航空機が高地で飛行する理由は 2 つあります。 第 1 に、高高度で飛行する航空機は、高高度ではより効率的であるため、同じ速度での同じ速度の場合よりも、特定の対気速度での燃料消費量が少なくなります。 第二に、嵐の上空を比較的滑らかに飛ばすことで、悪天候や乱れを避けることができます。 多くの最新の航空機は、その環境を利用して、高高度で動作するように設計されています。 より高い高度で飛行するには、航空機に加圧する必要があります。 これらの航空機を操縦するパイロットにとって、基本的な動作原理に精通しておくことが重要です。
典型的な加圧システムでは、キャビン、フライトコンパートメント、および手荷物コンパートメントが、外部大気圧よりも高い圧力で空気を収容できる密閉ユニットに組み込まれています。 タービン エンジンを動力源とする航空機では、エンジン コンプレッサー セクションからのブリード エアを使用してキャビンに加圧します。 スーパーチャージャーは、古いモデルのタービン動力航空機で、密閉された胴体に空気を送り込むために使用できます。 ピストン駆動の航空機は、各エンジン ターボチャージャーからソニック ベンチュリ (フロー リミッター) を介して供給される空気を使用できます。 空気は、流出弁と呼ばれる装置によって胴体から放出されます。 空気の出口を調整することにより、流出バルブは加圧領域への空気の一定の流入を可能にします。 [図 6-40]
キャビンの加圧システムは、通常、航空機の最大航行高度で約 8,000 フィートのキャビンの圧力高度を維持します。 これにより、不快または原因となる可能性のあるキャビンの高度の急速な変化を防ぎます。
乗客と乗組員の怪我。 さらに、加圧システムにより、キャビンの内側から外側への空気のかなりの速い交換が可能になります。 これは、臭いを取り除き、古い空気を取り除くために必要です。 [図 6-41]
航空機のキャビンの加圧は、乗員を低酸素の影響から保護する方法として認められています。 加圧されたキャビン内で、乗員は快適に移動できます
特に、キャビンの高度が 8,000 フィート以下に維持され、酸素機器の使用が不要な場合は、長期間安全に安全に使用できます。 このタイプの航空機の乗務員は、機内の圧力が誤って失われる危険性を認識し、そのような緊急事態が発生したときにいつでも対処できるように準備する必要があります。
次の用語は、加圧および空調システムの動作原理を理解するのに役立ちます。
- 航空機の高度 – 航空機が飛行している海面上の実際の高さ
- 周囲温度 – 航空機のすぐ周囲の温度
- 周囲圧力 – 航空機のすぐ周囲の圧力
- キャビンの標高 – 海抜等価な高度のキャビン圧力
- 差圧 – 壁の片側に作用する圧力と、壁の反対側で作用する圧力との差圧。 航空機の空調および加圧システムでは、キャビンの圧力と大気圧の違いです。
キャビンの圧力制御システムは、キャビンの圧力調整、圧力リリーフ、真空リリーフ、および等圧範囲と差動範囲で目的のキャビンの高度を選択する手段を提供します。 さらに、キャビン圧力のダンピングは、圧力制御システムの機能です。 これらの機能を実現するために、キャビン圧力レギュレータ、流出バルブ、および安全弁が使用されます。
キャビンの圧力調整器は、キャビンの圧力を等圧範囲で選択した値に制御し、キャビンの圧力を差動範囲で事前に設定された微分値に制限します。 機体が機体構造が設計されている最高の差圧に等しい場合、航空機が機内の圧力差と等しくなる高度に到達すると、航空機の高度がさらに高くなると、それに応じて機長の高度が増加します。 差動制御は、胴体が設計された最大差圧が超過するのを防ぐために使用されます。 この差圧は、キャビンの構造強度によって決まり、多くの場合、キャビンのサイズと窓の領域やドアなどの破裂の可能性のある領域との関係によって決まります。
キャビンの空気圧安全弁は、圧力リリーフ、真空リリーフ、ダンプ バルブの組み合わせです。 圧力リリーフ バルブは、キャビンの圧力が周囲圧力よりも所定の差圧を超えることを防ぎます。 真空リリーフにより、周囲圧力がキャビン圧力を超えると、外気がキャビンに入るのを防ぐことができ、周囲圧力がキャビン圧力を超えるのを防ぎます。 フライト デッキ コントロール スイッチは、ダンプ バルブを作動させます。 このスイッチが RAM に配置されると、電磁弁が開き、バルブがキャビンの空気を大気中に排出します。
航空機の加圧の程度と操作高度は、いくつかの重要な設計要因によって制限されます。 主に、胴体は、特定の最大キャビン差圧に耐えるように設計されています。
加圧制御装置と組み合わせて、いくつかの機器が使用されます。 キャビン差圧計は、内圧と外圧の差を示します。 このゲージは、キャビンが最大許容差圧を超えないように監視する必要があります。 キャビンの高度計は、システムのパフォーマンスのチェックとしても提供されます。 場合によっては、これら 2 つの楽器が 1 つにまとめられます。 3 番目の楽器は、キャビンの上昇または降下率を示します。 図 6-42 に、キャビン レート オブ クライム インスツルメントとキャビン高度計を示します。
減圧とは、航空機の加圧システムが設計された圧力差を維持できないことと定義されています。 これは、加圧システムの誤動作または航空機の構造的損傷が原因である可能性があります。 生理学的に、減圧は次の 2 つのカテゴリーに分類されます。
- 爆発的減圧 – 肺よりも速くキャビンの圧力が変化すると、肺の損傷を引き起こす可能性があります。 通常、マスクなどの制限なしで肺から空気を放出するのに必要な時間は 0.2 秒です。 ほとんどの当局は、0.5 秒未満で発生する減圧は爆発的であり、潜在的に危険であると考えています。
- 迅速な減圧 – 肺がキャビンよりも速く減圧するキャビン圧力の変化で、肺の損傷の可能性がありません。
爆発性の減圧中は、騒音が発生することがあります。 キャビンの空気は、霧、ほこり、または空飛ぶ破片で満たされます。 曇りは、急激な気温の低下と相対湿度の変化により発生します。 通常、耳は自動的にクリアされます。 肺からの空気の脱出により、口と鼻から空気が流れ、一部の人が気づくことがあります。
急速減圧は、肺の酸素が急速に吐き出され、体への圧力が低下するため、有用な意識の期間を短縮します。 これにより、血液中の酸素分圧が低下し、パイロットの実効性能が通常の時間の 3 分の 1 から 4 分の 1 に短縮されます。 このため、非常に高い高度 (35,000 フィート以上) で飛行するときは、酸素マスクを着用する必要があります。 航空機に需要または圧力要求酸素システムが装備されている場合は、乗組員が高地の酸素レギュレータの 100% 酸素設定を選択することをお勧めします。
減圧の主な危険は、低酸素症です。 無意識を避けるためには、酸素機器をすばやく適切に利用する必要があります。 パイロット、乗組員、乗客が高高度減圧時に直面するもう 1 つの潜在的な危険は、ガス減圧症の発生です。 これは、体への圧力が十分に低下し、窒素が溶液から出て、一部の身体組織に悪影響を及ぼす可能性のある気泡を形成すると発生します。
航空機の構造的損傷によって引き起こされた減圧は、パイロット、乗組員、乗客に別の種類の危険をもたらし、開口部の近くにある場合、航空機から放り出されたり吹き飛ばされたりします。 開口部の近くの人は、機体が加圧されて着席しているときは、常に安全ハーネスまたはシートベルトを着用する必要があります。 構造的損傷は、風爆や極端な低温にさらされる可能性もあります。
これらの問題を最小限に抑えるには、高度からの急降下が必要です。 すべての加圧航空機の機器には、自動視覚および聴覚警告システムが含まれています。
