个声响的或者视觉的信号（作为座舱高度显示方式的补充）如果在座舱压力高度超出10000英尺时能给予机组警告，就符合关于座舱压力高度限制的警告要求”。 另外，这些飞机被要求在增压系统的构件发生故障的情况下能够将客舱高度限制在15000英尺以下。但是这个客舱高度限制不是指的飞机结构失效，而是仅指增压系统中的构件失效。
维持清醒时间 维持清醒时间是指你的大脑足够清醒并可以做出决定的时间。这个时间在10000英尺是无限长，到了40000英尺以上就只有十几秒。由于被震惊的缘故加上紧张的身体对氧气消耗得更快，爆发式或者快速的释压会使这个时间减半。 释压如何影响人体？ 座舱快速释压导致的最显著的即时反应将是肺部的空气突然溢出。有些飞行员告诉我，他们可以屏住呼吸，然而这是没用的。
首先，事件发生带来的惊讶会超控任何你可能想到的防犯措施。其次，压差的快速变化让你完全不可能屏住呼吸。（想想看，我们谈的是有7.8psi的压差。让我们对这样一个压差作个分析。7.8psi的压差意味着每平方英尺上1267磅的压力。一架普通喷气客机的机翼上、下表面压差还不到1/3psi——而这足以托起一架飞机了。） 滞留的气体 波尔定律告诉我们任何气体的体积都和其承受的压力成反比。换句话说，压力降低，气体就会膨胀。任何滞留在人体内的气体都将随着身体周围压力的降低而膨胀。这将引起身体不同部位的不适或者疼痛。 压耳 每个坐过飞机的人都对此有体验。由于咽鼓管的鼻腔端是使空气流出中耳的“单向活门”，所以与爬升或者快速释压的时候相比，在下降时压耳这个问题更容易发生。但是尤其是这些管道里粘膜的严重肿胀又会使塞耳朵在其它情况下发生。由于空气密度的最大变化发生在海平面到5000英尺之间，所以压力的快速变化引起的问题在这些高度上要比在高高度更严重些。 鼻窦堵塞 比咽鼓管的堵塞更为严重，因为鼻窦和鼻腔的连接管道要比咽鼓管细小得多。快速释压时，窦管的快速释压或者鼻窦炎症都会带来剧烈的、近乎无法忍受的疼痛。有人形容这种疼痛就好像是“将钉子插进头部一样”。唯一可以舒缓这种疼痛的方法只有是下降到一个环境压力较高的高度上。 牙齿问题 虽然由快速释压引起的牙齿的问题不那么普遍，但是它确实能够发生。在爬升以及快速释压时，任何牙龈或者牙根周围的脓肿或发炎都会导致剧烈的疼痛。只需下降到一个环境压力较高的高度上就能减轻这种疼痛。如果有补得不好的牙齿，那么在快速爬升或快速释压的情况下就会出问题。在填充物底下较高的气压会引起极大的疼痛，并且在少数情况下能够导致牙齿的爆裂。 肠道问题 快速释压带来的肠道问题可能仅仅是不适，也可能是让人完全失能的。肠道里通常只有一夸脱的自由气体，这部分气体是由吞咽带入的或者由消化作用和发酵产生的。这部分气体同样遵守波尔定律，将会随环境气压的减少而膨胀。海平面一夸脱的气体到了43000英尺会膨胀到9夸脱。这部分急剧膨胀的气体可能会引起肠道剧烈的绞痛。到底会产生怎样的后果，取决于疲劳程度、心情以及综合的生理状态。膨胀的气体将会从肠胃管道的任意一端排出。 溢出气体混乱 气栓症是潜水员经常碰到的一种常见病。但是这只是许多溢出气体混乱造成的疾病之一，我们也可称之为减压病（decompression sickness或者DCS）。 人体内含有大量氮气，它们溶入在血液和其它身体组织中。这些氮气在海平面气压、或者接近海平面气压的环境下溶入人体，亨利定律告诉我们任何高于这个的气压都将会使氮气从人体中分离出来。 溢出气体从多个方面给人体带来负面影响： 1. 循环系统 循环系统中的气泡聚集可能是溢出气体混乱最为严重的情况。这些气泡——或者叫做气泡栓塞——首先堵住最细小的毛细血管。随着气泡变得越来越大，大的血管也将被堵塞住。如果心脏、肺部或者大脑部位的血管被堵塞的话，将会使人失能甚至致命。对于身体组织的破坏程度将取决于堵塞的范围和持续时间。 2. 胸腔和肺部 胸腔和肺部管道里的气泡能导致为我们所知的窒息症状。这种症状首先的表现是胸腔中部的一种灼痛，继而发展成一种刺痛，而且作深呼吸将会加重这种症状。一种几乎无法控制的咳嗽随着时间的延续将会让人感到窒息并且面色苍白。嘴唇、耳垂和手指甲会发青并感到刺痛。在这个阶段，如果没有立即下降到一个较高气压的高度上的话，人就有可能死亡。 3. 肌肉和骨骼 在关节处——尤其是肩部、肘部和膝部的大关节处——的血液里形成的气泡将会导致不同程度的疼痛。当潜水员从深处过快地上浮时感受到的是同一种疼痛。这种我们称作气栓病的病症将会不断地恶化，直到溶入血液的气体压力与外界气体压力达到平衡为止。同样的，唯一的解决之道就是下降到环境压力较高的高度上。再次处于低压环境下将导致此前感到的疼痛复发。 4. 神经系统 溢出气体的混乱可能会在不同程度上影响着神经系统，有可能是由于皮肤神经管道周围形成的氮气气泡导致的刺痛、发痒或者忽冷忽热，也可能是有生命危险的脑部气栓。中央神经系统（大脑和脊柱）受影响将导致严重得多的后果。氦气气泡在中央神经系统区域产生，其早期症状通常是视觉受到干扰比如出现闪烁，以及头疼和错觉。更加严重并有潜在生命危险的症状包括局部或全身麻痹、丧失听力或语言能力以及丧失意识。这些症状的出现表明需要尽快下降到较低高度和及时的医疗救助，以防止终身残疾或者死亡。 除了风声 什么都没有 那架失事的Lear飞机有典型的释压迹象。空军飞机报告说，在那架飞机上发现了一些被霜所覆盖的窗户。这只能是由释压前较高湿度的客舱空气形成的。
我们知道机组在释压发生时几乎立刻就失能了，因为他们没有采取正确的行动来纠正当时的不正常情况。我们不知道这是为什么。他们没有及时戴上氧气面罩吗？或者是面罩没有如他们预想地提供氧气吗？我们也许永远也不会知道。驾驶舱语音记录器除了最后30分钟的风声之外，几乎什么也没有记录下。
但是我们的确能够知道如何防止这类惨剧再次发生。高空飞行并非儿戏。经常进行紧急程序的训练是有帮助的，设备的熟悉以及使用训练也是非常有价值的。 飞行确实神秘而精彩，但它对任何缺点或者缺乏准备都是毫不留情的。
注：[译者按] 中国民航《公共航空运输承运人运行合格审定规则》（121部）中第121.419条d项规定：“在7600米(25000英尺)以上高度的飞行中服务的机组成员，应当接受下列内容的教育：(1)呼吸原理； (2)生理组织缺氧； (3)高空不供氧情况下的有知觉持续时间； (4)气体膨胀； (5)气泡的形成； (6)减压的物理现象和事件。” 大部分公司的《训练大纲》也规定飞行人员应急生存训练的内容应包括高空生理学的知识。译者翻译的这篇文章介绍的正是这方面的知识。 |
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参见前文
