هواپیماها برای پرواز در ارتفاعات بالا، چطور طراحی شده‌اند؟

امروزه سفرهای هوایی، به امری رایج و متداول تبدیل شده‌اند. لذت‌بردن از یک وعده غذا که کیفیت غذاهای رستوران را دارد، تماشای فیلم روی صفحه نمایش بزرگ و خوابیدن روی تخت‌ را می‌توان در پروازهای امروزی تجربه کرد. چند ساعت بعد که از خواب بیدار می‌شوید، با یک فنجان اسپرسوی داغ از شما پذیرایی می‌شود و با پیاده‌شدن از هواپیما آماده می‌شوید که روز خود را شروع کنید. اما آیا تاکنون واقعا فکر کرده‌اید که در آن روی سکه چه اتفاقی می‌افتد؟ چطور می‌توانید در هواپیمایی بنشینید که هوای بیرون آن منفی ۶۰ درجه‌ی سانتی‌گراد است؟ هواپیمایی که با سرعت ۸۸۵ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند، مطمئناً پیشرفته‌تر از چیزی است که شما تصور می‌کنید. با کجارو همراه باشید تا از چندوچون این ماجرا بیشتر به شما بگوییم.

یه یاد داشته باشید برای مقایسه قیمت تمامی بلیط‌های هواپیما از آژانس‌های هوایی معتبر و جست‌و‌جوی بلیط ارزان هواپیما به مقصد مورد نظر خود، می‌توانید از بزرگ‌ترین موتور جست‌و‌جوی پرواز در کجارو استفاده کرده و با اطمینان کامل از فروشنده‌های معتبر خرید کنید.

اتمسفر زمین

اتمسفر زمین حدود ۴۸۳ کیلومتر ضخامت دارد که به پنج لایه‌ی اصلی تقسیم می‌شود. با این حال، اکثر هواپیماهای تجاری در دو لایه‌ی پایینی موسوم به تروپوسفر و استراتوسفر پرواز می‌کنند.

تروپوسفر، نزدیک‌ترین لایه به سطح زمین است و وقتی هواپیما وارد این لایه می‌شود، با هر ۳۰۰ متر ارتفاع‌گرفتن به‌طور میانگین دمای هوا حدود ۲ درجه‌ی سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. این بدان معنا است که در ارتفاع کروز (۱۱,۲۷۷ متر)، هوای بیرون هواپیما می‌تواند به منفی ۶۰ درجه برسد. علاوه بر این، تقریبا تمام بخار آب موجود در جو زمین در این لایه قرار دارد و به همین دلیل است که بخش اعظم تغییرات آب‌وهوا در همین لایه رخ می‌دهد.

با ورود هواپیما به لایه‌ی تروپوسفر، فشار هوا نیز کاهش می‌یابد و متعاقباً مقدار اکسیژن در خون پایین می‌آید و در نتیجه نفس‌کشیدن به میزان چشمگیری دشوار می‌شود. اگر اکسیژن خون خیلی کم شود، خطر وقوع هیپوکسی یا کم‌اکسیژنی وجود دارد و فرد گیج می‌شود و به‌تدریج هوشیاری خود را از دست می‌دهد که اگر این روند ادامه یابد، فرد بیهوش می‌شود و سپس ایست قلبی و مرگ رخ خواهد داد. به همین دلیل است که کوهنوردان در هنگام صعود به قله‌ی اورست و در ارتفاع ۸۸۰۰ متری معمولا به اکسیژن اضافی نیاز پیدا می‌کنند. حالا همه این شرایط را با راحتی نسبی داخل هواپیما مقایسه کنید. کم‌کم متوجه می‌شوید که این هواپیماها تا چه اندازه خوب طراحی شده‌اند. وقتی دمای داخل کابین، ۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد است، مسافران فقط به‌اندازه‌ی یک پنجره با اختلاف دمای ۸۰ درجه‌ای بیرون فاصله دارند. اما چطور چنین چیزی امکان‌پذیر است؟

داخل کابین هواپیما

از روزهای اول، طراحان هواپیما می‌دانستند که باید با شرایطی دشوار مقابله کنند. توپچی‌های عقب بمب‌افکن‌های لنکستر به‌خاطر نفوذ باد به داخل برجک آن، اغلب در معرض دمای منفی ۶۵ تا ۷۵ درجه‌ی سانتی‌گراد قرار می‌گرفتند. طراحان برای رفع این مشکل، لباس‌های گرمکن برقی را برای این افراد تدارک دیدند که عایقی در برابر سرمازدگی بود. آن‌ها همچنین یک منبع اکسیژن مخصوص نیز داشتند تا در ارتفاع بالای ۳۰۰۰ متری از سطح زمین دچار کمبود اکسیژن نشوند. هرچند، با اینکه چنین شرایطی برای هواپیماهای نظامی قابل‌قبول بود، اما این موضوع را نمی‌توان برای هواپیماهای مسافربری پس از جنگ عنوان کرد.

پیشرفت واقعی در فناوری هوانوردی در سال ۱۹۴۹ اتفاق افتاد، زمانی که نخستین هواپیمای جت تجاری جهان موسوم به «دی هاویلند کامت» از بریتانیا وارد صنعت هوایی شد. با توجه به تنظیم فشار هوا در کابین، دیگر نیازی به استفاده از اکسیژن اضافی یا پوشیدن لباس‌های گرمکن تا ارتفاع ۱۲۰۰۰ متری نبود. علاوه بر این، هواپیماها می‌توانستند در ارتفاع بالاتری پرواز کنند و پروازهای سریع‌تر و راحت‌تری را رقم بزنند. این طراحی مفهومی، صنعت هوانوردی را متحول کرد و استاندارد جدیدی به وجود آورد. تولیدکنندگان هواپیما، مفهوم تنظیم فشار در کابین را در دستور کار خود قرار داده و به گسترش آن ادامه دادند. طراحان توجه خود را دو بخش اصلی معطوف کردند: حفظ سطح اکسیژن شبیه به سطح زمین و حفظ دمای ثابت در کابین.

موتور هواپیما

تنظیم موثر فشار هوای کابین به دو عامل بستگی دارد: موتورها و بدنه‌ی هواپیما. موتورهای موجود در هواپیماهای مسافربری مدرن علاوه بر ایجاد نیروی رانشی برای حرکت هواپیما به‌سمت جلو، هوای لازم برای تنظیم فشار را نیز تأمین می‌کنند. با عبور هوا از بخش‌های مختلف موتور، فشار و متعاقب آن، دمای هوا نیز افزایش می‌یابد. زمانی که فشار و دما به بالاترین سطح خود می‌رسد، مقدار مشخصی از این هوا گرفته می‌شود و برای تعدادی از سیستم‌های هواپیما مورد استفاده قرار گیرد؛ به این هوا، بلید ایر (Bleed air) می‌گویند.

شاید متوجه شده باشید که در برخی هواپیماها به‌خصوص در روزهای گرم، درست قبل از برخاستن هواپیما از روی باند، تهویه مطبوع کابین را خاموش می‌کنند؛ اگر این کار انجام نشود، بلید ایر به سیستم تهویه فرستاده می‌شود و به این ترتیب بخشی از قدرت موتور از بین می‌رود. پس با خاموش‌کردن تهویه‌ی کابین، موتورهای هواپیما انرژی بیشتری در اختیار خواهند داشت و با بلندشدن هواپیما، وضعیت به حال عادی برمی‌گردد و تهویه روشن می‌شود. بسته به نوع هواپیما، بلید ایر برای سیستم‌های مختلف به کار می‌رود که یکی از آن‌ها، سیستم تنظیم فشار هوا در کابین است. در هواپیمایی مثل بوئینگ ۷۷۷، بلید ایر به‌سمت تجهیزات تهویه‌ی هوا هدایت می‌شود که در شکم هواپیما قرار دارد. در این مکان است که دما و رطوبت هوا تنظیم شده و سپس از طریق سیستم تهویه به کابین فرستاده می‌شود.

یکی دیگر از عناصر لازم برای تنظیم فشار هوای کابین، بدنه‌ی هواپیما است که به‌گونه‌ای ساخته می‌شود تا بتواند فشار ناشی از افزایش هوا در داخل کابین را تحمل کند. جالب است بدانید بخش بیرونی بدنه‌ی هواپیما فقط دو تا چهار میلی‌متر ضخامت دارد. در واقع با اینکه هواپیما با داشتن لایه‌ای ضخیم در بدنه‌ی خود می‌تواند فشار داخلی بیشتری را تحمل کند؛ اما وزن بیشتر نیز از کارایی آن می‌کاهد. این هواپیماها با طراحی موجود می‌توانند فشار داخل کابین را به‌اندازه‌ی فشار هوا در ارتفاع ۲۰۰۰ متری از سطح زمین حفظ کنند. به‌عنوان مثال، شهر مکزیکو سیتی حدوداً در ارتفاع ۲۲۰۰ متری و دنور ۱۶۰۰ متری از سطح دریا قرار دارند. اما اگر به‌طور مستمر هوا به داخل هواپیما پمپاژ شود، وضعیت هواپیما به مرحله‌ای می‌رسد که مثل یک بادکنک می‌ترکد! به همین دلیل است که هوای ورودی به هواپیما تنها نیمی از سیستم تنظیم فشار است و نیمه‌ی دیگر این سیستم، هوا را از کابین خارج می‌کند.

خروج کنترل‌شده هوا

دفعه‌ی بعد که منتظر بلندشدن هواپیما از روی باند هستید، نگاهی به بخش سمت راست در عقب هواپیماهای دیگر بیندازید. احتمالاً سوراخ کوچکی را در این قسمت خواهید دید؛ این سوراخ یکی از مهم‌ترین بخش‌های سیستم تنظیم فشار است که به آن «دریچه‌ی خروجی» می‌گویند. این دریچه که میزان هوای خروجی از هواپیما را کنترل می‌کند، توسط کامپیوترهای مختلفی در داخل هواپیما کنترل می‌شود. در طول بلندشدن هواپیما از روی باند، این دریچه بسته می‌شود و عملاً هواپیما را مهروموم می‌کند. در ادامه‌ی پرواز که هواپیما به آسمان می‌رود، اوج می‌گیرد و ارتفاع کم می‌کند، این دریچه باز و بسته می‌شود تا فشار داخل کابین را در سطح لازم، حفظ کند. حتی اگر دریچه‌ی خروجی در وضعیت بسته قرار نگیرد، دریچه‌های اضطراری هوا که در هواپیما تعبیه شده‌اند، زمانی که فشار کابین به حد بحرانی می‌رسد، امکان خروج هوا را فراهم می‌کنند.

بر اساس آنچه ذکر شد، هوای بلید ایر که از موتورهای هواپیما می‌آید، به‌شدت گرم و سوزان است؛ با اینکه همه ما دوست داریم در هوای سرد، جای گرمی داشته باشیم، اما مطمئناً دل‌مان نمی‌خواهد که بسوزیم. بنابراین، تنظیم دمای هوا نیز از اهمیت بسزایی برخوردار است. در همین جا است که تجهیزات تهویه‌ی هوا وارد کار می‌شوند و با ترکیبی از روش‌های تبادل گرما، از هوای بیرون (منفی ۶۰ درجه‌ی سانتی‌گراد) برای خنک‌کردن هوای داغ بلید ایر استفاده می‌کنند. پس از آنکه این هوا خنک شد و به دمای قابل‌قبولی رسید، به‌سمت واحدی هدایت می‌شود که رطوبت این هوا را می‌گیرد. در ادامه هوا به‌ واحد دیگری می‌رود و با مقداری هوای داغ مخلوط می‌شود. در همین جا است که به دمای موردنیاز برای داخل کابین می‌رسد و وقتی این هوای تنظیم‌شده وارد کابین می‌شود، دمای آن به‌حدی است که مسافران می‌توانند با تی‌شرت بنشینند و بدون هیچ دغدغه‌ای نوشیدنی خود را میل کنند.

بوئینگ ۷۸۷ دریم‌لاینر

همان طور که پیش‌تر گفته شد، اکثر هواپیماها برای تنظیم فشار هوای کابین، از بلید ایر استفاده می‌کنند. این بدان معنا است فرقی نمی‌کند که سیستم فیلترینگ و پاکسازی هوای این هواپیماها تا چه اندازه خوب باشد، هوایی که مسافران تنفس می‌کنند هنوز هم از موتور هواپیما می‌آید. هرچند، این قضیه درباره‌ی بوئینگ ۷۸۷ دریم‌لاینر صدق نمی‌کند. این هواپیمای بوئینگ طوری طراحی شده است که به‌جای استفاده از هوایی که از موتورها می‌آید، از هوایی استفاده می‌کند که مستقیماً از بیرون هواپیما گرفته شده است. به‌عبارتی، کل هوایی که مسافران بوئینگ ۷۸۷ تنفس می‌کنند، به‌صورت تازه از بیرون هواپیما وارد کابین می‌شود. به این ترتیب، موتورهای هواپیما در اثر روشن‌شدن سیستم تهویه‌ی هوا، از انرژی‌شان کاسته نشده و در عین حال چنین روشی باعث افزایش کارایی موتورها می‌شود. هرچه کارایی موتورها بیشتر شود، به‌همان اندازه انتشار کربن کاهش می‌یابد.

دریچه اختصاصی در بالای لوله زرد قرار دارد

هوا از طریق دو دریچه‌ی اختصاصی که درست در زیر محل اتصال جلوی بال به بدنه قرار دارد، وارد هواپیما می‌شود. سپس این هوا به چهار کمپرسور هوای کابین که با برق کار می‌کنند، منتقل می‌شود که در اینجا فشار آن تنظیم شده و در ادامه به دو مجموعه‌ی یکسان از تجهیزات تهویه‌ی هوا فرستاده می‌شود. هر مجموعه دارای دو کمپرسور اختصاصی است، هرچند که یک کمپرسور برای تأمین انرژی هر مجموعه کفایت می‌کند. از این مرحله به بعد، تأمین هوای کابین مشابه سایر هواپیماها انجام می‌گیرد، به‌جز یک عامل مهم دیگر که رطوبت هوا است. هوا در این بوئینگ مرطوب‌تر از سایر هواپیماها است. شاید مسافران متوجه شده باشند که هوای کابین برخی هواپیماها، خشک‌تر از برخی دیگر است. در بوئینگ ۷۸۷ دریم‌لاینر، کادر پرواز می‌توانند دقیقا تعداد مسافران کابین را مشخص کنند. سیستم تهویه هوا با توجه به تعداد مسافران، رطوبت هوایی را که به‌ کابین هدایت می‌شود بهینه می‌کند و محیطی به وجود می‌آورد که شباهت بسیار زیادی با هوای زمین دارد.

شاید جالب باشد بدانید که بدنه‌ی بوئینگ ۷۸۷ دریم‌لاینر به‌جای اینکه مثل سایر هواپیماها از آلومینیوم متداول باشد، از الیاف کربن ساخته شده است. این مواد نه‌تنها باعث سبک‌ترشدن هواپیما می‌شود، بلکه آن را مستحکم‌تر نیز می‌کند و این بدان معنا است که می‌تواند فشار هوای بسیار بالاتری را در کابین تحمل کند. به این ترتیب، فشار هوای کابین (با درنظرگرفتن ارتفاع) حدود ۳۰ درصد بیشتر از سایر هواپیماها در ارتفاع کروز مشابه است. این رقم با اینکه شاید خیلی بزرگ به نظر نرسد، اما در پروازی که بیش از ۱۴ ساعت طول می‌کشد، مطمئناً می‌تواند تفاوت ایجاد می‌کند. این سه عامل در کنار یکدیگر باعث می‌شوند که مسافران کمتر دچار کبود آب بدن شوند، خواب بهتری داشته باشند و نسبت به پرواز با سایر هواپیماها، سرحال‌تر به مقصد برسند.

با اینکه شرایط آب‌وهوایی بسیار نامساعدی در بیرون هواپیماها حکفرما است، اما هواپیمای مدرن بوئینگ ۷۸۷ دریم‌لاینر، محیط فوق‌العاده‌ای برای مسافران فراهم کرده است تا در پروازی ۱۶ ساعته، سفر راحتی داشته باشند. ترکیب موتورها و بدنه‌ی هواپیما به‌گونه‌ای است که کابین بتواند فشار هوا را تنظیم و گرم کند، گویی که مسافران در شهر مکزیکو سیتی هستند. هرچه فشار هوای کابین (با درنظرگرفتن ارتفاع) بیشتر باشد، هوای کابین تازه‌تر و مرطوب‌تر می‌شود و متعاقباً تجربه‌ی پرواز بسیار سالم‌تر و آرام‌تری برای مسافران رقم می‌خورد.

برای مشاهده فهرستی جامع از انواع بلیط هواپیما به مقصد موردنظرتان از کجارو کمک بگیرید. از طریق موتور جست‌و‌جوی پرواز کجارو، جست‌و‌جوی آسان بلیط هواپیما به مقاصد داخلی و خارجی، مشاهده و مقایسه یکجای قیمت بلیط پروازهای سیستمی، چارتری و لحظه آخری به مقصد دلخواه و همچنین انتخاب ارزان‌ترین گزینه فراهم شده است.