5| Сьогодні, 16:08
Як люди дихають на висоті 11 км і мінус 57 за бортом: звідки в літаку береться повітря
Уяви: за вікном літака — майже космос. Температура мінус 57, повітря настільки розріджене, що без кисню людина втратила б свідомість за лічені секунди. А всередині — хтось дивиться фільм, хтось п’є каву, хтось спить. Наче нічого особливого. Але насправді це маленьке технічне диво, яке щосекунди рятує життя сотням людей.
Ілюмінатор зачинений. Зовні мінус 57. Розрідженість повітря — як на вершині Евересту: на такій висоті без кисневої маски людина втратить свідомість приблизно за 20–30 секунд. А в салоні — 200 пасажирів дивляться кіно, їдять, сплять. Як це взагалі можливо?
Більшість людей скаже щось на кшталт: «там фільтри, рециркуляція». І будуть праві… але лише частково. Річ у тім, що повітря в літак береться не просто з атмосфери. Воно надходить із двигунів. І ось тут починається найцікавіше.
Турбореактивний двигун — це, грубо кажучи, велика труба: з одного боку він засмоктує повітря, з іншого — викидає гарячий реактивний струмінь. Усередині повітря стискається компресором, змішується з паливом, згорає, обертає турбіну і вилітає назовні.
Але частину повітря забирають раніше — ще до камери згоряння. На стадії стиснення. Воно вже під тиском і чисте, тому через трубопровід потрапляє не в сопло, а в салон літака. Це називається bleed air — «відбірне повітря».
Воно гаряче і під тиском. Далі його охолоджують у теплообмінниках, змішують з повітрям із салону (приблизно 50/50) і подають через вентиляційні отвори над пасажирами.
На висоті близько 11 600 метрів зовнішній тиск — приблизно 0,19 атмосфери. Для порівняння: на Евересті — 0,33.
У салоні підтримується тиск, як на висоті 2000–2400 метрів. Це як у горах — дихати можна, хоч і не так, як на рівні моря.
Фюзеляж літака працює як герметичний балон. А регулює тиск маленький, але критично важливий елемент — outflow valve (випускний клапан у хвості). Він постійно трохи відкритий і випускає повітря назовні з точною швидкістю.
Bleed air береться з компресора працюючого двигуна. Немає двигунів – немає bleed air.
Коли літак стоїть на пероні з вимкненими двигунами та зачиненими дверима, повітря береться з двох джерел. Перше – APU, допоміжна силова установка. Це маленький турбореактивний двигун, захований у хвості. Він дзижчить, коли літак стоїть біля гейту — багато хто чув цей звук на посадці і думав, що це щось зламалося. Ні, це норма. APU працює спеціально для цього.
Другий варіант – наземний кондиціонер, який підключається зовні через роз'єм у фюзеляжі. У великих аеропортах часто використовують саме його для економії палива, менше шуму.
Без одного із цих джерел у закритому літаку стає задушливо досить швидко: концентрація CO₂ починає зростати, і через якийсь час люди відчувають втому, головний біль. Тому при затримках землі APU або працює, або підключений наземник.
Dreamliner зламав цю схему повністю. На 787 немає bleed air у тому сенсі, в якому він є на всіх інших літаках. Повітря береться електричними компресорами, які живляться від двигунів генераторів. Двигуни крутять генератори, генератори женуть електрику, електрика живить компресори, компресори закачують повітря в салон. Це називається more electric aircraft — «електричний літак».
Перша – bleed air – це паразитне навантаження на двигун. Ви відбираєте стиснене повітря з компресора, яке могло б брати участь у створенні тяги. На 787 цього немає, і двигун працює ефективніше.
Друга – електричні компресори точніше керовані. Це дозволило підняти тиск у кабіні до еквівалента 1 800 метрів замість стандартних 2 400. На 600 метрів нижче – і це відчутно. Пасажири після довгих рейсів на 787 реально почуваються свіжішими. Плюс вологість в салоні вища, тому що без bleed air не треба так жорстко сушити повітря, що надходить.
Часто чую: «у літаку повітря рециркулюється, тому там усі хворіють». Так, близько половини повітря в салоні – рециркульоване. Але перед тим, як повернутися до пасажирів, воно проходить через HEPA-фільтри — ті самі, що й у медичних закладах. Вони затримують частинки розміром 0,3 мікрона з ефективністю 99,97%. Більшість вірусів - розміром 0,1-0,3 мікрона, але вони зазвичай передаються не у вигляді окремих частинок, а на краплях слизу, які більші.
Друга половина повітря – свіжий bleed air з вулиці, мінус 57 зовні, на висоті 11 км. Там нічого живого нема.
Проблема не в рециркуляції. Проблема в тому, що ви сидите у закритому просторі поряд із незнайомими людьми протягом кількох годин. Це працює незалежно від системи вентиляції.
Вся ця розмова зводиться до простої речі: за те, щоб нормально дихали на висоті 11 кілометрів, відповідає система, яка працює тихо і непомітно. Bleed air з двигунів, теплообмінники, HEPA-фільтри, outflow valve у хвості.
Ви сідаєте у крісло, пристібаєтесь, просите каву. За ілюмінатором мінус 57 і майже вакуум. А всередині все ОК.
Ілюмінатор зачинений. Зовні мінус 57. Розрідженість повітря — як на вершині Евересту: на такій висоті без кисневої маски людина втратить свідомість приблизно за 20–30 секунд. А в салоні — 200 пасажирів дивляться кіно, їдять, сплять. Як це взагалі можливо?
Більшість людей скаже щось на кшталт: «там фільтри, рециркуляція». І будуть праві… але лише частково. Річ у тім, що повітря в літак береться не просто з атмосфери. Воно надходить із двигунів. І ось тут починається найцікавіше.
Компресор як джерело життя
Турбореактивний двигун — це, грубо кажучи, велика труба: з одного боку він засмоктує повітря, з іншого — викидає гарячий реактивний струмінь. Усередині повітря стискається компресором, змішується з паливом, згорає, обертає турбіну і вилітає назовні.
Але частину повітря забирають раніше — ще до камери згоряння. На стадії стиснення. Воно вже під тиском і чисте, тому через трубопровід потрапляє не в сопло, а в салон літака. Це називається bleed air — «відбірне повітря».
Воно гаряче і під тиском. Далі його охолоджують у теплообмінниках, змішують з повітрям із салону (приблизно 50/50) і подають через вентиляційні отвори над пасажирами.
Що відбувається з тиском
На висоті близько 11 600 метрів зовнішній тиск — приблизно 0,19 атмосфери. Для порівняння: на Евересті — 0,33.
У салоні підтримується тиск, як на висоті 2000–2400 метрів. Це як у горах — дихати можна, хоч і не так, як на рівні моря.
Фюзеляж літака працює як герметичний балон. А регулює тиск маленький, але критично важливий елемент — outflow valve (випускний клапан у хвості). Він постійно трохи відкритий і випускає повітря назовні з точною швидкістю.
Якщо двигуни не працюють
Bleed air береться з компресора працюючого двигуна. Немає двигунів – немає bleed air.
Коли літак стоїть на пероні з вимкненими двигунами та зачиненими дверима, повітря береться з двох джерел. Перше – APU, допоміжна силова установка. Це маленький турбореактивний двигун, захований у хвості. Він дзижчить, коли літак стоїть біля гейту — багато хто чув цей звук на посадці і думав, що це щось зламалося. Ні, це норма. APU працює спеціально для цього.
Другий варіант – наземний кондиціонер, який підключається зовні через роз'єм у фюзеляжі. У великих аеропортах часто використовують саме його для економії палива, менше шуму.
Без одного із цих джерел у закритому літаку стає задушливо досить швидко: концентрація CO₂ починає зростати, і через якийсь час люди відчувають втому, головний біль. Тому при затримках землі APU або працює, або підключений наземник.
Boeing 787 все зламав (у хорошому розумінні)
Dreamliner зламав цю схему повністю. На 787 немає bleed air у тому сенсі, в якому він є на всіх інших літаках. Повітря береться електричними компресорами, які живляться від двигунів генераторів. Двигуни крутять генератори, генератори женуть електрику, електрика живить компресори, компресори закачують повітря в салон. Це називається more electric aircraft — «електричний літак».
Для чого так складно? Декілька причин.
Перша – bleed air – це паразитне навантаження на двигун. Ви відбираєте стиснене повітря з компресора, яке могло б брати участь у створенні тяги. На 787 цього немає, і двигун працює ефективніше.
Друга – електричні компресори точніше керовані. Це дозволило підняти тиск у кабіні до еквівалента 1 800 метрів замість стандартних 2 400. На 600 метрів нижче – і це відчутно. Пасажири після довгих рейсів на 787 реально почуваються свіжішими. Плюс вологість в салоні вища, тому що без bleed air не треба так жорстко сушити повітря, що надходить.
Про рециркуляцію та страх «чужого повітря»
Часто чую: «у літаку повітря рециркулюється, тому там усі хворіють». Так, близько половини повітря в салоні – рециркульоване. Але перед тим, як повернутися до пасажирів, воно проходить через HEPA-фільтри — ті самі, що й у медичних закладах. Вони затримують частинки розміром 0,3 мікрона з ефективністю 99,97%. Більшість вірусів - розміром 0,1-0,3 мікрона, але вони зазвичай передаються не у вигляді окремих частинок, а на краплях слизу, які більші.
Друга половина повітря – свіжий bleed air з вулиці, мінус 57 зовні, на висоті 11 км. Там нічого живого нема.
Проблема не в рециркуляції. Проблема в тому, що ви сидите у закритому просторі поряд із незнайомими людьми протягом кількох годин. Це працює незалежно від системи вентиляції.
Маленька заслінка з великою відповідальністю
Вся ця розмова зводиться до простої речі: за те, щоб нормально дихали на висоті 11 кілометрів, відповідає система, яка працює тихо і непомітно. Bleed air з двигунів, теплообмінники, HEPA-фільтри, outflow valve у хвості.
Ви сідаєте у крісло, пристібаєтесь, просите каву. За ілюмінатором мінус 57 і майже вакуум. А всередині все ОК.
© знайдено в мережі
