Varför varierar trycket i kabinen?

2008-10-14 23:00 Kaianders Sempler  

Alla trafikflygplan har ju som bekant tryckkabin. Men varför sänks då lufttrycket i kabinen när man stiger?

Fråga:

Alla trafikflygplan har ju som bekant tryckkabin. Men varför sänks då lufttrycket i kabinen när man stiger? Kan man inte pumpa in lite mer luft för att kompensera tryckförändringen?

Det undradeKristian Ejvind, Stockholm, i förra numret. Det finns en anledning, svarar läsarna.

Svar:

Enligt de reglersom gäller för luftfarten måste kabintrycket vid passagerarflygning minst motsvara det som råder i atmosfären på 10 000 fot (3 050 m) ovanför havsytan. Vidare är flygplanet certifierat för ett maximalt differenstryck mellan kabinen och omgivande luft. För att spara vikt konstrueras flygplanskroppen så, att maximalt differenstryck uppnås vid flygning på flygplanets högsta certifierade flyghöjd, samtidigt som trycket i kabinen motsvarar 10 000 fot. Det är dock sällan vara sig möjligt eller ekonomiskt fördelaktigt att flyga på den högsta certifierade flyghöjden, och kabintrycket vid normal flygning hamnar ofta i området motsvarande 8 000 – 10 000 fot. Metoden att låta variera kabintrycket har även andra fördelar. Exempelvis löses enkelt problematiken vid landning på en flygplats med avsevärt högre eller lägre höjd än startflygplatsen.

Joel Johansson, Eskilstuna

Svar:

Visst vore det tekniskt möjligt att ha samma tryck i flygplanskabinen som vid markytan under hela flygningen. Men detta skulle kräva en kraftigare och tyngre konstruktion av skrovet. Dessutom krävs att mer tryck avtappas från motorerna vilket ger sämre ekonomi och mer förorening. Utmattningsproblem i kontruktionen ökar pga större belastningsvariation i materialet. Skulle sedan en plötslig dekompression inträffa så blir följderna än mer drastiska. Att konstruera flygplan är att ständigt kompromissa mellan prestanda, komfort, säkerhet och ekonomi. Normalt hålls trycket på höjd på samma nivå som toppen av Kebnekajse det vill säga cirka 2 000 m. Denna höjd innebär oftast inga problem för någon och tryckutjämningen sker i en sakta takt. Men om bihålor och kanal mellan svalg och inneröra är igentäppt kan det bli problem speciellt under nedstigningen då det är svårare för luften att komma in än ut.

Lars Hansén, Norrtälje

Svar:

Flygplansskrovet tål baraen viss tryckskillnad. Det blir orimligt tungt om det dimensioneras för att tåla tryckskillnaden mellan marken och normala flyghöjder, cirka 10 000 meter.

När det första jetdrivna trafikflygplanet, engelska Comet, togs i trafik i början av 1950-talet exploderade flera plan oförklarligt i luften. Det visade sig att olyckorna berodde på utmattningsbrott i tryckkabinen. Brotten började mellan två fönster.

Upptäckten gjordes genom att ett flygplansskrov sänktes ner i en vattenbehållare och vattentrycket i tryckkabinen varierades på samma sätt som lufttrycket ändras under flygning. Samtidigt som proven i vattenbehållaren pågick flögs tre Comet många timmar per dygn med ingenjörer och mätutrustning ombord för att utröna orsaken till olyckorna.

Som tur var gick det obemannade skrovet sönder innan något av provflygplanen exploderade.

Åke Pettersson, Haninge

Svar:

Jovisst kan man pumpa inmer luft, men det kostar i form av högre tomvikt och sämre bränsleekonomi. Att trycket sjunker, beror f ö inte på att kroppen expanderar.

Lite förenklat kan man säga att omgivande lufttryck halveras var 5000 m. För att förhindra syrebrist föreskriver reglerna för trafikflyget ett tryck i kabinen motsvarande högst 8 000 fot (2 438 m), dvs 75 % av trycket vid havsnivån. Detta sköts av kabintrycksregulatorn.

Omkring 10 000 m höjd, där många trafikflygplan ligger, är trycket utanför fönstret nere på ~25 %, dvs en tryckskillnad på 0.5 bar mellan in/utsida. Vill man höja trycket mer måste kroppen dimensioneras upp för att inte utmattas av tryckvariationerna. Eftersom luften i kabinen ständigt byts måste även mer luft tappas av från motorerna.

Concorde lär ha haft ett kabintryck motsvarande 6 000 fot (1 830 m), vid en flyghöjd på 60 000 fot. Det ger en tryckskillnad på 0.74 bar. Biljettpriset var ett annat också.

På 1950-talet hade man ännu inte full förståelse för utmattning, speciellt runt lite för kantiga flygplansfönster. Världens första jet-trafikflygplan, de Havilland Comet, drabbades av ett par, till en början, oförklarliga totalhaverier. Omfattande undersökningar, bl a med en vattentank som omslöt kroppen av en hel Comet, visade efter ett antal cykler sprickbildning runt hörnen av ett fönster. Sprickor, som så småningom växte katastrofartat. Senare Comet-varianter fick runda fönster.

1988 drabbades en Boeing 737 på drygt 7000 m höjd över Hawaii när i princip allt över golvnivån mellan cockpit och vingen blåste av. Man lyckades landa, men en flygvärdinna försvann. Det flygplanet hade ett högt antal cykler och var drabbat av utmattning.

Olle Janson, Enköping

Kommentar: Faktum är att redan 1948, sex år före det första haveriet med Comet, skrev författaren och flygplanskonstruktören Nevil Shute en spännande roman om just utmattningsbrott. I ”No Highway” (Utan återvändo) sker en serie oförklarliga haverier med en ny avancerad flygplansmodell. En ingenjör vid namn Theodore Honey misstänker att vibrationer skapar utmattning i en typ av aluminiumlegering, vilket får planen att efter en viss flygtid plötsligt tappa vingarna. Honey söker bevis för sin tes, men självklart motarbetas han av flygindustrin.

Det hela var så spännande att boken filmades 1951 med James Stewart och Marlene Dietrich i huvudrollerna.

Läs mer om Nevil Shute Norway på

http://www.nyteknik.se/efter_jobbet/kaianders/article35358.ece

En ungdomsbok om ungefär samma ämne och från samma tid är ”Svart plan” av Lennart Nyblom, en gång i tiden berömd tidningskåsör under signaturen Red Top. Båda böckerna finns på välsorterade bibliotek.

Red.

Nu över till nästa veckas frågor:

Fråga:

Varför måste jag ställa intid och datum manuellt på mobiltelefonen? Kan den inte hämta dessa uppgifter själv från basstationen? Varje samtal loggas ju med exakt tid, tidsinformation finns väl i kommunikationen med bas­stationen?

Anders Jenelius, Järfälla

Fråga:

När jag har fyllt tankeni min dieselbil, kan jag köra lika långt, oavsett om det sker under tre veckor, tre månader eller, inom loppet av ett år. Där är inget läckage i tanken (mer än några milliliter avdunstning kanske).

Men om jag använder en elbil och låter den stå, hur ofta måste jag då underhållsladda batterierna? Alla batterier självurladdar väl? Jag har aldrig sett några beräkningar, men det måste väl vara en faktor som påverkar totalutsläppet av koldioxid under bilens totala livslängd?

Roland Åstrand, Norge

Skicka in era svar och nya intrikata frågor tillteknikfragan@nyteknik.se

Det är ni, kära läsare, som både frågar och svarar i Teknikfrågans spalter.

Nästa veckas frågor:

Fråga:

Varför måste jag ställa intid och datum manuellt på mobiltelefonen? Kan den inte hämta dessa uppgifter själv från basstationen? Varje samtal loggas ju med exakt tid, tidsinformation finns väl i kommunikationen med bas­stationen?

Anders Jenelius, Järfälla

Fråga:

När jag har fyllt tankeni min dieselbil, kan jag köra lika långt, oavsett om det sker under tre veckor, tre månader eller, inom loppet av ett år. Där är inget läckage i tanken (mer än några milliliter avdunstning kanske).

Men om jag använder en elbil och låter den stå, hur ofta måste jag då underhållsladda batterierna? Alla batterier självurladdar väl? Jag har aldrig sett några beräkningar, men det måste väl vara en faktor som påverkar totalutsläppet av koldioxid under bilens totala livslängd?

Roland Åstrand, Norge

Skicka in era svar och nya intrikata frågor tillteknikfragan@nyteknik.se

Det är ni, kära läsare, som både frågar och svarar i Teknikfrågans spalter.

Kaianders Sempler

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Debatt