W latach trzydziestych XX wieku producent lotniczy Boeing wymyślił nowy samolot pasażerski, model 307 Stratoliner , w którym zastosowano przełomową innowację. Wyposażony był w kabinę ciśnieniową, która umożliwiała samolotowi szybsze i bezpieczniejsze latanie na wysokościach powyżej warunków atmosferycznych, bez utrudniania pasażerom i załodze uzyskania wystarczającej ilości tlenu z oddychania rozrzedzonym powietrzem na wysokości 6096 metrów.
Od tego czasu zwiększanie ciśnienia w kabinie stało się jedną z tych technologii, które większość z nas, którzy latają, prawdopodobnie bierze za pewnik.
Ciśnienie w kabinie działa tak dobrze, że pasażerowie prawie go nie zauważają, po części dlatego, że stopniowo dostosowuje ciśnienie powietrza w samolocie podczas wznoszenia się na wysokość, a następnie ponownie je reguluje podczas schodzenia, wyjaśnia Chuck Horning . Jest profesorem nadzwyczajnym na wydziale nauk o utrzymaniu lotnictwa na Embry-Riddle Aeronautical University w Daytona Beach na Florydzie od 2005 roku, a wcześniej przez 18 lat był mechanikiem i instruktorem konserwacji w Delta Airlines.
„To nie jest strasznie skomplikowany system” - mówi Horning, który wyjaśnia, że podstawowa technologia pozostała prawie niezmieniona od dziesięcioleci, chociaż pojawienie się elektronicznych, skomputeryzowanych elementów sterujących uczyniło ją bardziej precyzyjną. Zasadniczo samolot wykorzystuje część nadmiaru powietrza, które jest wciągane przez sprężarki w jego silnikach odrzutowych. „Silniki nie potrzebują całego tego powietrza do spalania, więc część z niego jest spuszczana i wykorzystywana zarówno do klimatyzacji, jak i do zwiększania ciśnienia”.
Nadmiar powietrza ze sprężarek jest schładzany, a następnie wtłaczany do kabiny. Jest regulowany przez urządzenie zwane kontrolerem ciśnienia w kabinie powietrznej, które Horning opisuje jako „mózg systemu zwiększania ciśnienia”.
„Ten sterownik automatycznie reguluje ciśnienie” - wyjaśnia Horning. „Z informacji wie, że załoga samolotu wpisuje wysokość przelotową. Planuje zwiększanie ciśnienia w taki sposób, że gdy samolot się wznosi, a ciśnienie zewnętrzne spada, zaczyna działać”.
Zbyt duże ciśnienie w samolocie może narazić jego kadłub na zbyt duże obciążenie wynikające z różnicy ciśnień podczas wznoszenia się samolotu, mówi Horning. Aby tego uniknąć, samoloty nie próbują powielać ciśnienia powietrza na poziomie morza. Zamiast tego na wysokości przelotowej 36 000 stóp (10973 metrów) większość komercyjnych odrzutowców symuluje ciśnienie powietrza na wysokości 8 000 stóp (2438 metrów), czyli mniej więcej tak samo jak w Aspen w Kolorado.
Boeing 787 , który ma super-silne włókna węglowego w jego kadłuba, jest w stanie dostać się, że aż do odpowiednikiem ciśnienia powietrza na 6000 stóp (1,829 m). „Tak jest lepiej, ponieważ wraz ze wzrostem wysokości w kabinie masz mniej tlenu we krwi” - wyjaśnia Horning. „Dlatego wysiadając z samolotu możesz czuć się zmęczony”.
To, ile powietrza należy dodać, aby zwiększyć ciśnienie, zależy od objętości kabiny, mówi Horning. Ponieważ system zwiększania ciśnienia w samolocie działa w połączeniu z systemem klimatyzacji, w sposób ciągły przepuszcza powietrze przez kabinę, recyrkulując część z niego i odprowadzając resztę, gdy zasysa świeże powietrze ze sprężarki silnika.
Według Horninga większość samolotów całkowicie wymienia powietrze w kabinie w ciągu trzech do pięciu minut.
Stopniowe zwiększanie ciśnienia jest kluczowe
Samoloty muszą uważać, aby stopniowo zwiększać ciśnienie, gdy wznoszą się i zmniejszają ciśnienie, tak samo stopniowo, gdy schodzą w kierunku lotniska docelowego, ponieważ ludzie są dość wrażliwi na zmiany ciśnienia - coś, o czym każdy, kto kiedykolwiek cierpiał na ucho samolotu, już wie. To jeden z powodów, dla których system zwiększania ciśnienia powietrza ma zautomatyzowane sterowanie. Jak wyjaśnia Horning, gdyby kontroler działał nieprawidłowo, pilot samolotu mógłby ręcznie zmniejszyć ciśnienie w samolocie podczas opadania, ale może to być niewygodne doświadczenie dla pasażerów i załogi, ponieważ trudno jest to zrobić równie zręcznie ręcznie.
System zwiększania ciśnienia powietrza zawiera również mechanizmy zabezpieczające zaprojektowane w celu zapobieżenia nieszczęśliwym wypadkom. Zawór upustowy nadciśnieniowy otworzy się, jeśli ciśnienie wewnętrzne będzie zbyt wysokie z powodu pompowania zbyt dużej ilości powietrza do kabiny. To złagodzi tę presję. Istnieje również zawór podciśnienia, który chroni samolot przed skutkami zmiany, w której ciśnienie zewnętrzne byłoby większe niż wewnątrz kabiny. (Może się to zdarzyć podczas gwałtownego opadania, jak podaje Aerosavvy ).
„Samoloty nie są przeznaczone do łodzi podwodnych” - mówi Horning. „Zostały zaprojektowane tak, aby mieć wyższe ciśnienie wewnętrzne niż zewnętrzne. Dlatego ten podciśnieniowy zawór bezpieczeństwa jest znacznie bardziej czuły”. W rezultacie, gdy jesteś na lecącym samolocie, od czasu do czasu słychać głośny szum powietrza. To zadziałał zawór podciśnienia.
Horning zauważa, że w rzadkich przypadkach, gdy rozhermetyzowanie nie powiedzie się podczas lotu, istnieją inne zabezpieczenia. Jest czujnik, który wykrywa, kiedy ciśnienie spada do równowartości 12 000 stóp (3658 metrów) na wysokości. Przełącznik ten automatycznie upuszcza maski tlenowe do kabiny, dzięki czemu pasażerowie mogą dalej bez trudności oddychać. W niektórych samolotach tlen pochodzi z butli, podczas gdy inne pobierają go z generatorów, które uwalniają tlen w wyniku reakcji chemicznej.
Teraz to jest interesujące
Nagłe obniżenie ciśnienia zostało przedstawione w kulminacyjnym momencie w klasycznym filmie o Jamesie Bondzie „Goldfinger”, w którym ciśnieniowa kabina zostaje przebita, a tytułowy złoczyńca zostaje wyssany przez okno do śmierci . „Jeśli w kabinie nastąpi gwałtowne rozhermetyzowanie, masz taką ogromną ilość powietrza, która będzie próbowała wypłynąć z otworu wypuszczającego powietrze. Spowoduje to całkiem niezłe zakłócenia w kabinie. Będziesz zdezorientowany. Scena w filmie mogła jednak trochę przesadzić ”- mówi Horning.
