Kabin basınçlandırma - Cabin pressurization
Kabin basınçlandırma , yüksek irtifalarda uçan yolcular ve mürettebat için güvenli ve rahat bir ortam yaratmak için bir uçak veya uzay aracının kabinine şartlandırılmış havanın pompalanması işlemidir . Uçak için, bu hava, genellikle bir kapalı kan gelen gaz türbini motorlarının kompresör aşamasında ve uzay aracı için, çoğu zaman, yüksek basınçlı taşınır kriyojenik tankları. Hava, bir veya daha fazla çevre kontrol sistemi ile kabine dağıtılmadan önce, soğutulur, nemlendirilir ve gerekirse devridaim havası ile karıştırılır . Kabin basıncı, çıkış vanası tarafından düzenlenir.
İlk deneysel basınçlandırma sistemleri 1920'lerde ve 1930'larda kullanılmaya başlanırken , basınçlı kabinle donatılmış ilk ticari uçak olan Boeing 307 Stratoliner 1938'e kadar piyasaya sürüldü. Uygulama, on yıl sonra, özellikle de 1949'da dünyanın ilk jet gemisi olan İngiliz de Havilland Comet'in piyasaya sürülmesiyle yaygınlaşacaktı . Başlangıçta başarılı olsa da , 1954'teki iki feci başarısızlık dünya çapındaki filoyu geçici olarak durdurdu; neden , her ikisi de havacılık mühendislerinin o zamanlar sadece sınırlı bir anlayışa sahip olduğu, ilerleyen metal yorgunluğu ve uçak cilt gerilimlerinin bir kombinasyonu olarak bulundu . Comet'ten öğrenilen temel mühendislik ilkeleri, Boeing 707 gibi sonraki tüm jet uçaklarının tasarımına doğrudan uygulandı .
Bazı uçaklar olağandışı basınçlandırma senaryoları sundu. Süpersonik yolcu uçağı Concorde , 6.000 fit (1.800 m) kabin yüksekliğini korurken alışılmadık derecede yüksek irtifada (18.000 m'ye kadar) uçması nedeniyle özellikle yüksek bir basınç farkına sahipti. Bu sadece gövde ağırlığını artırmakla kalmadı , Bir basınçsızlaştırma olayı meydana gelirse, basınç düşürme oranını yavaşlatmak amacıyla, diğer ticari yolcu uçaklarından daha küçük kabin pencerelerinin kullanılması. Uçuş ortasında feci bir kabin arızasına maruz kalan bir Boeing 737-200'ü içeren Aloha Airlines Flight 243 olayının başlıca nedeni uçak gövdesinin dayanmak üzere tasarlandığı uçuş döngüsü sayısının iki katından fazla birikmiş olmasına rağmen çalışmaya devam ediyor.Yolcu konforunu artırmak için, Boeing 787 Dreamliner ve Airbus A350 XWB gibi birkaç modern yolcu uçağı, azaltılmış çalışma kabini irtifalarına da sahiptir. daha yüksek nem seviyeleri olarak; kompozit uçak gövdelerinin kullanılması, bu tür konforu en üst düzeye çıkaran uygulamaların benimsenmesine yardımcı olmuştur.
Kabin basınçlandırma ihtiyacı
Mürettebatı ve yolcuları, bu rakımın üzerindeki düşük dış hava basıncının neden olduğu bir dizi fizyolojik sorun riskinden korumak için deniz seviyesinden 10.000 fit (3.000 m) üzerindeki irtifalarda basınçlandırma giderek daha gerekli hale gelmektedir . ABD'de faaliyet gösteren özel uçaklar için, kabin yüksekliği (hava basıncının bir temsili, aşağıya bakınız ) 30 dakikadan daha uzun süre 12.500 ft'in üzerinde kalırsa veya kabin yüksekliği 14.000 ft'e ulaşırsa , mürettebat üyelerinin oksijen maskesi kullanmaları gerekir . istediğin zaman. 15.000 ft'nin üzerindeki irtifalarda, yolculara oksijen maskesi de sağlanmalıdır. Ticari uçakta, kabin yüksekliği 8.000 fit (2.400 m) veya altında tutulmalıdır. Kargo ambarının basınçlandırılması, yeniden basınçlandırma sırasında sızabilecek, genişleyebilecek, patlayabilecek veya ezilebilecek basınca duyarlı malların hasar görmesini önlemek için de gereklidir. Başlıca fizyolojik sorunlar aşağıda listelenmiştir.
- Hipoksi
- Yüksek irtifada düşük kısmi oksijen basıncı , akciğerlerdeki ve ardından beyindeki alveolar oksijen gerilimini azaltır, bu da halsiz düşünceye, soluk görüşe, bilinç kaybına ve nihayetinde ölüme yol açar. Bazı kişilerde, özellikle de kalp veya akciğer hastalığı olanlarda, semptomlar 5.000 fit (1.500 m) kadar düşük başlayabilir, ancak çoğu yolcu, herhangi bir kötü etki olmaksızın 8.000 fit (2.400 m) rakımı tolere edebilir. Bu yükseklikte, deniz seviyesinden yaklaşık% 25 daha az oksijen vardır.
- Hipoksi, bir oksijen maskesi veya bir burun kanülü yoluyla ilave oksijenin uygulanmasıyla ele alınabilir . Basınçlandırma olmadan, yaklaşık 40.000 fit (12.000 m) yüksekliğe kadar yeterli oksijen sağlanabilir. Bunun nedeni, deniz seviyesinde yaşamaya alışkın bir kişinin normal çalışması için yaklaşık 0,20 bar kısmi oksijen basıncına ihtiyaç duyması ve havadaki oksijenin mol fraksiyonunu artırarak bu basıncın yaklaşık 40.000 fit (12.000 m) 'ye kadar korunabilmesidir. nefes almak. 40.000 fitte (12.000 m), ortam hava basıncı yaklaşık 0,2 bara düşer; burada minimum 0,2 bar kısmi oksijen basıncını muhafaza etmek, bir oksijen maskesi kullanarak% 100 oksijen solumayı gerektirir .
- Uçakların yolcu bölmesindeki acil oksijen kaynağı maskelerinin basınç talep maskeleri olması gerekmez, çünkü çoğu uçuş 40.000 fitin (12.000 m) altında kalır. Bu rakımın üzerinde, oksijen kısmi basıncı% 100 oksijende bile 0,2 bar'ın altına düşecek ve hipoksi riskinden kaçınmak için bir dereceye kadar kabin basıncı veya hızlı iniş şart olacaktır.
- İrtifa hastalığı
- Vücudun hipoksiye en yaygın tepkisi olan hiperventilasyon , kandaki kısmi oksijen basıncını kısmen geri kazanmaya yardımcı olur, ancak aynı zamanda karbondioksitin (CO 2 ) dışarı çıkmasına, kan pH'ını yükseltir ve alkalozu tetikler . Yolcular yorgunluk, mide bulantısı , baş ağrısı, uykusuzluk ve (uzun uçuşlarda) hatta akciğer ödemi yaşayabilir . Bunlar, dağcıların yaşadığı semptomlarla aynıdır, ancak motorlu uçuşun sınırlı süresi, akciğer ödemi gelişimini olasılık dışı kılar. İrtifa hastalığı , vücudu basınçlı bir ortamda tamamen saran kask ve ön yüze sahip tam basınçlı bir elbise ile kontrol edilebilir ; ancak bu ticari yolcular için pratik değildir.
- Dekompresyon hastalığı
- Esas olarak nitrojen (N 2 ) olmak üzere diğer tüm gazlar dahil olmak üzere gazların düşük kısmi basıncı , kan dolaşımındaki çözünmüş gazların çökelmesine neden olarak gaz embolisine veya kan dolaşımında kabarcıklara neden olabilir . Mekanizma, derinlikten yükselen basınçlı hava dalgıçlarınınki ile aynıdır. Semptomlar "kıvrılmalar" ın erken semptomlarını - yorgunluk, unutkanlık, baş ağrısı, felç, tromboz ve deri altı kaşıntı - ancak nadiren bunların tüm semptomlarını içerebilir. Dekompresyon hastalığı, irtifa hastalığı gibi tam basınçlı bir elbise ile de kontrol edilebilir.
- Barotravma
- Uçak tırmanırken veya alçalırken, vücutlarında hapsolmuş gazlar genişledikçe veya büzüldükçe yolcular rahatsızlık veya akut ağrı yaşayabilir. En yaygın sorunlar , tıkalı bir östaki borusu veya sinüsler tarafından orta kulakta (aerotit) veya paranazal sinüslerde sıkışan hava ile ortaya çıkar . Ağrı ayrıca gastrointestinal sistemde ve hatta dişlerde ( barodontalji ) yaşanabilir . Genellikle bunlar gerçek travmaya neden olacak kadar şiddetli değildir, ancak kulakta uçuştan sonra da devam eden ağrıya neden olabilir ve pnömotoraks gibi önceden var olan tıbbi durumları şiddetlendirebilir veya hızlandırabilir .
Kabin yüksekliği
Kabinin içindeki basınç, teknik olarak eşdeğer etkin kabin yüksekliği veya daha genel olarak kabin yüksekliği olarak adlandırılır . Bu, Uluslararası Standart Atmosfer gibi standart bir atmosfer modeline göre aynı atmosferik basınca sahip ortalama deniz seviyesinin üzerindeki eşdeğer irtifa olarak tanımlanır . Bu nedenle, sıfır kabin yüksekliği, 101.325 kilopaskal (14.696 psi) olarak alınan ortalama deniz seviyesinde bulunan basınca sahip olacaktır.
Uçak
Gelen Uçakları , uçuş sırasında kabin yüksekliği ve basınçlı kısmında stresi azaltmak için deniz seviyesinden tutulur gövdenin ; bu gerilim, kabin içindeki ve dışındaki basınç farkıyla orantılıdır. Tipik bir ticari yolcu uçuşunda, kabin irtifası, başlangıç havalimanının rakımından yasal maksimum 8.000 ft (2.400 m) 'ye kademeli olarak yükselecek şekilde programlanmıştır. Bu kabin irtifası, uçak maksimum irtifada seyrederken korunur ve ardından iniş sırasında, varış noktasındaki ortam hava basıncıyla kabin basıncı eşleşene kadar kademeli olarak azaltılır.
Kabin yüksekliğini 2.400 m'nin (8.000 ft) altında tutmak, genellikle ciddi hipoksiyi , irtifa hastalığı , dekompresyon hastalığı ve barotravmayı önler . ABD'deki Federal Havacılık İdaresi (FAA) düzenlemeleri, normal çalışma koşulları altında, uçağın maksimum çalışma irtifasında kabin yüksekliğinin bu sınırı aşmamasını şart koşmaktadır. Bu zorunlu maksimum kabin yüksekliği tüm fizyolojik sorunları ortadan kaldırmaz; Pnömotoraks gibi rahatsızlıkları olan yolcuların tamamen iyileşene kadar uçmamaları tavsiye edilir ve soğuk algınlığı veya başka bir enfeksiyondan muzdarip kişiler yine de kulaklarda ve sinüslerde ağrı hissedebilirler. İnsanlar iç kulaktaki ve sinüslerdeki basınç değişikliklerine duyarlı olduğundan ve bunun dikkatli bir şekilde yönetilmesi gerektiğinden , kabin yüksekliğinin değişim hızı konforu büyük ölçüde etkiler . Bir dalıştan sonraki "uçuş yok" süresi içinde uçan tüplü dalgıçlar , vücutlarında biriken nitrojen, düşük kabin basıncına maruz kaldığında kabarcıklar oluşturabildiğinden dekompresyon hastalığı riski altındadır .
Boeing 767'nin kabin yüksekliği , 37.000 fitte (11.000 m) seyrederken tipik olarak yaklaşık 7.000 fit (2.100 m) 'dir. Bu, eski jet uçakları için tipiktir. Hepsi olmasa da çoğu yeni uçak için bir tasarım hedefi, eski tasarımlara göre daha düşük bir kabin yüksekliği sağlamaktır. Bu, yolcu konforu için faydalı olabilir. Örneğin, Bombardier Global Express iş jeti, 41.000 fitte (12.000 m) seyir halindeyken 4.500 ft (1.400 m) kabin yüksekliği sağlayabilir. Emivest SJ30 41,000 feet (12.000 metre) seyir sırasında iş jeti su seviyesinde bir kabin yükseklik sağlayabilir. Airbus A380 uçağında sekiz uçuşla ilgili bir çalışmada, ortalama kabin basıncı yüksekliği 6,128 fit (1,868 m) bulundu ve Boeing 747-400 uçağındaki 65 uçuş , 5,159 fit (1,572 m) ortalama kabin basıncı yüksekliği buldu.
1996'dan önce, yaklaşık 6.000 büyük ticari nakliye uçağına, yüksek irtifa özel koşullarını karşılamak zorunda kalmadan 45.000 ft (14.000 m) 'ye kadar uçmak için bir tip sertifikası verildi. 1996 yılında FAA, yeni tip uçak tasarımları için ek yüksek irtifa kabin basıncı spesifikasyonları getiren 25-87 sayılı Değişikliği kabul etti. 25.000 ft (7.600 m) 'nin üzerinde çalıştığı onaylanan uçak, "basınçlandırma sistemindeki herhangi bir olası arıza durumundan sonra yolcuların 15.000 ft (4.600 m) üzerindeki kabin basınç irtifalarına maruz kalmayacakları şekilde tasarlanmalıdır". "Son derece olası olmadığı gösterilmeyen herhangi bir arıza durumundan" kaynaklanan bir dekompresyon durumunda, uçak, yolcuların 2 dakikadan fazla 25.000 ft'yi (7.600 m) aşan bir kabin yüksekliğine maruz kalmayacak şekilde tasarlanmalıdır. ne de herhangi bir zamanda 40.000 ft'yi (12.000 m) aşan bir yüksekliğe. Uygulamada, bu yeni Federal Havacılık Yönetmeliği değişikliği , yeni tasarlanmış ticari uçakların çoğuna 40.000 ft (12.000 m) operasyonel tavan dayatmaktadır . Uçak üreticileri, koşullar gerektiriyorsa, bu kuralın gevşetilmesi için başvurabilir. 2004'te Airbus , A380'in kabin yüksekliğinin bir dekompresyon olayı durumunda 43.000 ft (13.000 m) 'ye ve bir dakika boyunca 40.000 ft (12.000 m)' yi aşmasına izin vermek için bir FAA muafiyeti aldı. Bu, A380'in diğer yeni tasarlanmış sivil uçaklardan daha yüksek bir rakımda çalışmasına izin verir.
Uzay aracı
Rus mühendisler , Soyuz uzay aracını tanıtmak için 1961 Vostok , 1964 Voskhod ve 1967'de her zaman sıfıra yakın bir kabin yüksekliğinde tutulan hava benzeri bir nitrojen / oksijen karışımı kullandılar . Bu, daha ağır bir uzay aracı tasarımı gerektirir , çünkü uzay aracı kabin yapısı, boşluk boşluğuna karşı inç kare başına 14,7 pound (1 bar) gerilime dayanmalıdır ve ayrıca inert bir nitrojen kütlesi taşınmalıdır. Mevcut yumuşak uzay giysileri , makul esneklik sağlamak için nispeten düşük basınçta saf oksijen ile basınçlandırıldığından , kozmonotlar ekstravehiküler aktivite gerçekleştirirken dekompresyon hastalığından kaçınmak için de özen gösterilmelidir .
Buna karşılık, Amerika Birleşik Devletleri 1961 Mercury , 1965 Gemini ve 1967 Apollo uzay aracı için , esas olarak dekompresyon hastalığını önlemek için saf bir oksijen atmosferi kullandı . Mercury, 24,800 fit (7,600 m) (inç kare başına 5,5 pound (0,38 bar)) bir kabin yüksekliği kullandı; Gemini 25,700 fit (7,800 m) (5,3 psi (0,37 bar)) rakım kullandı; ve Apollo uzayda 27.000 fit (8.200 m) (5.0 psi (0.34 bar)) kullandı. Bu, daha hafif bir uzay aracı tasarımına izin verdi. Bu mümkündür, çünkü% 100 oksijende, kan dolaşımına astronotların normal şekilde çalışmasına izin verecek kadar oksijen gitmektedir. Fırlatmadan önce basınç, Gemini için ortamın sabit 5,3 psi (0,37 bar) üzerinde ve Apollo için fırlatıldığında deniz seviyesinden 2 psi (0,14 bar) yukarıda) deniz seviyesinden biraz daha yüksekte tutulmuş ve uzay kabini yüksekliğine geçilmiştir. çıkış sırasında. Bununla birlikte, yüksek basınçlı saf oksijen atmosferinin Apollo'da ölümcül bir yangın tehlikesi olduğu kanıtlandı ve 1967'deki bir yer testi sırasında Apollo 1'in tüm mürettebatının ölümüne katkıda bulundu . Bundan sonra NASA , fırlatma sırasında sıfır kabin yüksekliğinde bir nitrojen / oksijen karışımı kullanma prosedürünü revize etti, ancak düşük basınçlı saf oksijen atmosferini uzayda 5 psi'de (0,34 bar) tuttu.
Mekanik
Basınçlandırma, bir basınçlı hava kaynağıyla basınçlandırılmak üzere tasarlanmış ve bir çevre kontrol sistemi (ECS) tarafından kontrol edilen hava geçirmez bir gövde tasarımı ile sağlanır . Basınçlandırma için en yaygın sıkıştırılmış hava kaynağı, bir gaz türbini motorunun kompresör aşamasından, bir düşük veya orta aşamadan ve ayrıca ek bir yüksek aşamadan çıkarılan tahliye havasıdır ; tam kademe motor tipine göre değişebilir. Soğuk dış hava, boşaltma havası valflerine ulaştığında, çok yüksek bir basınçtadır ve yaklaşık 200 ° C'ye (392 ° F ) kadar ısıtılmıştır . Yüksek veya düşük kanama kaynaklarının kontrolü ve seçimi tamamen otomatiktir ve çeşitli uçuş aşamalarında çeşitli pnömatik sistemlerin ihtiyaçları tarafından yönetilir.
ECS'ye yönlendirilen boşaltma havasının parçası daha sonra onu soğutan kabin basıncına getirmek için genişletilir. Daha sonra, bir ısı eşanjörü ve PAC (Basınçlandırma ve Klima) sistemi olarak bilinen hava döngüsü makinesi aracılığıyla sıcak sıkıştırılmış havadan geri ısı eklenerek nihai, uygun bir sıcaklığa ulaşılır . Bazı daha büyük yolcu uçaklarında, kabinin diğerlerinden daha soğuk olan bir bölümünü ısıtmak gerekirse, paketlerden gelen klimalı havanın aşağı akışına sıcak trim havası eklenebilir.
En az iki motor, tam yedeklilik sağlamak için tüm uçağın pnömatik sistemleri için sıkıştırılmış hava tahliye sağlar . Acil bir durumda ve ana motorlar çalıştırılmadan önce yerdeki kabin hava beslemesi için takılıysa yardımcı güç ünitesinden (APU) da basınçlı hava elde edilir . Günümüzde çoğu modern ticari hava taşıtı, manuel bir yedekleme kontrol sistemi ile birlikte basınçlandırmayı sürdürmek için tamamen yedekli, çoğaltılmış elektronik kontrol cihazlarına sahiptir.
Tüm egzoz havası, genellikle gövdenin arkasındaki bir çıkış valfi aracılığıyla atmosfere boşaltılır. Bu valf, kabin basıncını kontrol eder ve ayrıca diğer emniyet tahliye valflerine ek olarak bir emniyet tahliye valfi görevi görür. Otomatik basınç kontrolörleri arızalanırsa pilot, yedek acil durum prosedürü kontrol listesine göre kabin basınç valfini manuel olarak kontrol edebilir. Otomatik kontrolör normalde, gövde üzerindeki maksimum basınç farkı sınırını aşmadan kabin irtifasının mümkün olduğu kadar düşük olması için çıkış vanası konumunu sürekli olarak ayarlayarak uygun kabin basıncı yüksekliğini korur. Basınç farkı uçak tiplerine göre değişir, tipik değerler 540 hPa (7,8 psi ) ile 650 hPa (9,4 psi ) arasındadır. 39.000 fit'te (12.000 m), kabin basıncı otomatik olarak yaklaşık 6.900 fit (2.100 m) (Mexico City'den 450 fit (140 m) daha düşük), yaklaşık 790 hPa (11.5 psi) atmosfer basıncında tutulacaktır.
Boeing 787 Dreamliner gibi bazı uçaklar, basınç sağlamak için daha önce piston motorlu uçaklarda kullanılan elektrikli kompresörleri yeniden piyasaya sürdü. Elektrikli kompresörlerin kullanılması, motorlar üzerindeki elektrik üretim yükünü arttırır ve bir dizi enerji transferi aşamasını ortaya çıkarır; bu nedenle, bunun hava aracı hava işleme sisteminin genel verimliliğini artırıp artırmadığı açık değildir. Bununla birlikte, kabindeki kimyasal kirlenme tehlikesini ortadan kaldırır, motor tasarımını basitleştirir, uçak çevresinde yüksek basınçlı boru tesisatı çalıştırma ihtiyacını ortadan kaldırır ve daha fazla tasarım esnekliği sağlar.
Planlanmamış dekompresyon
Rakımda / uzayda planlanmamış kabin basıncı kaybı nadirdir, ancak bir dizi ölümcül kazayla sonuçlanmıştır . Arızalar, kabin basıncının düşmesine izin veren ani, feci uçak gövdesi bütünlüğünün (patlayıcı dekompresyon) kaybından yavaş sızıntılara veya ekipman arızalarına kadar değişir.
Kabin basınçlandırmasının 10.000 fit (3.000 m) üzerindeki herhangi bir arızası, Minimum Sektör İrtifası (MSA) korunurken 8.000 fit (2.400 m) veya buna en yakın olan acil durum inişini ve her koltuk için bir oksijen maskesinin yerleştirilmesini gerektirir . Oksijen sistemleri gemideki herkes için yeterli oksijene sahiptir ve pilotlara 2.400 m'nin (8.000 ft) altına inmeleri için yeterli zaman sağlar. Acil oksijen olmadan, hipoksi bilinç kaybına ve ardından uçağın kontrolünü kaybetmesine neden olabilir. Modern uçaklar, kokpitte basınçlı bir saf oksijen tankı içerir ve pilotlara uçağı güvenli bir irtifaya çıkarmak için daha fazla zaman verir. Yararlı bir bilinç zaman yüksekliğine göre değişir. Basınç düştükçe, kabin hava sıcaklığı da hipotermi veya donma tehlikesi ile dış ortam sıcaklığına düşebilir .
En az 30 dakika içinde güvenli irtifaya ulaşmaya izin vermeyen arazi üzerinde uçması gereken uçaklar için, çoğu uçağa takılan kimyasal oksijen jeneratörleri yeterli oksijen sağlayamadığı için basınçlı oksijen şişeleri zorunludur .
Olarak püskürtme savaş uçağı, küçük boyutlu kokpit aracı herhangi bir basınç düşürme çok hızlı olacak ve pilot zaman, oksijen maskesi koymak için izin olmaz. Bu nedenle, savaş jeti pilotları ve uçak mürettebatının her zaman oksijen maskesi takması gerekir.
30 Haziran 1971'de Soyuz 11 mürettebatı , Sovyet kozmonotları Georgy Dobrovolsky , Vladislav Volkov ve Viktor Patsayev , atmosferik yeniden girişten önce yanlışlıkla açılan kabin havalandırma valfinin ardından öldürüldü.
Tarih
Basınçlı kabin sistemlerine öncülük eden uçaklar şunları içerir:
- Packard-Le Père LUSAC-11 , (1920, değiştirilmiş bir Fransız tasarımı, gerçekte basınçlı değil, kapalı, oksijenle zenginleştirilmiş bir kokpit ile)
- Mühendislik Bölümü USD-9A , değiştirilmiş bir Airco DH.9A (1921 - basınçlı kokpit modülünün eklenmesiyle uçan ilk uçak)
- Junkers Ju 49 (1931 - kabin basınçlandırma konseptini test etmek için tasarlanmış bir Alman deneysel uçak)
- Farman F.1000 (1932 - Fransız rekoru kıran basınçlı kokpit, deneysel uçak)
- Chizhevski BOK-1 (1936 - bir Rus deneysel uçağı)
- Lockheed XC-35 (1937 - basınçlı bir Amerikan uçağı. Kokpiti çevreleyen bir basınç kapsülünden ziyade, monokok gövde kabuğu, basınçlı kaptı.)
- Renard R.35 (1938 - ilk uçuşta düşen ilk basınçlı pistonlu yolcu uçağı)
- Boeing 307 (1938 - ticari hizmete giren ilk basınçlı yolcu uçağı)
- Lockheed Constellation (1943 - geniş hizmette ilk basınçlı yolcu uçağı)
- Avro Tudor (1946 - ilk İngiliz basınçlı yolcu uçağı)
- de Havilland Comet (İngiliz, Comet 1 1949 - ilk jetliner, Comet 4 1958 - Comet 1 sorunlarını çözme)
- Tupolev Tu-144 ve Concorde (sırasıyla 1968 SSCB ve 1969 İngiliz-Fransız - çok yüksek irtifada faaliyet gösteren ilk)
- SyberJet SJ30 (2005) 41.000 ft (12.000 m) deniz seviyesinde bir kabine izin veren 12.0 psi basınçlandırma sistemini onaylayan ilk sivil iş jeti.
1910'ların sonlarında, daha yüksek ve daha yüksek rakımlara ulaşmak için girişimlerde bulunuldu. 1920'de, 37.000 ft (11.000 m) üzerindeki uçuşlar ilk olarak , Dayton, Ohio'daki McCook Field'da bir Packard-Le Père LUSAC-11 çift kanatlı uçakta test pilotu Teğmen John A. Macready tarafından gerçekleştirildi . Uçuş, daha sonra geliştirilen bir oksijen maskesine değil, doğrudan kapalı bir kabine bırakılan kokpite depolanan oksijenin salınmasıyla mümkün oldu. Bu sistemle 40.000 ft (12.000 m) 'ye yakın uçuşlar mümkündü, ancak bu yükseklikte atmosferik basıncın olmaması pilotun kalbinin gözle görülür şekilde genişlemesine neden oldu ve birçok pilot, bu kadar yüksek irtifa uçuşlarından sağlık sorunları bildirdi. Bazı erken uçakların, rutin uçuşlar için yolcular için oksijen maskeleri vardı.
1921'de, bir Wright-Dayton USD-9A keşif uçağı, küçük harici türbinler tarafından içine zorlanan hava ile basınçlandırılabilen tamamen kapalı bir hava geçirmez oda eklenerek modifiye edildi. Odanın, 3.000 ft (910 m) 'de pilot tarafından mühürlenecek olan çapı yalnızca 22 inç (0.56 m) olan bir kapağı vardı. Oda sadece bir alet, bir altimetre içerirken, geleneksel kokpit aletlerinin tümü, beş küçük lumbozdan görülebilecek şekilde odanın dışına monte edildi. Uçağı ilk çalıştırma denemesi yine Teğmen John A. McCready tarafından yapıldı ve türbinin, sağlanan küçük tahliye vanasının serbest bırakabileceğinden daha hızlı odaya hava zorladığını keşfetti. Sonuç olarak, oda hızla aşırı basınç altına girdi ve uçuş terk edildi. Pilot, 3,000 ft (910 m) yükseklikte, oda kapağını kapatmak için çok kısa olduğunu keşfettiğinde, ikinci bir girişimin terk edilmesi gerekti. İlk başarılı uçuş nihayet test pilotu Teğmen Harrold Harris tarafından yapıldı ve bu, onu basınçlı bir uçakla dünyanın ilk uçuşu yaptı.
Basınçlı kabine sahip ilk yolcu uçağı , 1938'de, II.Dünya Savaşı'ndan önce inşa edilen Boeing 307 Stratoliner'dı , ancak yalnızca on tanesi üretildi. 307'nin "basınç bölmesi, uçağın burnundan yatay dengeleyicinin hemen ilerisindeki kıçtaki bir basınç bölmesine " kadar uzanıyordu.
II.Dünya Savaşı, uçak geliştirme için bir katalizördü. Başlangıçta, II.Dünya Savaşı'nın pistonlu uçakları, genellikle çok yüksek irtifalarda uçsalar da, basınçlı değildi ve oksijen maskelerine bağlıydı. Bu, mürettebatın kabin içinde hareket etmesini gerektiren daha büyük bombardıman uçaklarının geliştirilmesiyle pratik olmadı ve bu, kabin basınçlandırmalı ilk bombardıman uçağına (mürettebat alanlarıyla sınırlı olsa da), Boeing B-29 Superfortress'e yol açtı . Bunun için kontrol sistemi , kısmen Boeing tarafından Stratoliner için sahip olunan patentlerin lisanslanmasından yararlanılarak Garrett AiResearch Manufacturing Company tarafından tasarlandı .
Lockheed Constellation (1943) gibi savaş sonrası pistonlu uçaklar , teknolojiyi sivil hizmete genişletti. Piston motorlu uçaklar, basınçlı kabin havası sağlamak için genellikle elektrikli kompresörlere dayanıyordu. Motor süper şarjı ve kabin basınçlandırma, Douglas DC-6 , Douglas DC-7 ve Constellation gibi uçakların , 24.000 ft (7.300 m) ila 28.400 ft (8.700 m) arasında sertifikalı servis tavanlarına sahip olmasını sağladı. Bu irtifa aralığıyla başa çıkmak için basınçlı bir uçak gövdesi tasarlamak, o zamanın mühendislik ve metalurji bilgisi dahilindeydi. Jet uçaklarının piyasaya sürülmesi, seyir irtifalarında jet motorlarının yakıt açısından daha verimli olduğu 30.000-41.000 ft (9.100-12.500 m) aralığına önemli bir artış gerektirdi. Seyir irtifalarındaki bu artış, uçak gövdesinde çok daha titiz mühendislik gerektiriyordu ve başlangıçta tüm mühendislik sorunları tam olarak anlaşılmamıştı.
Dünyanın ilk ticari jet uçağı, 36.000 ft (11.000 m) hizmet tavanı ile tasarlanan İngiliz de Havilland Comet (1949) idi. İlk kez bu yükseklikte geniş çaplı, pencereli, basınçlı bir uçak gövdesi inşa edilmiş ve uçulmuştur. Başlangıçta tasarım çok başarılıydı, ancak 1954'te iki feci uçak gövdesi arızası uçağın, yolcuların ve mürettebatın tamamen kaybına neden oldu ve o zamanlar tüm dünya jet uçağı filosunu yere indirdi. Enkazın kapsamlı araştırması ve çığır açan mühendislik analizi, irtifada basınçlı gövde tasarımının temel sorunlarını çözen çok sayıda önemli mühendislik ilerlemesine yol açtı. Kritik problemin , uçak gövdesi üzerindeki pencereler ve perçin delikleri gibi açıklıklar etrafında uçak yüzeyindeki gerilmelerin nasıl yeniden dağıtıldığının yanlış anlaşılmasıyla birlikte, gövde tekrar tekrar gerilim döngülerine maruz kaldıkça ilerleyen metal yorgunluğunun etkisinin yetersiz anlaşılmasının bir kombinasyonu olduğunu kanıtladı .
Comet 1 programından öğrenilen metal yorgunluğuyla ilgili kritik mühendislik ilkeleri, doğrudan Boeing 707 (1957) ve sonraki tüm jet uçaklarının tasarımına uygulandı . Örneğin, dış kaplamanın kapsamlı görsel denetimlerine ek olarak ayrıntılı rutin inceleme süreçleri getirildi, zorunlu yapısal örnekleme operatörler tarafından rutin olarak yapıldı; çıplak gözle kolayca görülemeyen alanların incelenmesi ihtiyacı, havacılıkta yaygın radyografi incelemesinin yapılmasına yol açtı ; bu aynı zamanda başka türlü görülemeyecek kadar küçük çatlak ve kusurları tespit etme avantajına da sahipti. Comet felaketlerinin gözle görülür bir diğer mirası, her jet uçağının oval pencereleridir; Kuyrukluyıldızları yok eden metal yorgunluk çatlakları, Kuyrukluyıldız 1'in neredeyse kare pencerelerindeki küçük yarıçaplı köşelerden başlatıldı. Comet gövdesi yeniden tasarlandı ve Comet 4 (1958) başarılı bir yolcu uçağı haline geldi ve ilk transatlantik jet hizmetine öncülük etti, ancak program bu felaketlerden hiçbir zaman gerçekten iyileşmedi ve Boeing 707 tarafından geçildi.
Comet felaketlerini takiben bile, kabin basınçlandırmasına atfedilen birkaç felaket yorulma arızası vardı. Belki de en belirgin örnek, Boeing 737-200 içeren Aloha Airlines Flight 243'tür . Bu durumda, temel neden, kazadan önce 35.496 uçuş saati birikmiş olmasına rağmen belirli bir uçağın operasyonunun devam etmesiydi, bu saatler, kısa uçuşlarda kullanılması nedeniyle 89.680'in üzerinde uçuş döngüsünü (kalkış ve inişler) içeriyordu; bu, uçağın dayanmak için tasarlandığı uçuş döngülerinin sayısının iki katından fazlasına tekabül ediyordu. Aloha 243, kabin ekibinin bir üyesinin kaybıyla sonuçlanan dekompresyonun yol açtığı önemli hasara rağmen iniş yapabildi; olayın havacılık güvenliği politikaları üzerinde geniş kapsamlı etkileri oldu ve operasyon prosedürlerinde değişikliklere yol açtı.
Süpersonik yolcu uçağı Concorde , alışılmadık derecede yüksek irtifada (18.000 m'ye kadar) uçtuğu ve 6.000 ft (1.800 m) kabin yüksekliğini koruduğu için özellikle yüksek basınç farklarıyla uğraşmak zorunda kaldı. Buna rağmen, kabin yüksekliği kasıtlı olarak 6.000 fit (1.800 m) olarak tutuldu. Bu kombinasyon, konforu artırırken, Concorde'u önemli ölçüde daha ağır bir uçak haline getirmeyi gerektirdi ve bu da bir uçuşun nispeten yüksek maliyetine katkıda bulundu. Olağandışı bir şekilde, Concorde, bir pencere contasının başarısız olması durumunda dekompresyon oranını yavaşlatmak için diğer birçok ticari yolcu uçağından daha küçük kabin pencereleri ile donatıldı. Yüksek seyir irtifası , geleneksel uçaklarda kullanılan sürekli akış maskelerinin aksine acil durum maskelerinde yüksek basınçlı oksijen ve talep valflerinin kullanılmasını da gerektiriyordu . Uçaklar için minimum acil durum alçalma oranlarını uygulayan FAA, Concorde'un daha yüksek çalışma irtifasıyla ilgili olarak, bir basınç kaybı olayına en iyi yanıtın hızlı bir alçalma gerçekleştirmek olacağını belirledi.
Yeni uçaklar için tasarlanan operasyon kabini yüksekliği düşüyor ve bunun kalan fizyolojik sorunları azaltması bekleniyor. Hem Boeing 787 Dreamliner hem de Airbus A350 XWB yolcu uçakları, yolcu konforunu artırmak için bu tür değişiklikler yaptı. 787'nin iç kabin basıncı, 6.000 fit (1.800 m) rakıma eşdeğerdir ve bu da eski geleneksel uçakların 8.000 fit (2.400 m) rakımından daha yüksek bir basınçla sonuçlanır; Boeing ve Oklahoma Eyalet Üniversitesi tarafından yapılan ortak bir araştırmaya göre , böyle bir seviye konfor seviyelerini önemli ölçüde artırıyor. Airbus, A350 XWB'nin 6.000 ft (1.800 m) veya altında tipik bir kabin yüksekliği,% 20 nemli kabin atmosferi ve kabin hava akışını cereyansız hava sirkülasyonu ile yolcu yüküne uyarlayan bir hava akışı yönetim sistemi sağladığını belirtti. . Benimsenmesi kompozit gövdeli yönelttiği tehdidi ortadan kaldırır metal yorgunluğu Modern uçakları tarafından kabul edilen yüksek kabin basınçlarının tarafından şiddetlenir olurdu, o da daha büyük nem seviyelerinin kullanımından korozyon riskini ortadan kaldırır.
Ayrıca bakınız
- Aerotoksik sendrom
- Hava döngüsü makinesi
- Atmosfer (birim)
- Sıkıştırılmış hava
- Duman olayı
- Seyreklik
- Uzay giysisi
- Yararlı bilinç zamanı
Dipnotlar
Genel referanslar
- Seymour L. Chapin (Ağustos 1966). "Garrett ve Basınçlı Uçuş: İnce Hava Üzerine İnşa Edilen Bir İşletme". Pacific Historical Review . 35 (3): 329-43. doi : 10.2307 / 3636792 . JSTOR 3636792 .
- Seymour L. Chapin (Temmuz 1971). "Patent Müdahaleleri ve Teknoloji Tarihi: Çok Uçan Bir Örnek". Teknoloji ve Kültür . 12 (3): 414–46. doi : 10.2307 / 3102997 . JSTOR 3102997 .
- Cornelisse, Diana G. Splendid Vision, Değişmez Amaç; Motorlu Uçuşun İlk Yüzyılda Birleşik Devletler Hava Kuvvetleri İçin Hava Gücünün Geliştirilmesi . Wright-Patterson Hava Kuvvetleri Üssü, Ohio: ABD Hava Kuvvetleri Yayınları, 2002. ISBN 0-16-067599-5 . s. 128–29.
- Birleşik Devletler Donanma Uçuş Cerrahı El Kitabından Bölümler
- "Yunan Hava Kazasında 121 Ölü" , CNN
- üzerindeki YouTube