De drukcabine

Een ideale situatie zou zijn dat de druk in de cabine op 1 atm. Zou kunnen worden gehouden. Dit zou echter een veel te groot gewicht van de cabine en het pressurisatiesysteem tot gevolg hebben en het zou ook veel kracht van de motoren vergen, zodat de prestaties van het vliegtuig zouden dalen.

Ook de gradiënt over de cabinewand zou te groot zijn en het risico van schade aan het vliegtuig en de passagiers vergroot bij grote drukgradiënten. Dus moet men een compromis sluiten. Hierbij moet men 2 types van vliegtuigen onderscheiden:

De druk in de cabine wordt gecreëerd door middel van compressoren die de lucht van buiten comprimeren en dan in de cabine brengen. De gewenste druk wordt bekomen door de flow van gecomprimeerde lucht naar buiten toe te controleren. Op deze manier is er ook een ventilatie en een verwarming van de cabine.

Op zeer grote hoogte wordt dit onmogelijk omdat daar veel energie nodig is om de ijle lucht samen te drukken en omdat er dan enorm veel hitte vrijkomt bij deze compressie.

Boven de 80.000 ft en in de ruimte moeten de pressuriserende gassen dus meegenomen worden en gerecycleerd, zoadat het verlies aan gas tot een minimum wordt herleid.

Opmerking: het verschil tussen cabinedruk en de druk buiten de cabine noemt men de differentiële cabine druk.

Fysiologische vereisten voor pressurisatie van cabines

Er moet voldoende O₂ zijn voor piloten en passagiers. Een begrenzing van de cabinehoogte tot 6.000 ft wordt als zekerheid beschouwd, zodat geen tekens van hypoxie kunnen ontstaan. Indien de lucht verrijkt wordt met O₂, wordt een hoogte van 33.000 ft. 100 % O₂ ingeademd, gelijk aan lucht inademen op zeeniveau. 40.000 ft. (Met 100% O₂) = equivalent aan lucht inademen op 8.000 ft.

Opmerking: Algemeen wordt tegenwoordig aangenomen dat de ernst van hypoxie significant wordt bij een cabinehoogte van 22.000 ft. , Zodat dit de bovengrens wordt voor bemanningen die supplementaire zuurstof toegediend krijgen.

Zelden onder 22.000 ft. , Indien hoger dan moet gepreoxygeneerd ( min 30 minuten aan 100 % O₂)worden.

Stijgen wordt goed getolereerd ( 5.000 – 20.000 ft/min. Dalen geeft een reeks problemen: barotrauma van oren en sinussen.

Hier is de grootte van het defect in de wand t.o.v. het volume van de cabine en het verschil in druk over de cabinewand van belang. Daarom wordt de ratio “ opening defect/ volume vliegtuig” in transportvliegtuigen zo klein mogelijk gehouden om de snelheid van de compressie zo laag mogelijk te houden en zo letsels van passagiers te vermijden.

In gevechtsvliegtuigen echter moet de differentiële druk zo laag mogelijk worden gehouden omdat de ratio “ opening defect/volume vliegtuig” veel groter is bvb. Beschadiging of verwijdering van de canopy.

De verhouding tussen cabinehoogte en vlieghoogte wordt het cabine pressurisatieschema genoemd. Dit wordt bij conventie, grafisch weergegeven. Een rechte met helling 1 op deze grafiek geeft de verhouding weer tussen cabine- en vliegtuighoogte, wanneer er geen pressurisatie is. Een serie parallelle rechten aan de o-pressurisatie geeft een reeks constante cabine differentiële drukken weer.

Op deze curve met men drie types van pressurisatie kunnen herkennen: de cabinehoogte blijft constant bij veranderde vliegtuighoogte, = isobare controle, de cabine differentiële druk wordt constant gehouden bij veranderde vliegtuighoogte, dit wordt de differentiële controle genoemd. De derde pressurisatie is deze die tussen isobare en differentiële controle ligt. Deze drie types worden door mekaar gebruikt in hetzelfde vliegtuig; ze verlopen automatisch en kunnen in sommige gevallen wat bijgeregeld worden door de piloot die het systeem soms ook kan uitschakelen.

Bonenstaande grafiek geeft een beeld van een pressurisatieschema van een transportvliegtuig (A) en een gevechtsvliegtuig (B. de nul pressurisatielijn loopt door het nulpunt en heeft een helling van 1. Constante differentiële drukken van 2, 4, 6 en 10 db/m² worden weergegeven door onderbroken lijnen.

De cabinepressurisatie van het transportvliegtuig begint op grondniveau en de maximum differentiële druk wordt bereikt bij +/- 35.000 ft.

In het gevechtsvliegtuig begint de pressurisatie later bij een hoogte van +/-10.000 ft en de cabinehoogte wordt op dit niveau gehouden totdat de maximum differentiële druk wordt bereikt, in dit geval is dat +/- 9 db/m₂ bij een hoogte van +/- 50.000 ft.

Deze is relatief laag. Tussen 1977 en 1983 had men gemiddeld 30-40 decompressies (bekende) per jaar. Eén derde hiervan was vrijwillig, om rook of toxische gassen uit de cockpit te verwijderen, of als voorzorg bij barsten van een venster of na het krijgen van een bomalarm.

De meeste accidentele decompressies zijn te wijten aan het falen van het decompressiesysteem of het accidenteel openen van een luik of deur.

Bij gevechtsvliegtuigen, zelfs in vredestijd, ligt het voorkomen veel hoger. De grootste oorzaak is flame-out in éénmotorige vliegtuigen, falen van het drukcontrolesysteem, openingen of gaten in de canopy of volledig verlies van de canopy. In oorlogstijd ligt de incidentie natuurlijk nog veel hoger door kogel - en missielegaten.

Meestal lopen deze decompressies goed af voor crew en passagiers; en de enkele doden zijn meestal het gevolg van massale scheuren of defecten in de romp van het vliegtuig. Uitzonderlijk worden personen naar buiten gezogen door een verloren luik, venster of deur.

De Drukcabine

Inleiding

Fysiologische vereisten voor pressurisatie van cabines