실내 가압

Cabin pressurization
"실내 압력"은 여기서 리다이렉트됩니다.기타 용도는 '실내 압력'(동음이의)을 참조하십시오.
이 보잉 737과 같은 여객기 동체는 원통형 압력 용기를 형성한다.

기내 가압은 높은 고도를 비행하는 승객과 승무원들에게 안전하고 편안한 환경을 만들기 위해 항공기나 우주선의 실내에 조절된 공기를 주입하는 과정이다.항공기의 경우, 이 공기는 보통 압축기 단계에서 가스터빈 엔진에서 배출되며, 우주선의 경우 고압, 종종 극저온 탱크로 운반됩니다.공기는 하나 이상의 환경 제어 [1]시스템에 의해 실내로 분배되기 전에 필요에 따라 냉각, 가습 및 재순환 공기와 혼합됩니다.실내 압력은 유출 밸브에 의해 조절됩니다.

최초의 실험적인 가압 시스템은 1920년대와 1930년대에 사용되었지만, 보잉 307 스트래톨리너가 트랜스콘티넨탈 & 웨스턴 에어와 팬아메리칸 에어웨이즈 비행대에 합류한 1940년이 되어서야 상업용 항공기가 가압된 실내와 함께 서비스를 시작했다.이 관행은 10년 후, 특히 1949년 영국 드 하빌랜드 코메트 제트 여객기가 소개되면서 널리 퍼지게 될 것이다.처음에는 성공했지만 1954년 두 번의 치명적인 실패로 전 세계 함대가 일시적으로 운항을 중단했다.원인은 진행성 금속 피로와 항공기 피부 응력의 조합으로 밝혀졌는데, 두 가지 모두 당시 항공 기술자들이 이해하는 데 한계가 있었다.혜성으로부터 배운 핵심 공학 원리는 보잉 707과 같은 후속 제트 여객기의 설계에 직접적으로 적용되었다.

일부 항공기는 비정상적인 가압 시나리오를 제시하였다.초음속 여객기 콩코드는 6,000피트(1,800미터)의 기내 고도를 유지하면서 18,000미터(1,800미터)까지 비행하기 때문에 특히 높은 압력 차이를 보였다.이는 기체 무게를 증가시켰을 뿐만 아니라 감압 이벤트가 발생할 경우 감압 속도를 늦추기 위해 대부분의 다른 상용 여객기보다 작은 기내 창문을 사용하는 것을 볼 수 있었다.비행 중 치명적인 기내 고장을 겪은 보잉 737-200과 관련된 알로하 항공 243편 사고는 주로 기체가 견딜 수 있도록 설계된 비행 주기의 두 배 이상 축적되었음에도 불구하고 계속 운항했기 때문에 일어났다.승객의 편안함을 높이기 위해 보잉 787 드림라이너와 에어버스 A350 XWB와 같은 몇몇 최신 여객기는 운항 고도를 낮추고 습도 수준을 높였습니다. 복합 에어프레임을 사용하면 이러한 편안함을 극대화할 수 있습니다.

실내 가압의 필요성

보잉 737-800의 가압 제어 장치

해발 10,000피트(3,000m) 이상의 고도에서 가압은 승무원 및 승객을 해당 고도 이상의 낮은 외부 기압에 의해 야기되는 여러 생리학적 문제의 위험으로부터 보호하기 위해 점점 더 필요하게 된다.미국에서 운영되는 개인 항공기의 경우, 승무원은 객실 고도(기압 표시, 아래 참조)가 30분 이상 12,500피트(3,800m) 이상 유지되거나 객실 고도가 14,000피트(4,300m)에 도달하는 경우 산소 마스크를 사용해야 한다.15,000피트(4,600m) 이상의 고도에서 승객들은 산소 마스크를 제공해야 한다.민간 항공기의 경우, 객실 고도는 8,000피트(2,400m) 이하로 유지되어야 한다.또한 [citation needed]재압력 시 누출, 팽창, 파열 또는 찌그러질 수 있는 압력 민감 물품의 손상을 방지하기 위해 화물 홀드의 가압이 필요합니다.주요 생리적인 문제는 다음과 같습니다.

저산소증
높은 고도에서 산소의 낮은 부분 압력은 폐와 그 후에 뇌의 폐포 산소 긴장을 감소시켜 사고력 저하, 시력 저하, 의식 상실, 그리고 궁극적으로 죽음을 초래합니다.일부 개인, 특히 심장이나 폐 질환이 있는 개인에서, 대부분의 승객들이 부작용 없이 8,000 피트(2,400 m)의 고도를 견딜 수 있지만, 증상은 5,000 피트(1,500 m)까지 발생할 수 있다.이 고도에서는 [2]해수면보다 산소가 25% 정도 적다.
저산소증은 산소 마스크 또는 비강 캐뉼러를 통한 보조 산소 투여로 해결할 수 있다.가압 없이 약 40,000ft(12,000m)의 고도까지 충분한 산소를 공급할 수 있습니다.이것은 해수면에서의 생활에 익숙한 사람이 정상적으로 기능하기 위해서는 약 0.20bar(20kPa)의 부분 산소 압력이 필요하며, 그 압력은 호흡하는 공기 중 산소의 몰 분율을 증가시킴으로써 약 40,000ft(12,000m)까지 유지될 수 있기 때문이다.40,000ft(12,000m)에서 외기압은 약 0.2bar로 떨어지며, 이때 산소 분압을 0.2bar로 유지하려면 산소 마스크를 사용하여 100% 산소를 호흡해야 합니다.
여객기 객실 내 비상 산소 공급 마스크는 대부분의 항공편이 12,000m(4,000ft) 미만으로 유지되기 때문에 압력 요구 마스크일 필요가 없다.이 고도 이상에서는 산소 100%에서도 산소 부분 압력이 0.2bar 이하로 떨어지며 저산소증의 위험을 피하기 위해 실내 압력 또는 급강하가 필요합니다.
고산병
저산소증에 대한 신체의 가장 일반적인 반응인 과호흡은 혈액 내 산소의 부분압을 부분적으로 회복시키는 데 도움을 주지만, 또한 이산화탄소(CO2)가 배출되도록 하고, 혈액의 pH를 높이고 알칼리증을 유발한다.승객은 피로, 메스꺼움, 두통, 불면증, 그리고 (장시간 비행 시) 폐부종까지 경험할 수 있습니다.이는 등산객들이 겪는 것과 같은 증상이지만 동력 비행 시간이 제한되어 있어 폐부종이 발생할 가능성은 낮다.고도 멀미는 헬멧과 전면 플레이트가 달린 완전 압박 슈트에 의해 제어될 수 있으며, 이는 가압된 환경에서 몸을 완전히 감싸지만, 상용 승객에게는 비현실적이다.
감압병
주로 질소(N2)이지만 다른 모든 가스를 포함한 가스의 낮은 부분 압력은 혈류에서 용해된 가스를 침전시켜 가스 색전증 또는 혈류에서 기포를 발생시킬 수 있습니다.이 메커니즘은 깊이에서 상승하는 압축 공기 다이버와 동일합니다.증상에는 피로감, 건망증, 두통, 뇌졸중, 혈전증, 피하 가려움증 등의 초기 증상이 포함될 수 있지만 전체 증상은 거의 없습니다.감압병은 고산병과 마찬가지로 전압복으로도 제어할 수 있다.
바로트라우마
항공기가 오르내릴 때 승객들은 몸 안에 갇힌 기체가 팽창하거나 줄어들면서 불편함이나 극심한 통증을 겪을 수 있다.가장 흔한 문제는 공기가 중이(공기염)에 갇히거나 이관이나 부비강이 막혀 부비강으로 인해 발생합니다.통증은 또한 위장관이나 심지어 치아에서도 경험될 수 있다.일반적으로 이러한 증상은 실제 외상을 일으킬 만큼 심각하지는 않지만 비행 후에도[3] 지속되는 귀의 통증을 유발할 수 있으며 기흉과 같은 기존 의학 상태를 악화시키거나 침전시킬 수 있습니다.

객실 고도

11,000m(37,000ft)에서 밀봉된 빈 병은 원래 상태의 것과 비교하여 해수면으로 하강할 때 찌그러집니다.

실내 압력은 기술적으로 동등한 유효 실내 고도 또는 더 일반적으로 실내 고도라고 합니다.이는 국제 표준 대기 등의 표준 대기 모델에 따라 동일한 대기압을 갖는 평균 해수면 위의 동등한 고도로 정의된다.따라서 실내 고도가 0이면 평균 해수면에서 압력이 발견되며, 이는 101.325 kPa(14.696 psi)[4]로 간주된다.

항공기

여객기에서 비행 중 기내 고도는 동체의 가압 부분에 가해지는 스트레스를 줄이기 위해 해수면 위로 유지된다. 이 스트레스는 기내 내부 및 외부 압력의 차이에 비례한다.일반적인 상업용 여객 비행에서 기내 고도는 출발 공항의 고도에서 규정상 최대 8,000피트(2,400m)까지 점진적으로 상승하도록 프로그래밍되어 있다.이 기내 고도는 항공기가 최대 고도에서 정속 주행하는 동안 유지되며, 하강 시 실내 압력이 목적지의 [citation needed]외기 압력과 일치할 때까지 점진적으로 감소한다.

실내 고도를 8,000피트(2,400m) 이하로 유지하는 것은 일반적으로 심각한 저산소증, 고도병, 감압병 및 바로트라우마를 [5]예방합니다.미국 연방항공청(FAA) 규정상 정상 운용 조건 하에서는 [6]항공기의 최대 운용 고도에서 기내 고도가 이 한계를 초과하지 않아야 한다.이 의무적인 최대 기내 고도는 모든 생리적인 문제를 제거하지는 않습니다. 기흉과 같은 상태가 있는 승객들은 완전히 나을 때까지 비행을 하지 말 것을 권고하며, 감기나 다른 감염으로 고통 받는 사람들은 여전히 귀와 [citation needed]부비강에서 통증을 느낄 수 있습니다.실내고도의 변화율은 사람이 내이와 부비강 등의 압력 변화에 민감하기 때문에 쾌적성에 큰 영향을 미치므로 주의해서 관리해야 한다.잠수 후 "비행금지" 기간 내에 비행하는 스쿠버 다이버들은 체내에 축적된 질소가 실내 압력 감소에 노출되면 기포가 형성될 수 있기 때문에 감압병에 걸릴 위험이 있다.

보잉 767의 기내 고도는 37,000피트(11,000m)[7]로 순항할 때 일반적으로 약 7,000피트(2,100m)이다.이것은 오래된 제트 여객기의 전형적인 현상이다.전부는 아니지만 많은 신형 항공기의 설계 목표는 기존 설계보다 낮은 실내 고도를 제공하는 것이다.이는 승객의 [8]편안함에 도움이 될 수 있습니다.예를 들어 봄바디어 글로벌 익스프레스 비즈니스 제트기는 41,000피트(12,000m)[9][10][11]의 속도로 운항할 때 4,500피트(1,400m)의 기내 고도를 제공할 수 있습니다.에미베스트 SJ30 비즈니스 제트기는 41,000피트(12,000m)[12][13][unreliable source?]의 속도로 운항할 때 해수면 수준의 기내 고도를 제공할 수 있습니다.Airbus A380 항공기의 8개 비행에 대한 한 연구에서는 6,128 피트 (1,868 m)의 중간 기내 압력 고도를 발견했고, 보잉 747-400 항공기의 65개 비행에서는 5,159 피트 (1,572 m)[14]의 중간 기내 압력 고도를 발견했습니다.

1996년 이전에는 약 6,000대의 대형 상업 수송기가 고고도 [15]특수 조건을 만족하지 않고도 최대 45,000피트(14,000m)까지 비행할 수 있는 형식 인증을 받았습니다.1996년 FAA는 개정안 25-87을 채택하여 새로운 유형의 항공기 설계를 위해 추가적인 고고도 기내 압력 규격을 부과하였다.25,000ft(7,600m) 이상에서 작동하도록 인증된 항공기는 "탑승자가 가압 시스템에서 발생할 수 있는 고장 조건 후에 15,000ft(4,600m)를 초과하는 기내 압력 고도에 노출되지 않도록 설계되어야 한다."[16]"매우 가능성이 낮은 것으로 나타나지 않는 고장 조건"에서 발생하는 감압의 경우, 탑승자가 2분 이상 25,000피트(7,600m)를 초과하는 실내 고도에 노출되지 않도록, 또는 40,000피트(12,000m)를 초과하는 고도에 언제라도 [16]노출되지 않도록 비행기를 설계해야 합니다.실제로, 새로운 연방 항공 규정 개정안은 새로 설계된 대부분의 상용 [17][18]항공기에 40,000피트(12,000m)의 운영 상한을 부과한다.항공기 제조사는 상황에 따라 이 규칙의 완화를 신청할 수 있다.2004년에 Airbus는 감압 사고 시 A380의 실내 고도가 43,000피트(13,000m)에 도달하고 1분간 40,000피트(12,000m)를 초과할 수 있도록 FAA 면제를 취득했다.이를 통해 A380은 새롭게 설계된 민간 [17]항공기보다 더 높은 고도에서 운항할 수 있다.

우주선

러시아 기술자들은 소유즈 [19]우주선을 보여주기 위해 1961년 보스토크, 1964년 보스코드, 1967년에 항상 선실 고도에 0에 가까운 공기 상태의 질소/산소 혼합물을 사용했습니다.이것은 더 무거운 우주 차량 설계를 요구한다. 왜냐하면 우주선 객실 구조는 공간의 진공에 대한 평방 인치 당 14.7 파운드(1atm, 1.01bar)의 압력을 견뎌야 하고 또한 비활성 질소 질량을 운반해야 하기 때문이다.또한 현재의 부드러운 우주복은 [20]합리적인 유연성을 제공하기 위해 상대적으로 낮은 압력에서 순수한 산소로 가압되기 때문에 우주비행사가 우주선 밖 활동을 수행할 때 감압병을 예방할 수 있도록 주의해야 한다.

반면 미국은 주로 감압병을 피하기 위해 1961년 수성,[21][22] 1965년 제미니, 1967년 아폴로 우주선에 순수한 산소 대기를 사용했다.수성은 24,800피트(7,600m)의 실내 고도를 사용했습니다(5.5psi(0.38bar)[23]제미니는 25,700 피트 (7,800 미터)의 고도를 사용했고, 아폴로는 27,000 피트 (8,200 미터) (5.0 psi (0.34 바)[24][25]의 고도를 사용했다.이를 통해 경량 우주선을 설계할 수 있었습니다.이것은 100% 산소 상태에서 우주 비행사가 정상적으로 작동할 수 있도록 충분한 산소가 혈류로 전달되기 때문에 가능합니다.발사 전, 압력은 제미니의 경우 주변 5.3psi(0.37bar)에서, 아폴로호의 경우 발사 시 해수면 위로 2psi(0.14bar)에서 해수면보다 약간 높게 유지되었으며, 상승 중에는 우주 선실 고도로 전환되었다.하지만, 고압의 순수한 산소 대기는 아폴로에서 치명적인 화재 위험의 한 요인으로 판명되었고, 1967년 지상 실험 중 아폴로 1호 승무원 전원의 사망에 기여하였다.이후 NASA는 발사 당시 질소/산소 혼합물을 0기실 고도에서 사용하도록 절차를 수정했지만 저압 순수 산소 대기는 [26]5psi(0.34bar)로 유지했다.

아폴로 계획 이후, 미국은 스카이랩,[27] 우주왕복선 궤도선, 국제우주정거장을 [28]위해 표준 공기와[vague] 같은 실내 분위기를 사용했다.

메카닉스

가압은 압축 공기의 원천으로 가압되도록 설계되고 환경 제어 시스템(ECS)에 의해 제어되도록 설계된 기밀 동체 설계에 의해 달성됩니다.가압을 위한 압축 공기의 가장 일반적인 공급원은 가스터빈 엔진의 컴프레서 단계, 낮은 단계 또는 중간 단계 및 추가적인 높은 단계에서 추출되는 블리딩 공기입니다. 정확한 단계는 엔진 유형에 따라 달라질 수 있습니다.차가운 외부 공기가 블리딩 공기 밸브에 도달할 때까지 매우 높은 압력으로 가열되며 약 200°C(392°F)까지 가열됩니다.하이 또는 로우 블리딩 선원의 제어 및 선택은 완전 자동이며 다양한 [29]비행 단계에서 다양한 공압 시스템의 필요에 의해 제어됩니다.

그런 다음 ECS로 향하는 블리딩 공기의 일부가 팽창하여 실내 압력으로 공급되고, 공기가 냉각됩니다.그런 다음 열교환기 및 PAC(Pressurization and Air Conditioning) 시스템이라고 알려진 공기 사이클 기계를 통해 뜨거운 압축 공기로부터의 역열을 더함으로써 최종적이고 적절한 온도에 도달합니다.일부 대형 여객기에서는 다른 여객기보다 차가운 실내 섹션을 따뜻하게 하기 위해 필요한 경우 팩에서 나오는 에어컨 공기 하류에 핫 트림 공기를 추가할 수 있습니다.

보잉 737-800의 유출 및 감압 밸브

최소 두 개의 엔진이 비행기의 모든 공압 시스템에 압축 블리딩 공기를 공급하여 완전한 이중화를 제공합니다.또한 압축 공기는 비상 시 보조 전원 장치(APU)에서 얻을 수 있으며, 장착된 경우 주 엔진이 시동되기 전에 지면에서 실내 공기를 공급합니다.오늘날 대부분의 현대 상용 항공기는 수동 백업 제어 시스템과 함께 가압을 유지하기 위해 완전히 중복되고 중복된 전자 제어기를 갖추고 있다.

모든 배기는 보통 동체 후면에서 유출 밸브를 통해 대기로 배출됩니다.이 밸브는 실내 압력을 제어하고 다른 안전 완화 밸브와 더불어 안전 완화 밸브로도 작동합니다.자동 압력 컨트롤러가 고장 나면, 조종사는 백업 비상 절차 점검표에 따라 실내 압력 밸브를 수동으로 제어할 수 있습니다.자동 제어기는 일반적으로 동체의 최대 압력 차이 한계를 초과하지 않고 실내 고도가 실용적으로 낮아지도록 배출 밸브 위치를 지속적으로 조정하여 적절한 실내 압력 고도를 유지합니다.압력 차이는 항공기 형태에 따라 다르며, 일반적인 값은 540hPa(7.8psi)와 650hPa(9.[30]4psi) 사이이다.39,000피트(12,000m)에서 실내 압력은 자동으로 약 6,900피트(2,100m)로 유지되며, 이는 대기 [29]압력의 약 790hPa(11.5psi)인 멕시코시티보다 450피트(140m) 낮습니다.

보잉 787 드림라이너와 같은 일부 항공기는 [31][32]가압을 제공하기 위해 이전에 피스톤이 장착된 여객기에 사용되었던 전기 압축기를 다시 도입했다.전기 압축기의 사용은 엔진의 전기 생성 부하를 증가시키고 여러 단계의 에너지 [33]전달을 유발한다. 따라서 이것이 항공기 공기 조절 시스템의 전반적인 효율성을 증가시키는지 여부는 불분명하다.그러나 이는 실내의 화학적 오염 위험을 제거하고, 엔진 설계를 단순화하며, 항공기 주변에서 고압 배관을 가동할 필요성을 방지하며, 설계 유연성을 향상시킵니다.

예기치 않은 압축 해제

주요 기사:제어되지 않은 압축 해제
조수석 산소 마스크 전개

고도/공간에서 예기치 않은 실내 압력 상실은 드물지만 다수의 치명적인 사고로 이어졌습니다.고장은 갑작스럽고 치명적인 기체 무결성 상실(폭발적 감압)에서 느린 누출 또는 실내 압력을 떨어뜨리는 장비 오작동까지 다양합니다.

10,000ft(3,000m) 이상의 실내 가압이 실패하면 최소 섹터 고도(MSA)를 유지하면서 8,000ft(2,400m) 또는 가장 가까운 곳으로 비상 하강해야 하며 각 좌석에 산소 마스크를 전개해야 한다.산소 시스템은 탑승자 모두에게 충분한 산소를 제공하며 조종사가 8,000피트(2,400m) 아래로 내려갈 수 있는 충분한 시간을 제공합니다.비상 산소가 없으면 저산소증은 의식 상실로 이어질 수 있으며 항공기의 통제력 상실로 이어질 수 있다.최신 여객기는 조종석에 가압된 순수 산소 탱크를 포함하고 있어 조종사들이 항공기를 안전한 고도로 끌어올릴 수 있는 더 많은 시간을 제공한다.유용한 의식의 시간은 고도에 따라 달라집니다.압력이 떨어지면 실내 공기 온도도 외부 온도로 급락하여 저체온증 또는 동상의 위험이 있습니다.

최대 30분 이내에 안전 고도에 도달할 수 없는 지형을 비행해야 하는 여객기의 경우 대부분의 비행기에 장착된 화학적 산소 발생기가 충분한 산소를 공급하지 못하기 때문에 가압 산소통을 의무적으로 사용해야 한다.

제트 전투기에서 조종석의 크기가 작다는 것은 어떤 감압도 매우 빠르고 조종사가 산소 마스크를 착용하는 시간을 허락하지 않는다는 것을 의미한다.따라서 전투기 조종사와 승무원은 [34]항상 산소마스크를 착용해야 한다.

1971년 6월 30일 소유스 11호, 소련 우주비행사 게오르기 도브로볼스키, 블라디슬라브 볼코프, 빅토르 파트사예프 등이 대기권 재진입 [35][36]전에 선실 환기 밸브가 우연히 열린 후 사망했다.

역사

세스나 P210 - 상업적으로 성공한 최초의 가압 단발 항공기

가압 실내 시스템을 개척한 항공기는 다음과 같습니다.

  • Packard-Le Per LUSAC-11, (1920년, 실제 가압은 아니지만 밀폐된 산소가 풍부한 조종석 포함)
  • 기술 부문 USD-9A, 수정된 Airco DH.9A (1921년 - 가압 조종석 [37]모듈을 추가하여 비행한 최초의 항공기)
  • Junkers Ju 49(1931년 - 객실 가압 개념을 테스트하기 위해 제작된 독일 시험 항공기)
  • Farman F.1000(1932년 - 프랑스 기록 경신, 가압 조종석, 실험용 항공기)
  • 치제브스키 BOK-1(1936년 - 러시아 시험기)
  • 록히드 XC-35(1937 – 미국의 가압 항공기).조종석을 감싸는 압력 캡슐이 아니라 모노코크 동체 표면이 압력 용기였습니다.)
  • Renard R.35 (1938 – 최초의 가압 피스톤 여객기)
  • 보잉 307 Stratoliner (1938 – 상업 서비스를 시작한 최초의 가압 여객기)
  • 록히드 콘스텔레이션(1943년 – 와이드 서비스 최초의 가압 여객기)
  • 에이브로 튜더(1946년 – 영국 최초의 가압 여객기)
  • de Havilland 혜성(1949년 영국, 혜성 1호 – 최초의 제트 여객기, 혜성 4 1958년 – 혜성 1호 문제 해결)
  • 투폴레프 Tu-144와 콩코드(1968년 소련과 1969년 영불)는 각각 매우 높은 고도에서 작동했다.
  • Cessna P210(1978) 상업적으로 성공한 최초의 가압 단발[38] 항공기
  • SyberJet SJ30(2005) 민간 비즈니스 제트기로서는 처음으로 12.0psi 가압 시스템을 인증하여 41,000ft(12,000m)의 해수면 선실을 허용한다.

1910년대 후반, 점점 더 높은 고도를 달성하려는 시도가 있었다.1920년에 37,000피트(11,000m)가 훨씬 넘는 비행은 시험 조종사에 의해 처음 달성되었다.존 A. 오하이오주 [39]데이튼의 맥쿡필드에서 Packard-Le Per LUSAC-11 복엽기를 탄 Macready.이 비행은 저장된 산소를 조종석에 방출함으로써 가능했고,[39] 조종석은 산소 마스크가 아닌 밀폐된 선실로 직접 방출되었다.이 시스템 비행이 40,000피트(12,000m)에 근접하면서 가능했지만, 그 고도에서의 기압 부족은 조종사의 심장을 눈에 띄게 확대시켰고, 많은 조종사들은 그러한 높은 고도 [39]비행으로 인한 건강 문제를 보고했다.일부 초기 여객기들은 정기 비행을 위해 승객들을 위해 산소 마스크를 준비했다.

1921년 라이트 데이턴 USD-9A 정찰용 복엽기는 소형 외부 [39]터빈에 의해 압력을 가할 수 있는 완전히 밀폐된 밀폐된 실내를 추가하여 개조되었다.이 챔버는 직경 22인치(560mm)에 불과한 해치를 가지고 있었으며, 이 해치는 3,000피트(910m)[39] 상공에서 조종사에 의해 봉인되었다.이 방에는 고도계라는 하나의 기구만 들어있었고, 기존의 조종석 기구는 모두 5개의 작은 [39]포트홀을 통해 볼 수 있는 방 밖에 설치되어 있었다.항공기를 운항하려는 첫 시도는 중위에 의해 다시 이루어졌다.존 A.터빈이 제공된 작은 방출 밸브보다 더 빨리 챔버에 공기를 주입한다는 것을 발견한 McCready는 이를 [39]방출할 수 있었다.그 결과, 챔버는 빠르게 과도한 압력을 가했고, 비행은 [39]포기되었다.조종사가 3,000피트(910m) 상공에서 그가 챔버 해치를 [39]닫기에는 너무 작다는 것을 발견했을 때 두 번째 시도는 포기되어야 했다.첫 번째 성공적인 비행은 마침내 시험 조종사에 의해 이루어졌다.Harrold Harris, 세계 최초의 가압기 [39]비행입니다.

기내에서 가압된 상태로 상업 서비스를 시작한 최초의 여객기는 제2차 세계대전 이전인 1938년에 만들어진 보잉 307 스트래톨리너로, 비록 전쟁이 중단되기 전에 단 10대만 생산되었다.307의 압력 구획은 항공기 노즈에서 수평 안정기 [40]바로 앞 배면의 압력 격벽까지였다.

제2차 세계 대전 시대의 비행 헬멧과 산소 마스크

제2차 세계대전은 항공기 개발의 촉매제였다.처음에, 제2차 세계 대전의 피스톤 항공기는 종종 매우 높은 고도에서 비행했지만, 압력을 받지 않았고 산소 [41]마스크에 의존했다.이것은 승무원들이 기내를 이동해야 하는 대형 폭격기의 개발과 함께 실용적이지 않게 되었고, 이것이 최초의 객실 가압 폭격기인 보잉 B-29 슈퍼포트리스로 이어졌다.이를 위한 제어 시스템은 Garrett AiResearch Manufacturing Company에 의해 설계되었으며, Stratoliner에 [42]대해 보잉이 보유하고 있는 특허의 라이선스를 부분적으로 활용했습니다.

록히드 콘스텔레이션(1943)과 같은 전후 피스톤 여객기는 이 기술을 민간 서비스 분야에서 더욱 보편화시켰다.피스톤이 작동하는 여객기는 일반적으로 가압된 실내 공기를 제공하기 위해 전기 압축기에 의존했습니다.엔진 과급과 실내 가압을 통해 더글라스 DC-6, 더글라스 DC-7 및 Constellation과 같은 항공기는 24,000에서 28,400피트(7,300에서 8,700m)까지 인증된 서비스 천장을 가질 수 있었습니다.그 고도 범위에 대응하기 위해 가압된 동체를 설계하는 것은 그 당시 공학 및 야금학의 지식 안에 있었다.제트 여객기의 도입은 제트 엔진이 연료 효율이 더 좋은 30,000-41,000 피트(9,100-12,500 m) 범위까지 크루즈 고도를 크게 증가시켜야 했다.순항 고도의 증가는 동체의 훨씬 더 엄격한 엔지니어링을 필요로 했고, 처음에는 모든 엔지니어링 문제를 완전히 이해하지는 못했습니다.

세계 최초의 상업용 제트 여객기는 36,000 피트 (11,000 미터)의 서비스 천장을 가진 영국 드 하빌랜드 혜성이었다.이 고도에서 창문이 달린 큰 직경의 가압 동체를 만들어 비행한 것은 이번이 처음이었다.당초 설계는 매우 성공적이었지만 1954년 두 번의 치명적인 기체 고장으로 항공기, 승객 및 승무원이 당시 전 세계 제트 여객기 비행대를 이륙시켰다.잔해에 대한 광범위한 조사와 획기적인 공학적 분석을 통해 고도에서 가압된 동체 설계의 기본적인 문제를 해결할 수 있는 많은 매우 중요한 공학적 진보가 이루어졌습니다.심각한 문제는 동체가 반복적인 응력 주기를 거치면서 진행성 금속 피로의 영향에 대한 부적절한 이해와 더불어 항공기 피부 스트레스가 창문과 리벳 구멍과 같은 동체의 개구부 주변에 어떻게 재분배되는지에 대한 오해로 나타났다.

Comet 1 프로그램에서[43] 학습한 금속 피로에 관한 중요한 공학적 원칙은 보잉 707(1957)과 후속 제트 여객기의 설계에 직접 적용되었다.예를 들어, 상세한 일상 검사 프로세스가 도입되었고, 외부 피부의 철저한 육안 검사와 더불어, 운영자에 의해 구조 표본 추출이 일상적으로 수행되었다. 육안으로 쉽게 볼 수 없는 영역을 검사해야 하는 필요성은 항공 분야에서 광범위한 방사선 검사 도입으로 이어졌다.다른 [44]방법으로는 볼 수 없을 정도로 작은 균열과 결함을 감지하는 이점.혜성 재앙의 또 다른 눈에 띄는 유산은 모든 제트 여객기에 있는 타원형 창문이다; 혜성을 파괴한 금속 피로 균열은 혜성 1의 거의 사각형 [45][46]창에 있는 작은 반지름 모서리에 의해 시작되었다.Comet 동체는 재설계되었고 Comet 4 (1958)는 성공적인 여객기가 되어 최초의 대서양 횡단 제트 서비스를 시작했지만, 이 프로그램은 이러한 재난으로부터 실제로 회복되지 못했고 보잉 707에 [47][48]추월당했다.

혜성 재해 이후에도 객실 가압으로 인한 몇 가지 치명적인 피로 기능 상실이 있었다.아마도 가장 두드러진 예는 보잉 737-200과 [49]관련된 알로하 항공 243편일 것이다.이 경우 특정 항공기의 사전은 그 사고 35,496 비행 시간의 축적이 있음에도 불구하고, 주된 원인은 운영, 이 시간89,680 비행 주기에(항공기 이륙과 착륙), 단거리 노선에서 그것의 사용 때문에;[50]이 탄체가 비행 주기의 숫자가 두배 이상에 달했다를 포함했다.드견디도록 [51]서명되어 있다.알로하 243호는 감압으로 인한 상당한 피해에도 불구하고 착륙할 수 있었고, 이는 승무원 1명을 사망하게 했다. 이 사고는 항공 안전 정책에 광범위한 영향을 미쳤고 운영 [51]절차에 변화를 가져왔다.

초음속 여객기 콩코드는 이례적으로 높은 고도(최대 18,000m)에서 비행했고 6,000피트(1,800m)[52]의 기내 고도를 유지했기 때문에 특히 고압차이에 대처해야 했다.그럼에도 불구하고, 그것의 선실 고도는 의도적으로 6,000 피트(1,800 m)[53]로 유지되었다.이 조합은 편안함을 증가시키는 동시에 콩코드를 상당히 무거운 항공기로 만들 필요가 있었고, 이는 결과적으로 상대적으로 높은 비행 비용에 기여하였다.특이하게도, 콩코드는 창문 봉인 [54]실패 시 감압 속도를 늦추기 위해 대부분의 다른 상업용 여객기보다 작은 기내 창문을 제공받았다.순항 고도가 높기 때문에 기존 [55]여객기에서 사용하는 연속 흐름 마스크와 달리 비상 마스크에는 고압 산소와 요구 밸브를 사용해야 했다.항공기에 대한 최소 비상 강하율을 적용하는 FAA는 콩코드의 높은 운영 고도와 관련하여 압력 손실 사고에 대한 최선의 대응은 빠른 [56]강하를 수행하는 것이라고 결정했다.

새로운 항공기를 위해 설계된 운영 객실 고도가 낮아지고 있으며, 이는 남아 있는 생리적인 문제를 줄일 것으로 예상된다.보잉 787 드림라이너와 에어버스 A350 XWB 여객기 모두 승객의 편안함을 높이기 위해 이러한 변경을 가했다.보잉과 오클라호마 주립대학이 실시한 공동 연구에 따르면, 787의 내부 기압은 6,000피트(1,800m) 고도와 맞먹으며, 이는 구형 [57]일반 항공기의 8,000피트(2,400m) 고도에 비해 높은 압력이다.[58][59]Airbus는 A350 XWB가 습도 20%의 실내 분위기 및 통풍이 없는 공기 [60]순환으로 승객의 부하에 맞춰 실내 공기 흐름을 조정하는 공기 흐름 관리 시스템과 함께 6,000ft(1,800m) 이하의 일반적인 실내 고도를 제공한다고 밝혔습니다.복합 동체의 채택은 현대 여객기에서 채택되는 높은 기내 압력으로 인해 악화되었을 금속 피로로 인한 위협을 제거하며, 또한 높은 습도 [57]수준의 사용으로 인한 부식의 위험도 제거한다.

「 」를 참조해 주세요.

각주

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일반 참고 자료

외부 링크