Samoloty latają na dużych wysokościach z dwóch powodów. Po pierwsze, samolot latający na dużej wysokości zużywa mniej paliwa dla danej prędkości lotu niż dla tej samej prędkości na niższej wysokości, ponieważ samolot jest bardziej wydajny na dużej wysokości. Po drugie, złe warunki pogodowe i turbulencje można uniknąć, lecąc w stosunkowo gładkim powietrzu nad burzami. Wiele nowoczesnych samolotów jest zaprojektowanych do pracy na dużych wysokościach, wykorzystując to środowisko. Aby latać na wyższych wysokościach, statek powietrzny musi być pod ciśnieniem. Ważne jest, aby piloci latający tymi samolotami znali podstawowe zasady działania.

W typowym układzie ciśnieniowym kabina, przedział lotniczy i przedziały bagażowe są włączone do uszczelnionej jednostki, która może zawierać powietrze pod ciśnieniem wyższym niż zewnętrzne ciśnienie atmosferyczne. W samolotach napędzanych silnikami turbinowymi do zwiększania ciśnienia w kabinie stosuje się upust powietrza z sekcji sprężarki silnika. Doładowania mogą być używane w starszych modelach statków powietrznych napędzanych turbiną do pompowania powietrza do uszczelnionego kadłuba. Samolot z napędem tłokowym może wykorzystywać powietrze dostarczane z każdej turbosprężarki silnika za pośrednictwem dźwiękowego zwężki Venturiego (ogranicza przepływu). Powietrze jest uwalniane z kadłuba przez urządzenie zwane zaworem odpływowym. Regulując wylot powietrza, zawór odpływu umożliwia stały dopływ powietrza do obszaru pod ciśnieniem. [Rysunek 6-40]

System zwiększania ciśnienia w kabinie zazwyczaj utrzymuje wysokość ciśnienia w kabinie wynoszącą około 8000 stóp na maksymalnej zaprojektowanej wysokości przelotowej samolotu. Zapobiega to szybkim zmianom wysokości kabiny, które mogą być niewygodne lub powodować

Obrażenia pasażerów i załogi. Ponadto system ciśnieniowy umożliwia dość szybką wymianę powietrza od wewnątrz do zewnętrznej strony kabiny. Jest to konieczne, aby wyeliminować zapachy i usunąć nieświeże powietrze. [Rysunek 6-41]

Ciśnienie kabiny samolotu jest akceptowaną metodą ochrony pasażerów przed skutkami niedotlenienia. W kabinie ciśnieniowej pasażerowie mogą być wygodnie transportowani

i bezpiecznie przez długi czas, szczególnie jeśli wysokość kabiny jest utrzymywana na wysokości 8000 stóp lub poniżej, gdzie nie jest wymagane użycie sprzętu tlenowego. Załoga lotnicza tego typu samolotu musi być świadoma niebezpieczeństwa przypadkowej utraty ciśnienia w kabinie i być przygotowana do radzenia sobie z taką sytuacją, gdy tylko się pojawi.

Poniższe terminy pomogą w zrozumieniu zasad działania systemów ciśnieniowych i klimatyzacji:

• Wysokość samolotu – rzeczywista wysokość nad poziomem morza, na której leci samolot
• Temperatura otoczenia — temperatura w obszarze bezpośrednio otaczającym samolot
• Ciśnienie otoczenia — ciśnienie w obszarze bezpośrednio otaczającym samolot
• Wysokość kabiny — ciśnienie w kabinie pod względem wysokości równoważnej nad poziomem morza
• Ciśnienie różnicowe — różnica ciśnień między ciśnieniem działającym po jednej stronie ściany a ciśnieniem działającym po drugiej stronie ściany. W systemach klimatyzacji i ciśnieniowej samolotu jest to różnica między ciśnieniem w kabinie a ciśnieniem atmosferycznym.

System kontroli ciśnienia w kabinie zapewnia regulację ciśnienia w kabinie, odciążenie, odciążenie próżniowe i środki do wyboru pożądanej wysokości kabiny w zakresie izobarycznym i różnicowym. Ponadto zrzut ciśnienia w kabinie jest funkcją systemu kontroli ciśnienia. Do wykonania tych funkcji stosuje się regulator ciśnienia w kabinie, zawór odpływowy i zawór bezpieczeństwa.

Regulator ciśnienia w kabinie kontroluje ciśnienie w kabinie do wybranej wartości w zakresie izobarycznym i ogranicza ciśnienie w kabinie do zadanej wartości różnicowej w zakresie różnicowym. Gdy statek powietrzny osiągnie wysokość, na której różnica między ciśnieniem wewnątrz i na zewnątrz kabiny jest równa najwyższej różnicy ciśnień, dla której zaprojektowana jest konstrukcja kadłuba, dalszy wzrost wysokości samolotu spowoduje odpowiedni wzrost wysokości kabiny. Sterowanie różnicowe służy do zapobiegania przekroczeniu maksymalnej różnicy ciśnień, dla których zaprojektowano kadłub. Ta różnica ciśnień zależy od wytrzymałości konstrukcyjnej kabiny i często przez stosunek wielkości kabiny do prawdopodobnych obszarów pęknięcia, takich jak obszary okien i drzwi.

Zawór bezpieczeństwa powietrza w kabinie jest kombinowanym odciążeniem, odciążeniem i zaworem zrzutowym. Zawór nadmiarowy ciśnienia zapobiega przekroczeniu wcześniej ustalonej różnicy ciśnienia powyżej ciśnienia otoczenia w kabinie. Odciążenie próżniowe zapobiega przekroczeniu ciśnienia w kabinie przez wpuszczanie powietrza zewnętrznego do kabiny, gdy ciśnienie otoczenia przekracza ciśnienie w kabinie. Przełącznik sterujący pokładu lotu uruchamia zawór zrzutu. Gdy ten przełącznik jest ustawiony na RAM, otwiera się zawór elektromagnetyczny, powodując, że zawór zrzuca powietrze do atmosfery.

Stopień ciśnienia i wysokość robocza samolotu są ograniczone przez kilka krytycznych czynników projektowych. Przede wszystkim kadłub jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać określoną maksymalną różnicę ciśnień w kabinie.

Kilka instrumentów jest używanych w połączeniu z regulatorem ciśnienia. Manometr różnicowy kabiny wskazuje różnicę między ciśnieniem wewnętrznym i zewnętrznym. Ten wskaźnik należy monitorować, aby zapewnić, że kabina nie przekracza maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia różnicowego. Wysokościomierz kabiny jest również dostarczany jako kontrola wydajności systemu. W niektórych przypadkach te dwa instrumenty są łączone w jeden. Trzeci instrument wskazuje szybkość kabiny wznoszenia lub opadania. Na rysunku 6-42 przedstawiono przyrząd do kabiny i wysokościomierz kabiny.

Dekompresja jest definiowana jako niezdolność systemu ciśnieniowego samolotu do utrzymania zaprojektowanej różnicy ciśnień. Może to być spowodowane nieprawidłowym działaniem układu ciśnieniowego lub uszkodzeniem konstrukcyjnym statku powietrznego. Fizjologicznie dekompresje dzielą się na dwie kategorie:

• Wybuchowa dekompresja — zmiana ciśnienia w kabinie szybsza niż płuca mogą się dekompresować, prawdopodobnie powodując uszkodzenie płuc. Zwykle czas potrzebny do uwolnienia powietrza z płuc bez ograniczeń, takich jak maski, wynosi 0,2 sekundy. Większość władz uważa, że każda dekompresja, która występuje w czasie krótszym niż 0,5 sekundy, jest wybuchowa i potencjalnie niebezpieczna.

• Szybka dekompresja — zmiana ciśnienia w kabinie, w której płuca rozpadają się szybciej niż kabina, co nie skutkuje prawdopodobieństwem uszkodzenia płuc.

Podczas wybuchowej dekompresji może być hałas i można przez chwilę czuć się oszołomiony. Powietrze w kabinie wypełnia się mgłą, kurzem lub latającymi odłamkami. Mgła występuje z powodu gwałtownego spadku temperatury i zmiany wilgotności względnej. Zwykle uszy czyszczą się automatycznie. Powietrze wypływa z ust i nosa z powodu ucieczki powietrza z płuc i może być zauważone przez niektóre osoby.

Szybka dekompresja zmniejsza okres przydatnej świadomości, ponieważ tlen w płucach jest szybko wydychany, zmniejszając nacisk na organizm. Zmniejsza to ciśnienie cząstkowe tlenu we krwi i zmniejsza efektywny czas działania pilota o jedną trzecią do jednej czwartej jego normalnego czasu. Z tego powodu maska tlenowa powinna być noszona podczas lotu na bardzo dużych wysokościach (35 000 stóp lub więcej). Zaleca się, aby członkowie załogi wybierali 100-procentowe ustawienie tlenu na regulatorze tlenu na dużej wysokości, jeśli statek powietrzny jest wyposażony w system tlenu zapotrzebowania lub ciśnienia.

Podstawowym niebezpieczeństwem dekompresji jest niedotlenienie. Szybkie, właściwe wykorzystanie sprzętu tlenowego jest konieczne, aby uniknąć utraty przytomności. Innym potencjalnym niebezpieczeństwem, z jakim borykają się piloci, załoga i pasażerowie podczas dekompresji na dużych wysokościach, jest wyewoluowana choroba dekompresyjna gazowa. Dzieje się tak, gdy nacisk na organizm wystarczająco spada, azot wychodzi z roztworu i tworzy pęcherzyki, które mogą mieć niekorzystny wpływ na niektóre tkanki ciała.

Dekompresja spowodowana uszkodzeniem konstrukcyjnym statku powietrznego stanowi inny rodzaj zagrożenia dla pilotów, załogi i pasażerów – wyrzucanych lub wyrzucanych z samolotu, jeśli znajdują się w pobliżu otworów. Osoby w pobliżu otworów powinny zawsze nosić pasy bezpieczeństwa lub pasy bezpieczeństwa, gdy samolot jest pod ciśnieniem i siedzą. Uszkodzenia konstrukcyjne mogą również wystawić je na działanie wiatru i ekstremalnie niskich temperatur.

Szybkie zejście z wysokości jest konieczne, jeśli te problemy mają być zminimalizowane. Automatyczne wizualne i dźwiękowe systemy ostrzegawcze są zawarte w wyposażeniu wszystkich statków powietrznych ciśnieniowych.