Presurizare (aeronautică)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Presurizarea unei cabine sau a altor părți ale unei aeronave (cum ar fi tancurile) sau a unei navete spațiale este o tehnică care se aplică pentru a se asigura că presiunea aerului din interiorul cabinei este diferită (în general mai mare) decât cea a mediului înconjurător și cât mai aproape posibil de presiunea atmosferică la nivelul mării, pentru a se asigura că condițiile de habitabilitate sunt favorabile pentru echipaj și pasageri și că eficiența sistemelor este maximă.

Acest lucru se datorează închiderii etanșe a întregii cabine, care o izolează de exterior și utilizării compresoarelor .

De exemplu, pentru un avion Boeing 767 , la o altitudine de croazieră de 39.000 de picioare (11.900 m), o „altitudine a cabinei” (presiunea aerului în interiorul cabinei pasagerilor) corespunzătoare unei altitudini de 2.900 de picioare (2 100 m) [1] .

Istorie în aeronautică și astronautică

Interiorul cabinei sub presiune a unui Pan Am Boeing 307 , unul dintre primele aeronave care a adoptat această tehnologie.

Primele creații de sisteme de presurizare datează din anii treizeci , cu zborurile experimentale ale motorului german Junkers Ju 49 . Puțin mai târziu, tehnologia de presurizare a fost aplicată pe avionul italian Caproni Ca.161bis , care datorită acestuia în 1938 a reușit să aducă recordul de altitudine la 17.083 metri , record care a rămas neînvins până la 4 august 1995 pentru modelele cu elice . Între timp, în Statele Unite s-au efectuat mai multe cercetări pe avioane precum Lockheed XC-35 , rezultate dintr-o modificare a transportului de pasageri Electra .

Cu puțin înainte de cel de- al doilea război mondial , Boeing pusese deja la dispoziția lui Pan Am primul avion de linie cu o cabină presurizată, Modelul 307 Stratoliner . În timpul conflictului, au intrat în funcțiune mai multe modele echipate cu această tehnologie: recunoaștere , luptător de mare altitudine, în special bombardiere (deosebit de remarcabil Boeing B-29 Superfortress SUA).

Întrucât motorul cu reacție (care a început să fie folosit spre sfârșitul ostilităților) a garantat cele mai bune performanțe la altitudini mari, utilizarea cabinelor sub presiune s-a răspândit după război, atât pe avioane civile, cât și militare. Astăzi, practic toate avioanele cu propulsie cu jet sunt echipate cu sisteme de presurizare; avioanele care nu adoptă această tehnologie sunt acum aproape doar modelele cu piston performant, care în orice caz nu ating altitudini mai mari de 6.000 de metri.

Apoi presurizarea a devenit absolut esențială atunci când, începând din anii 1950 , a apărut nevoia de a trimite ființe vii din atmosfera Pământului, cu nave spațiale precum Sputnik 2 care a dus-o pe Laika pe orbită, capsulele Gemeni sau Apollo din SUA sau Voschodii sovietici, ca precum și naveta spațială modernă. În toate cazurile, navetele spațiale trebuie să transporte aerul necesar pentru întreținerea ocupanților lor pe tot parcursul călătoriei. Astronauții pot efectua apoi activități extravehiculare datorită costumelor spațiale sub presiune .

Aeronautică

Tehnologie

Pentru un avion, a putea zbura la altitudini foarte mari are mai multe avantaje: în cazul avioanelor civile, zborul în stratosferă (peste 12.000 de metri) garantează că sunteți în mare măsură deasupra perturbațiilor atmosferice și, prin urmare, că nu sunteți afectat de enervant turbulențe . În cazul avioanelor militare, la acest avantaj se adaugă faptul de a putea rămâne în afara razei de artilerie antiaeriană și, în unele cazuri, chiar la adăpost de luptătorii inamici. În plus, reducerea densității aerului la altitudini mari implică o reducere a tracțiunii aeronavei și o creștere corespunzătoare a vitezei.

Cu toate acestea, chiar faptul că presiunea atmosferică scade rapid odată cu creșterea altitudinii provoacă neplăceri grave, în special pentru echipaj și pasageri: presiunea oxigenului devine periculos de mică peste 8.000 metri, iar țesuturile biologice peste 12.000. Pot suferi daune foarte grave din cauza scăderii presiune.

Prin urmare, pentru a nu renunța la avantajele zborului la mare altitudine, au fost dezvoltate sisteme de presurizare capabile să mențină o presiune atmosferică în cabină comparabilă cu cea normală la toate altitudinile. Aceste sisteme utilizează în general aer furnizat de compresoare speciale (în cazul avioanelor cu motoare cu piston) care prin orificiile de aer introduc oxigen în modulul pasager.

Panou de control de presurizare într-un avion modern.

Presurizarea implică în mod evident necesitatea ca fuselajul să fie etanș și necesită măsuri structurale speciale: pentru a minimiza eforturile suferite de placarea fuselajului, acesta ar trebui să aibă o secțiune circulară și să nu aibă discontinuități sau nereguli; atunci este necesar să se întărească în mod adecvat deschiderile de la ferestre și uși și să se asigure că orice deteriorare a stratului de acoperire nu poate atinge proporții periculoase: oboseala materialelor din jurul ferestrelor a provocat decompresiile explozive catastrofale care au provocat o serie de accidente la nivelul de Havilland Comet , când tehnicile de presurizare erau încă o noutate. De fapt, atunci când presiunea din interiorul unei cabine este mult mai mare decât cea externă, chiar și o mică deteriorare a scândurii poate provoca o scurgere de aer de mare viteză, care poate provoca o explozie reală, care poate provoca dezintegrarea fuselajului. A fi nevoit să comprimați și să decomprimați cabina de fiecare dată când avionul decolează și coboară pentru aterizare crește acest tip de stres și importanța studierii mecanicii fracturii și a oboselii metalelor .

Presurizarea altor secțiuni ale unei aeronave poate fi utilizată pentru a satisface diferite nevoi: de exemplu, rezervoarele de combustibil pot fi presurizate pentru a facilita fluxul de combustibil către motor și pentru a preveni fierberea conținutului acestora chiar și la temperaturi scăzute, datorită scăderea presiunii externe.

Pentru a reduce sarcinile structurale datorate diferenței dintre presiunea externă și cea internă a aeronavei la altitudinea de croazieră, aeronavele de transport moderne nu mențin în cabină presiunea atmosferică la nivelul mării (1.013,25 hPa ), ci o presiune echivalentă cu cea a unei altitudine de aproximativ 2.500 de metri. Variația altitudinii cabinei în timpul ascensiunii și coborârii aeronavei este, de asemenea, păstrată de sistemul de control al presurizării în termen de 500 și respectiv 250 de picioare / minut pentru a asigura o stare confortabilă pasagerilor.

Pasagerii cu patologii precum pneumotoraxul sau congestia nazală, infecțiile urechii și sinuzita, pot fi afectați negativ de scăderea relativ rapidă a presiunii în cabină în timpul urcării avionului. Din același motiv, scafandrii ar trebui să se abțină de la zbor în următoarele 24 de ore pentru a evita simptomele bolii de decompresie .

Riscuri și accidente

În aeronautică, posibilitatea unor evenimente de depresurizare bruscă în timpul zborului la mare altitudine este de mare îngrijorare. Tocmai din acest motiv, atât piloții, cât și pasagerii sunt echipați cu măști de oxigen care, în cazul unei pierderi rapide de presiune, ar permite supraviețuirea pentru timpul necesar aeronavei pentru a ajunge la altitudini mai mici, acolo unde există suficient oxigen.

Accidentele care au lovit avionul futurist de la Havilland DH.106 Comet , legate de depresurizări bruște din cauza defecțiunii la oboseală a unor componente, sunt emblematice. Un alt exemplu mai recent despre cât de periculoase pot fi efectele eșecului presurizării este dat de tragedia zborului Helios Airways 522 .

Astronautică

În mod logic, chiar și navetele spațiale, care călătoresc în medii în care presiunea externă este practic zero, au zone presurizate pentru a găzdui astronauții. Multe dintre acestea, în special istoricii americani Apollo și Gemeni , permit depresurizarea momentană să permită deschiderea ușilor și să permită astronauților să efectueze plimbări spațiale . Desigur, astronauții care se trezesc operând în astfel de situații poartă costume spațiale sub presiune. Un caz diferit de navete americane a fost rus Voschod naveta, prima echipat vreodata pentru spacewalks : a fost echipat cu o cameră gonflabilă adecvată pentru decompresie, deoarece nu era posibil să se depresuriza întreaga navetă. În zilele noastre navetele spațiale și Stația Spațială Internațională sunt echipate cu module speciale în care intră astronauții care sunt pe cale să iasă în spațiu , unde are loc depresurizarea, aceste module sunt numite blocaje aeriene .

Notă

  1. ^ (EN) Elwood H. Hunt, Dr. Don H. Reid, David A. Space și Dr. Fred E. Tilton, Sistem de control al mediului pentru avioanele comerciale - Aspecte tehnice ale calității aerului în cabină (PDF) pe smartcockpit.com. Adus la 24 ianuarie 2016 ( arhivat la 25 noiembrie 2015) .

Bibliografie

  • G. Dicorato, G. Bignozzi, B. Catalanotto, C. Falessi, Istoria aviației , Milano, Fratelli Fabbri Editori, 1973.
  • Politecnico di Milano Sisteme aerospațiale - Cap 8 - Sistem de presurizare și climatizare.

Elemente conexe

Alte proiecte

Controlul autorității GND ( DE ) 7670949-8