Зачем в самолете гоняют воздух по кругу, когда есть забортный

Все знают, как движется самолет в воздухе, а вот как движется воздух в самолете? Зачем смешивают забортный воздух с салонным, какие именно частицы задерживаются хвалеными фильтрами, почему нельзя разделить пассажиров защитными экранами и почему увлажнитель есть всего на одном типе воздушных судов? Обо всем этом FrequentFlyers.ru рассказали в Airbus, так что вот вам информация прямо от авиаконструкторов:

Самолет – вовсе не герметичная капсула, где сто пятьдесят человек сидят в ограниченном пространстве и три часа дышат одним и тем же воздухом. Попробуйте даже в одиночку посидеть в маленькой комнате с закрытыми стеклопакетами или в машине с принудительно включенным режимом рециркуляции, который вообще предназначен для того, если придется пару минут протащиться за вонючим грузовиком: вам быстро станет душно и некомфортно.

“Душно” – это когда кислорода становится меньше, а углекислого газа больше. Единственный способ добавить кислорода – это забирать свежий забортный воздух снаружи, а салонный изнутри выводить. В машине так и происходит: впереди воздухозаборник, сзади (обычно под бампером) выходят каналы вывода воздуха. В старых автомобилях система работала просто в движении за счет набегающего воздушого потока, в современных же стоит вентилятор.

Но на высоте 10 километров воздух сильно разрежен, имеет температуру порядка минус 50 градусов и влажность менее 1%. Из-за этого в нем нет бактерий, вирусов, пыльцы, пыли и прочих неприятных вещей, которые есть в “околоземном” воздухе. Но напрямую подавать такой “стерильный” воздух в салон невозможно: слишком он разрежен и холоден. Поэтому его нужно, во-первых, сжать и подать в салон под давлением, во-вторых, нагреть. Отлично: у нас есть двигатели, а у двигателей есть компрессоры, которые как раз воздух и сжимают, и нагревают. Осталось забирать часть этого теплого воздуха от компрессора, и проблема решена!

Да, вот только температура в компрессоре доходит до 250 градусов: воздух-то мы сжали, но слишком сильно нагрели. Надо охладить до “комнатной” температуры. Для этого горячий воздух пропускается через турбохолодильник (он же турбодетандер): здесь он вращает турбину, его тепловая энергия преобразуется в механическую и он охлаждается.

Но этот воздух по-прежнему очень сухой и подавать его в салон нельзя. Поэтому он смешивается с воздухом, отбираемым из салона. Влага в нем образуется в первую очередь за счет выдоха пассажиров. Опять же: если посидеть в автомобиле с включенной рециркуляцией, стекла запотеют именно из-за влаги в выдыхаемом воздухе.

Забортный и салонный воздух смешиваются в соотношении 50/50, остальные 50% салонного воздуха выбрасываются наружу через клапан, который также поддерживает необходимое “давление в кабине”. При этом воздух из туалетов и кухонь выбрасывается наружу в полном объеме, а в рециркуляции не участвует. В целом же, поскольку рециркулируется только половина салонного воздуха, он полностью обновляется каждые 2-3 минуты. Многочисленные исследования на самолете-лаборатории Airbus A340 показывали, что по прилете воздух в салоне всегда чище, чем при вылете. Для сравнения, в офисных помещениях по санитарным нормам это обновление происходит каждые 20 минут, в больницах каждые 10 минут.

Самолет-лаборатория A340 Flightlab

Но зачем это смешивание? Почему бы не увлажнять весь подаваемый воздух, а весь салонный не выводить? Дело в том, что увлажнители в цельнометаллические самолеты ставить боятся из-за опасений того, что они приведут к коррозии. И единственный тип ВС, на котором увлажнитель присутствует – это Airbus A350, фюзеляж которого сделан из композитных материалов. Там влажность воздуха составляет 20% против обычных 15%.

Но и это еще не все. Рециркулируемый воздух из салона проходит через HEPA-фильтры. Для частиц более 0,3 микрон он работает просто как сито (например, пылинка имеет размер 10 микрон, волос 50-70 микрон). Для частиц менее 0,3 микрон он работает по принципу диффузии: поскольку частицы в потоке воздуха движутся, как правило, хаотично, то “зависают” на волокнах фильтра, как бы “прилипая” к ним. Самые сложные частицы – как раз 0,3 микрон, и именно по ним оценивается эффективность фильтров. То есть, когда вы видите заявленную эффективность в 99,9%, то оставшийся 0,1% – это и есть те 0,3-микронные частицы.

Для понимания: вирусы имеют размеры 0,07-0,12 микрон.

HEPA-фильтры меняются по регламенту, то есть, это такой же “расходник”, как и все остальные, определяющие летную годность конкретного борта. Интервалы замены определяются производителями фильтров, а также зависят от типа ВС, что находит свое отражение в графике периодического технического обслуживания самолетов. В среднем рекомендуется их менять примерно каждые 5000 часов налета. Это именно средний показатель, могут быть незначительные поправки как в сторону уменьшения, так и увеличения. Нет HEPA-фильтров лишь на очень старых самолетах, например, A300 и A310, но и туда их можно установить дополнительно.

А теперь самое интересное. Чистый воздух подается в поперечном направлении сверху вниз в пределах одного блока кресел. От головы к ногам, и все! Продольного перемещения воздуха в самолете нет, по этой же причине нет и сквозняков. Поэтому с точки зрения эпидемиологической безопасности самолет принципиально отличается от автобуса, кинотеатра или другого общественного места: если больной пассажир кашлянет, то вирусы и бактерии не разлетятся по салону, их сразу же унесет воздушным потоком вниз. Половина отправится за борт, где тут же замерзнет, и даже если гипотетически попадет в воздухозаборник летящего следом самолета, то сгорит. Вторая половина навсегда останется в фильтрах.

Так что больной опасен лишь для двоих своих соседей по блоку кресел: у них воздух общий. Предлагалось даже разделять кресла защитными экранами, но этого никто делать не будет, поскольку они сильно замедлят эвакуацию. Поэтому тут помогут только маски: носящий маску кашлянет в нее, а не на соседей.

Илья Шатилин

Views:

1 comment for “Зачем в самолете гоняют воздух по кругу, когда есть забортный

  1. Yu
    16/06/2020 at 12:02

    спасибо. интересная статья

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *