Η συμπίεση της καμπίνας είναι η άντληση συμπιεσμένου αέρα μέσα στην καμπίνα του αεροσκάφους, όταν αυτό πετάει σε μεγάλο υψόμετρο, για να διατηρηθεί η ασφάλεια και το άνετο περιβάλλον για το πλήρωμα και τους επιβάτες, σε συνθήκες χαμηλής εξωτερικής πίεσης.
Η συμπίεση καμπίνας είναι απαραίτητη πάνω από τα 3,000 μέτρα (9,800 ft) πάνω από το επίπεδο της θάλασσας, έτσι ώστε να προστατεύονται οι επιβάτες και το πλήρωμα, από τον κίνδυνο διαφόρων παθήσεων, όπως είναι η υποξία και άλλες ασθένειες που εκδηλώνονται σε συθήκες αραιής ατμόσφαιρας, πάνω από ένα σιγκεκριμένο υψόμετρο. Ένα παράδειγμα συμπίεσης καμπίνας είναι στο Boeing 767, του οποίου η καμπίνα στα 39,000ft, θα είναι συμπιεσμένη στα 6,900.
Η υποξία είναι παθολογική κατάσταση κατά την οποία, ολόκληρο το σώμα (γενικευμένη υποξία) ή ένα μέρος του, στερείται επαρκούς οξυγόνωσης. Η υποξία στην οποία υπάρχει ολική στέρηση οξυγόνου ονομάζεται ανοξία. Η υποξία είναι διαφορετική από την αποξαιμία. Η αποξαιμία είναι μια κατάσταση κατά την οποία η μερική πίεση του οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα είναι αφύσικα χαμηλή. Ένα συχνό λάθος είναι η χρήση του όρου υποξαιμία, η οποία σημαίνει την μειωμένη ποσότητα οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα. Είναι δυνατό να υπάρχει χαμηλή ποσότητα οξυγόνου στο αίμα(λόγω π.χ. αναιμίας) αλλά η πίεσή του να είναι υψηλή. Γενικευμένη υποξία συμβαίνει σε υγιείς ανθρώπους όταν ανεβαίνουν σε μεγάλο υψόμετρο όπου προκαλείται η ασθένεια του υψόμετρου, με πιθανές θανάσιμες επιπλοκές το πνευμονικό οίδημα μεγάλου υψόμετρου, και το εγκεφαλικό οίδημα μεγάλου υψομέτρου. Υποξία συμβαίνει επίσης σε υγιείς ανθρώπους όταν αυτοί εισπνεύσουν μείγματα αερίων με χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου, οι δύτες για παράδειγμα, ιδίως αυτοί που χρησιμοποιούν ρυθμιστή για την ποσότητα του οξυγόνου που λαμβάνουν.
Η ασθένεια των υψομέτρων (AMS) είναι μια παθολογική κατάσταση που συμβαίνει στους ανθρώπους όταν βρίσκονται σε μεγάλα υψόμετρα και προκαλείται από την μακρόχρονη έκθεση σε περιβάλλον με χαμηλή πίεση και μικρή συγκέντρωση οξυγόνου. Εκδηλώνεται σε υψόμετρα κοντά στα 2,400 μέτρα (8,000 feet). Γίνεται αντιληπτή ως ένα σύνολο μη σιγκεκριμένων συμπτωμάτων, τα οποία συνήθως μοιάζουν με δηλητηρίαση του μονοξειδίου του άνθρακα ή με "μέθη". Η ασθένεια των δυτών ορίζεται εκείνη η παθολογική κατάσταση που έρχεται σαν αποτέλεσμα παραμονής του δύτη ή επιβάτη σε υπερβαρικό περιβάλλον με πίεση πάνω από 2 ΑΤΜ και για χρονικό διάστημα αρκετό, ώστε το διαλυμένο στους ιστούς άζωτο να σχηματίζει κατά την ανάδυση (προσγείωση) φυσαλίδες, των οποίων το πλήθος και το μέγεθος δεν επιτρέπει την ομαλή απομάκρυνση μέσω του αναπνευστικού συστήματος. Οι φυσαλίδες αζώτου, που είναι το παθογόνο αίτιο και παράγονται σύμφωνα με το νόμο του Χένρι, σε βαριές περιπτώσεις ανιχνεύονται σχεδόν παντού. Ως βασικός παθολογικός μηχανισμός θεωρείται η απόφραξη της ροής του αίματος στα αρτηρίδια και τα φλεβίδια, που προκαλείται με 'ενεργοποίηση διάφορων μηχανισμών απόφραξης (π.χ πήξη του αίματος) από τις φυσαλίδες αζώτου.
Η πίεση που διατηρείται στην καμπίνα αναφέρεται και ως το ανάλογο φαινόμενο του υψομέτρου της καμπίνας ή πιο συηθισμένα cabin altitude. Αυτή η πίεση δεν διατηρείται σταθερή καθ'όλη την διάρκεια της πτήσης σε μία σταθερή πίεση (μέση θαλάσσια πίεση MSL) της τάξης των 1013.25 hPa, ή των 29.921 ιντσών υδραργύρου. Ένα αεροσκάφος που σχεδιάζει να πετάξει στα 40,000 ft (12,000 m) είναι προγραμματισμένο να αυξάνει την πίεση σταδιακά από τα 8,000 ft (2,400 m) πίεση υψομέτρου και μετά να την μειώνει έτσι ώστε να φτάσει την πίεση εδάφους του προορισμού του.
Η συμπίεση επιτυγχάνεται μέσω της αεροστεγούς ατράκτου, η οποία συμπιέζεται με την χρήση ενός αεροσυμπιεστή, ο οποίος ελέγχεται από το σύστημα ελέγχου περιβάλλοντος (ECS) του αεροσκάφους. Η πιο συχνή πηγή συμπιεσμένου αέρα για την συμπίεση είναι η bleed air, η οποία παίρνει αέρα από τον συμπιεστή των τουρμπίνων του αεροσκάφους. Την στιγμή που ο εξωτερικός παγωμένος αέρας φτάνει στην bleed air, έχει θερμοκρασία περίπου 200 °C (392 °F) και έχει υψηλή πίεση. Ο αεράς που έχει ληφθεί από την bleed air , κατευθύνεται στο ECS και από εκεί μετά ψύχεται σε κατάληλη θερμοκρασία. Σε ορισμένα μεγάλα επιβατικά αεροσκάφη, ο ζεστός αέρας μπορεί να εισαχθεί και αευθείας μέσα στην καμπίνα από το σύστημα του εξαερισμού, αν ένα τμήμα της καμπίνας είναι πιο ψυχρό από το άλλο.
Οι δύο μηχανές των αεροσκαφών παρέχουν αρκετό συμπιεσμένο αέρα για όλες τις πνευματικές λειτουργείες του αεροσκάφους . Συμπιεσμένος αέρας μπορεί ακόμα να παρθεί και μέσω του εφεδρικού συστήματος παροχής ενέργειας (APU), εφ'όσον αυτό υπάρχει, σε περιπτώσεις ανάγκης και για την παροχή αέρα στην καμπίνα στο έδαφος, πριν την εκίνηση των κινητήρων.
Ο εξερχόμενος αέρας απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μέσω της βαλβίδας εξόδου αερίων, η οποία βρίσκεται στο πίσω μέρος της ατράκτου. Αυτή η βαλβίδα ελέγχει την πίεση της καμπίνας και λειτουργεί και ως βαλβίδα εκτόνωσης της πίεσης, βοηθώντας τις υπόλοιπες βαλβίδες ασφαλείας. Σε περίπτωση που οι αυτόματοι ελεγκτές πίεσης αποτύχουν, τότε ο πιλότος μπορεί να πάρει τον χειροκίνητο έλεγχο της βαλβίδας, σύμφωνα με τις προβλεπόμενες διαδικασίες εκτάκτου ανάγκης. Ο αυτόματος ελεγκτής διατηρεί την πίεση με το να αλλάζει διαρκώς την ποσότητα του αέρα που εξέρχεται από τις βαλβίδες, έτσι ώστε η πίεση της καμπίνας να είναι κοντά στην πίεση του επιπέδου της θαλάσσης, αλλά και παράλληλα χωρίς να υπερβαίνει το μέγιστο όριο διαφοράς της πίεσης των 8.60 psi. Στα 39,000 πόδια, η πίεση της καμπίνας θα διατηρείται αυτόματα στα 6,900 πόδια, που είναι περίπου 11.5 psi ατμοσφαιρικής πίεσης (76 kPa).
Κάποια αεροσκάφη, σαν το Boeing 787 Dreamliner, έχουν επανεισάγει την χρήση ηλεκτρικών συμπιεστών , οι οποίοι παλαιλοτερα χρησιμοποιούνταν σε αεροσκάφη με μηχανές που είχαν πιστόνια, για να παρέχουν συμπίεση καμπίνας. Η χρήση των εν λόγω συστημάτων αυξάνει την ποσότητα της ενέργειας που απαιτείται από τις μηχανές και γι'αυτό υπάρχουν κάποια επιπλέοιν στάδια στην μεταφορά της ενέργειας. Γενικά, είναι ασαφές ακόμα το κατα πόσο μια τέτοια κίνηση αυξάνει την συνολική αποδωτικότητα του αεροσκάφους σε θέματα διαχείρισης της ροής του αέρα, αλλά σίγουρα εξαφανίζει τον κίνδυνο της εισόδου χημικών από την μηχανή στην καμπίνα, διευκολύνει τον σχεδιασμό της μηχανής και του αεροσκάφους καθώς και καταργεί την ανάγκη για την τοποθέτηση σωλήνων υψηλής πίεσης γύρω από το αεροσκάφος.
Η συμπίεση καμπίνας είναι απαραίτητη πάνω από τα 3,000 μέτρα (9,800 ft) πάνω από το επίπεδο της θάλασσας, έτσι ώστε να προστατεύονται οι επιβάτες και το πλήρωμα, από τον κίνδυνο διαφόρων παθήσεων, όπως είναι η υποξία και άλλες ασθένειες που εκδηλώνονται σε συθήκες αραιής ατμόσφαιρας, πάνω από ένα σιγκεκριμένο υψόμετρο. Ένα παράδειγμα συμπίεσης καμπίνας είναι στο Boeing 767, του οποίου η καμπίνα στα 39,000ft, θα είναι συμπιεσμένη στα 6,900.
Η ανάγκη για συμπίεση καμπίνας
Όλες οι μη συμπιεσμένες πτήσεις άνω των 3,000 μέτρων, αποτελούν θανάσιμο κίνδυνο για τους επιβάτες και το πλήρωμα. Αναλυτικότερα, οι επιβάτες θα ήταν εκτεθημένοι σε τρείς ασθένειες. Την υποξία, την ασθένεια των υψομέτρων και την ασθένεια των δυτών.Η υποξία είναι παθολογική κατάσταση κατά την οποία, ολόκληρο το σώμα (γενικευμένη υποξία) ή ένα μέρος του, στερείται επαρκούς οξυγόνωσης. Η υποξία στην οποία υπάρχει ολική στέρηση οξυγόνου ονομάζεται ανοξία. Η υποξία είναι διαφορετική από την αποξαιμία. Η αποξαιμία είναι μια κατάσταση κατά την οποία η μερική πίεση του οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα είναι αφύσικα χαμηλή. Ένα συχνό λάθος είναι η χρήση του όρου υποξαιμία, η οποία σημαίνει την μειωμένη ποσότητα οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα. Είναι δυνατό να υπάρχει χαμηλή ποσότητα οξυγόνου στο αίμα(λόγω π.χ. αναιμίας) αλλά η πίεσή του να είναι υψηλή. Γενικευμένη υποξία συμβαίνει σε υγιείς ανθρώπους όταν ανεβαίνουν σε μεγάλο υψόμετρο όπου προκαλείται η ασθένεια του υψόμετρου, με πιθανές θανάσιμες επιπλοκές το πνευμονικό οίδημα μεγάλου υψόμετρου, και το εγκεφαλικό οίδημα μεγάλου υψομέτρου. Υποξία συμβαίνει επίσης σε υγιείς ανθρώπους όταν αυτοί εισπνεύσουν μείγματα αερίων με χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου, οι δύτες για παράδειγμα, ιδίως αυτοί που χρησιμοποιούν ρυθμιστή για την ποσότητα του οξυγόνου που λαμβάνουν.
Η ασθένεια των υψομέτρων (AMS) είναι μια παθολογική κατάσταση που συμβαίνει στους ανθρώπους όταν βρίσκονται σε μεγάλα υψόμετρα και προκαλείται από την μακρόχρονη έκθεση σε περιβάλλον με χαμηλή πίεση και μικρή συγκέντρωση οξυγόνου. Εκδηλώνεται σε υψόμετρα κοντά στα 2,400 μέτρα (8,000 feet). Γίνεται αντιληπτή ως ένα σύνολο μη σιγκεκριμένων συμπτωμάτων, τα οποία συνήθως μοιάζουν με δηλητηρίαση του μονοξειδίου του άνθρακα ή με "μέθη". Η ασθένεια των δυτών ορίζεται εκείνη η παθολογική κατάσταση που έρχεται σαν αποτέλεσμα παραμονής του δύτη ή επιβάτη σε υπερβαρικό περιβάλλον με πίεση πάνω από 2 ΑΤΜ και για χρονικό διάστημα αρκετό, ώστε το διαλυμένο στους ιστούς άζωτο να σχηματίζει κατά την ανάδυση (προσγείωση) φυσαλίδες, των οποίων το πλήθος και το μέγεθος δεν επιτρέπει την ομαλή απομάκρυνση μέσω του αναπνευστικού συστήματος. Οι φυσαλίδες αζώτου, που είναι το παθογόνο αίτιο και παράγονται σύμφωνα με το νόμο του Χένρι, σε βαριές περιπτώσεις ανιχνεύονται σχεδόν παντού. Ως βασικός παθολογικός μηχανισμός θεωρείται η απόφραξη της ροής του αίματος στα αρτηρίδια και τα φλεβίδια, που προκαλείται με 'ενεργοποίηση διάφορων μηχανισμών απόφραξης (π.χ πήξη του αίματος) από τις φυσαλίδες αζώτου.
Συμπιεσμένη πτήση
Ένα άδειο μπουκάλι, που ήταν μέσα σε υπερατλαντική πτήση, με συμπίεση καμπίνας στα 6,000 με 8,000 ft. Η φωτογραφία πάρθηκε μετά το άνοιγμα των θυρών του αεροσκάφους και δείχνει την διαφορά της πίεσης στο έδαφος σε σχέση με την συμπιεσμένη καμπίνα. Η διατήρηση της πίεσης της καμπίνας σε υψόμετρα κάτω των 3,000 μέτρων (9,800 ft), γενικά μες βοηθάει να αποφύγουμε την υποξία, την ασθένεια των δυτών και την ασθένεια των υψομέτρων. Σε περίπτωση που αυτό δεν καταστεί δυνατό, συστήματα παροχής οξυγόνου είναι τοποθετημένα τόσο ατην καμπίνα, όσο και στο πιλοτήριο, για να αποτρέψουν την απόλεια των αισθήσεων, αν η πίεση της καμπίνας πέσει απότομα. Αυτά τα συτήματα περιέχουν οξυγόνο για αρκετό χρόνο, έτσι ώστε ο πιλότος να έχει χρόνο να κατέβει σε ασφαλές υψόμετρο, όπου συμπληρωματικό οξυγόνο δεν θα χρειάζεται.
Η πίεση που διατηρείται στην καμπίνα αναφέρεται και ως το ανάλογο φαινόμενο του υψομέτρου της καμπίνας ή πιο συηθισμένα cabin altitude. Αυτή η πίεση δεν διατηρείται σταθερή καθ'όλη την διάρκεια της πτήσης σε μία σταθερή πίεση (μέση θαλάσσια πίεση MSL) της τάξης των 1013.25 hPa, ή των 29.921 ιντσών υδραργύρου. Ένα αεροσκάφος που σχεδιάζει να πετάξει στα 40,000 ft (12,000 m) είναι προγραμματισμένο να αυξάνει την πίεση σταδιακά από τα 8,000 ft (2,400 m) πίεση υψομέτρου και μετά να την μειώνει έτσι ώστε να φτάσει την πίεση εδάφους του προορισμού του.
Η συμπίεση επιτυγχάνεται μέσω της αεροστεγούς ατράκτου, η οποία συμπιέζεται με την χρήση ενός αεροσυμπιεστή, ο οποίος ελέγχεται από το σύστημα ελέγχου περιβάλλοντος (ECS) του αεροσκάφους. Η πιο συχνή πηγή συμπιεσμένου αέρα για την συμπίεση είναι η bleed air, η οποία παίρνει αέρα από τον συμπιεστή των τουρμπίνων του αεροσκάφους. Την στιγμή που ο εξωτερικός παγωμένος αέρας φτάνει στην bleed air, έχει θερμοκρασία περίπου 200 °C (392 °F) και έχει υψηλή πίεση. Ο αεράς που έχει ληφθεί από την bleed air , κατευθύνεται στο ECS και από εκεί μετά ψύχεται σε κατάληλη θερμοκρασία. Σε ορισμένα μεγάλα επιβατικά αεροσκάφη, ο ζεστός αέρας μπορεί να εισαχθεί και αευθείας μέσα στην καμπίνα από το σύστημα του εξαερισμού, αν ένα τμήμα της καμπίνας είναι πιο ψυχρό από το άλλο.
Οι δύο μηχανές των αεροσκαφών παρέχουν αρκετό συμπιεσμένο αέρα για όλες τις πνευματικές λειτουργείες του αεροσκάφους . Συμπιεσμένος αέρας μπορεί ακόμα να παρθεί και μέσω του εφεδρικού συστήματος παροχής ενέργειας (APU), εφ'όσον αυτό υπάρχει, σε περιπτώσεις ανάγκης και για την παροχή αέρα στην καμπίνα στο έδαφος, πριν την εκίνηση των κινητήρων.
Ο εξερχόμενος αέρας απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μέσω της βαλβίδας εξόδου αερίων, η οποία βρίσκεται στο πίσω μέρος της ατράκτου. Αυτή η βαλβίδα ελέγχει την πίεση της καμπίνας και λειτουργεί και ως βαλβίδα εκτόνωσης της πίεσης, βοηθώντας τις υπόλοιπες βαλβίδες ασφαλείας. Σε περίπτωση που οι αυτόματοι ελεγκτές πίεσης αποτύχουν, τότε ο πιλότος μπορεί να πάρει τον χειροκίνητο έλεγχο της βαλβίδας, σύμφωνα με τις προβλεπόμενες διαδικασίες εκτάκτου ανάγκης. Ο αυτόματος ελεγκτής διατηρεί την πίεση με το να αλλάζει διαρκώς την ποσότητα του αέρα που εξέρχεται από τις βαλβίδες, έτσι ώστε η πίεση της καμπίνας να είναι κοντά στην πίεση του επιπέδου της θαλάσσης, αλλά και παράλληλα χωρίς να υπερβαίνει το μέγιστο όριο διαφοράς της πίεσης των 8.60 psi. Στα 39,000 πόδια, η πίεση της καμπίνας θα διατηρείται αυτόματα στα 6,900 πόδια, που είναι περίπου 11.5 psi ατμοσφαιρικής πίεσης (76 kPa).
Κάποια αεροσκάφη, σαν το Boeing 787 Dreamliner, έχουν επανεισάγει την χρήση ηλεκτρικών συμπιεστών , οι οποίοι παλαιλοτερα χρησιμοποιούνταν σε αεροσκάφη με μηχανές που είχαν πιστόνια, για να παρέχουν συμπίεση καμπίνας. Η χρήση των εν λόγω συστημάτων αυξάνει την ποσότητα της ενέργειας που απαιτείται από τις μηχανές και γι'αυτό υπάρχουν κάποια επιπλέοιν στάδια στην μεταφορά της ενέργειας. Γενικά, είναι ασαφές ακόμα το κατα πόσο μια τέτοια κίνηση αυξάνει την συνολική αποδωτικότητα του αεροσκάφους σε θέματα διαχείρισης της ροής του αέρα, αλλά σίγουρα εξαφανίζει τον κίνδυνο της εισόδου χημικών από την μηχανή στην καμπίνα, διευκολύνει τον σχεδιασμό της μηχανής και του αεροσκάφους καθώς και καταργεί την ανάγκη για την τοποθέτηση σωλήνων υψηλής πίεσης γύρω από το αεροσκάφος.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου