Gli aerei sono volati ad alta quota per due motivi. Innanzitutto, un aeromobile volato ad alta quota consuma meno carburante per una determinata velocità rispetto a quello che fa per la stessa velocità a un’altitudine inferiore perché l’aereo è più efficiente ad alta quota. In secondo luogo, il maltempo e le turbolenze possono essere evitate volando in aria relativamente liscia sopra le tempeste. Molti aerei moderni sono progettati per operare ad alta quota, sfruttando quell’ambiente. Per volare ad altitudini più elevate, l’aereo deve essere pressurizzato. È importante che i piloti che pilotano questi aerei abbiano familiarità con i principi operativi di base.

In un tipico sistema di pressurizzazione, i compartimenti della cabina, del vano di volo e dei bagagli sono incorporati in un’unità sigillata in grado di contenere aria sotto una pressione superiore a quella esterna atmosferica. Sui velivoli alimentati da motori a turbina, l’aria di spurgo dalla sezione del compressore del motore viene utilizzata per pressurizzare la cabina. I compressori possono essere utilizzati su velivoli a turbina di vecchio modello per pompare aria nella fusoliera sigillata. L’aereo a pistone può utilizzare l’aria fornita da ciascun turbocompressore del motore tramite un Sonic Venturi (limitatore di flusso). L’aria viene rilasciata dalla fusoliera da un dispositivo chiamato valvola di deflusso. Regolando l’uscita dell’aria, la valvola di deflusso consente un afflusso costante di aria nell’area pressurizzata. [Figura 6-40]

Un sistema di pressurizzazione della cabina in genere mantiene un’altitudine di pressione della cabina di circa 8.000 piedi alla massima altitudine di crociera progettata di un aeromobile. Ciò previene i rapidi cambiamenti dell’altitudine della cabina che possono essere scomodi o causare

lesioni a passeggeri ed equipaggio. Inoltre, il sistema di pressurizzazione consente uno scambio d’aria ragionevolmente rapido dall’interno verso l’esterno della cabina. Questo è necessario per eliminare gli odori e per rimuovere l’aria viziata. [Figura 6-41]

La pressurizzazione della cabina dell’aeromobile è un metodo accettato per proteggere gli occupanti dagli effetti dell’ipossia. All’interno di una cabina pressurizzata, gli occupanti possono essere trasportati comodamente

e in sicurezza per lunghi periodi di tempo, in particolare se l’altitudine della cabina è mantenuta a 8.000 piedi o meno, dove non è richiesto l’uso di apparecchiature per l’ossigeno. L’equipaggio di volo in questo tipo di aeromobile deve essere consapevole del pericolo di perdita accidentale della pressione della cabina ed essere pronto ad affrontare tale emergenza ogni volta che si verifica.

I seguenti termini aiuteranno a comprendere i principi operativi dei sistemi di pressurizzazione e condizionamento:

• Altitudine dell’aeromobile: l’altezza effettiva sul livello del mare al quale l’aereo sta volando
• Temperatura ambiente: la temperatura nell’area immediatamente circostante l’aereo
• Pressione ambiente: la pressione nell’area immediatamente circostante l’aeromobile
• Altitudine cabina: pressione della cabina in termini di altitudine equivalente sul livello del mare
• Pressione differenziale: la differenza di pressione tra la pressione che agisce su un lato di una parete e la pressione che agisce sull’altro lato della parete. Nei sistemi di condizionamento e pressurizzazione dell’aeromobile, è la differenza tra la pressione della cabina e la pressione atmosferica.

Il sistema di controllo della pressione della cabina fornisce la regolazione della pressione della cabina, il rilascio della pressione, lo scarico del vuoto e i mezzi per selezionare l’altitudine della cabina desiderata nell’intervallo isobarico e differenziale. Inoltre, lo scarico della pressione della cabina è una funzione del sistema di controllo della pressione. Per svolgere queste funzioni vengono utilizzati un regolatore di pressione della cabina, una valvola di deflusso e una valvola di sicurezza.

Il regolatore di pressione della cabina controlla la pressione della cabina a un valore selezionato nell’intervallo isobarico e limita la pressione della cabina a un valore differenziale preimpostato nel range differenziale. Quando un aeromobile raggiunge l’altitudine alla quale la differenza tra la pressione all’interno e all’esterno della cabina è uguale alla pressione differenziale più alta per la quale è progettata la struttura della fusoliera, un ulteriore aumento dell’altitudine dell’aeromobile comporterà un corrispondente aumento dell’altitudine della cabina. Il controllo differenziale viene utilizzato per impedire che la pressione differenziale massima, per la quale è stata progettata la fusoliera, venga superata. Questa pressione differenziale è determinata dalla resistenza strutturale della cabina e spesso dal rapporto tra le dimensioni della cabina con le probabili aree di rottura, come le aree e le porte delle finestre.

La valvola di sicurezza dell’aria della cabina è una combinazione di scarico della pressione, scarico del vuoto e valvola di scarico. La valvola di limitazione della pressione impedisce la pressione della cabina di superare una pressione differenziale predeterminata al di sopra della pressione ambiente. Lo scarico sottovuoto impedisce alla pressione ambiente di superare la pressione della cabina consentendo all’aria esterna di entrare nella cabina quando la pressione ambiente supera la pressione della cabina. L’interruttore di controllo della cabina di pilotaggio aziona la valvola di scarico. Quando questo interruttore è posizionato sul ram, si apre un’elettrovalvola, che provoca l’aria dell’aria della cabina in atmosfera.

Il grado di pressurizzazione e l’altitudine operativa dell’aeromobile sono limitati da diversi fattori critici di progettazione. In primo luogo, la fusoliera è progettata per resistere a una particolare pressione differenziale della cabina.

Diversi strumenti vengono utilizzati insieme al controller di pressurizzazione. Il manometro differenziale della cabina indica la differenza tra la pressione interna ed esterna. Questo indicatore deve essere monitorato per assicurare che la cabina non superi la pressione differenziale massima consentita. Un altimetro di cabina viene fornito anche come controllo sulle prestazioni del sistema. In alcuni casi, questi due strumenti sono combinati in uno. Un terzo strumento indica il tasso di cabina di salita o discesa. Nella Figura 6-42 sono illustrati uno strumento di cabina di salita e un altimetro di cabina.

La decompressione è definita come l’incapacità del sistema di pressurizzazione dell’aeromobile di mantenere il differenziale di pressione progettato. Ciò può essere causato da un malfunzionamento nel sistema di pressurizzazione o danni strutturali all’aereo. Fisiologicamente, le decompressioni si dividono in due categorie:

• Decompressione esplosiva: un cambiamento nella pressione della cabina più velocemente di quanto i polmoni possa decomprimere, causando eventualmente danni ai polmoni. Normalmente, il tempo necessario per rilasciare l’aria dai polmoni senza restrizioni, come le maschere, è di 0,2 secondi. La maggior parte delle autorità considera esplosiva e potenzialmente pericolosa qualsiasi decompressione che si verifica in meno di 0,5 secondi.

• Decompressione rapida: un cambiamento nella pressione della cabina in cui i polmoni si decompongono più velocemente della cabina, con conseguente non probabilità di danni ai polmoni.

Durante una decompressione esplosiva, potrebbe esserci rumore e ci si può sentire storditi per un momento. L’aria della cabina si riempie di nebbia, polvere o detriti volanti. La nebbia si verifica a causa del rapido calo della temperatura e del cambiamento di umidità relativa. Normalmente, le orecchie si chiudono automaticamente. L’aria scorre dalla bocca e dal naso a causa della fuga dell’aria dai polmoni e può essere notata da alcuni individui.

La rapida decompressione diminuisce il periodo di coscienza utile perché l’ossigeno nei polmoni viene espirato rapidamente, riducendo la pressione sul corpo. Ciò riduce la pressione parziale dell’ossigeno nel sangue e riduce il tempo di prestazione effettivo del pilota di un terzo a un quarto del suo tempo normale. Per questo motivo, una maschera di ossigeno dovrebbe essere indossata quando si vola ad altitudini molto elevate (35.000 piedi o più). Si raccomanda ai membri dell’equipaggio di selezionare l’impostazione dell’ossigeno al 100% sul regolatore di ossigeno ad alta quota se l’aereo è dotato di un sistema di ossigeno a richiesta o pressione.

Il pericolo principale di decompressione è l’ipossia. Per evitare l’incoscienza è necessario un utilizzo rapido e corretto delle apparecchiature per l’ossigeno. Un altro potenziale pericolo che i piloti, l’equipaggio e i passeggeri devono affrontare durante le decompressioni in alta quota è la malattia da decompressione del gas evoluta. Ciò si verifica quando la pressione sul corpo diminuisce sufficientemente, l’azoto esce dalla soluzione e forma bolle che possono avere effetti negativi su alcuni tessuti del corpo.

La decompressione causata da danni strutturali all’aeromobile presenta un altro tipo di pericolo per piloti, equipaggio e passeggeri, gettati o spazzati via dall’aereo se si trovano vicino alle aperture. Gli individui vicino alle aperture dovrebbero indossare sempre imbracature di sicurezza o cinture di sicurezza quando l’aereo è pressurizzato e sono seduti. Il danno strutturale ha anche il potenziale per esporli a esplosioni di vento e temperature estremamente fredde.

La rapida discesa dall’altitudine è necessaria se questi problemi devono essere ridotti al minimo. I sistemi di avviso visivi e uditivi automatici sono inclusi nell’equipaggiamento di tutti gli aeromobili pressurizzati.