即使在如今飞行已是相当寻常的时代，你第一次乘坐飞机旅行时，仍有些事情会让你记忆犹新。飞机加速起飞时，你被推向座椅的强烈感觉，第一次颠簸时的紧张不安，以及卫生间里发出的“哗啦啦”的声音。
当你按下飞机马桶的“冲水”按钮时，碗里的污物就像被施了魔法一样被吸走，消失得无影无踪，随之而来的是那令人警惕的噪音。听到这噪音，看到因此变得“干净”的马桶，很明显这背后存在某种吸尘器般的效果。但飞机马桶究竟是如何工作的呢？
关于马桶……和理想气体？
普渡大学航空航天工程系主任、航空航天工程师Bill Crossley向《大众科学》解释说，答案既简单又充满智慧。该系统依赖于一个简单的原理。
“当你飞到高海拔并高速飞行时，机舱外的气压远低于机舱内，”他说。
物理定律——特别是理想气体定律——规定，相对高压区域的内容物会倾向于流向相对低压区域。冲洗飞机上的马桶会打开一个阀门，连接加压的机舱和一个保持大气压的储罐。这个过程恰好产生了这种压差。
换句话说，“当你冲马桶时，你基本上是打开了一个通往外界的阀门，压差会将碗里的任何东西都吸走，”Crossley说。
该系统的妙处在于，它不需要真空泵或其他复杂的设备来产生压差。它只是利用了飞机在高空时内部和外部现有的压力差。当然，这需要存在压力差。
Crossley说，在地面上，该系统会使用一个真空泵。该泵会一直使用，直到飞机达到大气压力允许系统自行工作的海拔高度，然后才会被关闭。
这个想法本身很简单，而且自1975年首次获得专利以来基本没有改变。然而，退休飞机工程师Nigel Jones解释说，其实现的复杂程度因飞机而异。有些飞机的系统会将所有马桶的污物排到一个储罐，而另一些则使用多个小型储罐。有些使用复杂的管道布置，而另一些则选择更简单的配置。
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简单、复杂，以及中间的储罐
然后是洛克希德三星（Lockheed TriStar），这是一款制造于1968年至1984年之间，至今仍是Jones最喜欢的飞机。三星客机的马桶以圆形排列而闻名，它们在幕后的设计与其对乘客的印象一样别具一格。
“（三星客机）有一个逻辑系统来管理冲水，”他深情地说。“前面有一个储罐用于前部的马桶，后面还有另一个用于五六个马桶。该系统有三个，我记得是三个马桶泵，它会轮流冲水，逻辑盒会判断，比如如果马桶五要冲水，逻辑盒就会说‘好了，该轮到泵一了’。这非常复杂，而这一切只是为了冲马桶。”
有些人可能会认为这个系统听起来有点过度设计。“每次出现问题，并且检查水泵无法解决时，我们都会这样想，”Jones承认。“如果我们不得不进去查看逻辑盒，就得趴在储罐上面。这……嗯，不是很愉快。”
虽然这种复杂性可能有点多余——而且在现代客机中很少见——但Jones指出，系统管道中一定程度的弯曲和转折很重要，原因很简单：它可以减缓污物的速度。
“（污物）不是直达（储罐）的，也不能是直达的，”Jones说。“真空压力意味着抽吸速度很快，如果管道没有弯曲，污物会以相当大的力撞击储罐内壁。”
有多大的力？Jones说，足以“可能打破储罐”。即使没有如此灾难性的后果，他干涩地指出，“噪音也会非常惊人。”
“蓝冰”：比听起来更糟糕
在真空冲水系统出现之前，飞机使用的是化学系统，类似于如今便携式马桶中使用的系统，其中马桶直接连接到一个装满令人讨厌的蓝色液体的储罐。这也能解释“蓝冰”一词的起源，它指的是不知何故从储罐中泄漏出来的污物——在高海拔地区，任何此类污物都会立即冻结，并一直保持冷冻状态，直到返回地面，此时它会向任何不幸遇到它的人显露其真实面目。
如今，这种系统已极为罕见，仅用于足够大到航空法规要求配备马桶，但又足够小以至于真空系统弊大于利（不值得使用）的飞机。Crossley说，仅属于这一类别的飞机是小型商务飞机，它们有时配备了他所描述的“高级便携式马桶”。
他说，在大型飞机上，真空系统确实是唯一的选择。“它具备了飞机系统应有的所有特点：第一，它安全；第二，它可靠；第三，它轻便。”
本文是《Popular Science》“有问必答”系列的一部分，我们在此回答您最离奇、最烧脑的问题，从日常到不寻常的问题。有什么一直想知道的吗？ 问我们。
