飛行機のキャビンはどのように加圧されていますか?

2020-03-19
飛行機へのキャビンの圧力は、耳が弾け始めるか緊急事態が発生するまで、乗客が実際には考えないことです。ゲッティイメージズ/ゲッティイメージズ

1930年代に、航空メーカーのボーイングは、革新的な革新を特徴とする新しい旅客機、モデル307ストラトライナーを考案しました。加圧されたキャビンが装備されていたため、乗客と乗組員が20,000フィート(6,096メートル)の薄い空気を呼吸するのに十分な酸素を得るのに苦労することなく、天候より上の高度で飛行機をより迅速かつ安全に飛行させることができました。

それ以来、客室の与圧は、飛行する私たちのほとんどがおそらく当然のことと思っている技術の1つになっています。

キャビンの与圧は非常にうまく機能しているため、乗客はほとんど気付かないほどです。これは、高度が上がるにつれて飛行機内の気圧が徐々に調整され、途中で再び調整されるためです、とチャックホーニングは説明します。彼は、フロリダ州デイトナビーチにあるエンブリーリドル航空大学の航空整備科学部の准教授を2005年から務め、それ以前は、デルタ航空の整備士および整備教官を18年間務めています。

「これはそれほど複雑なシステムではありません」とホーニング氏は言います。ホーニング氏は、電子的なコンピューター制御の出現により正確性が増したものの、基本的な技術は何十年もほとんど変わらなかったと説明しています。基本的に、航空機はジェットエンジンのコンプレッサーによって引き込まれた余分な空気の一部を使用します。「エンジンは燃焼のためにそのすべての空気を必要としないので、その一部はタップオフされ、空調と加圧の両方に使用されます。」

コンプレッサーからの余分な空気は冷却され、キャビンに送り込まれます。これは、ホーニングが「加圧システムの頭脳」と表現している客室圧力コントローラーと呼ばれる装置によって制御されます。

「そのコントローラーは自動的に加圧を調整します」とホーニングは説明します。「情報から、飛行乗務員が巡航高度を入力していることがわかります。飛行機が上昇して外圧が下がると、飛行機が作動するように加圧をスケジュールします。」

航空機に圧力をかけすぎると、飛行機が上昇するときに、機体に差圧による過度のストレスがかかる可能性があるとホーニング氏は言います。それを避けるために、旅客機は海面の気圧を複製しようとはしません。代わりに、36,000フィート(10,973メートル)の巡航高度で、ほとんどの商用ジェット機は、コロラド州アスペンとほぼ同じ、8,000フィート(2,438メートル)の高度での気圧をシミュレートします。

ボーイング787の機体に超強力な炭素繊維を有し、6000フィート(1829メートル)の空気の圧力と同等にそのダウンを取得することが可能です。「キャビンの高度が上がると、血液中の酸素が少なくなるので、それはより良いことです」とホーニングは説明します。「そういうわけで、飛行機を降りるとき、あなたは疲れを感じるかもしれません。」

加圧するために追加する必要のある空気の量は、キャビンの容積によって異なります、とホーニング氏は言います。航空機の与圧システムは空調システムと組み合わせて機能するため、その空気をキャビン内で継続的に循環させ、一部を再循環させ、残りをエンジンコンプレッサーから新鮮な空気を吸い込むときに排出します。

ホーニングによれば、ほとんどの飛行機は3〜5分でキャビン内の空気を完全に交換します。

徐々に加圧することが重要です

旅客機は、上昇するときに徐々に加圧し、目的の空港に向かって下降するときと同じように徐々に減圧するように注意する必要があります。人間は気圧の変化に非常に敏感であるためです。飛行機の耳に悩まされたことのある人なら誰でも知っています。これが、空気加圧システムが自動制御を備えている理由の1つです。ホーニングが説明するように、コントローラーが故障した場合、航空機のパイロットは降下中に手動で航空機を減圧することができますが、手で巧みに行うのは難しいため、乗客と乗組員にとって不快な経験になる可能性があります。

空気加圧システムには、事故を防ぐために設計された安全メカニズムも含まれています。キャビン内に送り込まれている空気が多すぎるために内圧が高くなりすぎると、正圧解放バルブが開きます。それはその圧力を和らげるでしょう。外圧がキャビン内よりも大きくなるシフトの影響から航空機を保護する負圧バルブもあります。 (これは、Aerosavvyの詳細にあるように、突然の降下中に発生する可能性があります。)

「飛行機は潜水艦になるようには設計されていません」とホーニングは言います。 「それらは外側よりも高い内圧を持つように設計されています。そのため、その負圧逃し弁ははるかに敏感です。」その結果、降下中の飛行機に乗っていると、たまに大きな空気のラッシュが聞こえることがあります。それが負圧バルブの作動です。

飛行中に減圧が失敗するというまれなイベントでは、他の安全策があります、とホーニングは述べています。圧力が標高12,000フィート(3,658メートル)に相当するまで低下したことを検出するセンサーがあります。そのスイッチは自動的に酸素マスクをキャビンに落とすので、乗客は問題なく呼吸を続けることができます。一部の航空機では、酸素はシリンダーから供給されますが、他の航空機では、化学反応によって酸素を放出する発電機から酸素を取得します。

今それは興味深いです

突然の減圧は、古典的なジェームズボンドの映画「ゴールドフィンガー」のクライマックスの瞬間に描かれています。この映画では、加圧されたキャビンがパンクし、その名を冠した悪役が窓から吸い出されて死にます。「キャビンが急速に減圧されると、大量の空気が放出され、空気を排出している穴から飛び出そうとします。これにより、キャビン内にかなりの混乱が生じます。映画のシーンはそれを少しやり過ぎたかもしれません」とホーニングは言います。

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