Vliegtuigen worden om twee redenen op grote hoogte gevlogen. Ten eerste verbruikt een vliegtuig dat op grote hoogte wordt gevlogen minder brandstof voor een bepaalde luchtsnelheid dan voor dezelfde snelheid op een lagere hoogte, omdat het vliegtuig efficiënter is op grote hoogte. Ten tweede kunnen slecht weer en turbulentie worden vermeden door in relatief gladde lucht boven de stormen te vliegen. Veel moderne vliegtuigen worden ontworpen om op grote hoogte te opereren en profiteren van die omgeving. Om op grotere hoogte te kunnen vliegen, moet het vliegtuig onder druk staan. Het is belangrijk dat piloten die deze vliegtuigen besturen, bekend zijn met de basisprincipes.

In een typisch druksysteem zijn de cabine, het vliegcompartiment en de bagagecompartimenten opgenomen in een afgedichte eenheid die lucht onder een druk die hoger is dan de atmosferische druk van buiten kan bevatten. Op vliegtuigen die worden aangedreven door turbinemotoren, wordt lucht uit het motorcompressorgedeelte van de motor gebruikt om de cabine onder druk te zetten. Superchargers kunnen worden gebruikt op oudere vliegtuigen met turbineaangedreven vliegtuigen om lucht in de afgedichte romp te pompen. Door zuiger aangedreven vliegtuigen kunnen lucht gebruiken die van elke motorturbocompressor wordt geleverd via een sonische venturi (stroombegrenzer). Lucht wordt vrijgegeven uit de romp door een apparaat dat een uitstroomklep wordt genoemd. Door de luchtuitlaat te reguleren, zorgt de uitstroomklep voor een constante instroom van lucht naar het onder druk staande gebied. [Figuur 6-40]

Een cabinedruksysteem handhaaft doorgaans een cabinedrukhoogte van ongeveer 8.000 voet op de maximaal ontworpen kruishoogte van een vliegtuig. Dit voorkomt snelle veranderingen van de cabinehoogte die oncomfortabel kunnen zijn of veroorzaken

Verwonding van passagiers en bemanning. Bovendien maakt het druksysteem een redelijk snelle uitwisseling van lucht van binnen naar de buitenkant van de cabine mogelijk. Dit is nodig om geuren te elimineren en om muffe lucht te verwijderen. [Figuur 6-41]

Het onder druk zetten van de vliegtuigcabine is een geaccepteerde methode om de inzittenden te beschermen tegen de effecten van hypoxie. In een cabine onder druk kunnen de inzittenden comfortabel worden vervoerd

en gedurende lange tijd veilig, vooral als de cabinehoogte op 8.000 voet of lager wordt gehouden, waar het gebruik van zuurstofapparatuur niet vereist is. De cockpitbemanning in dit type vliegtuig moet zich bewust zijn van het gevaar van onopzettelijk verlies van de druk in de cabine en bereid zijn om een dergelijke noodsituatie aan te pakken wanneer deze zich voordoet.

De volgende termen zullen helpen bij het begrijpen van de werkingsprincipes van druk- en airconditioningsystemen:

• Vliegtuighoogte – de werkelijke hoogte boven zeeniveau waarop het vliegtuig vliegt
• Omgevingstemperatuur – de temperatuur in het gebied direct rond het vliegtuig
• Omgevingsdruk – de druk in het gebied direct rond het vliegtuig
• Cabinehoogte – cabinedruk in termen van equivalente hoogte boven zeeniveau
• Differentiële druk – Het drukverschil tussen de druk die aan de ene kant van een muur werkt en de druk die aan de andere kant van de muur werkt. In vliegtuigen airconditioning- en druksystemen is het het verschil tussen cabinedruk en atmosferische druk.

Het cabinedrukregelsysteem zorgt voor cabinedrukregeling, drukontlasting, vacuümontlasting en de middelen voor het selecteren van de gewenste cabinehoogte in het isobare en differentiële bereik. Bovendien is het storten van de cabinedruk een functie van het drukregelsysteem. Een cabinedrukregelaar, een uitstroomklep en een veiligheidsklep worden gebruikt om deze functies te vervullen.

De cabinedrukregelaar regelt de cabinedruk tot een geselecteerde waarde in het isobare bereik en beperkt de cabinedruk tot een vooraf ingestelde differentiaalwaarde in het differentiaalbereik. Wanneer een vliegtuig de hoogte bereikt waarop het verschil tussen de druk binnen en buiten de cabine gelijk is aan de hoogste verschildruk waarvoor de rompstructuur is ontworpen, zal een verdere toename van de hoogte van het vliegtuig resulteren in een overeenkomstige toename in cabinehoogte. Differentiële regeling wordt gebruikt om te voorkomen dat de maximale drukverschil, waarvoor de romp is ontworpen, wordt overschreden. Deze differentiële druk wordt bepaald door de structurele sterkte van de cabine en vaak door de relatie van de cabinegrootte met de waarschijnlijke scheurgebieden, zoals raamoppervlakken en deuren.

Het veiligheidsventiel voor cabineluchtdruk is een combinatie van drukontlasting, vacuümontlasting en dumpklep. Het overdrukventiel voorkomt dat de cabinedruk een vooraf bepaalde drukverschil boven de omgevingsdruk overtreft. De vacuümontlasting voorkomt dat de omgevingsdruk de cabinedruk overschrijdt doordat externe lucht de cabine binnendringt wanneer de omgevingsdruk de cabinedruk overschrijdt. De schakelaar van de cockpit deck schakelt de dumpklep in. Wanneer deze schakelaar op RAM wordt gepositioneerd, gaat er een magneetventiel open, waardoor de klep cabinelucht naar de atmosfeer dumpt.

De mate van druk en de werkhoogte van het vliegtuig worden beperkt door verschillende kritische ontwerpfactoren. In de eerste plaats is de romp ontworpen om een bepaalde maximale cabineverschildruk te weerstaan.

In combinatie met de drukregelaar worden verschillende instrumenten gebruikt. De cabineverschildrukmeter geeft het verschil aan tussen binnen- en buitendruk. Deze meter moet worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de cabine de maximaal toelaatbare drukverschildruk niet overschrijdt. Een cabinehoogtemeter wordt ook geleverd als controle op de prestaties van het systeem. In sommige gevallen worden deze twee instrumenten gecombineerd tot één. Een derde instrument geeft de cabinesnelheid van klim of afdaling aan. Een cabinetempo-of-kliminstrument en een cabinehoogtemeter worden geïllustreerd in figuur 6-42.

Decompressie wordt gedefinieerd als het onvermogen van het druksysteem van het vliegtuig om het ontworpen drukverschil te behouden. Dit kan worden veroorzaakt door een storing in het druksysteem of structurele schade aan het vliegtuig. Fysiologisch vallen decompressies in twee categorieën:

• Explosieve decompressie – een verandering in de cabinedruk sneller dan de longen kan decomprimeren, wat mogelijk longschade veroorzaakt. Normaal gesproken is de tijd die nodig is om zonder beperkingen, zoals maskers, lucht uit de longen vrij te maken 0,2 seconden. De meeste autoriteiten beschouwen elke decompressie die zich in minder dan 0,5 seconden voordoet als explosief en potentieel gevaarlijk.

• Snelle decompressie – een verandering in de cabinedruk waarbij de longen sneller decomprimeren dan de cabine, wat resulteert in geen kans op longbeschadiging.

Tijdens een explosieve decompressie kan er lawaai zijn en kan men zich even versuft voelen. De cabinelucht vult zich met mist, stof of rondvliegend puin. Mist treedt op als gevolg van de snelle temperatuurdaling en de verandering van de relatieve vochtigheid. Normaal gesproken worden de oren automatisch gewist. Luchtstroomen uit de mond en neus als gevolg van het ontsnappen van lucht uit de longen, en kunnen door sommige individuen worden opgemerkt.

Snelle decompressie vermindert de periode van nuttig bewustzijn omdat zuurstof in de longen snel wordt uitgeademd, waardoor de druk op het lichaam wordt verminderd. Dit verlaagt de partiële zuurstofdruk in het bloed en vermindert de effectieve prestatietijd van de piloot met een derde tot een vierde van zijn normale tijd. Om deze reden moet een zuurstofmasker worden gedragen bij het vliegen op zeer grote hoogten (35.000 voet of hoger). Het wordt aanbevolen dat de bemanningsleden de 100 procent zuurstofinstelling op de zuurstofregelaar op grote hoogte selecteren als het vliegtuig is uitgerust met een zuurstofsysteem met vraag of vraag.

Het primaire gevaar van decompressie is hypoxie. Snel, correct gebruik van zuurstofapparatuur is noodzakelijk om bewusteloosheid te voorkomen. Een ander potentieel gevaar waarmee piloten, bemanningsleden en passagiers worden geconfronteerd tijdens decompressies op grote hoogte, is geëvolueerde gasdecompressieziekte. Dit gebeurt wanneer de druk op het lichaam voldoende daalt, stikstof uit de oplossing komt en bellen vormt die nadelige effecten kunnen hebben op sommige lichaamsweefsels.

Decompressie veroorzaakt door structurele schade aan het vliegtuig vormt een ander type gevaar voor piloten, bemanningsleden en passagiers – die worden gegooid of uit het vliegtuig worden geblazen als ze zich in de buurt van openingen bevinden. Individuen in de buurt van openingen moeten te allen tijde veiligheidsharnassen of veiligheidsgordels dragen wanneer het vliegtuig onder druk staat en ze zitten. Structurele schade heeft ook het potentieel om ze bloot te stellen aan windstoten en extreem koude temperaturen.

Snelle afdaling van hoogte is noodzakelijk als deze problemen moeten worden geminimaliseerd. Automatische visuele en auditieve waarschuwingssystemen zijn opgenomen in de uitrusting van alle onder druk staande vliegtuigen.