چگونه میزان اکسیژن در هواپیما اندازه گیری می‌شود؟

با افزایش دانش خلبانان و پیشرفت تکنولوژی هواپیماها این قابلیت را پیدا کردند که به مقاصد دور تری سفر کنند، در ارتفاعات بالایی به پرواز ادامه دهند و سریع و سریع تر شوند. در این میان یکی از موانعی که سد راه این پروسه رو به جلو می‌شود محدودیت‌های بدن انسان است. درست است که راندمان و عملکرد هواپیماها در حال بهبودی است اما بدن انسان نیز درهواپیما همانند هرجای دیگری نیاز به اکسیژن خواهد داشت.

هواپیماهای مسافربری امروزه در ارتفاع 30.000 پایی بدون اینکه مشکلی برای سرنشینان رخ دهد در حال پرواز هستند اما چگونه ؟ در ادامه به این سوال پاسخ کاملی می‌دهیم و سایر اطلاعات مورد نیاز را به شما خواهیم گفت.

فرایند توزیع اکسیژن در هواپیما

هواپیماهای امروزی اکسیژن مورد نیاز کابین‌ها را تحت فرایندی که «pressurize» خوانده می‌شود تامین می‌کنند. در این فرایند نوعی سیستم تهویه مصنوعی و پیچیده فشار هوا را معادل با ارتفاع 8000 پایی از دریا نگه می‌دارد. تحت این شرایط حت هواپیمایی که در ارتفاع 30.000 پایی در حال پرواز است نیز اکسیژن کافی برای جهت هشیار بودن مسافرین وجود دارد. هر چقدر ارتفاع بیشتر شود، در اتمسفر کابین هواپیما همان درصد اکسیژنی که (بر حسب سطح دریا) مورد نیاز است وجود خواهد داشت.

بنابراین تفاوتی نمی‌کند که در ارتفاعات نزدیک به ساحل باشید یا بر قله‌های اورست. در اتمسفر کابین همیشه 21 درصد اکسیژن وجود خواهد داشت.

اما چرا انسان‌ها نمی‌توانند در هر ارتفاعی زنده بمانند؟

این مشکل از فشار هوا ناشی می‌شود. در سطح دریا، تمام وزن اتمسفر بر بدن شما فشار وارد می‌کند. هرچه از سطح دریا روبه‌بالا فاصله بگیرید، فشار امتسفر بر بدن کاهش می‌یابد که سبب کاهش غلظت و چگالی آن می‌شود. در نهایت هوایی که در ارتفاعات اسنتشاق می‌شود دارای مولکول‌های اکسیژن کمتری خواهد بود. در مقطعی از ارتفاعات میزان اکسیژن به قدری کاهش می‌یابد که انسان را از  هوشیاری خارج می‌کند.

هواپیما چگونه اکسیژن مورد نیاز را در ارتفاعات تامین میکنند؟

برای تامین اکسیژن مورد نیار در کابین هواپیما دو روش وجود دارد. در روش نخست که معمولا در هواپیماهای کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد، تعبیه کردن یک تانک از اکسیژن خالص در هواپیما است که به وسیله ماسک اکسیژن مخصوص آن را به بدن وارد می‌کند. این روش که کمی آزار دهنده به نظر می‌رسد در هواپیماهای لوکس تر مورد به کار گرفته نمی‌شود و در ازای آن از یک سیستم اکسیژن رسانی استفاده می‌شود که بدون نیاز به ماسک اکسیژن کافی در کابین را تامین می‌کند. به این صورت که خلبان می‌تواند هوای مورد نیاز خود را از طریق یک کنترل پنل تنظیم کند.

 

 

بوئینگ 307 استراتولاینر، نخستین هواپیمایی که از سیستم pressuized استفاده کرد

 

اما در هواپیماهای مدرن مسافربری از این روش برای تامین اکسیژن کابین ها استفاده نمی‌شود و  سیستم فشار هوا که کمی بالاتر به آن پرداخته شد جایگزین آن می‌شود که داخل هواپیما را با غلظت اکسیژن مورد نظر اشباع می‌کند. بنابراین هرچه قدر  ارتفاع هواپیما افزایش پیدا کند میزان اکسیژن در همان میزان 8000 پایی از سطح دریا حفظ می‌شود. البته در این روش دوم ضوابط دیگری هم وجود دارد. اگر ارتفاع هواپیما از 14000 پا بیشتر شود تمامی خدمه هواپیما باید از اکسیژن استفاده کنند و اگر این ارتفاع به 15000 پا برسد علاوه بر خدمه، مسافرین نیز موظف خواهند بود تا از اکسیژن تعبیه شده خود استفاده کنند.

با تمام این قوانین FFA یا اداره هوانوردی فدرال توصیه کرده است که خلبانان در ارتفاعات 10.000 پایی در روز و ارتفاع 5000 پایی در شب نیز از تجهیزات مخصوص به اکسیژن رسانی استفاده کنند.

 

 

نگاهی دقیق تر بر سیستم اکسیژن رسانی مدرن در هواپیما

شاید تا آلان متوجه سازوکار سیستم  pressurize، همان روش دوم و مدرنی که هواپیماها برای سفرهای خود استفاده می‌کنند نشده باشید در ادامه از ساز و کار این فرایند توضیحات بیشتری ارائه خواهیم کرد.

موتور بسیاری از هواپیماها هوا را به گونه‌ای فشرده و از کابین ها خارج می‌کنند. این اصولا نحوه ای است که یک موتور توربین، پیستون موتور و موتور شارژکننده توربین هواپیما (turbocharger) برای تنظیم اکسیژن عمل می‌کنند.  برای انجام این پروسه یک فن بزرگ هوای داخل کابین را تا زمانی که فشردگی و غلظت آن نسبت به هوای بیرون بسیار کمتر نشده باشد به فن‌های کوچکتری انتقال می‌دهد. این هوای متراکم و غلیط شده گرمای بسیاری دارد و با اضافه شدن سوخت سبب سوختن و در نتیجه ایجاد رانش در عقب موتورها می‌شود. قبل از اینکه این هوای داغ بتواند به سمت کابین ها جریان داشته باشد دمای آن توسط سیستم و پکیج‌های خنک کننده متعددی عبور می‌کند و هوایی که به دمای مدنظر می‌رسد به سمت کابین‌ها انتقال داده می‌شود.

 

 

کابین کنترل فشار هوا و اکسیژن در بوئینگ 737-800

 

البته سازندگان هواپیماها از  این هوای داغ و غلیظ شده که اصطلاح bleed air نیز خوانده می‌شود استفاده‌های دیگری هم می‌کنند. درست پیش از شروع فاز احتراق و وارد شدن به عقب موتور، بخشی از آن برای قسمت‌های دیگری مانند آب کردن یخ‌های سطح هواپیما انتقال داده می‌شود.

سیستم فشار،  هوا را به طور مداوم وارد کابین‌ها می‌کند اما موضوع مهم تشخیص میزان ارتفاع هواپیما از سطح دریا است که توسط نوعی شیر خروجی که outflow valve نامیده می‌شود انجام می‌گردد. از آنجایی که در و پنجره‌های هواپیما کاملا از ورود هوا به داخل ایمن هستند این وسیله می‌تواند با دقت بالایی کار تنظیم هوا را انجام دهد تا درصد اکسیژن نسبت به میزان ارتفاع هواپیما متناسب باشد.

اگر اشتباهی یا حادثه‌ای رخ دهد چه؟

کم نبوده تعداد فیلم‌هایی که ما را از خطر نبود اکسیژن کافی در هواپیما مطلع نکرده باشد. اگر به هر دلیلی یکی از پنجره‌های هواپیما باز شود یا شکستگی در آن رخ دهد چه؟ آیا همانند فیلم های هالیوودی این اتفاق سبب خروج تمامی اجزای داخل کابین از آن محفظه می‌شود؟

جواب این سوال راحت نخواهد بود. اما هواپیما آنقدر هم محیط ایزوله ای نیست که هیچ جریان خارجی در آن وجود نداشته باشد. مصداق آن شیر خروجی است که کمی بالاتر به آن اشاره شد. بنابراین هنگام وقوع همچین چیزی اتفاق خاصی برای هواپیما نخواهد افتاد.  به هر حال اگر حادثه ای در زمینه تغییر فشار هوا در کابین‌ها رخ دهد. خلبانان قادر خواهند بود تا آن را مدیریت کنند. چرا که یکی از آموزش‌های پایه‌ای و استاندارد برای خلبانان آموزش نوع برخورد با مشکلات احتمالی است.

 

 

نخستین اقدامی که خلبانان در این شرایط انجام می‌دهند کاهش ارتفاع هواپیما است. زیرا با این کار آن‌ها می‌توانند دسترسی به اکسیژن را برای خدمه و سرنشینان هواپیما افزایش دهند و همچنین در صورت نیاز خود را برای یک فرود اضظراری آماده کنند. البته کاهش ارتفاع هواپیما چندین دقیقه زمان خواهد برد که در این حین مسافران می‌توانند از ماسک اکسیژن که از سقف به پایین آویزان می‌شود استفاده کنند. خلبانان نیز در کابین خود همیشه دارای ماسک‌ اکسیژن هستند.