چگونه کابین های هواپیما ایمن می مانند: فشار، اکسیژن و سیستم های پشتیبانی توضیح داده شده

در ارتفاع پرواز، هوای بیرون از هواپیما بسیار رقیق است تا نفس کشیده شود و بسیار سرد است تا بدون حفاظت بتوان زنده ماند. کابین ها این مشکل را با ایجاد یک ارتفاع کابین اصطناعی و پایین تر در داخل بدنه سوخته هواپیما حل می کنند، با استفاده از هوای کشیده شده از موتورها و کنترل شده توسط یک سیستم از سوپاپ ها، با ماسک های اکسیژن و مقررات سختگیرانه به عنوان پشتیبانی در صورت بروز مشکلی.

هوای کابین از کجا می آید

در بیشتر هواپیماهای جت، هوای فشرده از مرحله فشرده کننده موتورها "تخلیه" می شود، طبق منبع آموزش پروازی Boldmethod. این هوای تخلیه موتور را گرم ترک می کند - حدود 200 درجه سلسیوس، طبق مدخل ویکی پدیای فشار کابین - سپس از طریق تبدیل کنندهای حرارتی خنک می شود و با هوای بازگردانی شده کابین مخلوط می شود قبل از اینکه از طریق مجاری به کابین فشار داده شود.

هوای ورودی عمداً سریع تر از سرعتی که مجاز است خارج شود تامین می شود. کابین از طریق یک یا چند سوپاپ خروجی هوا نزدیک انتهای بدنه هواپیما خالی می شود، که باز و بسته می شود تا فشار را دقیق تر کند: هنگام بالا رفتن هواپیما برای حفظ فشار بیشتر کمی بسته می شود، و در هنگام نزول بیشتر باز می شود، طبق Boldmethod.

چرا کابین ها به فشار سطح دریا فشرده نمی شوند

قوانین اداره فدرال هوانوردی ایالات متحده (FAA) مستلزم است که فشار کابین در سطح یا کمتر از معادل 8000 فوت ارتفاع باقی بماند، طبق متن مقررات FAA خلاصه شده از طریق پایگاه داده eCFR. فشار دادن تمام راه به فشار سطح دریا یک بدنه ثقیل تر و قوی تر را مستلزم می کند که بتواند تفاوت فشار بسیار بزرگتری را بین درون و بیرون تحمل کند - یک تبادل تجاری که سازندگان هواپیما عموماً از آن اجتناب کرده اند.

اکثر هواپیماهای پهن تنه قدیمی تر ارتفاع کابین حدود 7000-8000 فوت را حفظ می کنند، همانطور که مقاله ویکی پدیای فشار کابین توجه می کند، Boeing 767 را به عنوان مثالی نزدیک 7000 فوت نام می برد. هواپیماهای کامپوزیتی جدید تر پایین تر می روند: Boeing در وب سایت خود اعلام می کند که 787 Dreamliner ارتفاع کابین را در 6000 فوت نگه می دارد - حدود 2000 فوت کمتر از هواپیماهای آلومینیومی معمولی - زیرا چارچوب کامپوزیتی آن در برابر خطرات خستگی و خوردگی که تفاوت های فشار بالاتر برای ساختارهای فلزی ایجاد می کنند مقاومت می کند. Boeing همچنین می گوید که 787 رطوبت کابین را افزایش می دهد، با هدف کمک به مسافران احساس "تازه تر" بعد از پروازهای طولانی.

اگر فشار از دست برود چه اتفاقی می افتد

قوانین FAA تحت 14 CFR 121.333 مستلزم است که اکسیژن حداقل برای 10 درصد از سرنشینان کابین مسافر در ارتفاع های فشار کابین بین 10000 و 14000 فوت بعد از رویداد فقدان فشار در دسترس باشد، با نیازمندی های اکسیژن کمک های اولیه اضافی برای سهم کوچک تری از سرنشینان بالاتر از 8000 فوت، طبق متن مقررات از طریق موسسه اطلاعات حقوقی دانشگاه کرنل. در عمل، مواد آموزشی خطوط هوایی که به AOPA اشاره شده است نشان می دهد که ماسک به طور خودکار زمانی که ارتفاع کابین به حدود 13000-14000 فوت برسد به کار می افتد.

برای خدمه پرواز، قانون FAA 14 CFR 121.333 مستلزم است که دو ساعت از تامین اکسیژن برای هر یک از اعضای خدمه بالاتر از 10000 فوت در نظر گرفته شود، که شامل یک فرود 10 دقیقه ای از حداکثر ارتفاع عملیاتی تا 10000 فوت و سپس 110 دقیقه در آن ارتفاع است، طبق خلاصه مقررات از طریق موسسه اطلاعات حقوقی دانشگاه کرنل. بالاتر از سطح پرواز 250، حداقل یک خلبان باید ماسک اکسیژن را روی کنترل ها بپوشد و استفاده کند مگر اینکه ماسک های سریع تعویض - که باید ایمن و تحویل اکسیژن در پنج ثانیه باشند - در دسترس باشند.

چرا سرعت مهم است: زمان آگاهی مفید

فوری بودن پشت این قوانین از آنجا ناشی می شود که خدمه چقدر کم زمان برای واکنش داشته است. منفذ ایمنی هوانوردی AVweb یک جدول معروف از "زمان آگاهی مفید" را منتشر می کند - پنجره ای که در آن یک فرد هنوز می تواند به طور موثر عمل کند پیش از اینکه کمبود اکسیژن قضاوت را دچار خلل کند. در 18000 فوت آن پنجره حدود 20-30 دقیقه است؛ در 25000 فوت به حدود 3-5 دقیقه کاهش می یابد؛ در 30000 فوت حدود 1-2 دقیقه است؛ و در 40000 فوت به حدود 15-20 ثانیه کاهش می یابد، طبق اعدادی از AVweb. یک کاهش فشار ناگهانی و سریع - به جای یک نشتی آهسته - این اوقات را بیشتر کاهش می دهد، همانطور که AVweb توجه می کند، زیرا بدن اکسیژن را از طریق ریه به بیرون از دست می دهد در همانی که اکسیژن استشمام شده کاهش می یابد.

این همچنین دلیل آن است که خلبانان برای پوشیدن اکسیژن و شروع فوری انحدار اضطراری بعد از هر رویداد فقدان فشار به جای تشخیص دادن علت ابتدا آموزش داده می شوند.

افزونگی درون ریخت

سیستم های فشار با پشتیبانی ها طراحی شده اند. مدخل ویکی پدیا در مورد فشار کابین توجه می کند که حداقل دو موتور معمولا هوای تخلیه را تامین می کنند تا سیستم برای شکست موتور تحمل کند، و بیشتر هواپیماهای جدید کنترل کننده های فشار الکترونیکی تکراری با حالت پشتیبانی دستی را اجرا می کنند. سوپاپ خروجی هوا خود به عنوان یک سوپاپ تخلیه ایمنی نیز کار می کند، تفاوت فشار بین کابین و هوای بیرونی را از تجاوز از محدودیت های ساختاری جلوگیری می کند - معمولا در محدوده 7.8-9.4 psi بسته به نوع هواپیما ذکر شده است.

درس های تاریخی این حفاظت ها را شکل داد. همان مدخل ویکی پدیا به حوادث de Havilland Comet در سال 1954 اشاره می کند، که در آن چرخه های فشار مکرر باعث خستگی فلز و شکست بدنه شد، به عنوان یک نقطه عطف که منجر به بهتر شدن پروتکل های بازرسی، روش های تست رادیوگرافی و تغییرات طراحی شد - شامل پنجره های کابین بیضی اکنون استاندارد برای هواپیماهای فشرده شده.

اعداد کلیدی در یک نگاه