Как в самолёте на высоте 10 км обеспечивается пригодный для дыхания воздух
Представьте: вы сидите в кресле авиалайнера, за окном -50°C и разреженная атмосфера, где без кислородной маски человек теряет сознание за пару минут. А вы спокойно пьёте кофе, читаете книгу и даже не задумываетесь, откуда берётся воздух, которым дышите. Как самолёт обеспечивает пригодную для дыхания атмосферу на высоте, где альпинисты уже используют баллоны? Давайте заглянем в систему жизнеобеспечения лайнера.
Современные пассажирские самолёты летают на высоте около 10–12 километров. Это экономически выгодно: меньше сопротивление воздуха, ниже расход топлива. Но есть проблема — человек там жить не может.
Что происходит на высоте 10 км:
Концентрация кислорода такая же, как на земле — около 21%.
А вот атмосферное давление падает катастрофически: примерно 210 мм рт. ст. против привычных 750 мм.
Из-за низкого давления кислород просто не может проникнуть через лёгкие в кровь в достаточном количестве. Человек теряет сознание через 1–2 минуты.
Альпинисты начинают использовать кислородные маски уже на высоте 7000 метров. А тут все 10 000. Значит, в самолёте должен быть какой-то хитрый механизм.
Ещё в 1940-х годах конструкторы поняли: чтобы люди выживали на высоте, салон нужно делать герметичным. То есть отделять внутреннее пространство от внешнего разреженного воздуха.
Но герметичность — это только половина дела. Внутри должен быть воздух с нормальным давлением. И тут возникает вопрос: откуда его брать?
Баллоны с кислородом возить слишком тяжело и дорого. Значит, нужно использовать то, что и так есть вокруг, — забортный воздух.
И тут в игру вступают реактивные двигатели. Они не только толкают самолёт вперёд, но и работают как гигантские компрессоры.
Вот как это устроено:
Забор воздуха. На входе в двигатель стоит компрессор — вращающиеся лопасти, которые засасывают воздух и сильно его сжимают.
Отбор воздуха. Часть сжатого воздуха (он уже имеет гораздо более высокое давление) отводится из компрессора в систему вентиляции салона. Это называется bleed air — «продувочный воздух».
Охлаждение. На выходе из компрессора воздух раскалён — температура может превышать 200°C. Его нужно остудить, поэтому он проходит через теплообменники.
Подача в салон. Охлаждённый, но всё ещё тёплый воздух смешивается с уже имеющимся в салоне и подаётся через вентиляционные решётки.
Удаление отработанного воздуха. Чтобы воздух не застаивался, в хвостовой части фюзеляжа есть специальный клапан, через который «старый» воздух выходит наружу.
Получается непрерывная циркуляция: свежий воздух постоянно подаётся, отработанный — удаляется. Полная смена воздуха в салоне происходит каждые 2–3 минуты.
Какое давление внутри?
Авиационные регуляторы (например, FAA) требуют, чтобы давление в салоне соответствовало высоте не более 2400 метров над уровнем моря. Это примерно 570 мм рт. ст. На такой высоте большинство людей чувствуют себя нормально, хотя некоторые могут испытывать лёгкий дискомфорт.
В современных самолётах (Boeing 787, Airbus A350) давление поддерживается на уровне 600–650 мм рт. ст., что соответствует высоте 1500–1800 метров. Это достигается за счёт более прочных и лёгких композитных материалов, которые выдерживают большую разницу давлений.
Чем выше давление внутри, тем комфортнее пассажирам, но тем прочнее должен быть фюзеляж, а значит — тяжелее самолёт. Инженеры ищут баланс.
Почему в салоне так сухо?
Всё дело в источнике воздуха. На высоте 10 км воздух очень холодный (до -50°C) и практически не содержит влаги. Когда он сжимается и нагревается, влаги в нём не прибавляется. А та, что была в салоне от дыхания пассажиров, частично удаляется вместе с отработанным воздухом.
С точки зрения авиапроизводителей, сухость — это даже хорошо. Меньше влаги — меньше конденсата — меньше риск коррозии металлических частей. Но пассажирам от этого не легче. Поэтому совет: в полёте пейте больше воды и пользуйтесь увлажняющими каплями для глаз, если носите линзы.
На случай, если система подачи воздуха выйдет из строя или произойдёт разгерметизация, в самолёте есть кислородные маски. Они автоматически выпадают при падении давления. Запаса кислорода в них хватает примерно на 15–20 минут — этого времени достаточно, чтобы пилоты снизились до безопасной высоты (менее 3000 метров), где можно дышать без дополнительного кислорода.
Воздух, которым вы дышите в самолёте, — результат сложной инженерной работы. Он забирается из двигателей, сжимается, охлаждается, смешивается и равномерно распределяется по салону. Давление поддерживается на безопасном уровне, а избыток влаги и углекислого газа удаляется.