Uçaklar daha düşük hava basıncı olan yüksek irtifalarda uçarak daha az geri sürükleme (drag) son ucu daha az yakıt harcarlar.
Yolcuların ve mürettebatın yüksek irtifalarda rahat ve yeterli oksijen alabilmeleri için kabin içi basınçlanmalıdır. Yüksek irtifalarda uçmak, ticari uçakların yakıt ekonomisini en üst düzeye çıkarmak, türbülans ve kötü hava koşullarından uzak durmak için idealdir. Ancak, irtifa arttıkça havanın basıncı yoğunluğu azalırken insanların soluyabileceği oksijen miktarı da azalır. Sağlıklı insanlar en fazla 3.000 metre (10.000 feet) yükseklikte yaşabilirler. Uçaklardaki Kabin Basınçlandırma Sistemi, Pressure Control Panel üzerinde yapılmış ön ayarlara uygun olarak kabine giren ve çıkan basınçlı havayı düzenleyerek bu olumsuz durumu önleyecektir.
Dünyamızın atmosferi yerden itibaren 560 km kalınlığındadır ve dünya yüzeyindeki her şeyin üzerinde bu atmosfer basıncı vardır. İnsanlığın dünya üzerinde yaşaması için gereken ideal oksijen miktarı 14,7 psi’lık (1 Atmosfer Basıncı) basınç tarafından sağlanır. Bu değer deniz seviyesindeki basınçtır. Üzerimize baskı yapan havanın basıncı, yüksekliğe çıktıkça kademeli olarak azalır. Hızlı bir asansöre bindiğinizde veya bir dağa çıktığınızda, kulaklarınızın tıkanmasından bunu fark edebilirsiniz. (PSI=Pressure Square Inch/inç kareye düşen basınç)
Deniz seviyesinden yükseklere çıktıkça havanın basıncı azalır, düşük hava basıncı düşük oksijen demektir. Nefes aldığımızda akciğerlerimiz daha az oksijen ve hava emer.
Örneğin, deniz seviyesinden 18.000 feet yükseklikte (1 feet = 0,3048 metre) hava basıncı yaklaşık 7,3 psi’a düşer, bu da deniz seviyesindeki basıncın yarısıdır. Basitçe söylemek gerekirse, alınan nefes beyni beslemek için yeterli oksijen içermez. Sağlıklı bir yetişkin bu düşük basınçta sadece 20 ila 30 dakika dayanabilir.
Uçak yolcularının yüksek irtifalarda yaşayabilmeleri için kabin içinde daha yüksek basınç bulundurulması gerekir. Çözüm; insanları rahat yaşatacak kadar yüksek kabin içi basınç sağlamak için uçağın içine hava pompalamaktır. Uçaklar, eğer kabin basınçlandırma sistemi yoksa, atmosfer basıncının 10 psi veya biraz daha yüksek olduğu 10.000 feet’in altında uçabilir, ancak bunun bazı dezavantajları vardır:
-10.000 feet yükseklikte uçarken 14.000 feet’lik bir dağın üzerinden uçmak imkansızdır.
-Kötü hava koşulları düşük rakımlarda görülür.
-Düşük irtifalarda, yüksek hava basıncı nedeniyle, uçakların yer hızları daha yavaştır.
Modern uçakların seyahat irtifası ortalama 30.000 ila 40.000 feet arasındadır. Bu irtifalarda atmosfer basıncı 4 psi’den azdır. Kabin basıncı olmadan bu yükseklikte nefes almaya çalışırsanız bir dakikadan az bir süre sonra oksijensizlikten ölüm gelir.
Kabin Basınçlandırma nasıl çalışır?
Uçağın teknik özelliğine göre, elektrikli kompresörler (B787), turbo kompresörler (B707, DC-8) ve türbin motorun ürettiği basınçlı hava (Bleed Air) ve diğer kaynaklar kabine pompalanan basınçlı havanın bazı kaynaklarıdır. Elektrikli hava kompresörleri, ilk uçuşunu 1947 yılında yapan Boeing 377 Stratocruiser gibi eski pistonlu uçaklarda kabine dış hava getirmek için kullanılmıştı.
Motorun kompresör bölümünden gelen basnçlı, temiz, sıcak hava “Bleed Air” olarak bilinir. Motor Starterleri, kabin basınçlandırma havası, hava tahrikli hidrolik pompalar, kanat ve motor buz koruma sistemleri, Bleed Air’in kullanım alanlarından bazılarıdır. Bu sıcak hava, kabini beslenmeden önce makul bir sıcaklığa soğutulmalıdır. Soğutma işlemi, motorların kompresör kademesi tarafından üretilen çok sıcak ve basınçlı hava kabine verilmeden önce, Air Condition Sistemi tarafından gerçekleştirilir.
Uçak kabinine giren ve kabinden atmosfere çıkan hava Cabin Pressure Controller (CPC) tarafından otomatik olarak kontrol altında tutulur. CPC genel olarak biri yedek olmak üzere iki adettir. Bir sistem (AUTO) arıza yaparsa ikinci siteme (STBY/ALTN) geçilerek uçuşa devam edilir. Kabin havasını atmosfere atan vana (Outflow Valve) otomatik olarak çalışmadığı durumlarda pilotlar tarafından manuel olarak kullanılabilir.
Kabinin basınçlandırılması nedeniyle uçağın uçtuğu yükseklikteki atmosfer basıncı ile kabin içindeki basınç arasındaki fark (DP-Differantial Pressure) olarak bilinir. Uçağın gövde yapısının hasar görmemesi için, kabinin belli bir değerden daha fazla basınçlandırılmasına izin vermez.
Bir genelleme yapacak olursak, uçak 28.000 feet veya altında uçarken DP 7,45 psid, 28.000 – 37.000 feet aralığında 7,80 psid, 37.000 feet üzeerinde 8,35 psid gibi bir basınç farkı olur.
Bir arıza nedeniyle basınç farkı 8,35 psi üzerine çıkarsa Basınç Emniyet Valfi (Pressure Safety Valve) açılarak kabindeki fazla basıncı atmosfere atarak kabinin aşırı basınç altında kalmasını önler. Ayrıca gerek duyulduğunda, pilot mahallinden manuel olarak açılarak kabin havasının hızla boşaltılması sağlanır.
Atmosfer basıncı ile kabin içi basıncı arasındaki fark sayesinde kabin ve içindeki insanlar, sanki 10,000 feet altında (ortalama 8.000 feet) uçuluyormuş gibi yeterli oksijenli hava solurlar. Kabin basınçlandırma sistemi arıza yapar veya kabinden atmosfere büyük bir hava kaçağı olur ve bunun sonucunda kabin yüksekliği 10,000 feet üzerine çıkarsa bunu hisseden sensor kokpitte bir korna çalarak pilotları uyarır. Bu durumda uçak acilen ve hızla 10,000 feet altına alçalmalıdır (Emergency Descent).
Bu acil ve hızlı alçalmada geç kalınırsa kabin irtifaı yükselerek 14.000 feet’e eriştiğinde yolcuların baş üstündeki oksijen maskelerin kapakları otomatik olarak açılarak yolcuların maskelerden saf oksijen solumaları sağlanır. Uçak 10,000 feet irtifaya inince yolculara anons yapılarak maskelerden solumalarına gerek kalmadığı bildirilir.
Buraya kadar öğrendiklerimizle, “Kabin Basınçlandırma Sistemi sayesinde yüksek irtifalarda yüksek hızla uçarlar” diyebiliriz.
Bu fırsattan yararlanarak okurlarımın Kurban Bayramını kutlar, sağlık ve mutluluklar dilerim.
Erhan İnanç Haziran 2025
Harika bir yazı, teşekkürler Erhan hocam.
Kıymetli büyüğüm Sn. Erhan İnanç,
Üretmeye ve öğretmeye devam ettiğiniz için çok teşekkür ediyorum, insanın sizden öğrenecekleri hiç bitmiyor…