ห้องโดยสารบนเครื่องบินมีแรงกดดันอย่างไร?

Mar 19 2020
หากไม่มีระบบที่สูบอากาศที่ไม่ได้ใช้จากเครื่องยนต์ของเครื่องบินเข้าไปในห้องโดยสารผู้โดยสารและลูกเรือจะไม่สามารถหายใจได้ในระยะ 30,000 ฟุต แต่ระบบนั้นทำงานอย่างไร?
ความกดดันในห้องโดยสารบนเครื่องบินเป็นสิ่งที่ผู้โดยสารไม่ได้นึกถึงจนกว่าหูของพวกเขาจะเริ่มดังขึ้นหรือเกิดเหตุฉุกเฉินขึ้น รูปภาพ Thinkstock / Getty

ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1930 โบอิ้งผู้ผลิตการบินได้นำเสนอเครื่องบินรุ่นใหม่ Model 307 Stratolinerซึ่งเป็นนวัตกรรมที่เปลี่ยนแปลงเกม มันติดตั้งห้องโดยสารที่มีแรงดันสูงซึ่งทำให้เครื่องบินสามารถบินได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัยมากขึ้นในระดับความสูงเหนือสภาพอากาศโดยไม่ทำให้ผู้โดยสารและลูกเรือได้รับออกซิเจนเพียงพอจากการหายใจในอากาศที่บางกว่าที่ 20,000 ฟุต (6,096 เมตร)

ตั้งแต่นั้นมาความกดดันในห้องโดยสารได้กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่พวกเราส่วนใหญ่ที่บินอาจจะยอมรับ

Cabin ดันการทำงานให้ดีว่าผู้โดยสารที่เพิ่งจะได้แจ้งให้ทราบว่าในส่วนหนึ่งเพราะมันค่อยๆปรับความดันอากาศภายในเครื่องบินที่มันปีนขึ้นไปอยู่ในระดับความสูงและจากนั้นจะปรับอีกครั้งบนทางลงอธิบายโยน Horning เขาดำรงตำแหน่งรองศาสตราจารย์ในแผนกวิทยาศาสตร์การซ่อมบำรุงการบินที่Embry-Riddle Aeronautical Universityใน Daytona Beach รัฐฟลอริดาตั้งแต่ปี 2548 และก่อนหน้านั้นเป็นอาจารย์ช่างเครื่องและซ่อมบำรุงที่ Delta Airlines เป็นเวลา 18 ปี

"มันไม่ใช่ระบบที่ซับซ้อนมากนัก" ฮอร์นิงผู้ซึ่งอธิบายว่าเทคโนโลยีพื้นฐานนั้นยังคงเหมือนเดิมมานานหลายสิบปีแม้ว่าการถือกำเนิดของระบบอิเล็กทรอนิกส์ แต่การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ทำให้แม่นยำมากขึ้น โดยพื้นฐานแล้วเครื่องบินจะใช้อากาศส่วนเกินบางส่วนที่คอมเพรสเซอร์ดึงเข้ามาในเครื่องยนต์เจ็ท "เครื่องยนต์ไม่ต้องการอากาศทั้งหมดสำหรับการเผาไหม้ดังนั้นบางส่วนจึงถูกปิดและใช้ทั้งสำหรับเครื่องปรับอากาศและแรงดัน"

อากาศส่วนเกินจากคอมเพรสเซอร์จะถูกระบายความร้อนจากนั้นสูบเข้าไปในห้องโดยสาร ได้รับการควบคุมโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องควบคุมความดันในห้องโดยสารซึ่ง Horning อธิบายว่าเป็น "สมองของระบบแรงดัน"

"ตัวควบคุมนั้นควบคุมแรงดันโดยอัตโนมัติ" Horning อธิบาย "มันรู้จากข้อมูลว่าลูกเรือเข้ามาในระดับความสูงของการล่องเรือคืออะไรมันกำหนดเวลาของแรงดันเพื่อที่ว่าเมื่อเครื่องบินไต่ระดับขึ้นและแรงกดดันจากภายนอกจะลดลง

การกดดันเครื่องบินมากเกินไปอาจทำให้ลำตัวตกอยู่ภายใต้ความเครียดมากเกินไปจากแรงกดดันที่แตกต่างกันในขณะที่เครื่องบินไต่ระดับขึ้นฮอร์นิงกล่าว เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งนั้นสายการบินอย่าพยายามทำซ้ำความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเล แต่ที่ระดับความสูง 36,000 ฟุต (10,973 เมตร) เครื่องบินไอพ่นเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่จะจำลองความกดอากาศที่ระดับความสูง 8,000 ฟุต (2,438 เมตร) ใกล้เคียงกับแอสเพนโคโลราโด

โบอิ้ง 787ซึ่งมีคาร์บอนไฟเบอร์ซุปเปอร์แข็งแกร่งในเฟรมของมันคือสามารถที่จะได้รับลงไปเท่ากับความดันอากาศที่ 6,000 ฟุต (1,829 เมตร) “ นั่นดีกว่าเพราะเมื่อระดับความสูงของห้องโดยสารสูงขึ้นคุณจะมีออกซิเจนในเลือดน้อยลง” ฮอร์นิงอธิบาย "นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเมื่อคุณลงจากเครื่องบินคุณอาจรู้สึกเหนื่อย"

Horning กล่าวว่าจะต้องเพิ่มอากาศเข้าไปเท่าใดจึงจะขึ้นอยู่กับปริมาตรของห้องโดยสาร เนื่องจากระบบแรงดันของเครื่องบินทำงานร่วมกับระบบปรับอากาศจึงทำให้อากาศหมุนเวียนผ่านห้องโดยสารอย่างต่อเนื่องหมุนเวียนอากาศบางส่วนและระบายส่วนที่เหลือเมื่อดูดอากาศบริสุทธิ์จากคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์

เครื่องบินส่วนใหญ่จะแลกเปลี่ยนอากาศภายในห้องโดยสารอย่างสมบูรณ์ภายในสามถึงห้านาทีตามรายงานของ Horning

ความกดดันอย่างค่อยเป็นค่อยไปเป็นกุญแจสำคัญ

สายการบินต้องระมัดระวังในการกดดันทีละน้อยในขณะที่พวกเขาขึ้นและกดดันเช่นเดียวกับทีละน้อยเมื่อพวกเขาลงไปที่สนามบินปลายทางเนื่องจากมนุษย์ค่อนข้างอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศซึ่งเป็นสิ่งที่ใครก็ตามที่เคยได้รับความทุกข์ทรมานจากหูของเครื่องบินจะรู้ดีอยู่แล้ว นั่นเป็นเหตุผลหนึ่งที่ระบบแรงดันอากาศมีการควบคุมอัตโนมัติ ดังที่ฮอร์นิงอธิบายว่าหากตัวควบคุมทำงานผิดปกตินักบินของเครื่องบินสามารถกดเครื่องบินได้ด้วยตนเองในระหว่างการลงจอด แต่อาจเป็นประสบการณ์ที่ไม่สะดวกสบายสำหรับผู้โดยสารและลูกเรือเนื่องจากเป็นการยากที่จะทำด้วยมืออย่างช่ำชอง

ระบบแรงดันอากาศยังมีกลไกความปลอดภัยที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ วาล์วปล่อยแรงดันบวกจะเปิดขึ้นหากความดันภายในสูงเกินไปเนื่องจากอากาศถูกสูบเข้าไปในห้องโดยสารมากเกินไป มันจะคลายความกดดันนั้น นอกจากนี้ยังมีวาล์วแรงดันลบซึ่งช่วยปกป้องเครื่องบินจากผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงที่ความดันภายนอกจะมากกว่าภายในห้องโดยสาร (สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นระหว่างการสืบเชื้อสายอย่างกะทันหันตามรายละเอียดของAerosavvy )

"เครื่องบินไม่ได้ออกแบบมาเพื่อเป็นเรือดำน้ำ" Horning กล่าว "มันถูกออกแบบมาให้มีความดันภายในสูงกว่าด้านนอกนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมวาล์วระบายแรงดันลบจึงไวกว่ามาก" ด้วยเหตุนี้เมื่อคุณอยู่บนเครื่องบินที่กำลังลงจากเครื่องบางครั้งคุณจะได้ยินเสียงดังของอากาศ นั่นคือวาล์วแรงดันลบที่เริ่มเข้ามา

ในกรณีที่เกิดภาวะซึมเศร้าไม่บ่อยนักในระหว่างการบินมีมาตรการป้องกันอื่น ๆ เช่นบันทึกย่อของ Horning มีเซ็นเซอร์ที่ตรวจจับเมื่อความดันลดลงถึงระดับความสูง 12,000 ฟุต (3,658 เมตร) สวิตช์ดังกล่าวจะหยดหน้ากากออกซิเจนเข้าไปในห้องโดยสารโดยอัตโนมัติเพื่อให้ผู้โดยสารหายใจต่อไปได้โดยไม่ลำบาก ในเครื่องบินบางลำออกซิเจนมาจากกระบอกสูบในขณะที่บางรุ่นได้รับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ปล่อยออกซิเจนผ่านปฏิกิริยาทางเคมี

ตอนนี้น่าสนใจ

กดดันอย่างฉับพลันเป็นภาพในช่วงเวลาที่ยอดคลาสสิกภาพยนตร์เจมส์บอนด์ "ฟิงเกอร์" ซึ่งห้องโดยสารที่มีแรงดันที่มีการเจาะทะลุและคนร้ายบาร์นี้ได้รับการดูดออกไปนอกหน้าต่างไปสู่การตายของเขา "หากมีการหดตัวของห้องโดยสารอย่างรวดเร็วคุณจะมีอากาศปริมาณมหาศาลที่จะพยายามพุ่งออกจากช่องใดก็ตามที่ปล่อยอากาศออกมานั่นจะทำให้เกิดการรบกวนที่ดีในห้องโดยสารคุณจะเป็น ยุ่งเหยิงฉากในภาพยนตร์อาจจะดูเกินจริงไปหน่อย "ฮอร์นิงกล่าว