Kabine under tryk
I luftfartsindustrien industri, er en trykkabine forstås som et trykfast konstruktion af passagerkabinen , cockpit eller lastrum til højere flyvende fly eller rumskibe , der gør det muligt for mennesker og dyr til ophold under disse ugunstige eller fjendtlige forhold. Dette opnås ved at opretholde lufttrykket i kabinen under tryk, som er højere end omgivelserne.
Kabinehøjde
Lufttrykket i kabinen kan udtrykkes i forhold til en bestemt højde. I stedet også for kabinehøjde er derfor (Engl. Kabinehøjde) fra lufttrykket i kabinen, eller mere præcist, kabinehøjden. Kabinen højde reguleres under flyvning, og bør være i området fra -200 ft (-60 m) til 8000 fod (2438 m). Trykket i kabinen skal derfor svare til et lufttryk på dette niveau.
Hvis lufttrykket i kabinen øges, falder kabinehøjden , som også kaldes kabinens nedstigning . Omvendt øges kabinehøjden ( opstigning af kabinen ), når trykket i kabinen reduceres. Kabinehøjden skal ses analogt med flyvehøjden, som er relateret til det aktuelle tryk (trykhøjde, se densitet højde). I et fly uden kabine under tryk er flyvehøjden og kabinens højde identiske. Det forhold, at der kan herske små trykafvigelser i kabinen på grund af luftstrømmen, negligeres i denne analyse.
Trykforhold
Trykforholdene ændres betydeligt under en flyvning. I en højde af 18.000 fod (ca. 5450 m) er lufttrykket i udeluften halveret, ved 34.000 fod (ca. 10.300 m) er det kun en fjerdedel. [1]
Kabinen på et fly, der klatrer, udvider sig på grund af det faldende ydre tryk, mens det indre tryk forbliver det samme. I nedkørslen reduceres udvidelsen af kabinen igen. (Illustration 1)
Den tilladte forskel mellem indre tryk og ydre tryk (differenstryk, delta P, .DELTA.P ;. Maksimal trykforskel eller engl trykforskel og differenstryk) er begrænset af kabinen (vægt), men også af adfærden hos bilen i tilfælde af pludselig dekompression . På grund af denne designrelaterede begrænsning skal det indre kabintryk reduceres i forhold til trykket ved havets overflade, når flyet flyver i store højder (figur 2 og 3). Med et kabintryk på konstant 0 m kabinehøjde (= havniveau) efter start ville trykket i kabinen være større end det ydre tryk, så flykonvolutten skulle dimensioneres mere stabil for ikke at mislykkes på grund af materialetræthed .
Med en trykforskel på 0,6 bar er det indre tryk på trykkabinens indvendige væg cirka seks ton pr. Kvadratmeter [2] .
Afhængigt af flyvefasen ændres trykket i kabinen under tryk gradvist eller holdes konstant.
- Klatre (engl climb.) Kræver øget kabinehøjde (trykfald i kabinen). Udløbsventilen (se nedenfor ) bevæger sig til en mere åben position (sammenlignet med den stabile tilstand, f.eks. På jorden eller ved sejlads).
- I nedstigning (engelsk nedstigning.) Har kabinens højdefald (lufttryk i kabinen). Udstødningsventilen lukker lidt mere.
- Under krydstogt skal kabinehøjden holdes konstant med en høj værdi ("kabineens serviceloft", lavere lufttryk i kabinen i forhold til havets overflade). Under stabiliserede forhold med konstant kabinehøjde er mængden af luft, der strømmer gennem udstødningsventilen, lig med mængden af luft, der leveres af klimaanlægget (pakken) minus den luft, der tabes ved lækage. Udløbsventilen er delvist åben.
- Under start og landing (Engl. Start og landing ) sænkes kabinens højde en smule under baneplan, hvilket betyder, at kabinetrykket øges minimalt. I denne situation, i tilfælde af en stor rotationsvinkel (midlertidigt stor angrebsvinkel), kan luftstrømmen delvist rettes mod udløbsventilen i det bageste område og den udstrømmende luft. Dette forårsager en pludselig stigning i trykket inde i kabinen. Denne effekt kan undgås ved kortvarigt at øge kabintrykket ( marktryk ) under start og landing med ca. 0,1 PSI (svarende til en kabinehøjde på 200 fod under lufthavnens højde ) (figur 2). , Luftfartøjer, der ikke udlufter luft (Engl. Blød-luft) brug, behøver ikke at presse jorden.
På nogle modeller er standardstarten "pakkefri", med de andre kun når det er påkrævet ( pakker er hovedenhederne i klimaanlæggets system i flyet : pakkefri = med pakkerne slukket) - dette øger det effektive motorkraft, fordi motoreffekten reduceres ikke af den udluftede luft , der forgrenes fra kompressortrinnet på motoren, som er nødvendig for pakningens drift. Denne ekstra motoreffekt (ved at slukke pakkerne ) er især påkrævet ved høje startvægte, høje udetemperaturer eller lufthavne med lavt lufttryk (f.eks. Bjerge).
Teknologien i kahytterne under tryk
En kabine under tryk kræver en væsentligt større strukturel indsats. På den ene side fører dette til en øget vægtbelastning. På den anden side skal kabintrykket reguleres på en kompleks måde for at undgå undertryk eller overtryk i kabinen.
Et fly med en kabine under tryk er ikke hermetisk lukket ; frisk luft tilføres konstant, og noget af den brugte luft ventileres fra flyet. Motorerne og downstream pakker ( klimaanlæg i flyet ) yde den nødvendige luft. Yderligere turbokompressorer understøtter motorerne på ældre maskiner indtil omkring 1960'erne. Det nye er den eksklusive generation af trykluft med en elektrisk kompressor ( Boeing 787 ). Automatisk arbejdende ventiler (se nedenfor ) regulerer derefter trykket i kabinen under tryk gennem tilbageløb eller flugt - tilluftsmængden er ureguleret.
Konstruktive svage punkter i forseglingen af flyet og for stabiliteten under højt internt tryk er:
- de flyets døre (herunder fragt døre),
- flyets vinduer og
- bagtryksskottet (engl. bagtryksskot).
Et relativt overtryk genereres inde i kabinen, for det meste ved hjælp af udluftningsluften fra motorerne eller en elektrisk kompressor ( Boeing 787 ). For ikke at belaste konstruktionen af trykkabinen unødigt, indstilles kun en vis maksimal trykforskel (differenstryk). Det er obligatorisk, at lufttrykket i kabinen ikke må falde til under den værdi, der hersker under normale forhold i en højde på 8388 ft (2438 m) ( kabinehøjde ).
Trykventiler
Trykregulering af trykkabinen via følgende ventiler (engl. Ventiler)
- overtryksventil (. Normalt kaldet udstrømningsventil, udstødningsventil dt): ventiler (normalt to eller flere) til trykregulering ved trykudløsning i normal drift,
- undertrykventil (dt vakuum nødventil.): Denne funktion udføres normalt af dørpakningerne
- sikkerhedsaflastningsventil (også kaldet overtryksaflastningsventil ; dt. nødventil eller sikkerhedsventil ): disse grænser til den strukturelle grænse, hvis trykreguleringen mislykkes
Kontrol af kabinetrykket
I moderne fly, trykket i kabinen (kabine tryk) er reguleret via udløbsventiler (udstrømning ventiler), som styres af trykregulatoren, og også sikret ved akutte ventiler. Disse er til stede flere gange - på grund af redundans - som de vigtigste (sikkerhedsrelevante) dele i flyet.
Afhængigt af graden af automatisering af kontrolsystemet til kabinetrykket, er piloten mere eller mindre fritaget for den automatiske kontrol. I de nyeste systemer kontrolleres kabintrykket automatisk af flyvehåndteringscomputeren (FMC). Controlleren for kabinetrykket modtager information fra FMC om start- og landingsflyvepladsernes højde samt den planlagte flyvehøjde. Selvom destinationslufthavnen ændres (ny landingshøjde) af piloten under flyvningen, opdaterer FMC oplysningerne til controlleren.
Imidlertid kræver lidt ældre systemer stadig input fra piloten til kabintrykpanelet (dt. Panel for kabintryk), når nedstigningen til landing begynder, fordi controlleren ikke kan skelne mellem, om det er under en nedstigning kun et kort segment i krydstogtet eller nedstigningen til landingstilgangen. I ældre systemer evaluerer controlleren endnu ikke oplysningerne vedrørende den vandrette position.
Udstrømningsventilerne styrer luftudstrømningen fra kabinen og opretholder dermed et bestemt overtryk (setpunkt) i kabinen. Når dørene er lukkede, modtager trykregulatoren (en computer) et signal om lidt at øge trykket i kabinen - det vil sige, at kabinehøjden sænkes med et par fod . Dette "puster" flyet lidt op. Dette øgede interne tryk gør flyet mere stabilt - det blev designet og konstrueret præcist til dette. Alle startparametre (vægte, hastigheder) er baseret på flykonstruktionens styrke, som genereret af det lidt øgede interne tryk. Det samme gælder for landing - også her kræves et let øget indre tryk for styrke.
Selv en ballon eller en hermetisk lukket dåse er mere stabil med øget indre tryk end med negativt tryk. Flydørene er også designet på en sådan måde, at de forbliver stramme i tilfælde af øget indre tryk, selvom hele cellen udvider sig lidt.
Udfald af udløbsventiler
Hvis udstrømningsventilerne fejler, kan der opstå forskellige scenarier: Udstrømningsventilerne åbner ikke længere (fortsætter til) eller lukker ikke længere (fortsætter med).
Udløbsventiler lukkede
En mulig fejl i udstrømningsventilerne er, at de ikke længere kan åbne (yderligere) og altid forblive lukkede (for langt). Her skelnes der igen om, hvorvidt dette sker under nedstigning (eller cruising) eller på jorden.
- version 1
Hvis udstrømningsventilerne svigter under nedstigning eller krydstogt og forbliver lukkede (for langt), fortsætter klimaanlæggene på samme tid og opbygger dermed mere og mere tryk i flyet, så åbnes nødventiler, så snart et differenstryk ca. 9 PSI (ca. 0,6 bar ) mellem kabintryk og eksternt tryk overskrides. Derefter lukker de igen, indtil 9 PSI er nået igen. Denne proces gentages igen og igen ved bestemte tidsintervaller. Denne grove nødstyring af kabintrykket via overtryksaflastningsventilen kan dog mærkes tydeligt og ubehageligt på grund af den savtandformede trykkurve i kabinen. At slukke for klimaanlæggene for at stoppe trykopbygningen er også udelukket, da de er uundværlige for temperaturregulering og for at opretholde et vitalt tryk i kabinen (over 4 km flyvehøjde) - men du kan reducere antallet af aktive pakker. - Variant 2
Hvis udstrømningsventilerne fejler og forbliver lukkede (for langt), mens flyet er tilbage på jorden (efter landing), er der et overtryk i kabinen ( kabinehøjden er lavere end den udvendige højde), hvilket aldrig må være tilfældet, fordi så ikke tillod dørene at blive åbnet - især i tilfælde af en eventuelt nødvendig evakuering. For eksempel resulterer 0,1 bar differenstryk i ca. 2 tons kraft på en normal døroverflade.
Da manuel åbning af “udstrømningsventilen” ikke længere virker, er den eneste mulighed at slukke for lufttilførslen, dvs. at slukke for det klimaanlæg, der genererer lufttrykket (“Pakker fra”).
Særligt tilfælde: Nedstigning for hurtigt
Normalt synker flyet og kabinehøjden på samme tid, flyet for det meste ved 1000–2000 ft / min, trykhytten ved ca. 350 ft / min. Det er nok til, at begge er "på jorden" på samme tid. Men hvis nedstigningen udføres meget hurtigt (f.eks. På grund af ATC -instruktioner eller topografiske krav), vil flyet nå kabinehøjden godt før landing - det ydre tryk vil da være højere end det indre tryk (se figur 4 og 5 ). Til dette tilfælde er der en undertrykaflastningsventil , som for eksempelvis en B737 består af en enkel, A4-størrelse, fjederbelastet klap, som derefter åbner indad og aflaster undertrykket-med andre modeller er dette sker via dørpakningerne. Disse procedurer er tydeligt mærkbare i ørerne.
Udløbsventiler åbner
En anden mulig fejl i udstrømningsventilerne er, at de ikke længere kan lukkes (forblive for åbne). Også her skelnes der mellem, om dette sker i nedstigning (eller krydstogt) eller på jorden.
- version 1
Hvis udstrømningsventilerne svigter under krydstogt og ikke lukker (tilstrækkeligt), er det nødvendigt med en kontrolleret nedstigning til en højde, hvor passagererne permanent kan sikres 8.000 fod kabinehøjde .
En umiddelbar hurtig nedstigning, også kaldet akut afstamning (tysk: Notabstieg ) er kun nødvendig i tilfælde af store skader på flyet skrog (betydeligt større end et vindue fly). Iltmaskerne leverer kun ilt i cirka 15 minutter i en kabinehøjde på over 14.000 fod . Flyet har ikke andre grænser for landing efter dekompression (landingsvægt, flaphastigheder), men det landes med større forsigtighed efter hurtig dekomprimering på grund af den formodede større skade. - Variant 2
Hvis udstrømningsventilerne fejler før start på jorden og ikke lukker, kan der højst udføres en flyvning i lav højde (under 8.000 fod), for hvilken der ikke er nogen kabine under tryk - f.eks. En færgeflyvning i et hangar eller et fly reparationsstation til Reparation. I nogle fly er der reducerede grænser (vægtreduktioner) for dette tilfælde, da flyets stabilitet er designet til det let øgede tryk i kabinen til start. For fly, der altid starter med slukkede pakker, det vil sige uden at sætte trykhytten i drift før start, er det ligegyldigt.
Transportfly
Civile lastfly er udstyret med en helt normal kabine under tryk, da der normalt bruges modificerede versioner af passagerfly. Lastrummet på passagerfly er en del af kabinen under tryk. Flykroppens ydre hud repræsenterer praktisk talt den ydre skal af trykhytten. Passagerkabine, cockpit og lastrum danner en sammenhængende trykhytte. Kun muligheden for temperaturregulering er begrænset for lastrummene (i mange fly), ofte er kun en del af lastrummet, der er beregnet til særlig følsom last, hærdet. I nogle fly er der en bedre friskluftforsyning til cockpittet, men desværre er det også mere tørt og kan føre til tilsvarende klager for piloterne (luftvejsproblemer, konjunktivitis ).
Militære transportører har normalt ikke en kabine under tryk, fordi de blandt andet taber last fra store højder via en lasterampe. Selv let bombardement kan resultere i dekomprimering. Fly med læsseramper kan kun laves tryktætte med en stor konstruktiv indsats. Nogle gange bruges en kabine under tryk kun til cockpittet. Besætningerne i lastrummet skal derefter bære iltmasker i store højder.
Krigsfly
Også kampfly har normalt en kabine under tryk på grund af de højder, de kan nå, og den høje stigning og nedstigning. For at holde konsekvenserne af hurtig dekomprimering (f.eks. Hvis kabintaget er tabt eller beskadiget efter at være blevet skudt) til et minimum, opfører kabintrykket sig her, i modsætning til i passagerfly, analogt med omgivelsestrykket under 10.000 fod. Over denne højde genereres et internt tryk i kabinen, som falder langsommere end det ydre tryk. Denne procedure opretholdes op til en maksimal kabinehøjde på 18.000 fod, derefter stabiliseres trykket. Oxygenmasker sættes regelmæssigt på for at beskytte mod iltmangel. For flyvninger i store højder, beskyttelse højde er dragter slidt ud over beskyttelse mod følgerne af dykkersyge i tilfælde af hurtig dekompression eller i tilfælde af en nødsituation exit .
historie
Den første trykhytte blev bygget af Auguste Piccard . Hængende på en gasballon nåede han en højde på 15.781 m i den 27. maj 1931 og kunne overgå den 30-årige højderekord for Arthur Berson og Reinhard Süring , der havde klatret til 10.800 m i en åben kurv . Allerede i 1903, på det 232. møde i Berlin Association for Promotion of Airship Travel, foreslog Hermann von Schrötter brugen af en hermetisk lukket kurv med øget iltspænding til ballonflyvninger i højder over 10.000 m.
Junkers Ju 49 , et specielt højhøjdefly, der startede for første gang i 1931, havde en kabine under tryk til to personer. Auguste Piccard var involveret af Alfred Renard i udviklingen af et passagerfly med en kabine under tryk i 1930'erne. Resultatet var Renard R-35 , der styrtede ned på sin jomfruflyvning i 1938 og ikke blev videreudviklet.
Det første masseproducerede passagerfly med en kabine under tryk var Boeing 307 Stratoliner , som kun blev bygget 10 gange og blev brugt fra midten af 1940 af Transcontinental og Western Air (T&WA) i langdistance mellem New York og Los Angeles, efterfulgt af Pan Am februar 1946 af den firemotorede Lockheed Constellation-familie, som senere blev fremstillet i større antal. American Airlines begyndte at bruge tomotorede Convair CV-240 til korte afstande fra juli 1948. Allerede i maj 1944 kom Boeing B-29- bombeflyet med en todelt trykhytte til United States Army Air Forces (USAAF) under Stillehavskrigen .
I forbindelse medrækken af ulykker på de Havilland Comet , som havde en kabinehøjde på 8000 fod i cruisinghøjde (35.000 til 40.000 fod), måtte ingeniørerne efter omfattende undersøgelser konstatere, at trykhytten var en tidligere ukendt form for materiale træthed kan forekomme.
Nedstyrtningen af en Vickers 951 Vanguard på British European Airways Flight 706 i oktober 1971 var forårsaget af korrosion af agtertryksskottet. Efter at de to vandrette haleflader var revet ned , kunne Vanguard ikke længere styres.
En Boeing 747 -jumbojet styrtede ned på Japan Air Lines -flyvning 123 i 1985, fordi bagtryksskottet ikke var blevet repareret i henhold til producentens anvisninger syv år tidligere. Det forkert reparerede skot briste i 7.300 meters højde, og det undslapende kabintryk blæste roret af.
Ulykken på Aloha Airlines flyvning 243 på Hawaii viste, at et stort antal dekompressionscyklusser under påvirkning af salt luft lagde ekstra stress på kabinen under tryk, og at dette skal tages i betragtning i vedligeholdelsesintervallerne for flyvedligeholdelse .
De fleste turbopropfly har nu også en kabine under tryk. Det mindste fly med en kabine under tryk er Cessna P210 eller Piper PA-46 Malibu .
Den traditionelle metode, trykket i kabinen under tryk med udluftning for at producere (udluft luft), blev brugt i Boeing 787 venstre. I dette fly blev blødningsluften helt undværet for ikke at forringe motorernes effektivitet (effekt, brændstofforbrug) gennem udsugning af udluftningsluft. I stedet genereres kabinetrykket af en elektrisk betjent kompressor.
For at øge komforten for passagererne bestræber flyproducenterne sig på at justere kabinehøjden tættere på det tryk, der kendes fra jorden. Med Boeing 787 (i en maksimal krydshøjde på 43.000 fod) er det maksimalt 6000 ft (1829 m) [3] , hvilket svarer til en relativ forskel i forhold til standardtrykket på ca. 20%. Kabinens højde på Airbus A380 er hævet til et maksimum på 5000 fod (1525 m) [4] (med samme maksimale krydshøjde), hvilket svarer til en afvigelse på ca. 17% fra standardtrykket.
Bærbare iltsystemer er et omkostningseffektivt alternativ til mindre fly uden kabine under tryk, som f.eks. Kun lejlighedsvis skal flyve i store højder på grund af en bjergoverflyvning.
Kontrol af kabinehøjden ved hjælp af B-747-400 som eksempel
I Boeing 747 overvåger og kontrollerer piloten kabinens højde på et omstillingsbord ( kabinehøjde kontrolpanel ) på overheadpanelet . Positionen af Udløbsventil vises også her af Udløbsventil positionsindikator. Der er en venstre og en højre udløbsventil (OP = åben, Cl = lukket).
Landingshøjdevælgerkontakten ( LDG ALT ; nederst til venstre; Landing Altitude Selector) kan indstilles i området fra minus 1000 til plus 14000 fod. For at justere landingshøjden skal den trækkes ud og kan derefter drejes. Denne vælgerkontakt tilsidesætter alle andre input fra landingshøjden (fra FMC - Flight Management Computer ) til kabinehøjdekontrollen (en lille computer, der styrer kabintrykket). Når du vælger kontakten, skal landingshøjden indstilles manuelt på denne kontakt. Den indstillede værdi vises på EICAS (skærmen foran piloten) og markeres derefter med tilføjelsen MAN (til manuel). Når vælgerkontakten trykkes ind igen, sendes indgangen fra landingshøjden igen til FMC. Ved normal drift videresender FMC landingshøjden til kabinehøjdekontrollen . I dette tilfælde er visningen af landingshøjden på EICAS forsynet med tilføjelsen AUTO . Landingshøjden overføres enten manuelt (vælgerkontakt trukket) eller automatisk fra FMC (vælgerkontakt trykket = normal drift) til kabinehøjdekontroller .
Udstrømningsventilerne kan også styres manuelt af piloten i særlige situationer. Der er også en trykafbryder på betjeningspanelet til kabinehøjde til højre og venstre ventil ( manuel afgangsventil ). Når der trykkes på denne, styres den tilsvarende ventil manuelt. Den trykte knap lyser derefter med mærket ON (manuel betjening tændt). I denne position, den automatiske regulator, udstrømningsventilen omgås, og kabinens højdebegrænser (dt. Begrænsere for kabinehøjde) broer. Dette aktiverer trevejskontakten (mellem de firkantede trykknapper; nederst i midten). En fjeder trækker denne trevejskontakt igen og igen i midterpositionen, efter at den er frigivet. I den øverste position ( ÅBEN ) åbnes de tilsidesatte udløbsventiler langsomt mere og mere (og kabinehøjden øges ); i den nederste position ( CLOSE ) lukkes de tilsidesatte udløbsventiler langsomt mere og mere (og kabinehøjden falder). Når du har nået den ønskede ventilposition, slipper du ganske enkelt, og kontakten springer tilbage til midterpositionen.
Hvis manuel afbryder for udløbsventilen er slukket, styres udstrømningsventilerne igen automatisk.
Nederst til højre er en drejekontakt ( automatisk højdevælger til kabinehøjde ), hvormed du kan skifte mellem de dobbelte kabinehøjdekontroller (A og B). I tilfælde af problemfri drift står det automatiske system tilbage med valget af controlleren. I tilfælde af funktionsfejl kan piloten imidlertid skifte til controller A eller B for at søge efter fejl eller for at bygge bro over detekterede fejl. Ved normal drift er autovælgeren til kabinehøjde indstillet til NORM . Han vælger derefter automatisk Cabin Altitude Controller A eller B som den primære controller for hver ny flyvning. I tilfælde af en fejl i den primære controller, skiftes den anden (sekundære) controller automatisk til. Selv i manuel tilstand er den valgte controller den primære og den anden er den sekundære controller.
Medicinsk situation
En persons luftbehov ved hvile ved havniveau er cirka 8,5 l / min. Med stigende højde falder lufttrykket, og iltpartialtrykket er ikke længere tilstrækkeligt til at forsyne en person med nok ilt . Deltrykket af ilt i alveolerne er derefter for lavt, og for lidt ilt passerer ind i blodet. Den lavere mængde ilt, der er tilgængelig i blodet ( iltmangel ) kompenseres i første omgang ved hurtigere vejrtrækning og derefter efter et par dage (ikke relevant for flyvninger) af den øgede produktion af røde blodlegemer.
Mangel på ilt
De fleste individer tåler højder op til 2400 m uden sundhedsmæssige klager eller ubehag. Nogle passagerer - især dem med hjerte- eller lungesygdomme - kan dog vise symptomer så tidligt som 1500 ft. Ved 5000 ft har kroppen allerede 25% mindre ilt tilgængeligt end ved havets overflade. Træthed og hovedpine kan forekomme over 8000 ft. Når højden stiger, er forvirring, hukommelsestab, muskelkramper og bevidsthedstab mulig. Længere flyvninger over 10.000 fod (3050 m) kræver ekstra ilt eller en kabine under tryk. Ophold over 4000 m kan bruges til højdesyge med overmod, træthed, desorientering og endda bevidstløshed . At blive over 6100 m kan være dødelig, hvis du bliver der i lang tid. I modsætning til populære påstande fører en fuldstændig mangel på tryk aldrig til kogende blod eller lignende - blodtrykket i kredsløbssystemet er tilstrækkeligt til at forhindre blodet i at koge. Men da det ikke længere er muligt at holde vejret under disse omstændigheder, vil du miste bevidstheden efter cirka 15-20 sekunder, hvis blod uden tilstrækkelig ilt når hjernen. [5] Over Armstrong -grænsen , som er omkring 19.000 m på jorden, er der imidlertid blærer i blodet, som kan føre til ebullisme og dermed til alvorlige sundhedsproblemer inden for meget kort tid.
Tid med nyttig bevidsthed
Tiden for nyttig bevidsthed (for fuldt bevidst periode, men ualmindelig som et begreb) er tiden mellem forekomsten af en dekompression (trykket i flyet falder til omgivelsestryk) og begyndelsen på inhabilitet. Dette er den maksimale reaktionstid, en pilot har i tilfælde af dekomprimering. Manglende evne til at handle behøver ikke at være bevidstløshed eller død, men piloten er praktisk talt uarbejdsdygtig. Ved 12.000 km, den normale højde for moderne passagerfly, er nyttig bevidsthedstid 15-20 sekunder. I løbet af denne tid skal piloterne have deres iltmasker på.
Svigt i kabinen under tryk kan føre til bevidstløshed hos piloten og flystyrtet.
Ører
Rasche Luftdruckwechsel werden vom menschlichen Ohr als Druck auf das Trommelfell wahrgenommen, da der Druckausgleich zwischen Mittelohr und Umgebung nicht schnell genug erfolgen kann. Solche Fluktuationen haben einen erheblichen Einfluss auf Wohlbefinden und Gesundheit. Normalerweise sollten daher im Steigflug 500 ft/min und im Sinkflug 350 ft/min nicht überschritten werden. Zur Minderung dieser Beschwerden wurde früher ein Bonbon zum Start gereicht. Beim Lutschen bewegt sich das Gaumensegel und die Rachenmuskulatur, was die Dehnung und Öffnung der Eustachischen Röhre fördert, über die ein Druckausgleich erfolgt. Das geht aber bei Bedarf auch über trockenes Runterschlucken, ist aber nur sinnvoll im Steigflug mit abnehmendem Außendruck. Die Valsalva-Methode (Nase zuhalten und Luft in die Nase pressen, bis es in den Ohren knackt) ist auch geeignet, sich Linderung zu verschaffen – allerdings nur beim Sinkflug, wenn der Außendruck wieder zunimmt.
Gase
Es gibt weitere Einwirkungen auf den Menschen, die bei Luftdruckabfall eintreten können. So dehnen sich Gase im Darm mit steigender Kabinenhöhe (siehe Abschnitt Kabinenhöhe ) aus und können bei Druckabnahme in der Kabine Meteorismus hervorrufen. Die Luft in den Nasennebenhöhlen kann ebenfalls zu Beschwerden führen, falls sie wegen einer Entzündung nicht entweichen kann. Das Gleiche gilt (theoretisch) auch für eingeschlossene Luft in Zähnen (z. B. Wurzelentzündung, Wurzelbehandlung).
Kranke Passagiere müssen vor dem Flug mit ihrem Arzt abklären, ob sie eine Druckabnahme, die einem Aufenthalt im Gebirge in 2500 m Höhe entspricht, vertragen können.
Trockene Luft
In einer Reiseflughöhe von bis zu 12.000 m ist die Luft so kalt, dass sie – absolut – nur noch wenig Wasserdampf enthält. Wegen der Erwärmung der Außenluft in der Klimaanlage verringert sich die relative Luftfeuchtigkeit so stark, dass sie die Atemwege der Menschen austrocknen lässt. Deshalb können in moderne Reiseflugzeuge optional Befeuchtungssysteme (Humidifier) installiert werden. Das kostet Energie für die Verdunstung des Wassers oder aber Heizenergie. Es wird auch Trinkwasser gereicht.
Schadstoffe in der Kabinenluft
Die Kabinenluft wird bei modernen Flugzeugen an den Triebwerken gezapft. Nachweisbar können dabei unter bestimmten Umständen (im Fehlerfall) Öldämpfe und mit ihnen Schadstoffe wie das Nervengift TCP in die Kabine gelangen.
Im Jahr 2010 berichteten hunderte Piloten und Flugbegleiter über schwere und teils chronische Erkrankungen bis hin zur Berufsunfähigkeit („ aerotoxisches Syndrom “). Die Vereinigung Cockpit , Ver.di und UFO forderten damals eine unabhängige und umfassende Untersuchung der möglichen Kausalkette von einer Kontamination der Kabinenluft bis hin zum Krankheitsbild. [6] Ein vertrauliches Papier des Bundesverbandes der deutschen Fluggesellschaften aus demselben Jahr besagt, dass sich viele Fluggesellschaften Sorgen um ihren Ruf machten. [7]
Die Boeing B787 („Dreamliner“) entnimmt als einer der ersten modernen Passagierjets die Kabinenluft nicht mehr an den Triebwerken. [8]
Raumfahrt
Raumfahrern dient die Überdruckkabine als künstliche „Atmosphäre“ zum Überleben in der völligen Luftleere des Weltraums. Da zu Vakuum die Druckdifferenz maximal ist, müssen Raumfahrzeuge besonders stabil gebaut sein, um ein Platzen zu vermeiden. Auch Raumanzüge werden unter – jedoch geringerem – Innendruck gehalten.
Sauerstoffatmosphäre
Um den Partialdruck des Sauerstoffs in den Lungen zu erhöhen, kann statt einer Druckerhöhung auf ein physiologisch verträgliches Niveau alternativ auch die Sauerstoffkonzentration in der Kabine erhöht werden. Nichts anderes machen Piloten im Flugzeug, die ohne Druckkabine in nicht allzu extremen Höhen fliegen (ca. 3000 bis 5000 m) und über eine kleine Sauerstoffsonde ihrer Atemluft etwas Sauerstoff hinzufügen. Das geht aber nur bis zu einer gewissen Abnahme des Luftdrucks in der Kabine.
Konstruktiv wurde die Sauerstoffanreicherung der Kabinenatmosphäre mit Sauerstoff nicht in Flugzeugen angewandt, sehr wohl aber in den amerikanischen Mercury -, Gemini - und Apollo-Raumschiffen . Ihre Kabinenatmosphäre bestand während des Fluges aus reinem Sauerstoff bei einem Drittel des Drucks auf der Erde (34 % des Erddrucks in Meereshöhe = 344 hPa). Durch den niedrigeren Innendruck konnten die Raumschiffe leichter sein. Nach den leidvollen Erkenntnissen aus der Katastrophe mit Apollo 1 wurde (nur in der Startphase) 40 % Stickstoff hinzugefügt. Da in den sowjetischen Raumschiffen eine Stickstoff-Sauerstoffatmosphäre mit Druck auf Meereshöhe herrschte, gab es bei der Ankoppelung zwischen beiden im Rahmen des Apollo-Sojus-Projektes (1975) einige diesbezügliche Probleme zu lösen. In der Sojus-Kommandokapsel wurde der übliche Druck von 100 % der Erdatmosphäre (1013 hPa) für diese Mission auf 68 % reduziert (689 hPa). Das Apollo-Raumschiff führte einen Dockingadapter mit, der als Koppelmodul und Luftschleuse diente.
Die Erhöhung des Sauerstoff(partial)drucks – und etwas auch das Weglassen von Stickstoff – erhöht die Brandgefahr. Erst beim Space Shuttle ging auch die NASA auf eine Stickstoff-Sauerstoffatmosphäre bei Normaldruck über.
Eisenbahn
Auch Eisenbahnzüge wie beispielsweise der ICE , IC und fast alle Züge des Regionalverkehrs verwenden mittlerweile Druckkabinen, um trommelfellbelastende Luftdruckstöße bei der Einfahrt in einen Tunnel oder Begegnung mit einem Gegenzug zu vermeiden. Dies resultiert aus den höheren Fahrgeschwindigkeiten und gestiegenen Komfortansprüchen.
Literatur
- Lufthansa Flight Training: Airframe and systems 2 . Verkehrsfliegerschule, Bremen März 2001.
- E. Hunt, H. Reid, D. Space, F. Tilton: Commercial Airliner Environmental Control System, Engineering Aspects of Cabin Air Quality . Anaheim California May 1995
- Rainer W. During: 100 Jahre Druckkabine. In: FliegerRevue , Nr. 7/2021, S. 46–48
Siehe auch
Einzelnachweise
- ↑ Mustafa Cavcar: The International Standard Atmosphere (ISA) . Anadolu University, Eskisehir, Turkey, S. 6 ( uba.ar [PDF]).
- ↑ Flug Revue August 2007: Dichtung und Wahrheit - Passagiertüren in Verkehrsflugzeugen (pdf)
- ↑ Boeing is making a major change to its planes that could end jet lag as we know it. In: Business Insider. 10. September 2016, abgerufen am 4. Juni 2019 .
- ↑ The Airbus A380 Cabin and Interior. Airbus, archiviert vom Original am 22. April 2013 ; abgerufen am 5. Februar 2013 .
- ↑ space.about.com What Happens To The Human Body In A Vacuum? (engl.), Stand 8. Januar 2012
- ↑ vcockpit.de VC, ver.di und UFO fordern eine unverzügliche, umfassende und unabhängige Untersuchung . 19. Mai 2010
- ↑ Tim van Beveren : Vergiftete Kabinenluft bringt deutsche Airlines in Bedrängnis. Welt Online, 15. August 2010, abgerufen am 4. September 2012 .
- ↑ B787 No-Bleed systems architecture