4. Оценка герметичности кабины воздушных судов гражданской авиации
Высотный полет может происходить только в герметических кабинах.
Под герметической кабиной подразумевается наддуваемый объём фюзеляжа самолёта, в котором поддерживается избыточное, т.е. повышенное по отношению к внешней атмосфере, и регулируемое по определенной программе давление воздуха.
Герметические кабины могут быть следующих типов:
регенерационные (с циркуляцией воздуха по замкнутому контуру и его регенерацией);
вентиляционного типа (почти все воздушные суда);
комбинированные (смешанные).
Для кабины регенерационного типа необходимый запас воздуха и кислорода хранится в баллонах. При необходимости воздух и кислород выпускаются в кабину. Такие кабины применяются на военных самолетах с большой высотой полета, космических кораблях, спутниках Земли. Они требуют обслуживания на земле, высокой степени герметизации.
При полетах на высоте 0-25000 м используют кабины вентиляционного типа. В таких кабинах нормальные условия для жизнедеятельности человека создаются высотным оборудованием, которое состоит из системы кондиционирования воздуха (СКВ) и системы автоматического регулирования давления в гермокабине (САРД). Воздух поступает в кабину обычно от компрессора двигателя. По пути в кабину он подогревается или охлаждается, в зависимости от необходимости, в специальных установках под определенным давлением и через регулятор подачи поступает в кабину.
Одновременно с постоянной подачей воздуха все время происходит и его утечка через специальный регулятор давления, поддерживающий определенный перепад давления между давлением в кабине и в окружающей атмосфере, а также за счет наличия некоторой допускаемой негерметичности кабины. Вытекающий воздух уносит с собой из кабины углекислоту и влагу, выделяемую человеком при дыхании.
«Высота в кабине» пассажирского самолета не может превышать 2400-2500 м (полное давление в кабине должно быть не менее соответствующего атмосферному на высоте 2400-2500м). Это требование определяет величину перепада между давлением в герметической кабине самолета и атмосферным давлением. Кроме того, скорость изменения давления в пассажирской кабине должна быть не более 0,18 мм рт.ст/с. Быстрое изменение давления в кабине подвергает пассажиров и экипаж большой физиологической опасности.
Идеальным вариантом регулирования давления в гермокабине является поддержание давления близкого в атмосферному на уровне моря. Однако поддержание такого давления на всех высотах полета является нецелесообразным, так как увеличение избыточного давления с подъемом на высоту требует увеличения прочности кабины, а следовательно, и массы конструкции. Человеческий организм может приспосабливается к пониженному давлению воздуха в некоторых допустимых пределах.
На воздушных судах средних авиалиний (Ан-24, Ан-26, Як-40) принят закон регулирования давления, в соответствии с которым в кабине поддерживается давление, равное земному до высоты 2800м.
На дальних магистральных воздушных судах в гермокабине поддерживается давление, равное наземному до высоты 7200 м, что соответствует перепаду давлений между кабиной и атмосферой (ΔРкаб) 0,64 кгс/см2.
Каждое ВС имеет свое значение перепада давления между кабиной и атмосферой (ΔРкаб):
Ан-24, Ан-26, Як-40 - 0,35 кгс/см2;
Ил-18 - 0,5 кгс/см2;
Ту-154 - 0,63 кгс/см2;
А-320, А-380 - 0,63 кгс/см2.
Чтобы оценить герметичность кабины ВС, необходимо определить барометрическое давление в кабине ВС на фактической высоте. Оно определяется по формуле:
(1.16)
где Рh – барометрическое давление на фактической высоте;
ΔРкаб – значение перепада давления между кабиной и атмосферой;
Ратм=Рh=0 – барометрическое давление на высоте уровня моря.
Например, в кабине самолета Ту-154 на высоте 12000 м барометрическое давление, согласно (1.16) будет равно:
(1.17)
что будет соответствовать барометрическому давлению примерно на высоте 1650 м над уровнем моря (в соответствии с данными таблицы 1.4).