Monday, August 20, 2012

Öğrenci Gözüyle Kabin Basınçlandırma Sistemi

Sözlüye çalışırken uçaklardaki kabin basınçlandırmasıyla ilgili biraz not tuttum bugün. Biraz da ne kadar öğrendiğimi görmek için, konudan anlayabildiklerimi buraya aktarmak istiyorum. Biraz sıkıcı bilgiler, ama merak ediyorum; kalın kafama neler girmiş 8)

Öncelikle, uçaklar neden basınçlandırılmaya ihtiyaç duyarlar? Çünkü hava koşulları ve yakıt tüketimi gibi nedenlerden dolayı yüksek irtifalara çıkarlar ve irtifa yükseldikçe hava basıncı düşer. İnsan vücudunun solunum yapabilmesi için soluduğu havanın belli bir basınç seviyesinde bulunması gerekir; bu seviyenin altında solunum yetersizliği başlar. Bu çok ciddî bir durumdur ve ölümle sonuçlanabilecek bir çok fizyolojik tehlike taşır.

Basınç azalması belli irtifalara kadar sağlıklı bir vücut tarafından tolere edilebilir. Öte yandan, 10000 ft. (3000m) ve üzeri irtifalarda basınç insan vücudunun tolerans sınırlarının dışına çıkacak kadar azalır. Bünye solunumuna devam eder ve kişi genellikle solunumunda bir sorun olduğunu bilincinde azalma hissedene kadar fark etmez. Bu duruma karşı çözüm/tedbir iki türlüdür: oksijen takviyesi kullanmak (hattâ duruma göre basınç elbisesi giymek) ya da içinde bulunulan uçak kabinini yapay olarak basınçlı hâle getirmek. Yolcu uçaklarında normal durumlarda maske kullanmak yolcu konforu ve uzun süre saf oksijen kullanmanın zararlarından dolayı tercih edilmez; bunun yerine uçağın yaşam ve kargo alanları yapay sistemlerle basınçlı halde tutulur.

"Kabin irtifası" kavramı burada devreye girer. Kabin irtifası; aslında uçağın içindeki yolcuların kendilerini hissettikleri irtifadan başka bir şey değil. Örneğin, 28000 ft. irtifadaki gerçek basınç ortalama 4.8 psi'dır. Bu miktar solunum için fazla düşük olduğundan, basınçlandırma sistemi kabin basıncını 10.9 psi'a çıkarır ki bu basınç dışarıda ancak 8000 ft. civarında bulunur. Basınçlandırma sayesinde, kabin içindeki yolcular kendilerini fizyolojik olarak 8000 ft.'teymiş gibi "hissederler". Kabin irtifası bu durumda 8000 ft.'tir.

Kabinlerin basınçlandırma sistemleri genel (ve doğal!) olarak uçak tipine göre değişiyor... özellikle de uçağın kullandığı motor tipine göre. Yüksek irtifalarda uçan piston motorlu uçaklar bu irtifalarda motorun basınçlı hava ihtiyacı nedeniyle (tıpkı insanlar gibi) turboşarj veya süperşarj sistemleriyle çalışırlar ki bu sistemler aynı zamanda kabin için gereken basınçlı havayı da sağlarlar. Turbofan ve turbojet denilen jet motorlu yolcu uçaklarında ise basınç doğrudan jet motorunun içindeki tahliye sistemiyle (bleed air) alınır (*). Her iki sistemde de motordan gelen basınçlı fakat sıcak hava (turbofan ve turbojet motorlarında yaklaşık 200 santigrat derece), piston motorlu uçaklarda soğutucular, jetlerde ise "çevresel dönüştürücüler" (alın size terminolojiye geçmiş bir çeviri mağduru!) aracılığıyla soğutulup filtrelenerek insan solunumuna uygun hâle getirilirler.

Kabin basıncı fazla artarsa ne olur? Söylemesek daha iyi! Bununla birlikte, basıncın kontrolünden bahsetmek daha yerinde olacaktır...

Bir diğer kavram olarak "farklı basınç/basınç farkı" (differential pressure) bu durumda ortaya çıkıyor. Basınç kontrolü için en önemli konu olan basınç farkı, uçağın dışındaki basınçla (ambient pressure) kabin içindeki basınç (cabin pressure) arasındaki farktan ibaret. Yolcu konforunun dışında, uçağın gövdesinin dayanma sınırlarını zorlamamak için bu basınç farkı önceden belirlenmiş bir seviyede tutulmak zorundadır. Bir çok uçakta 8000 ft. seviyesinde tutulan kabin irtifasına tırmanış sırasında sistem tarafından yumuşak geçişle ulaşılır ve kabin basıncı bu miktarda sabit tutulur (**). Ancak uçak belli bir yüksekliğin üzerine çıkacak şekilde tırmanmaya devam ederse, basınç farkının gövdeyi patlatmaması için zorunlu olarak kabin irtifasının da artmasına sistem tarafından izin verilecektir. Bu yüzdendir ki uçuşlar (uçuş performansı faktörünün dışında) kabin irtifasını artırmamak için belli yüksekliğin üzerine planlanmamaktadırlar.

Kabin basıncının herhangi bir nedenle ve hızla düşmesi durumunda standart prosedür genel olarak acil alçalmadır; yani basıncı düşünce dalışa geçen uçak aslında düşmekte değil, kontrollü şekilde pilotlar tarafından hava basıncının solunabilir olduğu irtifalara alçaltılmaktadır. Aynı anda yolculara otomatik olarak (ya da istendiğinde pilotlar tarafından) açılan yolcu oksijen maskeleri, bu acil alçalma sırasında yolculara yeterli oksijen/hava karışımını sağlamaya yeterlidir; ancak uçuş öncesinde kabin memurlarının gösterdiği gibi derhal takılmaları gerekir.

Basınçlandırmanın son aşaması, yani kabine giren basıncın kontrolü, dışarıya akış valfleri (outflow valves) ile sağlanıyor. Sistem kabin basıncının dengesini bu valfleri açıp kapatarak ayarlıyor. Dışarı akış valflerinde arıza olması durumunda, acil durumlar için de temel olarak üç farklı emniyet valf sistemi bulunuyor:

- Basınç Emniyet Valfi (Pressure Relief Valve): Kabin basıncının emniyet limitinin üzerine çıkması durumunda otomatik olarak içerideki havayı dışarı tahliye eder.

- Vakum Emniyet Valfi (Vacuum Relief Valve): Özellikle hızlı alçalmalarda dış basıncın uçağın iç basıncından fazla olması (yani negatif basınç farkı oluşması) durumunda dışarıdaki havanın kabine akışını sağlar. Bu şekilde dengelenen basınç sayesinde, artan dış basıncın uçağın gövdesini ezmesi önlenir.

- (Elle Kumanda) Basınç Tahliye Valfi (Dump Valve): Emniyet valf sistemlerinin görevlerini yapamaması durumunda pilotlar tarafından kabin basıncının hızlı şekilde tahliyesi amacıyla kullanılır. Örneğin dışarı akış ve basınç emniyet valflerinde arıza meydana gelen bir uçağın iniş sonrasında yolcu tahliyesi yapılabilmesi için basıncın manuel olarak boşaltılması gerekir (aksi takdirde uçağın kapıları açılmayacaktır). Bu işlem, bu valf yardımıyla yapılır.

Her ne kadar kabin basınçlandırma sistemleri modern yolcu uçaklarında otomatik olarak kontrol edilse de, tüm diğer sistemler gibi bu sistem de pilotlar tarafından uçuş sırasında sürekli kontrol edilirler. Pilotlara kokpitte basınç kontrolü konusunda üç temel gösterge yardımcı olmakta:

Kabin İrtifa Göstergesi (ft.), Basınç Farkı Göstergesi (psi.) ve Kabin Tırmanma Oranı Göstergesi (ft./min.).

Not: Fizyolojik faktörlere de çalıştım, merak edilmesin! Onları da başka zaman paylaşayım izninizle 8)

İyi bayramlar.


(*) Boeing'in en yeni yolcu uçağı modeli 787 Dreamliner'larda kabin basınçlandırması için motordan alınan hava yerine, bazı eski tip piston motorlu yolcu uçaklarında da benzerleri bulunan elektrikli kompresör sistemi bulunmaktadır. Bu yeni sistemin yararlılığı hâlen tartışılmaktadır.

(**) Uçaktan uçağa göre değişse de genellikle 8.6 psi civarında tutulan olan basınç farkı, 40000 ft. yükseklikte 8000 ft. kabin irtifasına denk gelir. Çoğu modern yolcu uçağında 8000 civarında tutulan kabin irtifası, 42000 ft.'te uçmaya sertifiye olan A380'de 5000 ft., 60000 ft.'te uçabilen emekli Concorde'larda 6000 ft.' seviyesinde tutuluyor. Kabin irtifası konusunda rekoru elinde bulunduran uçaklardan biriyse, Bombardier firmasının uzun menzilli VIP yolcu uçağı Global Express. Global Express uçakları kabin irtifasını 4600 ft.'te tutuyorlar. Eğitim uçuşlarında bazı manevralarımızı yaptığımız 5000 ft.'teki koşulları düşününce, bu yüksekliğin oldukça konforlu olduğunu söyleyebilirim.

3 comments:

  1. Çok teşekkürler kardeşim.Çok faydalı oldu.Ellerine sağlık

    ReplyDelete
  2. This comment has been removed by the author.

    ReplyDelete